한다. 즉 부분분수법에 의해 전개된 출력응답함수의 계수를 구한 후 이를 다시 역 라플라스 변환시켜 줌으로써 시간 영역의 출력응답함수 y(t)를 얻을 수 있도록 한다. 각 근에 대응되는 계수를 계산하면 다음과 같이 된다.
(3)
(4)
(5)
지금까지 계산된 계수를 이용해 출력응답함수 Y(s)를 라플라스 영역에서 다시 정리하면 다음 식과 같이 된다.
(6)
라플라스 영역에서 정의된 출력응답함수는 시간 영역 함수로 바꾸어 주어야 하는데, 식 (6)을 보면 라플라스 함수가 1차로 모델링 되어 있다. 따라서 이를 시간 영역의 함수로 바꾸면 exponential 출력응답 y(t)를 얻게 된다.
(7)
제어 시스템 해석을 위해 플랜트를 2차계로 모델링 한다. 그림에서 입력 r(t)는 단위계단함수를 가지며, e(t)는 입력과 출력의 오차를 나타낸다.
시스템이 단위 궤환을 갖도록 구성되었으므로 입출력 전달함수 Y(s)/R(s)는 다음과 같이 표현된다.
(8)
2차계로 표현된 시스템과 플랜트 모델링을 갖는 시스템의 입출력 전달함수는 같기 때문에 다음 식으로부터 비제동주파수 을 계산할 수 있다.
(9)
출력응답특성을 결정하는 매개변수는 제동비 로서 다음과 같이 계산될 수 있다.
(10)
시스템 모델링 내용이 제어 시스템의 해석에서 기술하였던 내용과 차이는 없다. 그러나 제어 시스템 해석에 있어 라플라스 영역과 시간 영역과의 상관관계를 이해하는 것이 매우 중요하다.
Ⅴ. 전자공학과 반도체
1. 규모(집적도)에 따른 분류
1) SSI(Small Scale Intergration)
소규모집적회로(100개 미만)
2) MSI(Medium Scale Intergration)
중규모집적회로(1000개 미만)
3) LSI(Large Scale Intergration)
대규모집적회로(10만개 미만)
4) VLSI(Very Large Scale Intergration)
초대규모집적회로(100만개 미만)
5) ULSI(Ultra Large Scale Intergration)
100만개 이상
2. 능동 소자에 따른 분류
모노리틱 IC
1) 바이폴라 IC
㉠포화형(저속～고속 저전력)
RTL(register transistor logic) - 트랜지스터의 베이스에 직렬저항을 삽입하여 잡음여유를 개선하고 전류호깅(hog-ging)의 영향을 감소시키고 출력분기수(fanout)를 증가시켰다. 병렬 접속된 여러 개의 트랜지스터 중 어느 하나의 트랜지스터에 집중 전류가 흐르므로 오동작을 하게 되는 것을 전류호깅 이라 한다. 또 RTL은 대개 4-5개의 출력분기수를 가지며, 전달지연 시간은 약 50ns, 잡음여유 는 0의 상태일 때 0.5V, 1의 상태일 때 0.2V의 작은 값을 갖는다.
DTL(diode transistor logic)
TTL(transistor logic) - 바이폴라형으로 가장 널리 사용되며 DTL 회로의 입력 다이오드 및 시리즈 다이오드를 하나의 Multi Emitter T/R를 사용 E-B 간의 입력 다이오드로서 B-C 간은 시리즈 다이 오드로서 동작한다. 장점은 전달속도가 빠르고 소비전력이 적고 DTL과 호환성이 있어 혼용할 수도 있고 품종계열이 풍부하고 고속성이 뛰어나고 집적도를 높일 수 있다. 단점은 잡음여유도가 적으며 온도에 따라 게이트의 thade hold 전압이 크게 변화하고 wide OR를 할 수 없다.
㉡비포화형(초고속, 대전력)
ECL(Emitter Coupled Logic) - 일명 CML(current mode logic circuit-전류전환형 논리회로) 또는 ECTL(emitter coulpled transistor logic)이라 하며 장점은 스피드가 가장 빠르고 출력임피던스가 낮으며 출력분기 수가 크고 잡음발생이 적다. 단점은 소비전력이 크고 잡음여유가 적으며 다른 논리회로와 혼용이 어렵다.
2) 유니폴라형(MOS형) IC(저속, 고임피던스, 저전력, 고집적)
㉠PMOS(P channel MOS) - 고집적이다.
㉡NMOS(N channel MOS) - 고속이다.
㉢CMOS(Complementary MOS) - 저전력, 잡음여유 크다.
3. 기능에 따른 분류
①디지털 IC
②로직 IC(논리 IC) - AND, OR, NOT 등의 논리 회로를 조합한 IC
③메모리 IC(기억 IC) - 디지털 신호의 0 과 1을 기억할 수 있는 flip-flop 등의 회로를 조합한 IC
④아날로그 IC(선형 IC) - 전압 및 전류가 연속적으로 변화하는 양(아날로그 신호)을 증폭, 변조하거나 각종 처리를 하는 회로를 조합한 IC
⑤리니어 IC - 연산증폭기(OP AMP), 주파수대역증폭기(RF, IF), 센서증폭기, 전력증폭기, 임피던스 변환기
Ⅵ. 전자공학과 다이오드
1. 구성
다이오드는 단일의 결정(단결정)중에 생성과정으로 P형반도체와 N형반도체의 두 가지 영역을 만든 것으로서 그 경계면(접합면) 부근에는 반송자가 존재하지 않는 층(공핍층)이 있다.
2. 동작
다이오드는 P형측이 N형측보다 높은 전위가 되도록 전압E를 가하면 P형의 다수 반송자(정공)는 전지의 음극측으로 N형의 다수 반송자(전자)는 양극측에흡인되기 때문에 서로 접합면을 뚫고 이동한다. 이로 인해서 전류가 흐른다.이런 상태를 순방향이라 하며 전류를 순전류, 전압을 순전압이라 한다.역방향으로 전압을 가하면 P형의 다수반송자(정공)는 전지의 음극측으로 N형의 다수반송자(전자)는 양극측으로 흡입되어 공핍층이 확대되므로 전류는 거의 흐르지 않는다. 이와 같은 상태를 역방향이라 하며 전류 전압을 각기 역전류 역전압이라 한다.
참고문헌
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정타관 외 2명, 일반 전자공학, 북스힐, 2008
한국과학재단, 초전도 기술개발 추진 정책연구, 1995
Giorgio Rizzoni 외 3 명, 전기전자공학개론 : 회로해석 및 반도체소자 1, 한국맥그로힐, 2002
Thomas L. Floyd, David M. Buchla 저, 송홍복 외 2명 역, 기초 전기전자공학, 청문각, 2011