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컨벌루션의 정의

Convolution1. Convolution 정의컨벌루션에 대한 개념은 변환들의 곱과 관계가 있다. 변환들의 합의 경우 시간의 함수 f(t), g(t)가 있을 때LAPLACE (f(t)+g(t))= LAPLACE (f(t))+ LAPLACE (g(t))이 성립한다. 하지만 변화들의 곱의 경우LAPLACE (f(t)g(t)) != LAPLACE (f(t)) LAPLACE (g(t))이 성립하지 않는다.예를 들어,f(t)=e ^{t} ,``g(t)=1이 주어졌을 때,f(t)g(t)=e ^{t} ,` LAPLACE (f(t)g(t))`= {1} over {(s-1)}이지만,LAPLACE (f(t))= {1} over {(s-1)} `,` LAPLACE (g(t))=` {1} over {s}로부터LAPLACE (f(t)) LAPLACE (g(t))`=` {1} over {(s ^{2} -s)} 로LAPLACE (f(t)g(t)) != LAPLACE (f(t)) LAPLACE (g(t))임을 보인다.따라서 f(t)와 g(t)의 곱이 아닌 다른 개념이 필요했고 컨벌루션을 통해LAPLACE (f(t)*g(t))= LAPLACE (f(t)) LAPLACE (g(t)) 을 설명할 수 있게 된다.2. Convolution 수식적 표현임의의 두 시간의 함수 f(t)와 g(t)가 있을 때, 컨벌루션 연산을 통하여 새로운 시간의 함수 y(t)를 얻을 수 있다. 이를 식으로 표현하면 아래와 같다.f(t), g(t)→Convolution→y(t)f(t) * g(t) = int _{ 0} ^{t} {f(tau)g(t-tau) d tau} ``=y(t) Y(s)= LAPLACE (f(t)*g(t))= LAPLACE (f(t)) LAPLACE (g(t))을 수식을 사용 하여 하나의 예를 들어 확인 해보면f(t)=e ^{t} ,``g(t)=1이 주워졌을 때,y(t)=f(t)*g(t)=` int _{0} ^{t} {e ^{t} BULLET 1``d tau } `=`e ^{t} -1 이고,①Y(s)=` {1} over {s-1} - {1} over {s} = {1} over {s(s-1)}이 된다.②LAPLACE (f(t)) LAPLACE (g(t))= {1} over {s(s-1)} 으로 ①식과 ②식이 같음을 알 수 있다.3. 컨벌루션 적분범위컨벌루션의 적분범위는 0부터 t까지이다. 컨벌루션은 시간을 정의역으로 두고 연산이 이루어지나 수식상으로tau로 치환되어 계산된다. 여기에서tau로 치환된 시간의 함수를 다시 시간축으로 돌려놓기 위해 적분범위에 t를 둔다. 또한 0까지의 적분범위를 가지기 때문에 f(t)와 g(t)가 0이 되기 이전의 값에 상관없이 0이상일 때의 값만 컨벌루션의 범위에 포함되는 것을 알 수 있다.4. 컨벌루션의 적분부분적분 부분에g(t-tau)는 t>0일 때의 y축을 기준으로 하여 대칭된 g(t)를 나타낸다. 즉int _{0} ^{t} {f( tau )g(t- tau )d tau }는 t>0일 때의 f(t)와 t>0일 때 y축을 기준으로 대칭된 g(t)의 값을tau의 증가에 따라 곱한 값들의 합을 의미한다. 내용적 의미는 그림1을 참고 하면 이해가 편할 것이다.그림 1.5. 컨벌루션되는 f(t)와 g(t)컨벌루션의 대상이 되는 임의의 시간에 대한 함수 f(t)와 g(t)의 경우 연속적인 신호의 형태가 아니라면 단순히 하나의 값을 가지는 형태를 가지게 된다. 즉 컨벌루션시 적분범위가 상수로 나타나기 때문에 새로운 시간의 함수 y(t)를 얻지 못하고 하나의 결과값만 가지게 된다.

공학/기술| 2014.09.05| 3페이지| 1,000원| 조회(1,201)

의미, 컨벌루션, Convolution 정의

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미분방정식이란? 평가A+최고예요

4. 미분방정식의 해와 일반 함수의 차이그렇다면 미분방정식의 해를 구하면 그 형태가 함수가 되는데 그 함수와, 일반 함수의 차이는 무엇일까?y'=1 라는 미분방정식이 주어졌을 때, 미분방정식을 풀기 위해 적분하게 되면y= int _{} ^{} {1`dy} 가 되고 이를 풀어 쓰면 y=`y+C(적분상수)이와 같이 적분상수라는 미지수가 생기게 된다.적분상수가 미지수인 이유는 예로 f(y) = y, g(y) = y + 1이 있을 때, 이 둘의 미분 값은 {d(f(y))} over {dy} =1,`` {d(g(y))} over {dy} =1로 두 함수가 서로 같다. 다시 두 함수 f(y), g(y)를 원 함수로 돌리기 위해 적분을 해주었을 때, 미분하여 사라지는 상수 값은 알 수가 없기 때문에 C(적분상수)를 두게 되는 것이고, 적분 값은 f(y) = y + C, g(y) = y + C이 된다. 만약 적분상수를 쓰지 않게 되면 미분하고 적분한 f(y), g(y)는 같은 함수가 되기 때문에 오류가 발생하게 된다.미지수를 푸는 것이 공학이고, 이 미지수에 경계 조건이 포함되며 이 경계조건 내에 초기조건이 존재한다.5. 미분1) 정의 - 미분은 함수의 순간변화율(기울기)을 구하는 것이며, 연속적이고 지속적인 변화 량에 대한 순간변화량을 의미한다.2) 미분계수- 함수 y=f(x)에서 x의 값이 a에서 a+ TRIANGLE x까지 변할 때, 이 함수의 평균변화율은{TRIANGLE y} over {TRIANGLE x} = {f(a+ TRIANGLE x)-f(a)} over {b-a}이다. 여기서 TRIANGLE x` -> `0 일 때 평균변화율의 극한값 lim _{x-> 0} {{TRIANGLE y} over {TRIANGLE x}}= lim _{x-> 0} {{f(a+ TRIANGLE x)-f(a)} over {TRIANGLE x}}이 존재하면 함수 y=f(x)는 x=a에서 미분가능하다고 한다. 또한 이 극한값을 함수 y=f(x)의 x=a에서의 순간변화율 또는 미분계수라고 한다.

공학/기술| 2014.09.05| 5페이지| 1,000원| 조회(425)

공학수학, 미분, 미분방정식

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전력 3상평형 평가A+최고예요

3상 평형평형 3상 전원의 정의: 3상 전원에서 1) 각 상전압의 크기가 같고, 2) 상전압의 상차가 120°씩이며, 3) 각상전원의 내부 임피던스가 같을 때 이것을 평형 3상 전원이라 한다.3상 평형 전압의 순시치를 식으로 표현하면 아래와 같다.V _{A} (t)=` sqrt {2} ` BULLET V BULLET sin(2 PI ft+0 DEG )V _{B} (t)=` sqrt {2} ` BULLET V BULLET sin(2 PI ft+120 DEG )V _{C} (t)=` sqrt {2} ` BULLET V BULLET sin(2 PI ft-120 DEG )VA, VB, VC는 전압의 크기와 주파수, 시간이 같고 위상만 다른 전압이다.3상 평형을 설명하기 위해서는V _{A} (t)+V _{B} (t)+V _{C} (t)=0 증명하여야 한다.증명 방법에는 순시치 수식이용, 파형이용과 Vector 수식이용, 그래프이용이 있다.1. 순시치를 이용한 증명1) 계산식 사용삼각함수sin( alpha + beta )=`sin alpha cos beta +cos & alpha sin beta 를 이용하여*cos0 DEG =1`,`sin0 DEG =0,`sin120 DEG = {sqrt {3}} over {2} ,`cos-120 DEG =- {1} over {2} ,`sin-120 DEG =- {sqrt {3}} over {2}V _{A} (t)=` sqrt {2} ` BULLET V BULLET (sin2 PI ft BULLET cos0 DEG +cos2 PI ft BULLET sin0 DEG )여기서`sin0 DEG =0,`sin2 PI ft`=0` 이므로 위식은V _{A} =` sqrt {2} ` BULLET V BULLET (0 BULLET 1+cos2 PI ft BULLET 0) 이므로 위식은 0이 된다.V _{B} (t)=` sqrt {2} ` BULLET V BULLET (sin2 PI ft BULLET cos120 DEG +cos2 PI ft BULLET sin120 DEG )여기서,`sin120 DEG = {sqrt {3}} over {2} ,`sin2 PI ft`=0`,cos120 DEG =- {1} over {2}이므로 위식은V _{B} (t)=` sqrt {2} ` BULLET V BULLET (0 BULLET {sqrt {3}} over {2} +cos2 PI ft BULLET {sqrt {3}} over {2} )=` sqrt {2} ` BULLET V BULLET (cos2 PI ft BULLET {sqrt {3}} over {2} ) 이 된다.Vc(t)=` sqrt {2} ` BULLET V BULLET (sin2 PI ft BULLET cos-120 DEG +cos2 PI ft BULLET sin-120 DEG )여기서,`sin-120 DEG =- {sqrt {3}} over {2} ,`sin2 PI ft`=0`,cos-120 DEG =- {1} over {2}이므로 위식은V _{C} (t)=` sqrt {2} ` BULLET V BULLET (0 BULLET - {1} over {2} +cos2 PI ft BULLET - {sqrt {3}} over {2} )=` sqrt {2} ` BULLET V BULLET (cos2 PI ft BULLET - {sqrt {3}} over {2} )이 된다.V _{A} (t)+V _{B} (t)+V _{C} (t)=0+(` sqrt {2} ` BULLET V BULLET (cos2 PI ft BULLET {sqrt {3}} over {2} ))+(` sqrt {2} ` BULLET V BULLET (cos2 PI ft BULLET - {sqrt {3}} over {2} ))` sqrt {2} ` BULLET V BULLET (cos2 PI ft BULLET {sqrt {3}} over {2} )-(` sqrt {2} ` BULLET V BULLET (cos2 PI ft BULLET {sqrt {3}} over {2} )) 이므로V _{A} (t)+V _{B} (t)+V _{C} (t)=0 이 된다.2) 파형 이용위 그래프는 3상 교류전압의 순시값의 합을 나타낸 것이다. ①,②,③을 예로 보아도 VA, VB, VC의 합이 0임을 알 수 있다.2.Vector을 이용한 증명1) 계산식 사용위 그래프를 보면 회전선분이 정방향으로 수평축과 반시계방향으로 α의 각을 이루는 순간을 시간의 원점으로 택한다면, 이때부터 t1초후의 선분 OP는 wt1[rad] 만큼 회전하여 수평축과는 (wt+α)[rad]의 각을 이룰 것이므로 이때의 OP의 수직축상의 투영 선분OP는 선분OP=Amsin(wt+α)와 같이 된다. 즉 OP는 최대값이 A,m, 위상각이 α인 정현파를 대표한다고 할수 있다.따라서V(t)= sqrt {2} BULLET V`sin(wt+ theta )를`벡터로`표현하면` sqrt {2} BULLET V ANGLE theta 로`표현할수`있다.오일러 공식중e ^{i theta } =cos theta +i`sin theta 를 이용하여 복소평면상의 실수값cos theta 와 허수값sin theta 를 복소수의 계산으로 대치시켜 연산하는 방법이다. 복소수의 계산으로 대치시켜 연산하는 방법이다.dot{A} =a+jb는`복소평면상의`원점으로`부터` dot{A} 까지의`거리를`복소수 dot{A} 의`크기라`하며#LEFT | dot{A} RIGHT | `= sqrt {a ^{2} +b ^{2}} 이다.#또한`각은`#theta =tan ^{-1} {b} over {a} 로`표기한다.`#a=Acos theta ,`b=Asin theta 이므로`직교좌표``표현방식인`복소수`#dot{A} =a+jb=A(cos theta +j`sin theta )와`같이`표현된다.#즉, dot{A} =a+jb=A ANGLE theta = sqrt {a ^{2} +b ^{2}} ANGLE tan ^{-1} ` {b} over {a} 와`같이`표시할수`있다.따라서 시간영역 해석인 순시치에서 복소영역 해석 으로 변결 하면 아래 와같은 식이 된다.V _{A} (t)=` sqrt {2} BULLET V BULLET `cos0 DEG +j sqrt {2} BULLET V BULLET `sin0 DEG V _{B} (t)=` sqrt {2} BULLET V BULLET `cos120 DEG +j sqrt {2} BULLET V BULLET `sin120 DEG V _{C} (t)=` sqrt {2} BULLET V BULLET `cos-120 DEG +j sqrt {2} BULLET V BULLET `sin-120 DEG **cos0 DEG =1`,`sin0 DEG =0,`sin120 DEG = {sqrt {3}} over {2} ,`cos-120 DEG =- {1} over {2} ,`sin-120 DEG =- {sqrt {3}} over {2}V _{A} (t)=` sqrt {2} BULLET V(`cos0 DEG +j`sin0 DEG )= sqrt {2} V BULLET 1+0= sqrt {2} BULLET VV _{B} (t)=` sqrt {2} BULLET V(`cos120 DEG +j`sin120 DEG )= sqrt {2} BULLET V BULLET (- {1} over {2} +j {sqrt {3}} over {2} )V _{C} (t)=` sqrt {2} BULLET V(`cos-120 DEG +j`sin-120 DEG )= sqrt {2} BULLET V BULLET (- {1} over {2} -j {sqrt {3}} over {2} )V _{A} (t)+V _{B} (t)+V _{C} (t)= sqrt {2} BULLET V(1- {1} over {2} - {1} over {2} )+( {sqrt {3}} over {2} j- {sqrt {3}} over {2} j)`=`01) 직각 좌표계 사용위 계산식에서 사용한 복소식을 직각좌표계에 적용하여 그래프화 하면(1)vec{V _{A} (t)} =` sqrt {2} ` BULLET V BULLET sin(2 PI ft+0 DEG )`: sqrt {2} ` BULLET V ANGLE 0 DEG `(2)vec{V _{B} (t)} =` sqrt {2} ` BULLET V BULLET sin(2 PI ft+120 DEG )``:`` sqrt {2} ` BULLET V ANGLE 120 DEG(3)vec{V _{C} (t)} =` sqrt {2} ` BULLET 220V BULLET sin(2 PI ft-120 DEG )``:`` sqrt {2} ` BULLET 220V ANGLE -120 DEGTHEREFORE `벡터로`계산벡터의 가감산은 평행사변형을 그리는 방법과 삼각형을 이용하는 방법이 있는데 평행사변형을 이용하여 설명하면V _{A}벡터의 시작점과V _{B}의 시작점을 평행 이동시켜 같은 점에서 만나게 한다.V _{A}벡터의 종점에서V _{B}와 평행한 선을 점선으로 그리고V _{B}의 종점에서V _{A}벡터와 평행하게 선을 그리면 평행사변형이 된다. 점선의 만나는 점과V _{A},V _{B}의 시작점이 만난 점을 잇고, 그점선의 만난 점에 화살표가 가도록 하면, 이것이 두 벡터의 합성 벡터가 된다.V _{C} 벡터와V _{A}+V _{B} 벡터는 크기는 같으나 방향이 틀리므로V _{A}+V _{B}의 역벡터는V _{C} 가 되므로V _{A}+V _{B}+(-V _{C})= 0 이 된다.C로 3상평형 증명하기.< 코드 >#include#include#define V 220 //전압에 상수값을 정의//#define PI 3.141592 //pi값을 정의//#define f 60 //주파수에 상수값을 정의//void main(){int t;double va,vb,vc;

공학/기술| 2014.09.05| 6페이지| 1,000원| 조회(309)

전력, 평형, 3상, 3상평형

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그래핀 평가A+최고예요

학번 : 2005054230이름 : 김 동 균그래핀 [graphene]1.그래핀의 정의흑연의 표면층을 한 겹 벗긴 탄소나노물질로, 미래의 정보기술을 이끌 신소재로 주목받고 있다.연필심으로 쓰이는 흑연 즉 ‘그래파이트(graphite)’와 탄소이중결합을 가진 분자를 뜻하는 접미사 ‘-ene’를 결합하여 만든 용어이다. 2004년 영국 맨체스터대학교 연구팀이 상온에서 완벽한 2차원 구조의 그래핀을 만들어내는 데 성공하였는데, 당시 연구팀은 스카치테이프의 접착력을 이용하여 흑연에서 간단하게 그래핀을 떼어냈다고 한다.흑연은 탄소를 6각형의 벌집모양으로 층층이 쌓아올린 구조로 이루어져 있는데 그래핀은 흑연에서 가장 얇게 한 겹을 떼어낸 것이라 보면 된다. 탄소동소체(同素體)인 그래핀은 탄소나노튜브, 풀러린(Fullerene)처럼 원자번호 6번인 탄소로 구성된 나노물질이다.2차원 평면형태를 가지고 있으며, 두께는 0.2nm(1nm은 10억 분의 1m) 즉 100억 분의 2m 정도로 엄청나게 얇으면서 물리적·화학적 안정성도 높다.구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하고, 반도체로 주로 쓰이는 단결정 실리콘보다 100배 이상 전자를 빠르게 이동시킬 수 있다. 강도는 강철보다 200배 이상 강하며, 최고의 열전도성을 자랑하는 다이아몬드보다 2배 이상 열전도성이 높다. 또 탄성이 뛰어나 늘리거나 구부려도 전기적 성질을 잃지 않는다.이런 특성으로 인해 그래핀은 차세대 신소재로 각광받는 탄소나노튜브를 뛰어넘는 소재로 평가받으며 ‘꿈의 나노물질’이라 불린다. 그래핀과 탄소나노튜브는 화학적 성질이 아주 비슷하고, 후공정을 통해 금속성과 반도체성을 분리할 수 있다. 하지만 탄소나노튜브보다 균일한 금속성을 갖고 있기 때문에 산업적으로 응용할 가능성이 더 크다.그래핀은 구부릴 수 있는 디스플레이나 전자종이, 착용식 컴퓨터(wearable computer) 등을 만들 수 있는 전자정보 산업분야의 미래 신소재로 주목받고 있다.2. 그래핀 심층 분석1) 우주에서 가장 얇은 물질이지만 가장 강하다. 반도체에 쓰이는 실리콘보다 전자를 100배 이상 빠르게 이동시키고 /전선의 주재료인 구리보다는 100배 많은 전류를 흘려보낸다.2) 다이아몬드와 흑연, 플러린과 탄소나노 튜브가 이것의 ‘형제’들이다. 원자번호 6번인 탄소(C)로 구성됐지만 그 구조가 다른 ‘탄소 동소체(同素體)’라고 한다.이 모든 것은 ‘꿈의 신물질’로 불리는 ‘그래핀(Graphene)’을 설명한 것이다.▶ 6각형의 그물모양으로 생긴 그래핀 모형(왼쪽).성균관대 홍병희 교수팀이 만든 가로 세로 약 10㎝의 그래핀. 고무기판 위에 얹은 이 그래핀은 약 12%정도 면적을 늘리거나 구부려도 깨지지 않는다. 그래핀을 이용하면 투명 플랙스블 디스플레이를 만 들 수가 있다.지난해 대면적 합성 기술을 제시한 이들은 최근에는 그래핀을 활용한 나노전력발전소자도 개발했다. 나노전력발전소자는 외부의 전력 공급 없이도 휘거나 누르거나 진동을 주면 스스로 전력을 발생시키는 소자다. 휘거나 구부려도 괜찮은 그래핀이 적용된 나노전력발전소자는 휘어지는 터치 센서, 입는 인공 피부, 두루마리 디스플레이를 장착한 모바일 기기, 입는 휴대폰 등을 위한 전력장치 등에 적용될 것으로 기대된다.반면 그래핀 투명 전극은 산화인듐주석 수준의 전기전도성이 있으면서도 신축성과 유연성이 좋다. 또 투명도가 좋기 때문에 휘는 디스플레이에 적격이라는 평가다. 한국전자부품연구원은 세계 투명 전극시장이 2008년 7조7000억원에서 2018년 22조원으로 급격히 성장할 것으로 보고 있다.반도체업계는 그래핀이 집적도와 처리 속도가 한계점에 이른 실리콘을 대체할 것으로 기대하고 있다. 그래핀은 기존 실리콘보다 발열량이 적고 간단한 공정을 통해 반도체 특성을 조절할 수 있다. 전기 전달 속도도 빨라서 실리콘 기반 소자가 지닌 여러 문제를 해결할 수 있다는 평가다.3. 그래핀이 상용화 될 때 나타날 산업과 세상의 변화1) 실리콘 관련 업체가 사라진다.현재 반도체 태양전지에 엄청나게 고가인 실리콘이 사용된다 또한 실리콘 가공에 필요한 특수가스 그리고 실리콘 가공 기계 장비들.. 이 모두가 무용지물이 되어 버린다.2) 실리콘 반도체 생산에 들어가는 관련 부품 회사들이 사라진다.지금은 실리콘 웨이퍼에 트랜지스터 회로를 반드는데 엄청난 장비와 부품 소재들이 사용된다. 포토레지스트/스트립퍼등등 그리고 50나노 30나노 20 나노 등 미세한 회로를 새겨 넣는 고가의 레이저 장비들 이러한 장비/부품 소재들이 필요가 없어진다. 그리고 구리 전선도 많은 영영에서 대체할 것이다. 현재 구리 가격이 엄청나게 비싸다.그래핀은 구리보다 전기를 100배나 많이 전달한다(단위시간당) 그만큼 전기 저항이 적다. 저항이 적으므로 전기 소실도 적고 발열도 적다. 그래핀을 구리대신으로 사용하면 고급 음향기기 같은 곳에 사용하면 좋은 음질을 얻을 수가 있다3) 그래핀으로 나타날 놀라운 변화들그래핀의 놀라운 특성을 이용하여 미래에는 둘둘 말아서 들고다니는 디스플레이나 몸에 `입을 수 있는` 컴퓨터가 등장하고 종이를 여러 겹으로 접듯이 ..접은 디스플레이를 펼치면 TV를 볼 수 있고 심지어 먼 곳에 있는 사람과 영상통화도 가능하다. →접어서 들고 다니는 TV / 컴퓨터가 가능해진다. 그리고 투명하기 때문에 자동차 앞유리에 계기판이나 네비게이트가 부착되어 운전하면서 바로 정보를 얻을 수가 있다군인/경찰들의 헬멧에 디스플레이가 부착되어 전쟁에 관한 모든 정보를 직접 눈으로 확인 가능하다.최근 TV업계도 그래핀에 주목하고 있다. 탄소로 구성된 그래핀은 유기물질과 잘 융합된다는 평가를 받고 있다.차세대 디스플레이로 불리는 능동 유기발광다이오드(AMOLED)에 그래핀을 적용할 경우 기존 개념을 뛰어넘는 TV 개발도 가능해지기 때문이다.또 터치스크린 패널이 최근 각광받으면서 그래핀을 이용한 제품이 올해에 출시될 것으로 보인다. 당장 제품화는 어렵겠지만 2~3년 내에 휘거나 접을 수 있는 태블릿PC를 만날 수 있게 될 전망이다.4) 반도체의 용량이 커진다.컴퓨터의 미래는 스스로 생각하고 판단하는 수준에 도달하는 것이다.그러기 위해서는 엄청난 메모리 용량의 반도체가 필요하다. 그런데 기존 실리콘 반도체로서는 그것을 만들 수가 없다. 그래핀은 실리콘보다 100배나 전자 전달 속고가 빠르다. 그리고 우주에서 가장 얇은 물질이다. 분자수준의 두께. 엄청난 용량의 반도체 제작이 가능하다.당연히 그래핀 반도체가 세상의 반도체 시장을 대체 장악해 나갈 것이다.그래핀은 유사한 특성을 지닌 탄소나노튜브(CNT)의 기술적 한계를 넘어선 것으로도 주목받는다. 탄소나노튜브는 쉽게 얘기해서 그래핀을 돌돌 말아서 빨대 형태로 만든 것으로 보면 된다. 2007년부터 차세대 소재로 주목받으며 반도체와 디스플레이 등에 사용돼 왔다. 지름이 나노미터(10억분의 1ｍ) 수준으로 가늘지만 다이아몬드보다 강한 특성이 있다.탄소나노튜브는 금속성과 반도체성이 섞여 있고 이를 분리하기가 어렵다는 것이 문제다. 반도체에 사용될 경우 금속성 때문에 소자 성능이 떨어지는 부작용도 발생한다.실리콘 웨이퍼와 같이 2차원 필름 형태로 된 그래핀은 후공정을 통해 금속성과 반도체성을 분리할 수 있다. 또 탄성이 좋아서 10% 이상 면적을 늘리거나 완전히 접어도 자신이 갖고 있는 성질을 그대로 유지한다. 접는 디스플레이나 입는 컴퓨터가 가능한 것은 이 때문이다.5) 나노발전소자나노전력발전소자는 외부의 전력 공급 없이도 휘거나 누르거나 진동을 주면 스스로 전력을 발생시키는 소자다. 차세대 디스플레이와 미래 IT기기, 에너지 소자 등에 적용할 수 있어 주목받아 왔다.가령 예를 들면 걸어가거나 움직일 때 발생하는 운동 에너지를 전기로 만 들 수가 있다 옷에 부착하면 전기 생산. 휴대폰 전화로 통화할 때 음성 진동 에너지/휴대폰 기판을 누르면 압력에너지를 전기로 바꿀 수가 있다.→ 베터리 수명 연장 효과지하철이나 사람이 붐비는 인도에 사람이 밟고 지나가는 블럽게 가해지는 압력 에너지를 전기 에너지로 바꿀 수도 있다..- "압전 블록은 그린 청정에너지를 생산할 수 있는 시스템으로써, 압전을 밟으면 그 압전을 밟는 힘으로 전기가 생산되고 그 전기를 이용하는 원리입니다."-나노압전소자 인체발전으로 배터리가 필요없다인간의 동작을 이용해 발전을 하는 방안도 시도되고 있다. 그 중에서도 인간의 보행동작을 이용한 발전방법은 비교적 큰 전력을 얻을 수 있다. 구두바닥에 설치한 발전기와 압전재료로 보행할 때에 드는 힘을 추출하는 방법이다.

공학/기술| 2010.10.14| 5페이지| 1,000원| 조회(347)

탄소, 응용분야, 그래핀

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MAXPLUS로 예를 든 조합회로와 순차회로

조합논리회로와 순차논리회로의 종류 및 특징1. 조합논리회로(1) 조합논리회로의 정의 및 특징조합회로는 입력과 출력을 가진 논리 게이트들의 집합이다. 출력의 값은 입력한 값 0과 1의 조합에 의해 결정된다. 따라서 이 회로는 기억 능력이 없다는 것이 특징이다. 조합 회로의 소자로는 게이트 그 자체가 기본이고 반가산기, 전가산기, 감산기 종류, 디코더, 멀티플렉서 등이 있다.조합 논리 소자란 적어도 하나 이상의 출력 채널과 두 개 이상의 입력 채널을 가지면, 입출력 모두 이산 상태의 값을 가지고 있고, 또한 각 출력 채널의 상태는 동시에 입력되는 입력 채널의 상태에 의해서 결정되는 장치이다.1.논리합, 논리곱, 논리부정 등의 기본 논리회로를 조합한 회로2.처리 결과는 0 또는 13.논리 회로들이 모여 컴퓨터의 한 기능을 담당하는 구성요소가 되고, 이들이 모 여 컴퓨터가 되는 것4.출력 값이 입력 값에 의해서만 결정되는 논리회로(2) 종류1) 반가산기1. 정의 : 반가산기란 두 개의 비트를 서로 산술적으로 합하여 그 결과 1비트의 합과 1비트의 자리올림수를 만들어내는 회로이다. 다시 말하면 2비트의 입력 조합에 따라 산술 연산을 할 경우는 0+0=0, 0+1=1, 1+0=1, 1+1=10의 네 가지 경우가 있다. 여기서 두 입력이 모두 1인 경우는 합이 2비트가 되면 앞의 1이 자리올림수가 된다. 이와 같이 두 입력에 대해 두 출력의 합과 자리올림수를 만들어내는 회로를 반가산기라 한다. 반가산기는 한 개의 XOR게이트와 한 개의 AND게이트로 구현할 수 있다.2. 논리함수 : S = A'?B + A?B' = A?BC = A?B회로도3. 진리표입력출력ABSC*************101시뮬레이션(MAXPIUS 이용) 확인=> 위 진리표와 비교 하였을 때 반 가산기의 동작을 확인할 수 있다. 다만 결과는 약간의 딜레이가 발생하였다.(2) 전가산기1. 정의 : 반가산기는 자리올림수를 고려하지 않으므로 한자리 2진수의 덧셈만 가능하였는데, 이러한 단점을 보완하여 여러 자리의 2진수의 덧셈이 가능하도록 설계한 덧셈 회로가 전 가산기이다. 2진수의 덧셈에 사용할 수 있는 완전한 가산기를 만들려면 그 자리보다 낮은 자리에서 발생하는 자리올림수를 받아들일 수 있는 입력요소가 추가되어야하고, 또한 자리 올림수를 발생시킬 수 있어야 한다.전 가산기에서의 합은 자리 올림 수가 없는 경우에는 반 가산기와 같고 자리올림수가 있는 경우에는 반 가산기에서 나온 자리올림수와 논리합을 한 결과가 같기 때문에 전 가산기는 두 개의 반 가산기와 논리합 회로로 구성할 수 있다. 전가산기는 두 자리 이상의 2개의 2진 비트수를 가산할 때 반가산기에서 생기는 캐리를 다음 단계에서 입력받아 처리할 수 있도록 한 회로이다. 그리고, 두 개의 반가산기와 OR회로로 구성되어 있다.2. 논리연산 :입력출력ABC1SC00**************************1*************. 진리표전가산기 회로도시뮬레이션(MAXPIUS 이용) 확인=> 위 진리표와 비교 하였을 때 전가산기의 동작을 확인할 수 있다. 다만 결과는 약간의 딜레이가 발생하였다.(3) 디코더1. 정의 : 부호화된 2진 코드를 해독하여 대응하는 하나의 신호를 출력하는 조합 논리회로로써 입력 단자 수가 n 개이라면 출력 단자 수는 2n개(n × 2n 디코더)이다. ROM, RAM과 같은 기억 장치에서 특정한 번지를 선택한다던가 명령 레지스터에 들어 온 명령을 해독하는 데 사용한다. 예) 2 X 4 디코더2. 논리함수 : D0 = A'B' , D1 = A'B, D2 = AB' , D3 = AB3. 진리표 회로도A BD0 D1 D2 D30 01 0 0 00 10 1 0 01 00 0 1 01 10 0 0 1시뮬레이션(MAXPIUS 이용) 확인=> 위 진리표와 비교 하였을 때 디코더의 동작을 확인할 수 있다. 다만 결과는 약간의 딜레이가 발생하였다.(4) 인코더1. 정의 : 외부에서 들어오는 임의의 신호를 부호화된 신호로 변환하여 컴퓨터 내부로 들여보내는 조합논리회로로써 디코더와 반대 작용을 하는 조합논리 회로이다. 문자, 숫자, 기호 등을 2진 부호로 변환시킬 때 사용한다. 2n 개의 입력과 n개의 출력으로 구성(2n X n 인코더)되어있다. 예) 4 X 2 인코더2. 논리함수 : A = D0'D1'D2 D3' + D0'D1'D2'D3B = D0'D1D2'D3' + D0'D1'D2'D3D0 D1 D2 D3A B1 0 0 00 00 1 0 00 10 0 1 01 00 0 0 11 13. 진리표 회로도시뮬레이션(MAXPIUS 이용) 확인=> 위 진리표와 비교 하였을 때 인코더의 동작을 확인할 수 있다. 다만 결과는 약간의 딜레이가 발생하였다.2. 순서(순차) 논리회로(1) 순서(순차) 논리회로의 정의 및 특징순차 회로는 논리 게이트 외에 메모리 장치 요소들도 사용한다. 순차 회로의 출력은 메모리 요소들의 상태와 입력들의 함수로 메모리 장치 요소들의 상태는 이전의 입력에 좌우된다. 따라서 순차 회로의 출력은 현재의 입력뿐만 아니라 과거의 입력들에 의해서도 결정되며 회로의 작동은 내부 상태와 입력들의 시순차에 의해 명시되어야 한다. 순차 회로는 조합 회로에 메모리 요소가 피드백을 형성하여 연결된 회로로서 메모리 요소에는 2진 정보를 저장할 수 있다.순차 회로는 외부 입력에서 2진 정보를 받고 이 입력은 메모리 요소의 현재 상태와 함께 출력값을 결정하며 또한 메모리 요소의 2진 정보값을 변화시키기 위한 조건을 결정한다. 따라서 순차 회로는 입력, 출력, 내부 상태로 명시되며 외부 출력은 플립플롭의 현재 상태에 따라 경정된다. 순차 회로의 대표적인 종류로는 플립플롭, 레지스터, 카운터 등이 있다. 레지스터는 플립플롭의 모임으로 구성되며, 플립플롭은 일반적으로 조합 논리 회로를 통해 입력된다.1. 플리플롭(기억회로)과 게이트(조합 논리 회로)들로 구성2. 출력은 외부 입력과 플리플롭의 현재 상태에 의해서 결정되는 논리 회로(2) 종류1) Latch : Set과 Reset을 이용해서 회로의 상태 Q를 바꿀 수 있다.입력출력SRQaQb000/11/0010110101100두 개의 입력 R과 S가 모두 0이면 이전 상태를 유지하고, R=0이고,S=1일때, 래치는 Qa=1, Qb=0인 상태로 되는 것을 set되었다라고 한다. R=1이고,S=0일때, 래치는 Qa=0, Qb=1인 상태로 되는 것을 reset되었다라고 한다. R과 S가 모두 1이면 출력은 둘다 0이된다. 이때, R과 S가 모두 1이였다가 모두 0이 되었을때, 출력값은 둘다 0이되거나 1이 되는 발진현상이 나타나게 된다.1. basic latch시뮬레이션(MAXPIUS 이용) 확인=> 위 진리표와 비교 하였을 때 Basic Latch를 확인할 수 있다. 입력이 1,1에서 0,0이 되는 부분을 알수가 없어야 하지만, 위 프로그래밍에서는 게이트의 지연값을 약간 다르게 됨으로써 발지 하지 않고 값이 나온 것으로 예상된다.2. Gated RS Latch : S(Set), R(Reset), C(Clock)의 입력과 Q,Q'의 출력을 가짐클록 C에 신호가 들어오지 않으면 S나 R의 입력의 값에 관계없이 출력은 변화가 없다. Q(t)는 현재 상태의 출력값을 Q(t+1)은 클록 신호가 변한 다음 상태의 값을 나타내며, S = R = 1인 경우는 출력값이 미결정 상태이기 때문에 거의 사용되지 않는다.SRQ(t-1)상태00Q(t)전상태 불변010RESET101SET11미결정금지[진리표]시뮬레이션(MAXPIUS 이용) 확인=> 위 진리표와 비교 하였을 때 Gated RS Latch의 동작을 확인할 수 있다. 입력이 1,1에서 0,0이 되는 부분을 알수가 없어야 하지만, 위 프로그래밍에서는 게이트의 지연값을 약간 다르게 됨으로써 발지 하지 않고 값이 나온 것으로 예상된다.3. Gated D latch시뮬레이션(MAXPIUS 이용) 확인=> 위 진리표와 비교 하였을 때 Gated D Latch의 동작을 확인할 수 있다. 앞에 X로 출력된 부분은 클럭이 발생되기전 입력이 없기 때문에 유지 할 값이 없기 때문에 X로 나타낸것이다.2). 플립플롭 : 1비트의 정보를 저장할 수 있는 장치로 정상 출력과 보수화된 출력(Q,Q')을 가진다.Q = 1 : Set, Q = 0 : Reset클록(Clock,C)이라는 제어입력(Triggering)을 가지며 입력 신호가 상태 변환을 일으키기 전까지는 원래의 상태를 유지한다.1. D플립플롭 : 한 개의 입력을 가지며, D = 0이면 출력은 0, D = 1이면 출력은 1로 변화 단일 비트 저장용으로 유용하다.DQ(t-1)0011시뮬레이션(MAXPIUS 이용) 확인=> 위 진리표와 비교 하였을 때 D flip flop의 동작을 확인할 수 있다.=> clear의 동작을 확인할 수 있다.=> preset의 동작을 확인할 수 있다.2. T플립플롭 : JK 플립플롭의 JK를 하나로 묶어서 T로 표시, T=0 이면 변화가 없고, T = 1 이면 현재 상태의 보수를 출력한다.TQ(t+1)0Q(t)1Q'(t)시뮬레이션(MAXPIUS 이용) 확인=> 위 진리표와 비교 하였을 때 D flip flop의 동작을 확인할 수 있다.2. JK플립플롭 : D플립플롭과 T플립플롭의 기능을 한꺼번에 동작시킨다.JKQ(t-1)00Q(t)01010111Q'(t)시뮬레이션(MAXPIUS 이용) 확인=> 위 진리표와 비교 하였을 때 JK flip flop의 동작을 확인할 수 있다.(2) 레지스터(Registers)레지스터는 한 개의 비트를 저장하는 플립플롭의 집합체로써, 논리적, 산술적, 해석 등을 할 수 있는 2진 정보를 저장하는 중앙처리장치 내의 기억장치이다. 레지스터의 종류로는 수행된 명령을 기억하고 있는 명령어레지스터, 수행된 다음의 명령이나 처리된 자료의 주소를 기억하고 있는 주소레지스터, 산술/논리 연산의 결과 값을 임시 저장하는 누산기, 주기억장치로부터 되받은 자료를 임시 저장하고 있는 저장레지스터 등이 있다.

공학/기술| 2010.06.11| 15페이지| 1,000원| 조회(288)

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