Time response의 분석과 Frequency response 분석의 차이점과 각각의 장점에 대하여 설명해보세요.

[시간응답(Time response)]

보통은 응답시간이란 표현을 많이 사용한다. 응답시간(response time)이란 공학에서 시스템이나 실행단위에 입력이 주어지고 나서 반응하기까지 걸린 시간을 말한다. 응답시간과 응답속도는 실제로는 반비례 관계이지만 응답시간을 응답속도로 혼용하여 쓰기도 한다. LCD에서 응답시간이란 액정에 인가되는 전압에 따라 액정 셀이 얼마 후에 반응하는 지를 나타낸다. 응답속도 또는 반응속도라고도 하며 주로 밀리 초 단위로 표시한다. 그 수치가 작을수록 빠르게 자주 출력하기 때문에 영상이 더욱 부드럽게 보인다. 초기의 LCD는 응답시간이 길어서 격렬하게 변화하는 영상의 경우에 끊어져 보였다. 때문에 영화 감상이나 게임 등에 적합하지 않았으나 점차 응답시간이 개선되어 현재는 다양한 용도로 사용되고 있다.

ㅇ 시간의 함수로 입력과 출력을 나타냄

- 시간에 따른 시스템 상태 변화 및 출력 응답을 살펴봄 (시간영역 해석 방법)

ㅇ 시간응답 구분

* 과도기적 상태에 따라 다음 2가지 종류로 구분

. 시간응답 y(t) = 과도응답 yt(t) + 정상상태응답 yss(t)

ㅇ 해석방법 구분

- 미분방정식 해를 직접 구하며 해석하는 방법

- 상태공간기법

[주파응답(Frequency response)]

보통은 얼마만큼의 높은 주파수까지 동작할 수 있느냐 하는 의미로 사용된다. 주파수 응답(frequency response)은 진폭이 일정한 다양한 주파수의 입력 신호가 어떤 시스템에 들어왔을 때, 어떤 응답을 내는지 측정하는 것이다. 응답의 크기는 데시벨 같은 단위로 측정한다. 흔히 증폭기 같은 시스템을 분석하는데 사용한다.

주파수 응답은 어떤 시스템에 들어온 광역 주파수 신호(진폭은 일정함)에 대한 내보내는 반응의 척도이다. 일반적으로 전기적 앰프나 스피커나 유사한 시스템의 성능을 나타내는데 사용된다. 주파수 응답은 시스템을 통과해서 나오는 반응의 크기(amplitude, dB) 위상(pahse, raians)을 주파수에 대한 커브로 나타낸다.

시스템의 주파수 응답은 다음의 방법으로 측정할 수 있다.

(1) 임펄스를 가한 후에 반응을 측정

(2) 일정한 진폭을 가지는 단일 주파수를 변조(sweeping)하면서 입력파형과 출력파형의 진폭과 위상을 비교

정의: 입출력 이득 및 위상이 주파수에 따라 변화하는 양상을 나타내는 시스템 응답

- H(jω) = |H(jω)| e∠H(jω)

. 주파수 변수 f(주파수) 또는 ω(각주파수)에 의존하는 함수

. 입력 각 주파수 성분들마다 시스템이 어떻게 반응하는 행태를 보여줌

- 시스템에 정현파 신호를 인가했을 때의 정상상태 응답

[주파수응답 특징]

ㅇ LTI시스템에서 입출력 특징을 완벽하게 나타냄

- 주파수영역 : 주파수응답 H(jω)

- 시간영역 : 임펄스응답 h(t)

ㅇ LTI시스템에서 임펄스 응답 h(t) 또는 h[n]의 푸리에 변환

- 즉, H(jω) = F { h(t) }

[주파수응답의 도면 표현 방법]

ㅇ 보드 선도

- 주파수응답 특성을 반 대수 눈금(semi log scale)으로 그린 것

ㅇ 극좌표 선도

- 극좌표계에서 ω가 변할때 위상 대 크기가 어떻게 변하는가를 나타내줌

- 복소주파수평면 상에서 실수부 Re H(jω) 대 허수부 Im H(jω)로 그려짐

- 극점(Pole), 영점(Zero)의 영향을 파악하기 힘듬

ㅇ 위상 이득 선도 (대수 크기 - 위상 선도)

ㅇ Nicols 도표 등