16년 3회차

두 코일이 같은 자속을 공유하므로 상호 인덕턴스는 L1N2/N1 이다.

철심의 자기저항을 $R_m$ 이라 하면 A코일 전류 $I_1$ 이 만드는 자속은 $\phi=\dfrac{N_1 I_1}{R_m}$ 이다.
$L_1=\dfrac{N_1\phi}{I_1}=\dfrac{N_1^{2}}{R_m}$, $M=\dfrac{N_2\phi}{I_1}=\dfrac{N_1N_2}{R_m}$
두 식을 나누면 $M=\dfrac{N_2}{N_1}L_1=\dfrac{L_1N_2}{N_1}$ 이다(누설자속 0 이므로 B코일이 자속 전부와 쇄교).

오답 소거

• L1N1/N2 는 권수비가 뒤집혀 계산값과 다르다.
• N2/(L1N1) 은 인덕턴스가 분모에 있어 단위가 H 의 역수가 되므로 차원이 맞지 않는다.
• N1/(L1N2) 도 인덕턴스가 분모에 있어 H 단위가 나오지 않는다.

두 도체 사이의 전위차는 약 $1.36\times10^{12}\ \mathrm{V}$ 이다.

평행 무한평면 사이의 전계는 $E=\dfrac{\sigma}{\varepsilon_0}$ 로 거리와 무관하게 일정하다.
$V=Ed=\dfrac{4}{8.854\times10^{-12}}\times3\approx1.36\times10^{12}\ \mathrm{V}$

나머지 보기의 값은 계산값과 다르다.

두 전류가 같은 방향(그림에서 모두 위쪽)이므로 두 선 사이에서 자계가 서로 반대가 되고, 크기가 같아지는 조건에서 a/b = 1/4 이다.

무한장 직선 전류의 자계는 $H=\dfrac{I}{2\pi r}$ 이다. P 에서 왼쪽 도선(거리 a)과 오른쪽 도선(거리 b)의 자계가 상쇄되려면
$\dfrac{I}{2\pi a}=\dfrac{4I}{2\pi b}$ 에서 $b=4a$, 따라서 $\dfrac{a}{b}=\dfrac{1}{4}$ 이다.

오답 소거

• a/b=2 는 계산값과 다르다.
• a/b=4 는 전류가 큰 도선에 더 가까운 경우로, 계산값과 다르다.
• a/b=1/2 은 계산값과 다르다.

두 점전하 사이의 힘은 약 $32.7\ \mathrm{N}$ 이다.

유전체 속의 쿨롱 힘은 $F=\dfrac{1}{4\pi\varepsilon_0\varepsilon_s}\dfrac{Q_1Q_2}{r^2}$ 이다.
$F=\dfrac{9\times10^{9}\times5\times10^{-6}\times4\times10^{-6}}{2.2\times(0.05)^2}\approx32.7\ \mathrm{N}$

나머지 보기의 값은 계산값과 다르다.

틀린 것은 전류가 항상 축 중심에서 원둘레 방향으로 흐른다는 서술이다. 유도 전류의 방향은 자석의 이동 방향과 극성에 따라 바뀐다.

자석이 원판에 대해 움직이면 극 아래 원판 부분에 $\vec{v}\times\vec{B}$ 방향(반지름 방향)의 기전력이 생겨 맴돌이 전류가 흐른다. 이동 방향을 반대로 하면 $\vec{v}$ 의 부호가 바뀌어 전류도 반대(원둘레에서 축 방향)가 되므로 '항상' 한 방향이라는 서술은 성립하지 않는다.

나머지 보기는 옳은 내용이다.

• 자석을 원둘레를 따라 이동시키면 원판이 따라 회전한다는 보기는 맴돌이 전류와 자계 사이의 힘이 상대 운동을 줄이는 쪽(렌츠 법칙)으로 작용하므로 옳다.
• 원판을 회전시키면 맴돌이 전류가 생겨 제동작용이 생긴다는 보기도 같은 원리로 회전을 방해하는 힘이 생기므로 옳다.
• 이동자계를 만들어 주어도 원판이 따라 회전한다는 보기는 상대 운동만 같으면 같은 유도 작용이 생기므로 옳으며, 유도 전동기의 원리이다.

중앙점에서 두 자극의 자계가 같은 방향으로 겹치므로 자계의 크기는 2m/(πμ0r²) 이다.

점자극의 자계는 $H=\dfrac{m}{4\pi\mu_0 x^{2}}$ 이고, 중앙점까지 거리는 $x=\dfrac{r}{2}$ 이다.
한 자극에 의한 자계: $H_1=\dfrac{m}{4\pi\mu_0 (r/2)^{2}}=\dfrac{m}{\pi\mu_0 r^{2}}$
+m 의 자계는 +m 에서 멀어지는 방향, -m 의 자계는 -m 을 향하는 방향이라 중앙점에서 둘 다 +m 에서 -m 쪽을 향한다. 따라서 $H=2H_1=\dfrac{2m}{\pi\mu_0 r^{2}}$ 이다.

오답 소거

• m/(πμ0r²) 는 한 자극에 의한 자계만 반영한 값으로, 계산값과 다르다.
• m/(2πμ0r²) 는 계산값과 다르다.
• m/(4πμ0r²) 는 계산값과 다르다.

정전계에 대해 틀린 서술은 전기력선이 전하 없는 곳에서 서로 교차한다는 내용이다.

전기력선 위 각 점의 접선 방향이 그 점의 전계 방향이므로, 교차하면 한 점에 전계 방향이 둘이 되어 모순이다. 전기력선은 서로 교차하지 않는다.

나머지 보기는 정전계에 대해 옳은 서술이다.

• 단위 전하에서 나오는 전기력선의 수는 가우스 법칙 $N=Q/\varepsilon_0$ 에서 $Q=1\ \mathrm{C}$ 일 때 $1/\varepsilon_0$ 개이므로 옳다.
• 도체에 준 전하는 정전 평형에서 도체 내부 전계가 0이 되어야 하므로 표면에만 분포한다.
• 중공도체에 준 전하는 내부 전계가 0이어야 하므로 외부 표면에만 분포하고, 공동 안에 전하가 없으면 내부 표면에는 전하가 없다.

전자파의 고유임피던스는 약 $42\ \Omega$ 이다.

$\eta=\sqrt{\dfrac{\mu}{\varepsilon}}=120\pi\sqrt{\dfrac{\mu_s}{\varepsilon_s}}$
$\eta=\dfrac{120\pi}{\sqrt{80}}\approx\dfrac{377}{8.94}\approx42\ \Omega$

나머지 보기의 값은 계산값과 다르다.

공극의 자기저항은 약 $1.05\times10^{5}\ \mathrm{AT/Wb}$ 이다.

공극은 공기이므로 투자율은 $\mu_0$ 이고 $R=\dfrac{l}{\mu_0S}$ 이다.
$R=\dfrac{5.6\times10^{-3}}{4\pi\times10^{-7}\times4.26\times10^{-2}}\approx1.05\times10^{5}\ \mathrm{AT/Wb}$

나머지 보기의 값은 계산값과 다르다.

보기 가운데 저항률이 가장 작은 것은 동(구리) 이다.

상온(20℃ 부근)의 저항률은 대략 동 $1.7\times10^{-8}$, 알루미늄 $2.7\times10^{-8}$, 철 $1.0\times10^{-7}$, 수은 $9.6\times10^{-7}\ \Omega\cdot\mathrm{m}$ 이다.

나머지 금속은 모두 동보다 저항률이 크다.

• 알루미늄은 동의 약 1.6배로 동보다 크다.
• 철은 동의 약 6배로 동보다 크다.
• 수은은 동의 50배를 넘어 네 금속 중 가장 크다.

동일한 금속 도선의 두 점 사이에 온도차가 존재할 때 전류를 흘리면 열을 발생 또는 흡수하는 현상은 톰슨 효과이다. 제벡 효과(3번)는 온도차로부터 기전력이 생기는 현상이고, 펠티에 효과(1번)는 접점을 통해 전류가 흐를 때 열이 발생하는 현상이며, 볼타 효과(2번)는 서로 다른 금속의 접촉에서 전위차가 생기는 현상이므로 모두 다르다. 톰슨 효과는 단일 도체 내에서 온도 구배와 전류의 상호작용으로 열을 발생 또는 흡수하는 고유한 열전 현상이다.

코일의 권수는 400회 이다.

기자력 $F=NI$ 이므로 $N=\dfrac{F}{I}=\dfrac{2000}{5}=400$ 이다.

나머지 보기의 값은 계산값과 다르다.

동심구 사이의 정전용량은 약 $5\ \mathrm{pF}$ 이다.

$C=\dfrac{4\pi\varepsilon_0\,ab}{b-a}$
$C=\dfrac{4\pi\times8.854\times10^{-12}\times0.03\times0.09}{0.09-0.03}\approx5.0\times10^{-12}\ \mathrm{F}$

나머지 보기의 값은 계산값과 다르다.

저항은 $R=12.5\ \Omega$, 정전용량은 $C\approx159\ \mu\mathrm{F}$ 이다.

병렬회로이므로 전압 $V=100\ \mathrm{V}$ 가 R과 C에 공통으로 걸린다.
$P=\dfrac{V^2}{R}\;\Rightarrow\;R=\dfrac{100^2}{800}=12.5\ \Omega$
$Q=\dfrac{V^2}{X_C}\;\Rightarrow\;X_C=\dfrac{100^2}{600}\approx16.67\ \Omega$
$C=\dfrac{1}{2\pi fX_C}=\dfrac{1}{2\pi\times60\times16.67}\approx159\ \mu\mathrm{F}$

나머지 보기의 값은 계산값과 다르다.

폐회로에 KVL 을 세우면 $i=3$A 이고, 2Ω 양단 전압강하는 6V 이다.

그림에서 1Ω 과 6A 전류원(왼쪽에서 오른쪽)은 위쪽 두 마디 사이에 병렬로 있고, 왼쪽 20V(+ 위), 오른쪽 35V(+ 위), 아래 2Ω 에 i 가 왼쪽에서 오른쪽으로 흐른다. i 는 35V 전원을 지나 오른쪽 위 마디로 올라오고, 여기에 전류원의 6A 가 더해지므로 1Ω 에는 오른쪽에서 왼쪽으로 $i+6$ 이 흐른다.

왼쪽 아래 마디를 기준으로 한 바퀴 돌면
$-2i+35-1\cdot(i+6)-20=0$
$3i=9 \Rightarrow i=3$
$V_{2\Omega}=2\times 3=6$

오답 소거

• 2 는 계산값과 다르다.
• 4 는 계산값과 다르다.
• 8 은 계산값과 다르다.

직렬 공진회로의 Q는 약 11.2 이다.

$Q=\dfrac{1}{R}\sqrt{\dfrac{L}{C}}=\dfrac{1}{20}\sqrt{\dfrac{0.05}{1\times10^{-6}}}$
$=\dfrac{\sqrt{50000}}{20}\approx\dfrac{223.6}{20}\approx11.2$

나머지 보기의 값은 계산값과 다르다.

출력 단자에 걸린 L-C 직렬 가지가 직렬 공진 상태라 임피던스가 0 이므로 Vo 의 실효값은 0V 이다.

그림에서 Vo 는 유도 리액턴스 1Ω 과 용량 리액턴스 1Ω 의 직렬 가지 양단 전압이다(전원 각주파수 $\omega=1$).
$Z_{LC}=jX_L-jX_C=j1-j1=0$
$V_o=V\cdot\dfrac{Z_{LC}}{1+Z_{LC}}=0$

오답 소거

• 10V 는 전원 최댓값으로, 계산값과 다르다.
• 10/√2 V 는 전원 실효값으로, 계산값과 다르다.
• 10/3 은 계산값과 다르다.

여러 전원이 있는 선형 회로에서 각 전원을 따로 해석해 더한다는 설명은 중첩의 정리이다.

그림의 설명은 '2개 이상의 전원을 포함하는 선형 회로망에서 임의의 점의 전류 또는 임의의 2점 간 전압은 각각의 전원에 대해서 해석하여 합한다'이다. 한 전원만 남기고 나머지 전압원은 단락, 전류원은 개방한 뒤 구한 응답을 모두 합하는 방법이다.

오답 소거

• 노튼 정리는 회로를 하나의 등가 전류원과 병렬 어드미턴스로 바꾸는 정리로, 응답을 합하는 내용이 아니다.
• 보상 정리는 한 가지의 임피던스가 ΔZ 만큼 변할 때 생기는 전류 변화를, 원래 전류 I 와 ΔZ 의 곱과 같은 전압원을 그 가지에 넣어 구하는 정리로, 여러 전원의 응답을 합하는 내용이 아니다.
• 테브난 정리는 회로를 하나의 등가 전압원과 직렬 임피던스로 바꾸는 정리이다.

그림은 입력 쪽에 $Z_1$ 이 직렬, 출력 쪽에 $Z_2$ 가 병렬로 놓인 L형 회로이므로 4단자 정수 C 는 $\dfrac{1}{Z_2}$ 이다.

C 는 출력을 개방($I_2=0$)했을 때 $C=\dfrac{I_1}{V_2}$ 로 정의된다.
출력 개방이면 $I_1$ 은 모두 $Z_2$ 로 흐르므로 $V_2=Z_2 I_1$
$C=\dfrac{I_1}{Z_2 I_1}=\dfrac{1}{Z_2}$

C 는 전류/전압 비라서 어드미턴스 차원을 가져야 한다.

• 1 은 무차원 값으로, 출력 단락 전류비인 D 에 해당한다.
• $1+\dfrac{Z_1}{Z_2}$ 는 무차원 값으로, 출력 개방 전압비인 A 에 해당한다.
• $1+\dfrac{Z_2}{Z_1}$ 는 무차원이라 어드미턴스 차원인 C 가 될 수 없다.

$f(t)=\sin\omega t+2\cos\omega t$ 의 라플라스 변환은 $\dfrac{2s+\omega}{s^2+\omega^2}$ 이다.

라플라스 변환은 선형이므로 각 항을 따로 변환해 더한다.
$\mathcal{L}[\sin\omega t]=\dfrac{\omega}{s^2+\omega^2}$, $\mathcal{L}[\cos\omega t]=\dfrac{s}{s^2+\omega^2}$
$F(s)=\dfrac{\omega}{s^2+\omega^2}+\dfrac{2s}{s^2+\omega^2}=\dfrac{2s+\omega}{s^2+\omega^2}$

• $\dfrac{2s}{s^2+\omega^2}$ 는 계산값과 다르다.
• $\dfrac{\omega}{s^2+\omega^2}$ 는 계산값과 다르다.
• $\dfrac{2s+\omega}{(s+\omega)^2}$ 는 분모가 $s^2+\omega^2$ 가 아니어서 계산값과 다르다.

커패시터 전압은 $V_c=5(1-e^{-t})$ 이다.

시정수 $\tau=RC=1\ \mathrm{s}$ 이고, 초기 전압 0에서 전원 전압 5 V 로 충전되므로 $V_c=5(1-e^{-t/RC})=5(1-e^{-t})$ 이다.

나머지 보기는 충전 응답의 조건을 만족하지 못한다.

• 음의 지수 감쇠 전압은 $t=0$ 에서 음의 값을 갖고 0으로 수렴하므로 0에서 5 V 로 충전되는 응답이 아니다.
• 양의 지수 감쇠 전압은 $t=0$ 에서 5 V 로 시작하므로 방전 응답의 형태이고, 초기 전압이 0인 충전 응답과 맞지 않다.
• 지수가 증가하는 형태의 전압은 시간이 지나면 음의 방향으로 한없이 커져 전원 전압 5 V 로 수렴하지 않는다.

차단 주파수에서 출력 전압은 입력 전압의 $1/\sqrt{2}$ 배 이다.

차단 주파수는 출력 전력이 통과대역의 절반이 되는 반전력점이며, 전력이 $1/2$ 이면 전압은 $1/\sqrt{2}$ 배(약 $-3\ \mathrm{dB}$)이다.

나머지 보기는 반전력점의 전압비와 다르다.

• $\sqrt{2}$ 배는 전력비 2(약 $+3\ \mathrm{dB}$)에 해당하여 전력이 절반으로 줄어드는 반전력점이 아니다.
• $1/2$ 배는 전력비 $1/4$(약 $-6\ \mathrm{dB}$)에 해당하여 반전력점이 아니다.
• $1/(2\sqrt{2})$ 배는 전력비 $1/8$(약 $-9\ \mathrm{dB}$)에 해당하여 반전력점이 아니다.

그림의 파형은 높이 3 인 계단이 t = 2 에서 시작하는 함수이므로 라플라스 변환은 $\dfrac{3}{s}e^{-2s}$ 이다.

파형은 $f(t)=3u(t-2)$ 로 쓸 수 있다.
시간 지연 정리 $\mathcal{L}[g(t-a)u(t-a)]=e^{-as}G(s)$ 와 $\mathcal{L}[3u(t)]=\dfrac{3}{s}$ 에서
$F(s)=\dfrac{3}{s}e^{-2s}$

• 3 은 크기 3 인 임펄스 $3\delta(t)$ 의 변환으로 계산값과 다르다.
• $\dfrac{3}{s}$ 는 t = 0 에서 시작하는 계단의 변환으로, 2초 지연 인자가 빠져 계산값과 다르다.
• $\dfrac{3}{s}e^{2s}$ 는 지수 부호가 양이라 2초 앞당긴 함수에 해당하므로 계산값과 다르다.

전류는 $i(t)=0.04\sqrt{2}\cos(100t-120^\circ)$ 이다.

$X_L=\omega L=100\times5=500\ \Omega$
$I=\dfrac{V}{X_L}=\dfrac{20}{500}=0.04\ \mathrm{A}$ (실효값), 최댓값은 $0.04\sqrt{2}$
인덕터 전류는 전압보다 $90^\circ$ 뒤지므로 위상은 $-30^\circ-90^\circ=-120^\circ$

나머지 보기는 크기 또는 위상이 계산값과 다르다.

스위치를 닫고 2초 뒤 전류는 약 6.32 A 이다.

그림은 20 V 전원, 2 Ω 저항, 4 H 코일의 RL 직렬 회로다.
정상 전류 $I=\dfrac{E}{R}=\dfrac{20}{2}=10\ \text{A}$, 시정수 $\tau=\dfrac{L}{R}=\dfrac{4}{2}=2\ \text{s}$
$i(t)=\dfrac{E}{R}\left(1-e^{-t/\tau}\right)=10\left(1-e^{-t/2}\right)$
$i(2)=10\left(1-e^{-1}\right)=10(1-0.368)\approx 6.32\ \text{A}$

• 3.68 A 는 계산값과 다르다.
• 4.52 A 는 계산값과 다르다.
• 8.12 A 는 계산값과 다르다.

$v(t)=\cos2\pi f_0t$ 의 푸리에 변환은 $V(f)=\dfrac{1}{2}[\delta(f-f_0)+\delta(f+f_0)]$ 이다.

오일러 공식으로 $\cos2\pi f_0t=\dfrac{1}{2}(e^{j2\pi f_0t}+e^{-j2\pi f_0t})$ 이고, $e^{\pm j2\pi f_0t}$ 의 변환은 $\delta(f\mp f_0)$ 이므로 두 임펄스의 세기는 각각 1/2 이다. 보기의 좌변 표기는 모두 같으므로 우변의 계수로 판정한다.

나머지 보기는 임펄스 세기가 계산값과 다르다.

• 계수 1인 식은 세기가 두 배로, $2\cos2\pi f_0t$ 의 변환에 해당한다.
• 계수 $\pi$ 인 식은 각주파수 축 표현 $\pi[\delta(\omega-\omega_0)+\delta(\omega+\omega_0)]$ 의 계수로, f 축에서는 계산값의 $2\pi$ 배라 다르다.
• 계수 $2\pi$ 인 식은 계산값의 $4\pi$ 배라 다르다.

어드미턴스는 $Y=0.05+j0.1\ \mho$ 이다.

$Y=\dfrac{1}{R}+\dfrac{1}{jX_L}+\dfrac{1}{-jX_C}=\dfrac{1}{20}-j\dfrac{1}{10}+j\dfrac{1}{5}$
$=0.05-j0.1+j0.2=0.05+j0.1\ \mho$

나머지 보기의 값은 계산값과 다르다.

위상차를 구하기 위해 먼저 두 식을 같은 삼각함수로 통일해야 한다. $I_t = I_m\cos(\omega t - 80°) = I_m\sin(\omega t - 80° + 90°) = I_m\sin(\omega t + 10°)$로 변환한다. 전압은 $V_t = V_m\sin(\omega t + 50°)$이므로, 전압의 위상각은 50°, 전류의 위상각은 10°이다. 따라서 위상차는 $\phi = 50° - 10° =$이다.

주어진 미분적분방정식의 전달함수는 $\dfrac{1}{s+3}$ 이다.

그림의 식은 $\dfrac{dy(t)}{dt}+2y(t)-3\int y(t)\,dt=x(t)-\int x(t)\,dt$ 이다.
초기값 0 으로 라플라스 변환하면 $sY+2Y-\dfrac{3}{s}Y=X-\dfrac{1}{s}X$
양변에 s 를 곱하면 $(s^2+2s-3)Y=(s-1)X$
$G(s)=\dfrac{Y}{X}=\dfrac{s-1}{(s+3)(s-1)}=\dfrac{1}{s+3}$

분모 $s^2+2s-3=(s+3)(s-1)$ 의 인수 $s-1$ 이 분자와 약분된다.

• $\dfrac{1-s}{1+2s-3s^2}$ 는 $1+2s-3s^2=-(3s+1)(s-1)$ 이므로 $\dfrac{1}{3s+1}$ 이 되어 계산값과 다르다.
• $\dfrac{s+1}{s^2-2s+3}$ 는 계산값과 다르다.
• $\dfrac{3s}{s-1}$ 는 계산값과 다르다.

무효전력은 $\pi/10\ \mathrm{Var}$ 이다.

$Q=\dfrac{V^2}{X_C}=V^2\cdot2\pi fC$
$Q=10^2\times2\pi\times50\times10\times10^{-6}=\dfrac{\pi}{10}\ \mathrm{Var}$

나머지 보기의 값은 계산값과 다르다.

그림은 t = 0 에서 1 로 올라가 계속 유지되는 단위 계단 함수이므로 라플라스 변환은 $\dfrac{1}{s}$ 이다.

$F(s)=\int_0^{\infty}1\cdot e^{-st}\,dt=\left[-\dfrac{1}{s}e^{-st}\right]_0^{\infty}=\dfrac{1}{s}$

• $\dfrac{1}{s}-1$ 은 $u(t)-\delta(t)$ 의 변환으로, 그림에 없는 임펄스 항이 들어 있어 계산값과 다르다.
• $1-\dfrac{1}{s}$ 은 $\delta(t)-u(t)$ 의 변환으로 계산값과 다르다.
• $1+\dfrac{1}{s}$ 은 $\delta(t)+u(t)$ 의 변환으로 계산값과 다르다.

4단자망 파라미터에 대해 틀린 서술은 ABCD 파라미터의 A와 D에 차원이 있다는 내용이다.

$V_1=AV_2-BI_2$, $I_1=CV_2-DI_2$ 에서 A는 전압비, D는 전류비이므로 둘 다 차원이 없는 값이다.

나머지 보기는 파라미터의 차원에 대해 옳은 서술이다.

• h 파라미터의 $h_{12}$ 와 $h_{21}$ 는 각각 전압비와 전류비이므로 차원이 없다.
• h 파라미터의 $h_{11}$ 과 $h_{22}$ 는 각각 단락 입력 임피던스와 개방 출력 어드미턴스이므로 임피던스와 어드미턴스의 차원을 갖는다.
• ABCD 파라미터의 B와 C 는 각각 $V_1/(-I_2)$ 와 $I_1/V_2$ 의 비이므로 임피던스와 어드미턴스의 차원을 갖는다.

분배법칙에 의해 $(A+B)(A+C)=A+BC$ 이다.

$(A+B)(A+C)=AA+AC+AB+BC=A+AC+AB+BC=A(1+B+C)+BC=A+BC$

나머지 보기는 진리값을 대입하면 서로 다른 결과가 나온다.

• 세 변수의 곱은 $A=1,\ B=0,\ C=0$ 일 때 0인데 주어진 식은 1이므로 같지 않다.
• 세 변수의 합은 $A=0,\ B=1,\ C=0$ 일 때 1인데 주어진 식은 0이므로 같지 않다.
• $AB+C$ 는 $A=1,\ B=0,\ C=0$ 일 때 0인데 주어진 식은 1이므로 같지 않다.

동기 3단 2진 카운터에는 AND 게이트 1개가 필요하다.

각 단은 하위 비트가 모두 1일 때만 토글해야 한다. 최하위 단은 $J_0=K_0=1$, 중간 단은 $J_1=K_1=Q_0$, 최상위 단은 $J_2=K_2=Q_0Q_1$ 이며, 이 곱 항을 만드는 것이 AND 게이트이다.

나머지 게이트로는 토글 조건 $Q_0Q_1$ 을 만들 수 없다.

• OR 게이트는 $Q_0+Q_1$ 을 만들어 하위 비트 중 하나만 1이어도 토글시키므로 카운트 순서가 어긋난다.
• NOT 게이트는 입력이 하나인 반전 소자라 두 비트의 곱 조건을 만들 수 없다.
• EX-OR 게이트는 $Q_0\oplus Q_1$ 을 만들어 두 비트가 모두 1일 때 0이 되므로 최상위 단이 토글해야 할 순간에 토글하지 못한다.

그림은 4입력의 짝/홀 검사(XOR) 회로이므로 A, B, C, D 가 모두 0 일 때 Y 는 0 이어서, 모두 0 이면 Y = 1 이라는 설명이 틀렸다.

그림의 세 게이트는 모두 입력 쪽이 이중 곡선인 XOR 게이트로, $Y=(A\oplus B)\oplus(C\oplus D)$ 이다.
XOR 를 거듭하면 입력 중 1 의 개수가 홀수일 때 1, 짝수일 때 0 이 된다.
모두 0 이면 1 의 개수가 0(짝수)이므로 $Y=0\oplus 0=0$ 이다.

나머지 설명은 모두 옳은 내용이다.

• 모두 1 이면 1 의 개수가 4(짝수)이므로 $Y=(1\oplus 1)\oplus(1\oplus 1)=0$ 으로 옳다.
• 1 의 개수가 홀수이면 Y = 1 이라는 설명은 XOR 의 홀수 검출 성질과 같아 옳다.
• 1 의 개수가 짝수이면 Y = 0 이라는 설명도 같은 성질로 옳다.

회로는 다이오드 D가 출력단에 병렬로 연결된 클램퍼(clamper) 회로로, 입력 파형의 모양은 그대로 유지하면서 직류 레벨(기준점)만 이동시키는 동작을 한다. 다이오드의 극성상 입력이 양(+)일 때 커패시터가 충전되어 출력의 최대값이 0V에 고정되고, 그 결과 파형 전체가 아래로 이동하여 0V~-8V 범위에서 진동하는 파형이 출력된다. 이러한 조건(파형 모양 유지, 상단이 0V에 클램프된 형태)에 해당하는 것은 3번이다.

그림의 발진 주파수는 LC 병렬 공진으로 정해지며 약 35.6 kHz 이다.

비반전 입력(+)에 20 mH 코일과 0.001 μF 커패시터가 병렬로 접지에 연결되어 있고, 출력은 4560 Ω 을 거쳐 이 노드로 되돌아온다. 병렬 LC 는 공진 주파수에서 임피던스가 최대가 되어 그 주파수만 되돌림이 커진다.
$f=\dfrac{1}{2\pi\sqrt{LC}}=\dfrac{1}{2\pi\sqrt{20\times10^{-3}\times0.001\times10^{-6}}}$
$=\dfrac{1}{2\pi\times4.47\times10^{-6}}\approx 3.56\times10^{4}\ \text{Hz}=35.6\ \text{kHz}$

주파수는 L 과 C 값만으로 정해지며 80 kΩ·10 kΩ 은 증폭도를 정할 뿐이다.

• 22.3 kHz 는 계산값과 다르다.
• 3.56 kHz 는 계산값과 다르다.
• 2.23 kHz 는 계산값과 다르다.

이미터에 삽입된 Re는 온도 변화나 트랜지스터 특성 편차로 컬렉터 전류가 증가하면 이미터 전압이 상승하여 베이스-이미터 순방향 바이어스를 줄이는 부궤환(직류 부궤환) 작용을 한다. 이를 통해 컬렉터 전류 변화를 억제하여 동작점(바이어스 점)을 안정화시키는 것이 주 역할이며, 병렬로 연결된 대용량 커패시터 C는 교류 신호에 대해 Re를 단락시켜 교류 이득 저하를 방지하는 역할을 한다.

출력은 2 V 아래와 5 V 위가 잘린 파형, 즉 2 V 와 5 V 사이에서만 움직이는 파형이다.

그림에서 ±10 V 사인파가 10 kΩ 을 거쳐 두 갈래로 들어간다.
왼쪽 갈래는 다이오드 캐소드가 출력 쪽, 애노드 쪽에 +극이 위인 2 V 전지가 있어 $V_o$ 가 2 V 보다 낮아지면 도통해 출력을 2 V 로 붙잡는다.
오른쪽 갈래는 다이오드 애노드가 출력 쪽, 캐소드 쪽에 +극이 위인 5 V 전지가 있어 $V_o$ 가 5 V 보다 높아지면 도통해 출력을 5 V 로 붙잡는다.

그 사이 구간에서는 두 다이오드 모두 차단이라 입력이 그대로 나오므로, 출력은 2 V 에서 5 V 로 올라 평탄하게 머물다 다시 2 V 로 평탄해지는 모양이 된다.

• 5 V 위만 잘리고 음의 반주기가 그대로 내려가는 파형은 2 V 갈래의 하한 제한이 빠져 있어 맞지 않다.
• 2 V 아래만 잘리고 위쪽이 10 V 까지 올라가는 파형은 5 V 갈래의 상한 제한이 빠져 있어 맞지 않다.
• +2 V 와 −2 V 에서 잘린 파형은 두 갈래의 기준 전압(2 V, 5 V)과 맞지 않다.

래치와 플립플롭의 구분은 래치는 레벨 트리거, 플립플롭은 에지 트리거이다.

래치는 인에이블 레벨이 유효한 동안 입력 변화가 출력에 계속 반영된다. 플립플롭은 클록의 상승 또는 하강 에지 순간의 입력만 받아들인다.

나머지 보기는 이 구분과 맞지 않는다.

• 둘 다 에지 트리거라는 서술은 래치가 레벨 동작이라는 점과 맞지 않고, 둘 사이의 구분도 되지 않는다.
• 래치가 에지 트리거, 플립플롭이 레벨 트리거라는 서술은 두 소자의 트리거 방식을 서로 바꾼 것이다.
• 둘 다 레벨 트리거라는 서술은 플립플롭이 에지 동작이라는 점과 맞지 않고, 둘 사이의 구분도 되지 않는다.

그림은 입력에 C, 궤환에 R 이 있는 미분기이므로 출력은 $-480\pi\cos 120\pi t$ 이다.

미분기 출력은 $V_o=-RC\dfrac{dV_i}{dt}$ 이다.
$\dfrac{dV_i}{dt}=V_1\omega\cos\omega t=2\times120\pi\cos120\pi t=240\pi\cos120\pi t$
RC $=1\times10^{6}\times2\times10^{-6}=2\ \text{s}$
$V_o=-2\times240\pi\cos120\pi t=-480\pi\cos120\pi t$

• $-240\pi\cos120\pi t$ 는 계산값과 다르다.
• $-4\cos120\pi t$ 는 계산값과 다르다.
• $-4\pi\cos120\pi t$ 는 계산값과 다르다.

그림의 이미터에는 저항 $R_e$ 만 접지로 연결되고 출력이 걸릴 뿐 별도 전압원이 없으므로, 이미터에 정전압을 인가한다는 설명이 틀렸다.

$Q_1$ 이미터가 $Q_2$ 베이스에, 두 컬렉터가 함께 $V_{CC}$ 에 연결되어 있고 출력은 $Q_2$ 이미터의 $R_e$ 양단에서 꺼낸다. 입력 신호는 $Q_1$ 베이스에 들어간다.

나머지 설명은 모두 옳은 내용이다.

• Darlington 접속이라는 설명은 앞단 이미터가 뒷단 베이스를 직접 구동하고 컬렉터를 공유하는 구조와 같아 옳다.
• Emitter follower 라는 설명은 컬렉터가 $V_{CC}$ 에 직결되고 출력을 이미터 저항에서 꺼내는 컬렉터 접지 구조라 옳다.
• 등가적으로 NPN 트랜지스터와 같다는 설명은 두 트랜지스터 모두 이미터 화살표가 바깥으로 향한 NPN 이고, 합성 소자도 베이스·컬렉터·이미터를 하나씩 가진 NPN 처럼 동작하므로 옳다.

불대수 정리가 성립하지 않는 것은 $A\cdot B=A\cdot(A+B)$ 이다.

$A\cdot(A+B)=A+AB=A$ (흡수 법칙)이므로 우변은 A 이다. 좌변 $A\cdot B$ 는 $A=1,\ B=0$ 일 때 0이고 우변은 1이어서 같지 않다.

나머지 보기는 불대수에서 성립하는 정리이다.

• $A+B=B+A$ 는 OR 의 교환법칙이다.
• $A\cdot(B+C)=A\cdot B+A\cdot C$ 는 AND 의 OR 에 대한 분배법칙이다.
• $A+(B\cdot C)=(A+B)\cdot(A+C)$ 는 OR 의 AND 에 대한 분배법칙이다.

소신호 모델의 컬렉터-이미터 사이 저항 $r_o$ 는 Early 효과를 나타내는 요소다.

컬렉터-베이스 역바이어스가 커지면 공핍층이 넓어져 유효 베이스 폭이 줄고(베이스 폭 변조), 그 결과 활성 영역에서도 $I_C$ 가 $V_{CE}$ 에 따라 조금씩 증가한다. 이 기울기를 저항으로 나타낸 것이 $r_o=\dfrac{V_A}{I_C}$ 이다($V_A$: Early 전압).

• Miller 효과는 입력-출력 사이 정전용량이 증폭도만큼 커 보이는 현상으로, 정전용량 요소에 대한 것이지 $r_o$ 와는 다르다.
• Pinchoff 현상은 FET 채널이 드레인 쪽에서 좁아져 막히는 현상으로, BJT 의 베이스 폭 변조와는 다른 기구다.
• Breakdown 현상은 큰 역전압에서 전류가 급증하는 대신호 현상으로, 활성 영역의 선형 소신호 저항인 $r_o$ 로 나타내지 않는다.

정합 변압기의 권선비는 10 : 1 이다.

트랜지스터 출력 저항 $R_o=\dfrac{1}{h_{oe}}=\dfrac{1}{50\times10^{-6}}=20\ \mathrm{k\Omega}$
정합 조건 $n^2R_L=R_o$ 에서 $n=\sqrt{\dfrac{20000}{200}}=10$

나머지 보기의 권선비는 계산값과 다르다.

최대 전압이득은 약 40 dB 이다.

$GB=\dfrac{0.35}{0.175\times10^{-6}}=2\ \mathrm{MHz}$
이득 대역폭 곱이 일정하므로 20 kHz 에서 이득은 $A=\dfrac{2\times10^{6}}{20\times10^{3}}=100$
$20\log_{10}100=40\ \mathrm{dB}$

나머지 보기의 값은 계산값과 다르다.

발진이 일어날 수 있는 영역은 C 영역이다. 전압이 커질수록 전류가 줄어드는 부성 저항 구간이기 때문이다.

그림에서 곡선은 원점에서 올라가 첫 점선 위치에서 최대(피크)가 되고, 두 점선 사이(C)에서 내려가 둘째 점선에서 최소(밸리)가 된 뒤 D 에서 다시 올라간다. C 구간은 $\dfrac{dI}{dV}$ 가 음수이므로 이 음의 저항이 회로 손실을 상쇄해 지속 발진을 만든다.

부성 저항이 없는 나머지 영역은 발진 조건을 만들지 못한다.

• A 는 I 축 왼쪽(역방향 쪽)으로 피크와 밸리 사이 구간이 아니다. 터널 다이오드의 부성 저항은 피크와 밸리 사이에서만 나타나며, 역방향에서는 전류가 잘 흐르는 양의 저항 특성이다.
• B 는 원점에서 피크까지 전류가 전압과 함께 늘어나는 양의 저항 구간이다.
• D 는 밸리 이후 일반 다이오드처럼 전류가 다시 증가하는 양의 저항 구간이다.

이 회로는 차동 증폭회로이며, 저항이 모두 같으면 출력은 $V_o = V_2 - V_1$ 이다.

그림에서 $V_1$ 은 $R_1$ 을 거쳐 (−) 단자로, $V_2$ 는 $R_2$·$R_3$ 분압을 거쳐 (+) 단자로 들어가고, $R_F$ 가 출력에서 (−) 단자로 궤환된다.
$V_+ = \dfrac{R_3}{R_2+R_3}V_2 = \dfrac{V_2}{2}$
$V_o = \left(1+\dfrac{R_F}{R_1}\right)V_+ - \dfrac{R_F}{R_1}V_1 = 2\cdot\dfrac{V_2}{2} - V_1 = V_2 - V_1$

두 입력의 차이만 증폭하므로 다른 명칭은 맞지 않는다.

• 반전 증폭회로는 (+) 단자를 접지하고 (−) 단자 쪽 입력 하나만 증폭하는 회로이다.
• 비반전 증폭회로는 (−) 단자 쪽을 저항으로 접지하고 (+) 단자 입력 하나만 증폭하는 회로이다.
• 미분 회로는 입력 쪽에 커패시터를 두어야 하는데 이 회로의 소자는 모두 저항이다.

전자의 속도는 약 $2.4\times10^{6}\ \mathrm{m/s}$ 이다.

드브로이 파장 $\lambda=\dfrac{h}{mv}$ 에서 $v=\dfrac{h}{m\lambda}$
$v=\dfrac{6.6\times10^{-34}}{9.1\times10^{-31}\times3\times10^{-10}}\approx2.4\times10^{6}\ \mathrm{m/s}$

나머지 보기의 값은 계산값과 다르다.

전자와 정공의 농도를 구하는 데 쓰이는 것은 홀 효과(Hall effect) 이다.

전류가 흐르는 반도체에 수직으로 자계를 가하면 홀 전압이 생기고, 홀 계수 $R_H=\dfrac{1}{ne}$ 의 크기와 부호로 캐리어 농도와 종류(전자·정공)를 구한다.

나머지 보기는 캐리어 농도를 구하는 측정 원리가 아니다.

• 터널 효과는 좁은 장벽을 캐리어가 통과하는 양자 현상으로, 터널 다이오드 동작의 바탕이다.
• 압전 효과는 기계적 압력과 전기 분극 사이의 변환 현상이다.
• 광전 효과는 빛을 받아 전자가 방출되거나 캐리어가 생성되는 현상이다.

전류 제어용 소자는 접합 트랜지스터(BJT) 이다.

BJT 는 베이스 전류가 컬렉터 전류를 제어한다. 나머지는 입력 단자의 전압으로 출력 전류를 제어하는 전압 제어 소자이다.

• 3극 진공관은 그리드 전압이 플레이트 전류를 제어한다.
• 접합 전계효과 트랜지스터는 게이트 역바이어스 전압이 채널 폭을 조절해 드레인 전류를 제어한다.
• 절연 게이트 전계효과 트랜지스터는 절연된 게이트의 전계가 채널을 만들거나 조절하여 드레인 전류를 제어한다.

펀치스루에 대해 틀린 서술은 펀치스루 전압이 베이스 불순물 농도에 반비례한다는 내용이다.

컬렉터 접합의 공핍층이 베이스 폭 $W_B$ 전체로 퍼지는 전압을 구하면(내장 전위 무시) $V_{PT}=\dfrac{qN_BW_B^2}{2\varepsilon}\left(1+\dfrac{N_B}{N_C}\right)$ 이다. 베이스 농도 $N_B$ 가 클수록 공핍층이 베이스 쪽으로 덜 퍼지므로 펀치스루 전압은 커진다.

나머지 보기는 펀치스루에 대해 옳은 서술이다.

• 베이스 중성 영역이 없는 상태라는 서술은 컬렉터 공핍층이 베이스 전체를 덮어 이미터 공핍층과 맞닿은 펀치스루의 정의이므로 옳다.
• 베이스 영역 폭의 제곱에 비례한다는 서술은 위 식의 $W_B^2$ 와 일치하므로 옳다.
• 컬렉터 역바이어스 증가로 발생한다는 서술은 역바이어스가 커지면 공핍층이 베이스 쪽으로 넓어져 일어나는 현상이므로 옳다.

역방향 바이어스 시 특징으로 틀린 것은 접합용량이 증가한다는 내용이다.

역바이어스가 커지면 공핍층이 넓어지고 전극 간 거리가 커지므로 접합용량 $C_T\propto1/W$ 는 감소한다.

나머지 보기는 역방향 바이어스의 특징으로 옳은 서술이다.

• 전위장벽은 접합 전위차에 역방향 전압이 더해져 증가한다.
• 공간전하 영역은 역바이어스가 커질수록 넓어진다.
• 공핍층도 역바이어스가 커질수록 넓어진다.

에너지 준위가 페르미 준위보다 0.1 eV 낮을 때 전자가 점유할 확률은 약 0.98이다.

페르미-디랙 분포에 대입한다.
$f(E)=\dfrac{1}{1+e^{(E-E_F)/kT}}$
$kT\approx 0.0259\ \mathrm{eV}\ (300\ \mathrm{K}),\ E-E_F=-0.1\ \mathrm{eV}$
$f=\dfrac{1}{1+e^{-3.86}}\approx 0.98$

나머지 보기가 맞지 않는 이유는 다음과 같다.

• 0.02는 계산값과 다르다.
• 0.1은 계산값과 다르다.
• 0.7은 계산값과 다르다.

재결합 중심의 원인으로 옳지 않은 것은 순도가 높은 결정이라는 서술이다.

재결합 중심은 금지대 안에 깊은 준위를 만들어 전자와 정공의 재결합을 돕는 자리이다. 결함과 불순물이 적은 순도 높은 결정은 이런 준위가 적어 원인이 되지 못한다.

나머지 보기는 다음과 같이 옳은 내용이다.

• 결정표면의 불균일은 표면 상태를 만들어 금지대 안에 준위가 생기게 하므로 재결합 중심의 원인이다.
• 결정격자의 결함은 격자 주기성을 깨뜨려 금지대 안에 준위를 만들므로 재결합 중심의 원인이다.
• 불순물에 의한 격자 결함은 깊은 준위를 만드는 대표적인 재결합 중심의 원인이다.

서미스터 설명으로 틀린 것은 일반적으로 정(+)의 온도계수를 가진다는 서술이다.

서미스터는 금속 산화물 반도체를 소결한 감온 저항 소자로, 보통은 온도가 오르면 저항이 줄어드는 부(−)의 온도계수(NTC)를 가진다. 정의 온도계수를 가지는 PTC 는 특수한 종류이다.

나머지 보기는 다음과 같이 옳은 내용이다.

• 반도체의 일종이라는 서술은 서미스터가 금속 산화물 반도체 소자이므로 옳다.
• 온도제어 회로 등에 사용된다는 서술은 저항이 온도에 따라 크게 변해 온도 검출·보상·제어에 쓰이므로 옳다.
• CTR 이 이것을 응용한 것이라는 서술은 CTR 이 특정 온도에서 저항이 급변하는 임계온도형 서미스터이므로 옳다.

순수 반도체는 절대온도 0 K 에서 절연체처럼 행동한다.

0 K 에서는 열에너지가 없어 가전자대는 전자로 가득 차고 전도대는 비어 있다. 자유전자와 정공이 모두 없어 전류를 운반할 캐리어가 없다.

나머지 보기가 맞지 않는 이유는 다음과 같다.

• 소수의 정공과 소수의 자유전자를 가진다는 서술은 열여기가 없어 전자와 정공 쌍이 생기지 않는 0 K 에서는 맞지 않는다.
• 금속 전도체와 같은 행동을 한다는 서술은 금속이 0 K 에서도 자유전자를 가지는 것과 달라 맞지 않는다.
• 많은 수의 정공을 갖고 있다는 서술은 정공이 전자가 여기될 때 생기는 것이라 0 K 의 순수 반도체에는 없으므로 맞지 않는다.

부성 저항 특성을 나타내는 다이오드는 터널 다이오드이다.

터널 다이오드는 불순물 농도가 매우 높아 순방향 일부 구간에서 전압이 증가해도 전류가 감소한다. 이 구간에서 미분 저항이 음이 되는 부성 저항이 나타난다.

나머지 보기가 맞지 않는 이유는 다음과 같다.

• 바랙터 다이오드는 역방향 전압에 따라 접합 용량이 변하는 가변 용량 소자이다.
• 제너 다이오드는 항복 영역에서 전압이 거의 일정하게 유지되는 정전압 소자로, 전압이 오르면 전류도 오르는 양의 저항 특성이다.
• 정류용 다이오드는 한 방향으로만 전류를 흘리는 소자로, 전압이 오르면 전류도 오르는 양의 저항 특성이다.

FET 를 단극성 소자라 하는 이유는 다수 캐리어만으로 전류가 운반되기 때문이다.

FET 의 채널 전류는 n 채널에서는 전자, p 채널에서는 정공 중 한 종류의 다수 캐리어로만 흐른다. 전자와 정공이 모두 관여하는 BJT 는 쌍극성 소자이다.

나머지 보기가 맞지 않는 이유는 다음과 같다.

• 게이트가 대칭인 구조라는 것은 구조적 특징일 뿐 전류를 운반하는 캐리어의 종류와는 관계가 없다.
• 전자만으로 전류가 운반된다는 서술은 p 채널 FET 가 정공으로 전류를 운반하므로 틀리다.
• 소스와 드레인 단자가 같은 성질이라는 것은 구조적 특징일 뿐 전류를 운반하는 캐리어의 종류와는 관계가 없다.

드브로이 물질파의 파장은 플랑크 상수를 운동량으로 나눈 값이다.

운동량 $p=m\upsilon$ 이므로 $\lambda=\dfrac{h}{p}=\dfrac{h}{m\upsilon}$ 이다.
질량이나 속도가 커질수록 파장은 짧아진다.

나머지 보기가 맞지 않는 이유는 다음과 같다.

• $\lambda=\dfrac{mh}{\upsilon}$ 는 질량에 비례해 파장이 길어지므로 맞지 않는다.
• $\lambda=\dfrac{\upsilon}{mh}$ 는 속도에 비례해 파장이 길어지므로 맞지 않는다.
• $\lambda=\dfrac{m}{h\upsilon}$ 는 질량에 비례해 파장이 길어지므로 맞지 않는다.

전류 방향에 따라 두 도체 접합이 가열되거나 냉각되는 효과는 펠티에 효과이다.

서로 다른 두 도체의 접합에 전류를 흘리면 접합에서 열이 방출되거나 흡수되며, 전류 방향을 바꾸면 가열과 냉각이 서로 바뀐다. 이 열전 현상은 전자 냉각에 쓰인다.

나머지 보기가 맞지 않는 이유는 다음과 같다.

• Seebeck Effect는 두 접합의 온도차로 기전력이 생기는 현상으로, 전류에 의해 접합이 가열·냉각되는 현상과 반대 방향의 효과이다.
• Zeeman Effect는 자계 속에서 원자의 스펙트럼선이 갈라지는 현상이다.
• Hall Effect는 전류가 흐르는 물질에 수직으로 자계를 가하면 전류와 자계에 모두 수직인 방향으로 기전력이 생기는 현상이다.

에너지 준위가 정공에 의해 채워질 확률은 1-f(E)이다.

한 준위는 전자가 차 있거나 비어 있는 둘 중 하나이고, 비어 있는 상태가 곧 정공이다.
$f_p(E)=1-f(E)$
확률은 0 이상 1 이하의 값이어야 한다.

나머지 보기가 맞지 않는 이유는 다음과 같다.

• $f(E)-1$ 은 f(E) 가 0과 1 사이이면 음수라 확률이 될 수 없다.
• $\dfrac{1}{f(E)-1}$ 도 f(E) 가 0과 1 사이이면 음수라 확률이 될 수 없다.
• $\dfrac{1}{1-f(E)}$ 은 f(E) 가 0과 1 사이이면 1보다 커져 확률이 될 수 없다.

진성반도체의 페르미 준위는 유효질량이 같으면 온도와 무관하다.

진성 페르미 준위는 $E_F=\dfrac{E_C+E_V}{2}+\dfrac{3}{4}kT\ln\dfrac{m_h^*}{m_e^*}$ 이다.
유효질량이 같으면 로그 항이 0 이므로 금지대 중앙에 고정된다.

나머지 보기가 맞지 않는 이유는 다음과 같다.

• 가전자대 쪽으로 접근한다는 서술은 온도가 올라도 페르미 준위가 중앙에서 벗어나지 않으므로 맞지 않는다.
• 전도대 쪽으로 접근한다는 서술도 온도가 올라도 페르미 준위가 중앙에서 벗어나지 않으므로 맞지 않는다.
• 금지대 중앙으로 접근한다는 서술은 페르미 준위가 온도와 관계없이 이미 중앙에 있어 이동하지 않으므로 맞지 않는다.

고속의 전자나 이온이 금속 표면에 충돌해 자유전자가 방출되는 현상은 2차 전자 방출이다.

입사한 고속 입자의 운동에너지가 금속 내부 전자에 전달되어, 일함수를 넘는 에너지를 받은 자유전자가 표면 밖으로 방출된다.

나머지 보기가 맞지 않는 이유는 다음과 같다.

• 전계 방출은 금속 표면에 강한 전계를 가해 전자를 끌어내는 현상이다.
• 열전자 방출은 금속을 가열해 열에너지로 전자를 방출시키는 현상이다.
• 광전자 방출은 빛의 광자 에너지로 전자를 방출시키는 현상이다.

4단계 파이프라인에서 명령어 10개를 실행하는 데 걸리는 시간은 13 μs이다.

파이프라인은 각 단계가 한 클록에 처리되므로, 첫 명령어는 4클록 만에 완료되고 이후 매 클록마다 명령어 하나가 완료된다.
$T=(k+n-1)\,t_c$
$=(4+10-1)\times 1\ \mu\mathrm{s}=13\ \mu\mathrm{s}$

나머지 보기가 맞지 않는 이유는 다음과 같다.

• 10μs는 파이프라인을 채우는 데 드는 3클록이 빠진 값이라 계산값과 다르다.
• 11μs는 계산값과 다르다.
• 12μs는 계산값과 다르다.

연관 기억장치의 특징으로 가장 적합하지 않은 것은 별도의 판독회로가 필요 없어 하드웨어 비용이 절감된다는 서술이다.

연관 기억장치는 주소가 아니라 내용으로 접근하며, 모든 워드를 동시에 비교하려고 워드마다 비교 회로를 둔다. 따라서 일반 기억장치보다 하드웨어 비용이 늘어난다.

나머지 보기는 다음과 같이 옳은 내용이다.

• 병렬 판독회로가 있어야 한다는 서술은 모든 워드를 동시에 비교하려면 병렬 비교 회로가 필요하므로 옳다.
• 번지로만 접근하는 기억장치보다 정보검색이 신속하다는 서술은 순차 탐색 없이 한 번에 비교하므로 옳다.
• 기억된 정보의 일부분으로 위치를 알아낸 뒤 나머지 정보에 접근한다는 서술은 키 레지스터와 마스크 레지스터로 일부 내용만 비교하는 동작이므로 옳다.

부동소수점 연산에서 정규화를 하는 이유는 수의 정밀도를 높이기 위해서이다.

정규화는 가수의 최상위 유효 숫자가 0 이 아니도록 소수점을 옮기고 지수를 조정하는 일이다. 고정된 가수 비트를 유효 자릿수로 최대한 쓰게 되어 정밀도가 높아진다.

나머지 보기가 맞지 않는 이유는 다음과 같다.

• 지수의 값을 크게 하기 위해서라는 서술은 지수가 가수를 옮긴 자리 수만큼 맞춰 조정될 뿐이며, 가수 앞쪽의 0 을 없앨 때는 지수가 오히려 줄어들므로 맞지 않는다.
• 부호 비트를 생략하기 위해서라는 서술은 정규화 후에도 부호 비트가 수의 부호를 나타내야 하므로 맞지 않는다.
• 가수부의 비트 수를 줄이기 위해서라는 서술은 가수 비트 수가 형식으로 고정되어 정규화로 줄지 않으므로 맞지 않는다.

선행처리기 설명으로 옳지 않은 것은 표준 함수를 제공한다는 서술이다.

선행처리기는 컴파일 전에 #include, #define 같은 지시문을 처리한다. 표준 함수는 표준 라이브러리가 제공하고, 선행처리기는 그 선언이 담긴 헤더 파일을 삽입할 뿐이다.

나머지 보기는 다음과 같이 옳은 내용이다.

• 컴파일하기 전에 처리해야 할 일들을 수행한다는 서술은 선행처리가 컴파일 이전 단계이므로 옳다.
• 상수를 정의하는 데에도 사용한다는 서술은 #define 으로 상수 매크로를 정의하므로 옳다.
• 프로그램에서 # 표시를 사용한다는 서술은 선행처리 지시문이 # 으로 시작하므로 옳다.

마이크로컴퓨터 장치 간 정보 교환에 필요한 물리적 연결은 버스이다.

버스는 CPU, 기억장치, 입출력장치가 공유하는 주소·데이터·제어 신호선의 집합으로, 장치 사이의 정보 통로 역할을 한다.

나머지 보기가 맞지 않는 이유는 다음과 같다.

• I/O processor는 입출력 동작을 제어하는 처리 장치이지 물리적 연결선이 아니다.
• Cache는 CPU 와 주기억장치의 속도 차이를 완화하는 고속 기억장치이다.
• Register는 CPU 내부에서 데이터를 잠시 저장하는 기억 소자이다.

명령어 실행의 메이저 상태에 대해 옳은 설명은 기억장치 내의 명령어를 CPU로 가져오는 것을 인출 사이클이라 한다는 것이다.

명령어 사이클은 인출·간접·실행·인터럽트 사이클로 이루어진다. 인출 사이클에서는 프로그램 카운터가 가리키는 주소의 명령어를 읽어 명령 레지스터에 적재한다.

나머지 보기가 맞지 않는 이유는 다음과 같다.

• 실행 사이클이 간접주소 방식에서만 수행된다는 서술은 실행 사이클이 모든 명령어에 수행되고 간접 사이클만 간접주소 방식에서 추가되므로 맞지 않는다.
• 명령어의 종류를 판별하는 것이 간접 사이클이라는 서술은 간접 사이클이 유효 주소를 기억장치에서 읽어오는 단계이므로 맞지 않는다.
• 인터럽트 사이클 동안 데이터를 읽어낸다는 서술은 이 사이클이 복귀 주소를 저장하고 인터럽트 처리 루틴으로 분기하는 단계이므로 맞지 않는다.

스택과 가장 관련이 없는 것은 FIFO이다.

스택은 나중에 넣은 것을 먼저 꺼내는 후입선출(LIFO) 구조이다. FIFO 는 먼저 넣은 것을 먼저 꺼내는 큐의 방식이다.

나머지 보기는 스택과 직접 관련된 용어이다.

• PUSH는 스택에 데이터를 넣는 명령이다.
• POP은 스택에서 데이터를 꺼내는 명령이다.
• LIFO는 스택의 접근 원리이다.

128 KB 용량에는 64 Kbit DRAM 이 16개 필요하다.

단위를 비트로 맞춘다.
$128\ \mathrm{KB}=128\times 8\ \mathrm{Kbit}=1024\ \mathrm{Kbit}$
$\dfrac{1024\ \mathrm{Kbit}}{64\ \mathrm{Kbit}}=16$

나머지 보기가 맞지 않는 이유는 다음과 같다.

• 2개는 128 Kbit, 곧 16 KB 에 해당하므로 계산값과 다르다.
• 4개는 256 Kbit, 곧 32 KB 에 해당하므로 계산값과 다르다.
• 8개는 512 Kbit, 곧 64 KB 에 해당하므로 계산값과 다르다.

출력은 클록이 들어올 때마다 Toggle 된다.

그림에서 +5V 선이 J 단자에 연결되고 같은 선이 아래로 내려가 K 단자에도 연결된다(CP 선과는 반원 점프로 교차만 하고 접속되지 않음). 따라서 J = K = 1 이고, JK 플립플롭은 이 입력에서 클록마다 $Q_{n+1} = \overline{Q_n}$ 로 상태가 반전된다.

• Set 된다는 J = 1, K = 0 일 때의 동작이다.
• Reset 된다는 J = 0, K = 1 일 때의 동작이다.
• 동작불능 상태가 된다는 맞지 않는데, JK 플립플롭은 RS 플립플롭의 금지 입력을 J = K = 1 반전 동작으로 정의해 없앤 회로이다.

2진수 10111101001 을 16진수로 변환하면 $5\mathrm{E}9_{16}$ 이다.

오른쪽부터 4비트씩 묶는다.
$101\,|\,1110\,|\,1001$
$0101=5,\ 1110=\mathrm{E},\ 1001=9$
10진수로는 $5\times256+14\times16+9=1513$ 이다.

나머지 보기가 맞지 않는 이유는 다음과 같다.

• $5\mathrm{D}9_{16}$ 은 10진수 1497 로 계산값과 다르다.
• $\mathrm{AE}9_{16}$ 은 10진수 2793 으로 계산값과 다르다.
• $\mathrm{B}59_{16}$ 은 10진수 2905 로 계산값과 다르다.

시스템 소프트웨어에 대해 옳은 설명은 라이브러리 프로그램이 응용 프로그래머에게 표준 루틴을 제공한다는 것이다.

라이브러리 프로그램은 자주 쓰이는 루틴을 모아 두어 응용 프로그래머가 호출해 재사용할 수 있게 한다.

나머지 보기가 맞지 않는 이유는 다음과 같다.

• 언어 프로세서는 사용자가 작성한 원시 프로그램을 기계어로 번역하므로, 기계어를 사용자 편의 언어로 번역한다는 서술은 방향이 반대이다.
• 진단 프로그램은 고장이나 오류를 찾아 알려 주는 것이지 고장을 고쳐 주는 것이 아니다.
• 로더 프로그램은 프로그램을 보조기억장치에서 주기억장치로 적재하므로, 반대 방향으로 보낸다는 서술은 맞지 않는다.

DMA 에 관한 올바른 설명은 CPU가 개입하지 않고 기억장치와 입출력 모듈 사이에 데이터 전송이 이루어진다는 것이다.

DMA 제어기가 버스를 넘겨받아 장치와 기억장치 사이를 직접 전송하며, CPU 는 전송 시작 지시와 종료 처리에만 관여한다.

나머지 보기가 맞지 않는 이유는 다음과 같다.

• CPU가 입ㆍ출력을 직접 제어한다는 서술은 전송을 DMA 제어기가 담당하므로 맞지 않는다.
• 입ㆍ출력 동작 중 프로세서가 다른 일을 하지 못한다는 서술은 입출력 전송을 DMA 제어기가 맡아 CPU 가 입출력 처리에 매이지 않으므로 맞지 않는다. CPU 는 DMA 제어기가 버스를 쓰는 동안 기억장치 접근만 제한될 뿐 그 밖의 시간에는 다른 작업을 진행한다.
• 입ㆍ출력 모듈의 인터럽트 신호에 의해 데이터 전송이 이루어진다는 서술은 인터럽트 방식에 해당하며, DMA 는 전송 종료 때 인터럽트로 알릴 뿐이므로 맞지 않는다.