15년 2회차

자유전자가 온도의 영향으로 불규칙하게 운동하면서 저항과 같은 수동소자에서 발생하는 잡음은 열잡음(thermal noise)이다.

열잡음은 온도가 높을수록 커지며, 소자의 종류나 동작 상태와 무관하게 온도 자체에 의해 발생하는 것이 특징이다.

이는 접합부의 전류 흐름에서 비롯되는 산탄 잡음이나 낮은 주파수에서 두드러지는 플리커 잡음과는 발생 원인이 다르다.

60Hz 전원을 사용하는 3상 전파정류회로의 리플 주파수는 360Hz이다.

3상 전파정류(브리지)회로는 한 주기 동안 6개의 맥동이 나타나므로, 리플 주파수는 상용주파수의 6배가 된다.

$f_{ripple} = 6 \times f = 6 \times 60\ \mathrm{Hz} = 360\ \mathrm{Hz}$

JK 플립플롭의 J와 K 입력을 하나로 묶어 단일 입력으로 사용하도록 만든 것이 T 플립플롭이다.

T 플립플롭은 입력이 1일 때마다 출력이 반전(토글)되는 동작을 하며, 주로 카운터 회로 구성에 사용된다.

나머지 보기는 T 플립플롭과 입력 구성이 다른 소자들이다.

• RS 플립플롭은 두 개의 별도 입력(R, S)을 그대로 사용하는 구조이다.
• D 플립플롭은 하나의 데이터 입력을 그대로 저장하는 구조이다.
• 시프트 레지스터는 플립플롭 여러 개를 연결해 데이터를 이동시키는 회로이다.

트랜지스터를 스위치로 사용할 때는 포화영역과 차단영역을 번갈아 동작시켜 ON/OFF를 구현한다.

포화영역에서는 컬렉터-이미터 사이가 거의 도통되어 스위치가 켜진 상태(ON)를, 차단영역에서는 전류가 거의 흐르지 않아 꺼진 상태(OFF)를 나타낸다.

이에 비해 활성영역은 증폭 동작에 쓰이는 영역이므로 단순 스위칭 동작에는 사용하지 않는다.

수정발진기의 가장 큰 장점은 주파수 안정도가 매우 높다는 점이다.

수정편의 고유한 기계적 공진 특성을 이용하기 때문에 온도나 전원 변화에도 발진 주파수가 잘 흔들리지 않는다.

이 때문에 발진의 용이성이나 발진 세력, 소형화보다는 정밀한 주파수 유지가 필요한 시계·통신 기기 등에 널리 사용된다.

3단자 레귤레이터는 선형 방식으로 동작하며 전력 손실이 발생해 방열이 필요하므로, 방열이 필요 없다는 서술은 옳지 않다.

입력 전압이 출력 전압보다 높아야 정전압 동작이 가능하며, 단자 수가 적어 회로 구성이 간단하다는 장점이 있다.

다만 입력과 출력 전압 차이만큼 전력이 열로 소모되어 전력 손실이 큰 편이라는 단점이 있고, 그 열을 식히기 위해 방열이 필요하다.

정형(파형 다듬기)은 펄스의 모양 자체를 다루는 조작으로, 여러 펄스 사이의 시간적 관계를 다루는 조작에는 해당하지 않는다.

선택은 필요한 펄스만 골라내는 것이고, 비교는 펄스 발생 시점이나 순서를 서로 견주는 것이다. 변이는 펄스의 발생 시점을 옮기는 것으로, 이 셋 모두 시간축 상의 관계를 다룬다.

반면 정형은 찌그러진 파형을 원하는 모양으로 바로잡는 것이어서 시간적 관계보다는 파형의 형태에 관한 조작이다.

합성 정전용량은 4[㎌] 다.

그림은 콘덴서 2개가 위·아래로 나란히 놓인 병렬 묶음이 좌우로 두 벌 있고, 두 묶음이 가운데 도선으로 직렬 연결된 구조다.

병렬 묶음 하나는 $4+4=8\,[\mu F]$ 이고, 두 묶음의 직렬 합성은 $\dfrac{8\times8}{8+8}=4\,[\mu F]$ 가 된다.

• 병렬 묶음 하나만 구하고 두 묶음의 직렬 합성을 빠뜨리면 8㎌ 이 나온다.
• 네 개 중 세 개만 병렬로 묶어 더하면 12㎌ 이 나오는데, 그림의 접속과 맞지 않는다.
• 네 개를 모두 병렬로 보면 16㎌ 이 나온다.

이 정류회로의 전압변동률은 20[%]이다.

전압변동률은 무부하 시 전압과 전부하 시 전압의 차이를 전부하 전압으로 나눈 값이다.

$\varepsilon = \dfrac{V_{0} - V}{V} \times 100 = \dfrac{12 - 10}{10} \times 100 = 20\ \%$

A점에는 톱니파, B점에는 폭이 좁은 펄스가 나타난다.

그림에서 타원 안 소자는 왼쪽에서 화살표가 들어오는 에미터 하나와 위·아래 두 베이스를 가진 UJT(단접합 트랜지스터) 이고, 회로는 UJT 이완 발진기다. A점은 위쪽 저항으로 전원에 이어지고 콘덴서로 접지된 에미터 절점이라, 콘덴서가 서서히 충전되다가 피크점 전압에 이르면 UJT 가 도통해 급격히 방전한다.

이 완만한 충전과 급격한 방전이 되풀이되어 A점 파형은 톱니파가 되고, UJT 가 도통하는 짧은 순간에만 큰 전류가 흐르는 아래쪽 베이스 저항 양단(B점)에는 뾰족한 펄스가 나타난다.

• 두 점 모두 펄스로 보는 판단은 에미터 절점 콘덴서가 만드는 완만한 충전 구간을 빠뜨린 것이다.
• 두 점 모두 톱니파로 보는 판단은 베이스 저항에 도통 순간에만 전류가 흐른다는 점을 놓친 것이다.
• A 를 펄스, B 를 톱니파로 보는 판단은 두 파형이 나타나는 자리를 서로 바꿔 읽은 것이다.

저항 20Ω에 100V를 가했을 때 흐르는 전류는 5A이다.

옴의 법칙에 따라 전류는 전압을 저항으로 나눈 값이다.

$I = \dfrac{V}{R} = \dfrac{100\ \mathrm{V}}{20\ \Omega} = 5\ \mathrm{A}$

P형 반도체의 다수캐리어는 정공이고, N형 반도체의 다수캐리어는 전자이다.

P형은 순수 반도체에 3가 원소를 도핑해 정공이 많아지도록 만든 것이고, N형은 5가 원소를 도핑해 자유전자가 많아지도록 만든 것이다.

따라서 각 형의 이름과 다수캐리어가 올바르게 짝지어진 것은 P형의 정공, N형의 전자이다.

실행할 명령의 번지를 지정한 뒤 그 명령을 명령 레지스터로 불러오기까지의 기간을 인출 사이클(Fetch cycle)이라 한다.

인출 사이클에서 가져온 명령은 이후 해독을 거쳐 실행 사이클(Execution cycle)에서 실제로 수행된다.

명령 사이클은 인출과 실행을 포함한 전체 과정을, 기계 사이클은 그 안에서 하나의 기본 동작 단위를 가리키는 더 세부적인 개념이다.

한 논리식에서 AND와 OR을 서로 바꾸고 0과 1을 서로 바꾸어도 성립하는 다른 논리식을 얻을 수 있다는 원리는 쌍대의 원리이다.

이 원리 덕분에 하나의 불 대수 정리를 증명하면 AND/OR과 0/1을 맞바꾼 짝(쌍대식)도 자동으로 성립함을 알 수 있다.

이는 논리식의 보수(complement)를 구하는 방법을 다루는 드모르간의 원리와는 다른 개념이다.

사칙연산을 수행하도록 명령(제어신호)을 내리는 장치는 제어장치이다.

실제 덧셈·뺄셈 등의 연산 자체는 연산장치(ALU)가 수행하지만, 그 연산을 언제 어떻게 수행할지 지시를 내리는 주체는 제어장치이다.

나머지 장치는 연산 명령과는 다른 역할을 한다.

• 입력장치는 외부에서 자료를 받아들이는 역할을 한다.
• 기억장치는 자료와 명령을 저장하는 역할을 한다.

마이크로프로세서를 구성하는 버스에 해당하지 않는 것은 상태 버스이다.

마이크로프로세서는 자료를 주고받는 데이터 버스, 번지를 지정하는 주소 버스, 각종 제어신호를 전달하는 제어 버스의 세 가지 버스로 구성된다.

상태 버스라는 명칭은 이 표준적인 버스 분류에 포함되지 않는다.

데이터의 논리적 구성 체계에 속하지 않는 것은 섹터이다.

비트, 필드, 레코드는 각각 최소 단위부터 관련 필드의 모음, 레코드로 이어지는 논리적 데이터 구성 체계에 속한다.

반면 섹터는 디스크와 같은 저장장치를 물리적으로 나눈 단위이므로, 데이터의 논리적 구성 체계와는 별개의 개념이다.

16진수 5C를 10진수로 변환하면 92이다.

각 자리 숫자에 16의 거듭제곱을 곱해 더하면 된다.

$5 \times 16^{1} + 12 \times 16^{0} = 80 + 12 = 92$

여기서 16진수 C는 10진수 12에 해당한다.

제시된 주소 버스 값을 16진수로 나타내면 C65E이다.

2진수를 16진수로 바꿀 때는 뒤에서부터 4비트씩 끊어 각각을 16진수 한 자리로 변환한다.

$1100=C,\ 0110=6,\ 0101=5,\ 1110=E$

이 네 자리를 이어 쓰면 C65E가 되어, 마이크로프로세서가 점유하고 있는 주소 상태를 나타낸다.

불 대수에서 옳게 성립하는 식은 A + 1 = 1이다.

OR 연산에서 한쪽 입력이 항상 1이면 나머지 입력과 관계없이 결과는 항상 1이 되기 때문이다.

나머지 식은 모두 좌변이 A로 정리되는 식으로, 값이 1로 고정되지 않는다.

• A·1은 A와 같다.
• A·A는 A와 같다.
• A+A는 A와 같다.

컴퓨터는 스스로 새로운 것을 만들어내는 창의적 능력은 갖고 있지 않다. 이는 컴퓨터의 특징이 아니다.

컴퓨터는 대용량의 정보를 저장하는 기억 능력이 뛰어나고, 계산을 빠르고 정확하게 수행하며, 정해진 규칙에 따른 논리적 판단과 비교 능력을 갖추고 있다.

이러한 능력은 모두 주어진 프로그램(명령)을 따르는 것일 뿐, 사람처럼 스스로 창의적으로 사고하는 것과는 다르다.

배타적 OR 게이트의 논리식은 $Y=\overline{A}B + A\overline{B}$ 로, 두 입력이 서로 다를 때만 1 이 되는 식이다.

$A=0,\ B=1$ 이면 $\overline{A}B=1$, $A=1,\ B=0$ 이면 $A\overline{B}=1$ 이고, 두 입력이 같은 경우에는 두 항이 모두 0 이라 출력이 0 이다. 기호로는 $Y = A \oplus B$ 로 쓴다.

• $Y=A\cdot\overline{B}$ 는 $A=1,\ B=0$ 한 조합에서만 1 이므로 $A=0,\ B=1$ 인 경우를 놓친다.
• $Y=\overline{A}\cdot A\overline{B}$ 는 $\overline{A}\cdot A=0$ 이라 입력과 무관하게 항상 0 인 식이다.
• $Y=\overline{A}B+\overline{B}$ 는 $A=B=0$ 에서도 $\overline{B}=1$ 때문에 1 이 되어, 입력이 같으면 0 이라는 성질을 어긴다.