14년 2회차

멀티바이브레이터가 비안정·단안정·쌍안정으로 구분되는 것은 결합회로의 구성에 따라 결정된다.

두 트랜지스터 사이의 결합을 모두 RC 결합으로 하면 비안정, 한쪽만 직접결합하면 단안정, 양쪽 모두 직접결합하면 쌍안정 동작을 한다.

사이리스터 가운데 단방향성 소자는 SCR이다.

SCR은 애노드에서 캐소드 쪽으로만 전류를 흘리며, 게이트 신호로 도통 시점을 정한다.

• TRIAC은 양방향으로 전류를 흘릴 수 있는 소자이다.
• DIAC은 양방향으로 동작하는 트리거용 소자이다.
• SSS는 DIAC과 비슷한 양방향성 스위칭 소자이다.

가해진 전압에 전류의 크기가 비례한다는 법칙은 옴의 법칙이다.

저항이 일정할 때 전류·전압·저항의 관계는 $I = \dfrac{V}{R}$ 로 나타나며, 전압이 2배가 되면 전류도 2배가 된다.

• 줄의 법칙은 저항에 전류가 흐를 때 발생하는 열량에 관한 법칙이다.
• 중첩의 원리는 전원이 여러 개인 회로를 전원마다 따로 풀어 합하는 해석 방법이다.
• 키르히호프의 전류 법칙은 접속점에 들어온 전류의 합과 나간 전류의 합이 같다는 법칙이다.

저역통과 RC 회로의 시정수는 응답이 상승하는 속도를 나타내는 값이다.

시정수 $\tau = RC$ 가 작을수록 출력이 목표값에 빠르게 도달하고, 클수록 완만하게 상승한다.

이상적인 연산증폭기는 출력임피던스가 0이어야 하므로, 출력임피던스가 무한대라는 설명은 옳지 않다.

출력임피던스가 0이어야 부하가 달라져도 출력 전압이 그대로 유지된다.

• 입력임피던스가 무한대여야 입력단에서 신호원의 전류를 끌어가지 않는다.
• 주파수 대역폭이 무한대여야 모든 주파수를 같은 이득으로 증폭한다.
• 오픈 루프 이득이 무한대여야 부귀환만으로 이득을 정확히 정할 수 있다.

FET의 전극은 소스·드레인·게이트이므로 베이스가 있다는 설명은 옳지 않다.

베이스는 BJT의 전극 명칭이며, FET에서 이에 대응하는 제어 전극은 게이트이다.

• FET는 게이트에 전류가 거의 흐르지 않아 입력임피던스가 매우 높다.
• FET는 게이트 전압으로 드레인 전류를 조절하는 전압제어형 소자이다.
• FET는 다수 캐리어만으로 동작해 BJT보다 잡음특성이 좋다.

결합저항에 병렬로 연결한 콘덴서는 스위칭 속도를 높이는 역할을 한다.

이 콘덴서는 상태 전환 시 트랜지스터의 베이스 전류를 순간적으로 더 많이 흘려주어 응답을 빠르게 하는 가속(speed-up) 콘덴서로 동작한다.

고정 바이어스 회로에서 β=50일 때 안정도는 51이다.

고정 바이어스 회로의 안정도 S는 $S = 1 + \beta$ 공식으로 구한다.

$S = 1 + 50 = 51$

저주파 증폭기의 핵심이 되는 능동소자는 트랜지스터이다.

저항, 콘덴서, 코일은 전류나 전압을 제어·저장하는 수동소자로, 스스로 신호를 증폭하지 못한다.

입력 $R_1$ 과 되먹임 $R_f$ 가 모두 저항인 반전 증폭기에서 두 저항이 같으면 이득이 −1 이 되므로, 이 회로의 명칭은 부호변환기다.

그림에서 비반전 입력(+)이 접지되어 반전 입력(−)은 가상 접지가 되고, 전압 이득은 $A_v=\dfrac{V_o}{V_i}=-\dfrac{R_f}{R_1}$ 이다.

여기에 $R_1=R_f$ 를 대입하면 $A_v=-1$, 즉 $V_o=-V_i$ 이므로 크기는 그대로 두고 극성만 뒤집는 동작을 한다.

• 적분기가 되려면 되먹임 소자가 콘덴서여야 하는데, 이 회로의 되먹임 경로에는 저항 $R_f$ 만 그려져 있다.
• 감산기는 반전 입력과 비반전 입력에 각각 신호가 들어가야 하지만, 여기서는 비반전 입력이 접지되어 있고 입력 단자도 $V_i$ 하나뿐이다.

크로스오버 일그러짐은 B급 증폭기를 사용했을 때 나타나는 현상이다.

B급 푸시풀 증폭기는 신호가 0V 부근을 지날 때 두 트랜지스터가 모두 꺼지는 구간이 생겨 파형이 일그러진다.

AM 신호의 총 전력은 반송파 전력에 변조도 제곱의 절반을 더한 값이다.

피변조파의 전력은
$P_t = P_c\left(1 + \frac{m^2}{2}\right)$
로 계산되며, 여기서 $P_c = 100\text{ W}$, $m = 0.6$을 대입하면
$P_t = 100\left(1 + \frac{0.6^2}{2}\right) = 100\left(1 + \frac{0.36}{2}\right) = 100(1 + 0.18) = 100 \times 1.18 = 118\text{ W}$이다.

빈칸에 들어갈 것은 NOT 게이트다. D 플립플롭은 S-R 플립플롭의 두 입력에 서로 반대인 값을 넣어 만드는 회로이기 때문이다.

제시된 문장은 "D 플립플롭은 1개의 S-R 플립플롭과 1개의 ( ) 게이트로 구성할 수 있다"이다. 입력 D 를 S 에 그대로 넣고 D 를 반전시킨 값을 R 에 넣으면 언제나 $S=D,\ R=\overline{D}$ 가 되어 S 와 R 이 동시에 1이 되는 부정(금지) 상태가 아예 생기지 않는다.

그 결과 D=1 이면 세트되어 Q=1, D=0 이면 리셋되어 Q=0 이 되므로 입력 D 가 그대로 출력에 저장된다. 이 반전 역할은 입력이 하나뿐인 인버터, 곧 NOT 게이트가 맡는다.

논리곱(AND)·논리합(OR)·부정논리곱(NAND)은 두 개 이상의 입력을 결합하는 게이트여서, 한 신호를 반전시켜 R 쪽에 넣는 전용 소자로 제시되지 않는다.

후입선출(LIFO) 방식으로 동작하는 자료구조는 스택(STACK)이다.

스택은 데이터를 한쪽 끝에서만 넣고 빼므로 마지막에 넣은 데이터가 가장 먼저 나온다.

• 큐는 먼저 들어온 데이터가 먼저 나가는 선입선출(FIFO) 구조이다.
• RAM은 자료구조가 아니라 읽고 쓸 수 있는 주기억장치이다.
• ROM은 자료구조가 아니라 읽기 전용 기억장치이다.

중앙처리장치(CPU)를 이루는 주요 요소는 연산장치와 제어장치이다.

연산장치는 산술·논리 연산을 수행하고, 제어장치는 명령어를 해독해 각 장치에 동작 신호를 보낸다.

• 보조기억장치는 CPU 바깥에서 데이터를 오래 저장해 두는 장치이다.
• 입·출력장치는 CPU와 사용자·외부 기기 사이에서 데이터를 주고받는 장치이다.

명령어는 오퍼레이션코드와 오퍼랜드로 구성된다.

오퍼레이션코드는 수행할 동작의 종류를 지정하고, 오퍼랜드는 그 동작에 사용될 데이터나 주소를 나타낸다.

전지에서 나온 한 줄에 스위치 A 와 B 가 차례로(직렬) 연결되고 그 끝에 램프 F 가 달려 있으므로, 불 대수로 쓰면 $F=A\cdot B$ 다.

그림의 두 스위치는 접점이 떨어져 있는 a접점이고 갈라지는 가지 없이 한 줄로 이어져 있다. 따라서 전지 → A → B → F 로 전류가 흐르려면 두 스위치가 모두 닫혀야 램프가 켜진다.

스위치 회로에서 직렬 접속은 논리곱(AND), 병렬 접속은 논리합(OR)에 대응한다. 여기서는 병렬 가지가 없으므로 합이 아니라 곱이 된다.

• 두 스위치가 나란히 갈라졌다가 다시 만나는 병렬 회로라야 $F=A+B$ 가 된다.
• 보수(′)가 붙은 식은 평소 닫혀 있다가 조작하면 열리는 b접점을 뜻하는데, 그림의 두 접점은 모두 떨어진 상태로 그려진 a접점이다.

일반적으로 가장 적은 비트로 표현할 수 있는 데이터는 논리 데이터이다.

논리 데이터는 참과 거짓 두 가지 상태만 가지므로 1비트로 표현되지만, 문자·숫자·영상 데이터는 이를 나타내기 위해 여러 비트의 조합이 필요하다.

10진 소수 0.375를 2진수로 바꾸면 0.011이 된다.

소수부는 2를 곱해 나온 정수부를 차례로 적는 방법으로 변환한다.

$0.375 \times 2 = 0.75$ → 0
$0.75 \times 2 = 1.5$ → 1
$0.5 \times 2 = 1.0$ → 1

얻은 자리를 차례로 적으면 $0.375_{10} = 0.011_2$ 이며, 이는 $2^{-2} + 2^{-3}$ 을 더한 값과 같다.

2진 연산에서 생긴 자리올림이나 자리내림을 판별하는 상태 비트는 캐리(carry) 비트이다.

연산 결과가 레지스터에 담을 수 있는 자리수를 넘어서면 이 비트가 1로 설정되어 올림이나 내림이 있었음을 알린다.

• 제로 비트는 연산 결과가 0인지를 나타낸다.
• 사인 비트는 연산 결과의 부호가 음수인지를 나타낸다.
• 패리티 비트는 결과에 들어 있는 1의 개수가 짝수인지 홀수인지를 나타낸다.

연산 장치와 제어 장치를 하나의 칩에 집적한 것을 마이크로프로세서라고 한다.

마이크로프로세서는 중앙처리장치(CPU)의 기능을 단일 집적회로로 구현한 소자여서 그 자체로 연산과 제어를 모두 수행한다.

• 레지스터는 데이터를 잠깐 담아 두는 CPU 내부의 고속 기억 장소이다.
• 누산기는 연산 결과를 모아 두는 레지스터의 한 종류이다.
• 컴퓨터는 마이크로프로세서에 기억 장치와 입출력 장치까지 갖춘 시스템 전체를 가리킨다.