10년 2회차

A급 증폭기의 동작점은 정특성 곡선의 직선부 중앙에 설정하는 것이 적합하다.

동작점을 직선 구간 중앙에 두면 입력 신호의 전체 주기 동안 왜곡 없이 증폭할 수 있다.

• 차단점보다 더 부(-)쪽에 동작점을 두면 신호 일부가 잘려 나가는 C급에 가까운 동작이 된다.
• 차단점에 동작점을 두면 신호의 절반만 증폭되는 B급 동작이 된다.
• 만곡부(비선형 구간)에 동작점을 두면 파형이 일그러져 왜곡이 커진다.

멀티바이브레이터가 비안정·단안정·쌍안정으로 구분되는 것은 결합회로의 구성 방식에 따라 결정된다.

두 증폭단을 모두 RC 결합으로 구성하면 비안정, 한쪽은 RC 결합·다른 한쪽은 직결로 구성하면 단안정, 양쪽 모두 직결로 구성하면 쌍안정 멀티바이브레이터가 된다.

전원의 전압·전류 크기나 바이어스 전압의 크기는 동작점을 조정할 뿐, 멀티바이브레이터의 종류 자체를 결정하는 요소는 아니다.

시미트 트리거 회로의 출력 파형은 구형파이다.

시미트 트리거는 서로 다른 두 문턱전압(히스테리시스)을 경계로 출력을 고전위와 저전위 두 상태로만 급격히 뒤집는 파형 정형 회로여서, 입력이 정현파든 삼각파든 출력은 구형파로 정형된다.

• 삼각파는 정전류로 커패시터를 충전·방전시키는 적분(램프) 회로에서 얻는 파형이다.
• 톱니파는 느린 충전과 빠른 방전을 되풀이하는 소인 회로에서 얻는 파형이다.
• 정현파는 LC·RC 발진 회로의 출력 파형으로, 파형을 각지게 정형하는 시미트 트리거의 출력과는 거리가 멀다.

콜렉터 동조형 LC 발진 회로의 증폭기는 C급으로 동작시키는 것이 적합하다.

C급은 도통하는 구간이 반주기보다 짧아 그 자체로는 파형이 크게 일그러지지만, 콜렉터에 달린 동조(LC 탱크) 회로가 공진 주파수 성분만 걸러 정현파로 되살려 주므로 왜곡 걱정 없이 높은 효율로 발진시킬 수 있다.

• A급은 파형 재현은 좋지만 신호 전 구간에서 전류가 흘러 효율이 가장 낮으므로 발진용으로는 불리하다.
• B급·AB급은 A급보다 효율이 높지만, 동조 회로가 파형을 복원해 주는 발진 회로에서는 C급만큼의 효율을 얻지 못한다.

R1 을 지난 전류가 크기가 같은 두 저항으로 똑같이 갈라지므로 전류비는 2 : 1 이다.

그림은 전원 쪽에서 R1 이 직렬로 놓이고, R1 뒤 마디와 아래 접지선 사이에 R2 가 병렬로, 그 오른쪽에 부하저항 RL(문제의 R3)이 다시 병렬로 붙은 회로다. 즉 R2 와 RL 은 같은 두 마디 사이에 나란히 연결되어 있고, I1 은 R1 을 흐르는 전체 전류, I2 는 RL 로 흐르는 전류다.

전류 분배로 계산하면 $I_2=\dfrac{R_2}{R_2+R_L}I_1$ 이고, $R_2=R_L$ 이므로 $I_2=\dfrac{1}{2}I_1$ 이다.

따라서 $I_1 : I_2 = 2 : 1$ 이다.

• 3 : 1 은 R1 까지 세 저항이 모두 전류를 나눠 갖는다고 잘못 본 경우의 값이다.
• 4 : 1, 6 : 1 은 병렬 저항의 값을 2배·3배로 잘못 두어 분배비를 1/4, 1/6 로 계산한 경우에 나온다.

전자유도로 생기는 유도기전력의 방향을 정하는 법칙은 렌츠의 법칙이다.

렌츠의 법칙은 유도기전력이 자속 변화를 방해하는 방향으로 발생한다는 원리를 설명한다.

• 플레밍의 오른손 법칙은 도체가 자기장 속에서 운동할 때 발생하는 기전력의 방향을 구하는 데 쓰인다.
• 플레밍의 왼손 법칙은 자기장 속 도체에 전류가 흐를 때 받는 힘의 방향을 구하는 데 쓰인다.
• 앙페르의 오른나사 법칙은 전류에 의해 생기는 자기장의 방향을 구하는 데 쓰인다.

플립플롭 회로가 사용되지 않는 것은 리미터회로이다.

리미터회로는 다이오드 등을 이용해 신호의 진폭을 제한하는 회로로, 기억 소자인 플립플롭이 필요하지 않다.

• 분주회로는 플립플롭을 여러 단 연결해 입력 주파수를 나누어 얻는다.
• 전자계산기 기억회로는 플립플롭을 기본 기억소자로 사용한다.
• 2진 계수회로는 플립플롭을 이용해 펄스 수를 이진수로 세는 회로이다.

부궤환을 걸었을 때의 전압이득은 60이 된다.

부궤환을 걸면 이득이 궤환량만큼 줄어들며, 폐루프 이득은 $A_f=\dfrac{A}{1+A\beta}$로 구한다. 궤환량이 $A\beta=150\times0.01=1.5$이므로
$A_f=\dfrac{150}{1+1.5}=\dfrac{150}{2.5}=60$

• 150은 궤환을 걸기 전의 이득 그 자체로, 부궤환을 걸면 이득은 $1+A\beta=2.5$배만큼 반드시 작아진다.
• 30과 9는 분모를 $1+A\beta=2.5$가 아닌 다른 값(각각 5, 약 16.7)으로 잘못 잡았을 때 나오는 값이다.

120[Ω] 저항 3개로 얻을 수 있는 가장 작은 합성 저항은 40[Ω]이다.

같은 값의 저항을 이을 때 합성 저항이 가장 작아지는 연결은 모두 병렬로 잇는 경우이며, 같은 값 $R$을 $n$개 병렬로 이으면 $R/n$이 된다.
$\dfrac{1}{R_0}=\dfrac{1}{120}+\dfrac{1}{120}+\dfrac{1}{120}=\dfrac{3}{120}\;\Rightarrow\;R_0=\dfrac{120}{3}=40[\Omega]$

• 세 개를 모두 직렬로 이으면 360[Ω], 두 개 병렬(60[Ω])에 하나를 직렬로 이으면 180[Ω], 두 개 직렬(240[Ω])에 하나를 병렬로 이으면 80[Ω]이어서 모두 40[Ω]보다 크다.
• 10[Ω]·20[Ω]·30[Ω]은 120[Ω] 저항 세 개를 어떻게 조합해도 만들 수 없는 값이다.

PM(위상변조)은 반송파의 위상을 연속적으로 변화시키는 아날로그 변조 방식이며, 디지털 변조에는 속하지 않는다.

디지털 변조는 0과 1의 디지털 신호에 따라 반송파의 특정 파라미터를 이산적으로 전환하는 방식으로, PM과는 구분된다.

• FSK는 디지털 신호에 따라 반송파의 주파수를 두 값 사이에서 전환하는 디지털 변조 방식이다.
• ASK는 디지털 신호에 따라 반송파의 진폭을 On/Off 하듯 전환하는 디지털 변조 방식이다.
• QAM은 진폭과 위상을 조합해 여러 심볼을 표현하는 디지털 변조 방식이다.

서로 다른 두 금속(또는 반도체)을 폐회로로 접속하고 두 접점에 온도차를 주었을 때 기전력이 발생하는 현상은 제벡 효과이다.

제벡 효과는 열에너지를 전기에너지로 직접 변환하는 열전현상의 기본 원리이다.

• 펠티에 효과는 반대로 전류를 흘려 접점에서 열을 흡수하거나 방출시키는 현상이다.
• 톰슨 효과는 하나의 도체에 온도 구배와 전류가 함께 있을 때 열을 흡수·방출하는 현상이다.
• 터널 효과는 전자가 에너지 장벽을 양자역학적으로 투과하는 현상으로 온도차와는 무관하다.

전력 증폭기 중 효율이 가장 좋은 것은 C급이다.

C급은 도통 구간이 가장 짧아 트랜지스터에서 소비되는 전력이 작으므로 효율이 가장 높다.

• A급은 신호 전체 구간에서 전류가 흘러 효율이 가장 낮다.
• B급은 반주기만 도통하여 A급보다 효율이 높지만 C급보다는 낮다.
• AB급은 A급과 B급의 중간 특성을 가져 C급보다 효율이 낮다.

최댓값이 150[V] 인 정현파이므로 실효값은 $\dfrac{150}{\sqrt{2}}\approx106[\mathrm{V}]$ 이다.

그림의 식은 $v(t)=150\sin\left(3\omega t+\dfrac{\pi}{3}\right)[\mathrm{V}]$ 로, 앞의 150 이 최댓값 $V_m$, 괄호 안의 $3\omega$ 는 각주파수, $\dfrac{\pi}{3}$ 은 위상각이다.

정현파의 실효값 공식 $V=\dfrac{V_m}{\sqrt{2}}=0.707V_m$ 에 대입하면 $V=0.707\times150=106.07[\mathrm{V}]$ 이다. 각주파수와 위상각은 실효값에 전혀 영향을 주지 않는다.

• 약 150[V]: 최댓값을 그대로 실효값으로 읽은 값.
• 약 212[V]: 나누어야 할 $\sqrt{2}$ 를 거꾸로 곱한 값$(150\times1.414)$.
• 약 50[V]: 최댓값을 각주파수 계수 3 으로 나눈 값으로 실효값 공식과 무관하다.

합성저항이 $\dfrac{50}{3}[\Omega]$ 이므로 $I=3[\mathrm{A}]$ 가 흐르려면 인가전압은 50[V] 이어야 한다.

그림에서 25[Ω] 저항 세 개가 삼각형을 이루는데, 전원의 위쪽 마디와 아래쪽 마디 사이에 25[Ω] 한 개가 바로 걸려 있고 나머지 두 개는 오른쪽 꼭짓점을 거쳐 직렬(50[Ω])로 같은 두 마디를 연결한다.

합성저항: $R=\dfrac{25\times(25+25)}{25+(25+25)}=\dfrac{1250}{75}=\dfrac{50}{3}\approx16.7[\Omega]$

인가전압: $E=IR=3\times\dfrac{50}{3}=50[\mathrm{V}]$

• 150[V]: 직렬로 이어진 두 개만 보고 $R=50[\Omega]$ 으로 계산한 값.
• 100[V]·200[V]: 병렬 합성을 하지 않아 저항을 실제의 2배·4배로 크게 잡았을 때 나오는 값으로, 한 변은 나머지 두 변의 직렬과 병렬이라는 삼각 결선의 관계를 놓친 결과다.

아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고 부호화하여 전송하는 방식은 펄스부호 변조(PCM)이다.

PCM은 표본화·양자화·부호화 과정을 거쳐 아날로그 신호를 디지털 코드로 바꾸어 전송한다.

• 진폭 변조는 반송파의 진폭을 신호에 따라 바꾸는 아날로그 변조 방식이다.
• 주파수 변조는 반송파의 주파수를 신호에 따라 바꾸는 아날로그 변조 방식이다.
• 위상 변조는 반송파의 위상을 신호에 따라 바꾸는 아날로그 변조 방식이다.

C 언어에서 "i++" 명령은 i 변수를 1씩 증가시키는 연산이다.

"++"는 피연산자를 1만큼 늘리는 증가 연산자로 $i=i+1$과 같은 동작을 하며, 반복문에서 변수를 한 단계씩 진행시킬 때 주로 쓴다.

• 증가량은 언제나 1로 정해져 있으므로, 더하는 값이 정해지지 않은 "계속 덧셈한다"는 설명은 맞지 않는다.
• 2씩 늘리려면 $i=i+2$처럼 따로 지정해야 하고, 곱셈은 $i=i\times2$와 같이 별도의 연산으로 해야 한다.

10진수 0.4375를 2진수로 바꾸면 (0.0111)₂이 된다.

소수부는 2를 곱해 나온 정수부를 차례로 취하는 방법으로 변환한다.
$0.4375\times2=0.875\to0$
$0.875\times2=1.75\to1$
$0.75\times2=1.5\to1$
$0.5\times2=1.0\to1$

• 정수부를 처음 것부터 나열하면 0.0111 이고, $\dfrac{1}{4}+\dfrac{1}{8}+\dfrac{1}{16}=0.4375$로 검산된다.
• (0.1110)₂는 0.875로 첫 곱셈 결과를 그대로 답한 값이고, (0.1101)₂는 0.8125, (0.1011)₂는 0.6875여서 어느 것도 0.4375가 아니다.

어셈블리어에 대한 설명 중 틀린 것은 기계어보다 프로그램 작성이나 수정이 어렵다는 설명이다.

어셈블리어는 니모닉 기호를 사용하므로 이진수로만 이루어진 기계어보다 오히려 작성과 수정이 쉬운 언어이다.

• 호환성이 없어 전문가 외에는 사용하기 어렵다는 설명은 옳다.
• 컴퓨터 동작 원리에 대한 전문 지식이 필요하다는 설명은 옳다.
• 기계어보다 사용하기 편리하다는 설명은 옳다.

팩(Packed) 방식이 10진수를 변환 없이 그대로 저장하는 방식이다.

팩 방식은 10진 숫자 한 자리를 4비트 BCD 코드로 바꾸어 한 바이트에 두 자리씩 채워 넣어, 10진 값 자체를 표현한다.

• 부동 소수점 방식은 2진수를 지수와 가수로 나누어 표현하는 실수 표현 방식이다.
• 고정 소수점 방식은 소수점 위치를 고정한 2진 정수·소수 표현 방식이다.
• fixed point data format 역시 고정 소수점 방식을 영문으로 표기한 것으로 10진수 전용 표현이 아니다.

마이크로프로세서와 주변장치를 연결하는 표준 버스는 데이터 버스·주소 버스·제어 버스 세 가지뿐이며, 레지스터 버스라는 명칭의 버스 종류는 존재하지 않는다.

레지스터는 CPU 안에 있는 임시 기억 장소일 뿐, 프로세서와 주기억장치·주변장치 모듈을 잇는 외부 전송 통로가 아니다.

• 데이터 버스는 처리할 데이터 자체를 주고받는 통로다.
• 주소 버스는 기억장치나 장치의 위치(번지)를 지정하는 통로다.
• 제어 버스는 읽기·쓰기 등 동작을 지시하는 신호가 오가는 통로다.

그레이 코드는 인접한 두 수의 코드값이 단 1비트만 달라지도록 만든 코드다.

이 특성 덕분에 값이 바뀔 때 여러 비트가 동시에 변하며 생기는 순간적인 오차가 없어 A/D 변환기처럼 연속적으로 변하는 아날로그 값을 디지털로 바꾸는 회로에 적합하다.

• BCD 코드는 10진 숫자 하나를 4비트로 표현하는 코드로, 값이 바뀔 때 여러 비트가 함께 변할 수 있다.
• ASCII 코드는 문자를 표현하기 위한 코드다.
• 3-초과 코드는 자기보수 성질을 갖는 코드로, 인접한 두 수의 비트가 1개만 다르다는 성질과는 무관하다.

채널의 종류로 옳게 묶인 것은 멀티플렉서 채널과 실렉터(selector) 채널이다.

입출력을 전담하는 채널은 여러 저속 장치를 동시에 처리하는 멀티플렉서 채널과, 한 번에 하나의 고속 장치를 전담하는 실렉터 채널로 구분하는 것이 일반적인 분류이다.

• 다이렉트 채널은 채널의 표준 분류 명칭이 아니므로 이를 포함한 묶음은 옳지 않다.
• 스트로브는 데이터 전송 시점을 알리는 제어 신호를 가리키는 말이며 채널의 종류가 아니다.

서브루틴 분기 명령은 지정한 주소로 이동해 별도의 처리를 수행한 뒤, 다시 원래 호출 지점으로 돌아오는 명령이다.

호출하는 순간 다음에 실행할 주소를 스택 등에 저장해 두었다가 처리가 끝나면 그 복귀 주소로 되돌아오기 때문에, 같은 처리를 여러 곳에서 불러 쓸 수 있다.

• 강제 인터럽트 명령은 미리 정해진 인터럽트 처리 루틴으로 제어를 넘기는 명령으로, 프로그램이 지정한 주소로 분기하기 위해 쓰는 명령이 아니다.
• 조건부 분기 명령은 특정 조건이 만족될 때만 분기하며 복귀를 전제로 하지 않는다.
• 분기 명령은 단순히 다음 실행 위치를 바꿀 뿐 원래 위치로 되돌아오지 않는다.

마이크로프로세서의 구성요소가 아닌 것은 분기 버스이다.

마이크로프로세서는 제어 장치·연산 장치·레지스터를 내부에 두며, 버스는 이들과 외부 기억장치 사이에서 신호를 주고받는 통로이다. 버스는 데이터 버스·주소 버스·제어 버스로 나뉘고 '분기 버스'라는 구분은 없다.

• 제어 장치는 명령을 해독하고 각 부의 동작 순서를 지시한다.
• 연산 장치(ALU)는 산술·논리 연산을 수행한다.
• 레지스터는 연산에 쓰이는 데이터나 주소를 임시로 저장한다.

C 언어에서 모든 프로그램의 실행은 main 함수에서 시작된다.

운영체제가 프로그램을 적재한 뒤 가장 먼저 호출하는 함수가 main이며, 나머지 함수들은 main 안에서 순서대로 호출되어 실행된다.

• auto는 변수의 저장 유형(자동 변수)을 지정하는 키워드다.
• block은 중괄호로 묶인 문장의 범위를 가리키는 용어일 뿐 함수가 아니다.
• void는 반환값이나 매개변수가 없음을 나타내는 자료형 키워드다.

1킬로바이트를 1,000바이트라고 설명한 것이 틀렸다. 컴퓨터에서 1킬로바이트(KB)는 $2^{10}$인 1,024바이트를 의미한다.

기억 용량 단위는 2의 거듭제곱으로 커져 1KB는 $2^{10}$바이트, 1MB는 $2^{20}$바이트, 1GB는 $2^{30}$바이트가 되므로, 1,000배씩 커지는 10진 접두어와 혼동하지 않아야 한다.

• 1비트는 0 또는 1 값 하나를 나타내며 옳은 설명이다.
• 1바이트는 서로 다른 값을 표현하는 8개의 비트로 이루어지며 옳은 설명이다.
• 1메가바이트는 1,048,576바이트로 옳은 설명이다.

순서도에서 마름모로 그려진 (ㄹ) 부분이 비교·판단을 맡는 기호이다.

그림의 흐름은 시작 → 직사각형에서 C 와 S 를 0 으로 초기화 → C 에 1 을 더함 → S 에 C 를 누적 → 마름모에서 C 가 100 미만인지 검사 → Yes 면 앞의 덧셈 단계로 되돌아가고 No 면 PRINT S 로 빠져나간다.

순서도 기호는 역할이 정해져 있어 직사각형은 처리(계산·대입), 마름모는 비교·판단(분기), 평행사변형은 입출력, 양끝이 둥근 모양은 시작·끝을 나타낸다.

• C=0, S=0 과 C=C+1, S=S+C 가 들어 있는 세 직사각형은 초기화와 누적 계산을 하는 처리 기호일 뿐 조건을 따지지 않는다.
• PRINT S 가 들어 있는 평행사변형은 결과를 내보내는 입출력 기호다.

ANSI를 영국 규격이라고 연결한 것이 틀렸다. ANSI(American National Standards Institute)는 미국의 국가 표준 규격이다.

규격 기호는 나라 이름의 머리글자를 딴 경우가 많아 ANSI의 A는 America를 뜻하며, 영국의 국가 규격은 BS(British Standards)로 따로 있다.

• ISO는 특정 나라에 속하지 않는 국제 표준화 기구의 규격으로 옳은 연결이다.
• JIS는 일본의 공업 규격으로 옳은 연결이다.
• SNV는 스위스의 국가 규격으로 옳은 연결이다.

부품 간의 간섭 작용이 증가한다는 설명이 CAD 기반 PCB의 특성과 맞지 않다. CAD로 설계한 인쇄회로기판은 배선과 부품 배치를 정밀하게 계산해 오히려 부품 간 간섭을 줄이는 방향으로 작용한다.

배선 간격·패턴 폭 같은 설계 규칙을 도면 단계에서 검사할 수 있고 같은 데이터를 그대로 제조에 넘길 수 있어, 잡음 결합이 줄고 제품마다 품질이 고르게 나온다.

• 전자기기의 경량화는 PCB 도입으로 얻는 실제 장점이다.
• 제품의 신뢰성 향상은 배선 오류가 줄어들며 얻는 실제 장점이다.
• 초기 시설 투자 비용의 부담은 CAD·PCB 제작 설비 도입에 따르는 실제 특성(단점)으로 옳게 짝지어진 항목이다.

PCB 사양 및 규격에 해당하지 않는 것은 부품의 수량으로, 기판에 실장되는 부품 목록에 관한 정보일 뿐 기판 자체의 규격이 아니다.

PCB 사양은 기판을 발주하기 전에 확정해야 하는 기판 자체의 물리적 조건을 가리킨다.

• PCB 두께는 기판의 강도와 커넥터 삽입 규격을 좌우하는 사양이다.
• PCB 동박 두께는 패턴이 견딜 수 있는 전류 용량과 관계되는 사양이다.
• 기판의 재질은 내열성과 유전 특성을 결정하는 사양이다.

그래픽 출력장치로만 짝지어진 것은 프린터, 플로터, 포토 플로터다.

이 세 장치는 모두 컴퓨터가 처리한 도형 데이터를 종이나 필름 위에 시각적으로 그려내는 출력 기능만 수행한다.

• 마우스는 위치를 지정해 신호를 보내는 입력장치이므로 출력장치로 묶일 수 없다.
• 디지타이저 역시 좌표를 읽어 들이는 입력장치라 그래픽 출력장치 목록에 포함될 수 없다.

연필로 직접 그렸거나 컴퓨터로 작성한 최초의 도면은 원도이다.

원도는 이후 모든 도면의 바탕이 되는 원본으로, 이를 옮겨 그린 것이 트레이스도이고 그것을 복사한 것이 복사도이다.

• 트레이스도는 원도 위에 트레이싱지를 대고 옮겨 그린 도면이다.
• 복사도는 트레이스도를 복사해 현장에서 사용하는 도면이다.
• 축로도는 도면 분류에서 쓰이는 용어가 아니다.

디지타이저(Digitizer)는 판 위에 올려 둔 도면을 커서로 짚어 위치 좌표를 읽어 들이거나, 메뉴 영역을 눌러 원하는 명령을 선택하는 입력장치다.

판 위의 절대 좌표를 그대로 읽어 들인다는 점이 화면 커서를 상대적으로 움직이는 포인팅 장치와 다르다.

• 마우스는 화면상의 커서를 움직이는 범용 포인팅 장치로 도면 좌표를 그대로 읽지 못한다.
• 트랙볼은 공을 굴려 커서를 이동시키는 장치로 마우스와 쓰임이 같다.
• 이미지 스캐너는 종이 도면을 이미지 데이터로 읽어 들이는 장치로 좌표 입력 장치가 아니다.

IC의 여섯 번째 핀(pin 6) 위치를 표시해야 한다는 설명이 배치도 작성 원칙과 맞지 않다. 배치도에서는 IC의 방향을 알 수 있도록 첫 번째 핀(pin 1) 위치를 표시하는 것이 원칙이다.

IC는 겉모양이 대칭이어서 방향을 구분하기 어렵기 때문에, 기준이 되는 핀과 몸체의 방향 표시를 함께 그려 넣어 삽입 방향을 틀리지 않게 한다.

• 부품을 균형 있게 배치하는 것은 배치도 작성의 올바른 고려 사항이다.
• 부품 상호 간에 신호가 유도되지 않도록 배치하는 것은 올바른 고려 사항이다.
• 고압 회로에서 부품 간격을 충분히 넓혀 방전을 방지하는 것은 올바른 고려 사항이다.

PCB에서 부품의 외형·기호·번호 같은 부품 정보를 표기해 그래픽 출력장치로 인쇄하는 도면은 탑 실크 스크린(top silk screen)이다.

실크 스크린은 기판 윗면에 잉크로 인쇄되는 층으로, 부품 참조번호와 극성·외형선을 담아 조립과 보수 작업에서 어느 자리에 어떤 부품이 오는지 알려 준다.

• solder mask는 납땜이 되지 않아야 할 부분을 덮어 보호하기 위한 도면이다.
• solder side pattern은 부품이 아니라 납땜면(하부면)의 배선 패턴을 나타낸다.
• component side pattern은 부품이 실장되는 면의 배선 패턴을 나타낼 뿐 부품 정보(실크 인쇄)와는 다르다.

PCB에 뚫을 구멍의 크기와 수량 정보를 담고 있는 것은 드릴 데이터(drill data)이다.

드릴 데이터는 기판 설계 단계에서 각 홀의 좌표·지름·개수를 정리한 정보로, 천공(드릴링) 공정에서 그대로 사용된다.

나머지 보기는 구멍과 무관한 다른 정보를 나타낸다.

• component side pattern은 부품이 실장되는 면의 배선 패턴이다.
• solder side pattern은 납땜이 이루어지는 면의 배선 패턴이다.
• solder mask는 납땜이 되지 않아야 할 부분을 덮는 도포막이다.

소자의 실제 모양을 직선으로 이어 접속 관계를 명확히 나타내며, 제작·보수 작업자가 실무에서 주로 참고하는 도면은 배선도다.

배선도는 부품의 외형을 실제 형상에 가깝게 그려 배선 경로를 눈으로 바로 따라갈 수 있게 하므로 보수 작업에 유리하다.

• 조립도는 부품의 조립 순서와 위치를 나타내는 도면이다.
• 블록선도는 회로의 기능을 사각형 블록으로 단순화해 나타낸 도면이다.
• 계통도는 전체 신호나 전력의 흐름 계통을 개략적으로 나타낸 도면이다.

전자캐드의 특징으로 옳지 않은 것은 기구(구조물)의 설계에 적합하다는 설명이다.

전자캐드는 전자회로와 인쇄회로기판(PCB) 설계, 그리고 회로 동작의 시뮬레이션 검증에 특화된 도구이며, 기계적 구조물 설계는 주된 용도가 아니다.

• 회로 설계에 적합하다는 것은 전자캐드의 올바른 특징이다.
• 회로의 동작 검증이 용이하다는 것도 전자캐드의 올바른 특징이다.
• 인쇄회로기판 설계에 적합하다는 것도 전자캐드의 올바른 특징이다.

20mil은 0.508mm다.

환산 기준은 1인치 = 1,000mil = 25.4mm이므로 $1\ \mathrm{mil} = 0.0254\ \mathrm{mm}$이고, 따라서 $20 \times 0.0254 = 0.508$[mm]가 된다.

• 0.127mm는 $5 \times 0.0254$로 5mil에 해당하는 값이다.
• 0.254mm는 10mil의 값으로, 환산 계수를 절반인 $0.0127$로 잘못 잡아 곱하면 나온다.
• 0.381mm는 $15 \times 0.0254$로 15mil에 해당하는 값이다.

비아홀(Via hole)은 다층 PCB에서 서로 다른 층의 배선 패턴을 전기적으로 연결하기 위해 뚫고 도금하는 구멍이다.

구멍 내벽에 동도금을 입혀 위아래 층의 동박 패턴이 이어지도록 만들며, 이렇게 형성된 층간 경로를 통해 신호가 다른 층으로 넘어간다.

• 패드홀(Pad hole)은 부품의 리드나 단자를 삽입·접속하기 위한 구멍이다.
• 랜드홀(Land hole)은 부품 다리 주변의 동박(랜드)에 뚫린 구멍으로 부품 실장에 쓰인다.
• 핀홀(Pin hole)은 커넥터 등의 핀을 꽂기 위한 구멍이다.

다이오드 기호의 캐소드 쪽에서 바깥으로 빠져나가는 두 개의 화살표가 그려진 기호가 LED 이다.

두 화살표는 접합에서 방출되는 빛을 나타낸다. 화살표가 소자 바깥을 향하면 빛을 내보내는 발광 다이오드, 안쪽을 향하면 빛을 받아들이는 포토다이오드로 구분한다.

• 삼각형에 곧은 세로 막대만 붙은 기호: 한 방향으로만 전류를 흘리는 일반 다이오드.
• 캐소드 막대의 양끝이 서로 반대쪽으로 꺾여 Z 자를 이루는 기호: 역방향 항복 전압을 이용하는 정전압(제너) 다이오드.
• 삼각형 두 개가 서로 마주 보게 맞붙은 기호: 양방향으로 동작하는 소자여서 순방향에서만 발광하는 LED 와 다르다.

CAD 프로그램에서 정확한 부품 위치와 배선을 위해 화면상에 점 또는 선으로 표시되는 가상의 좌표는 그리드(Grid)이다.

그리드는 일정 간격의 기준점을 제공해 부품과 배선을 정렬하거나 스냅시키는 역할을 한다.

• 어노테이트는 도면에 치수·주석 등의 설명을 덧붙이는 기능이다.
• 프리퍼런스는 프로그램의 환경 설정 항목을 말한다.
• 폴리라인은 여러 선분이 하나로 이어진 도형 객체이다.

표준 도형을 미리 등록해 두고 변동되는 수치만 입력하면 도형이 그 수치에 맞게 바뀌도록 하는 방식은 파라메트릭 설계이다.

형상을 치수 변수로 정의해 두기 때문에 값만 바꾸면 도면이 자동으로 갱신되어, 규격만 다른 유사 부품을 반복해서 그릴 때 효율적이다.

수치제어 장치는 공작기계를 수치 정보로 제어하는 장치이고, 오토 라우팅 설계는 배선을 자동으로 이어 주는 기능이어서 치수 변수로 형상을 바꾸는 개념과는 다르다.

선이나 원주 등을 같은 길이로 분할하는 데 쓰는 제도용구는 디바이더이다.

디바이더는 양쪽 다리 끝이 모두 바늘로 된 기구로, 벌린 간격을 그대로 옮겨 찍어 가며 등분하거나 치수를 다른 곳으로 옮기는 데 사용한다.

• 축척자는 정해진 축척으로 길이를 재거나 그릴 때 쓰는 자이다.
• 형판은 자주 쓰는 도형이나 기호를 본떠 빠르게 그리기 위한 틀이다.
• 자유곡선자는 불규칙한 곡선을 그릴 때 쓰는 자이다.

입력 쪽 변이 안으로 오목하게 굽고 출력 쪽은 뾰족하게 모인 방패 모양이 논리합(OR) 게이트의 기호이다.

이 기호는 두 입력 중 어느 하나라도 1 이면 출력이 1 이 되는 동작을 뜻하며 논리식으로는 $Y=A+B$ 로 쓴다. 출력 쪽에 작은 원(버블)이 없으므로 부정이 붙지 않은 순수한 OR 이다.

• 입력 쪽 변이 곧은 직선이고 출력 쪽만 반원으로 둥근 D 자 모양: 두 입력이 모두 1 일 때만 출력이 1 인 논리곱(AND) 게이트.
• 같은 D 자 모양에 출력 쪽 작은 원이 붙은 기호: 출력을 반전한 NAND 게이트.
• 입력선이 하나뿐인 삼각형에 출력 쪽 작은 원이 붙은 기호: 입력을 반전하는 부정(NOT) 게이트.

ERC(Electrical Rule Check)는 회로도(Schematic) 상에서 신호와 핀의 전기적 연결 상태와 규칙 위반 여부를 검증하는 기능이다.

미연결 핀, 출력 단자끼리의 충돌, 전원과 접지의 오결선 등을 자동으로 찾아내어 설계 오류를 배선 이전에 걸러내는 역할을 한다.

패턴을 가늘고 길게 해야 한다는 설명이 패턴 설계 원칙과 맞지 않다. 패턴은 저항과 인덕턴스를 줄이기 위해 짧고 굵게 설계하는 것이 원칙이다.

패턴이 가늘고 길어지면 도체 저항과 인덕턴스가 커져 전압 강하와 잡음이 늘어나고, 전류가 큰 회로에서는 발열과 단선의 원인이 된다.

• 패턴 사이의 간격을 두어 차폐하는 것은 신호 간섭을 막는 올바른 설계 유의점이다.
• 일점 어스(단일 접지점) 방식으로 설계하는 것은 접지 루프를 방지하는 올바른 방법이다.
• 배선을 짧게 하는 것은 신호 손실과 잡음을 줄이는 올바른 설계 유의점이다.

부품의 리드가 삽입되는 구멍(Hole) 둘레에 형성되어 납땜이 이루어지는 얇은 구리 도체 부분을 PAD라 한다.

부품 리드와 배선 패턴을 전기적으로 연결하고 납땜을 고정하는 접점 역할을 하는 것이 PAD이다.

• TRACK은 패드와 패드 사이를 잇는 구리 배선 자체를 가리킨다.
• VIA는 서로 다른 층을 전기적으로 연결하기 위해 뚫은 구멍을 가리킨다.
• POLYGON(COPPER)은 넓은 면적을 채우는 구리 영역(그라운드/전원 면 등)을 가리킨다.

콘덴서는 전하를 모았다가 내보낼 뿐 스스로 신호를 증폭하거나 만들어내지 못하는 수동소자이므로 능동적 기능을 수행하는 부품이 아니다.

능동소자는 외부에서 에너지를 공급받아 입력보다 큰 출력을 낼 수 있어야 하는데, 콘덴서는 받은 에너지를 저장했다가 그대로 돌려줄 뿐이다.

• 연산증폭기는 전원을 공급받아 신호를 증폭하는 능동소자다.
• 트랜지스터는 전원을 이용해 증폭·스위칭 등 능동적 기능을 수행한다.
• FET 역시 전원을 공급받아 증폭·스위칭 기능을 수행하는 능동소자다.

전해 콘덴서는 얇은 산화 피막을 유전체로 쓰기 때문에 (+)와 (−) 극성이 정해져 있어, 거꾸로 연결하면 피막이 망가져 부품이 손상된다.

그래서 부품과 기판 양쪽에 극성 표시가 인쇄되며 조립할 때 방향을 반드시 맞추어야 한다.

• 필름 콘덴서는 극성이 없어 방향을 가리지 않는다.
• 페이퍼 콘덴서도 극성이 없는 콘덴서다.
• 마이카 콘덴서 역시 극성 구분 없이 사용한다.

제너 다이오드는 역방향 항복(제너 항복) 영역에서 전압이 거의 일정하게 유지되는 특성을 이용해 정전압 회로에 사용된다.

일정한 전류 범위 내에서 양단 전압이 거의 변하지 않는 제너 다이오드는 기준전압 발생이나 전압 안정화 용도로 쓰인다.

• 일반 다이오드는 정류 등의 용도로 쓰이며 정전압 특성을 목적으로 설계되지 않는다.
• 터널 다이오드는 음저항 특성을 이용해 고속 스위칭·발진 회로에 주로 사용된다.
• 포토 다이오드는 빛을 받아 전류를 발생시키는 수광 소자이다.

다이오드 모양에 게이트 단자가 하나 더 붙은 3단자 기호이므로 SCR(실리콘 제어 정류소자)이다.

그림을 보면 위쪽 단자(애노드)에서 아래로 향하는 삼각형이 있고 그 아래에 가로 막대와 아래쪽 단자(캐소드)가 있으며, 왼쪽에서 들어온 리드가 막대 쪽(캐소드 측)에 연결되어 있다. 이 세 번째 리드가 게이트다.

SCR 은 애노드에 순방향 전압이 걸린 상태에서 게이트에 트리거 신호를 주면 도통하고, 한 번 켜지면 전류가 유지전류 아래로 떨어질 때까지 계속 흐르는 단방향 소자다.

• Triac: 삼각형 두 개를 서로 반대 방향으로 맞붙인 양방향 기호로, 그림처럼 삼각형이 하나만 있지 않다.
• UJT 는 막대 모양 베이스에 이미터가 비스듬히 붙은 기호, FET 는 채널 직선에 게이트·드레인·소스가 붙은 기호여서 다이오드 형태가 아니다.

핀이 두 줄로 평행하게 배열된 IC 외형은 DIP(Dual Inline Package)이다.

DIP는 몸체 양쪽으로 리드가 두 줄 나와 기판 구멍에 꽂아 실장하는 형태로, 몸체가 크고 리드가 굵어 열이 잘 빠져나가는 편이다.

• SMD는 특정 외형이 아니라 표면실장 부품을 통칭하는 말이다.
• SIP는 리드가 한쪽에만 한 줄로 나온 패키지이다.
• PLCC는 네 변에 J형 리드가 붙은 표면실장 패키지이다.

플로터(Plotter)로 아트워크 데이터를 직접 그려낸 원본 필름은 마스터 필름이다.

마스터 필름을 원본으로 하여 이후 노광·현상 과정에서 필요한 복제 필름을 만들어 낸다.

• 디아조 필름은 마스터 필름을 복사해 만드는 필름이다.
• 폴리에스테르 필름은 필름의 재질(베이스)을 가리키는 명칭이다.
• 감광 필름은 빛에 반응하는 성질을 이용해 노광·현상 공정에 쓰이는 필름이다.

KS 제도 규격에서 A3 용지의 크기는 297×420mm이다.

A 계열 용지는 한 단계 커질 때마다 넓이가 두 배가 되며, 앞 단계의 긴 변이 다음 단계의 짧은 변이 되고 앞 단계의 짧은 변을 두 배 한 값이 긴 변이 된다. A4(210×297)에서 긴 변 297이 짧은 변이 되고 210의 두 배인 420이 긴 변이 되어 A3가 297×420이 된다.

• 210×297은 A4 용지의 규격이다.
• 420×594은 A2 용지의 규격이다.
• 594×841은 A1 용지의 규격이다.

블록선도를 그릴 때는 신호의 흐름을 왼쪽에서 오른쪽으로 향하도록 배치하는 것이 보기 편하다.

블록은 실제 크기와 무관하게 사각형으로 단순화해서 그리며, 신호나 전력의 흐름 방향을 화살표로 명확히 나타내는 것이 중요하다.

• 블록의 크기를 실제 전자기기의 크기에 비례시키는 것은 블록선도 작성 방식이 아니다.
• 블록을 반드시 정사각형으로 그려야 한다는 규정은 없으며 기능을 담을 수 있는 사각형이면 된다.
• 블록선도에서는 대각선과 곡선보다 직선과 화살표를 사용해 신호 흐름을 나타낸다.

배선이 많은 부품을 기판 외곽에 배치한다는 설명이 부품배치 원칙과 맞지 않다. 배선이 많은 부품일수록 평균 배선 길이를 줄이기 위해 기판 중앙 쪽에 배치하는 것이 바람직하다.

연결이 집중되는 IC를 가장자리로 밀어내면 반대편 부품까지 이어지는 배선이 길어져 배선 혼잡과 잡음이 커지므로, 연결이 많은 부품을 안쪽에 두고 그 둘레로 관련 부품을 모은다.

• 버스 라인의 흐름에 주의해 IC를 배치하는 것은 올바른 배치 방법이다.
• 커넥터 주변에 배선 공간을 충분히 확보하는 것은 올바른 배치 방법이다.
• 극성 있는 부품의 방향을 통일해 삽입 오류를 막는 것은 올바른 배치 방법이다.

인쇄회로 기판의 점퍼선도 부품 배치도에 반드시 표시해야 하므로, 표시할 필요가 없다는 설명은 틀린 내용이다.

점퍼선은 회로 연결을 위해 실제로 기판에 실장되는 요소이므로 위치와 방향을 배치도에 표시해 조립·검사 시 혼동이 없도록 해야 한다.

• 부품 간 신호 유도(간섭) 방지는 배치의 기본 원칙이다.
• 반고정 저항 등 조정이 필요한 요소는 조작이 쉬운 위치에 두어야 한다.
• 부품의 종류·기호·용량·외형·핀 위치·극성 등의 표시는 배치도 작성의 필수 사항이다.

Zoom in은 보드 상에서 선택한 영역을 확대하여 보여주는 기능이다.

확대된 화면에서는 배선 간격이나 부품 배치를 세밀하게 확인할 수 있어 PCB 편집 작업의 정밀도를 높인다.

• 선택 영역을 축소하는 동작은 Zoom out에 해당한다.
• 보드 상의 모든 객체를 보여주는 동작은 View all(전체 보기)에 해당한다.
• 일부 객체만 보여주는 것은 확대·축소가 아니라 표시 범위를 제한하는 기능으로 Zoom in과는 다르다.

설계요소의 표준화로 도면작성 시간이 길어지고 원가가 많이 든다는 설명은 CAD의 특징과 반대다.

CAD는 부품이나 기호, 도면 양식을 표준화된 라이브러리로 재사용할 수 있어 오히려 도면작성 시간을 단축하고 원가를 절감하는 효과를 가져온다.

이 밖에 설계 능률과 품질 향상, 계산 정확성 증가, 설계·제도의 표준화·규격화를 통한 경쟁력 향상은 CAD 시스템의 실제 장점에 해당한다.