9급 국가직 전자공학개론 기출문제 전 회차를 한 권으로 — PDF 전자책(문제집·정답해설집)

15년 1회차

총 20문항 · 객관식 · A4 약 1장

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9급 국가직 전자공학개론 기출문제모두CBT · moducbt.com

15년 1회차

총 20문항 · 객관식 · 정답·해설 포함

문제 1

2진수 11000111을 그레이 코드로 변환한 값은?

100100100

210100100

301001010

411001010

정답 및 해설

그레이 코드 변환값은 10100100이다.

최상위 비트는 그대로 쓰고, 나머지는 2진수의 인접한 두 비트를 XOR한다.

11000111 → 1, 1⊕1=0, 1⊕0=1, 0⊕0=0, 0⊕0=0, 0⊕1=1, 1⊕1=0, 1⊕1=0 → 10100100

문제 2

12 [V] 배터리 용량이 48 [Ah]라고 한다. 만약 배터리가 완전 충전되어 있을 때 90 [W], 12 [V]의 전구를 연결한다면 이론적으로 전구를 켤 수 있는 최대 시간은?

136분

260시간

31시간 40분

46시간 24분

정답 및 해설

최대 점등 시간은 6시간 24분이다.

전구 전류: $I=\dfrac{P}{V}=\dfrac{90}{12}=7.5\,\mathrm{A}$

사용 시간: $\dfrac{48\,\mathrm{Ah}}{7.5\,\mathrm{A}}=6.4\,\mathrm{h}$ 이고, 0.4시간은 24분이다.

문제 3

다음 JFET 증폭회로의 출력전압(v_out)[mV_p-p]에 가장 가까운 값은? (단, C₁, C₂는 결합 커패시터이고, C₃는 바이패스 커패시터이다.)

310

4100

정답 및 해설

출력 전압은 약 10 m $\mathrm{V}_{p-p}$ 이다.

10 MΩ 게이트 저항이 47 kΩ 신호원 저항보다 훨씬 커서 게이트에는 입력 1 m $\mathrm{V}_{p-p}$ 가 거의 그대로 걸린다. 소스 저항은 $\mathrm{C}_{3}$ 로 바이패스되어 있다.

$A_v=g_m(R_D\parallel R_L)=2000\,\mu\mathrm{S}\times(10\,\mathrm{k}\parallel10\,\mathrm{k})=2\times10^{-3}\times5\times10^3=10$

$v_{out}\approx10\times1=10\,\mathrm{mV_{p-p}}$ (위상 반전)

문제 4

다음 회로에서 입력신호 v_in에 대한 전체 전압 이득 v_out/v_in은? (단, 연산증폭기는 이상적이라고 가정한다)

1－12

2－15

315

410

정답 및 해설

전체 전압 이득은 −12이다.

첫 단: 반전 증폭 $-\dfrac{3}{1}=-3$
둘째 단: 비반전 단자 분압 $\dfrac{2}{1+2}=\dfrac{2}{3}$ , 비반전 이득 $1+\dfrac{5}{1}=6$ → $\dfrac{2}{3}\times6=4$

$\dfrac{v_{out}}{v_{in}}=-3\times4=-12$

문제 5

논리 함수

Z=AB+C\overline{D}

와 동일한 함수는?

정답 및 해설

동일한 함수는 $\overline{Z}=(\overline{A}+\overline{B})\cdot(\overline{C}+D)$ 이다.

양변을 부정하고 드모르간 정리를 적용한다.

$\overline{Z}=\overline{AB+C\overline{D}}=\overline{AB}\cdot\overline{C\overline{D}}=(\overline{A}+\overline{B})(\overline{C}+D)$

Z 자체를 곱의 합 그대로 $(A+B)(C+\overline{D})$ 로 바꾸는 것은 쌍대일 뿐 같은 함수가 아니다.

문제 6

전력 증폭회로 출력단의 내부 복소 임피던스가 10+j5[Ω]이다. 부하에 전달되는 전력이 최대가 되는 부하의 복소 임피던스[Ω]는?

110+j5

210-j5

35+j10

45-j10

정답 및 해설

최대 전력 전달 부하는 10 − j5 Ω이다.

복소 임피던스 전원에서 최대 전력은 부하가 내부 임피던스의 공액 복소수일 때 전달된다( $Z_L=Z_s^*$ ).

이때 리액턴스가 상쇄되고 저항이 같아지므로 $Z_L=\overline{10+j5}=10-j5\,\mathrm{\Omega}$ 이다.

문제 7

다음 표는 어떤 디지털 로직 함수의 4－변수 카르노 맵이다. 이 함수를 구현한 것으로 옳은 것은? (단, X는 ‘don't care’를 나타낸다.)

정답 및 해설

NAND 세 개(입력 $\overline{A}C$ , $A\overline{C}$ , $\overline{B}A$ )의 출력을 다시 NAND한 회로가 이 함수를 구현한다.

맵(열 AB, 행 CD)을 묶으면 다음과 같다.

AB = 00·01 열의 CD = 11·10: $\overline{A}C$
AB = 11·10 열의 CD = 00·01(X 포함): $A\overline{C}$
AB = 10 열 전체(X 포함): $A\overline{B}$

$Z=\overline{A}C+A\overline{C}+A\overline{B}$ 이고, 곱의 합은 NAND-NAND 2단으로 그대로 구현된다(드모르간: $\overline{\overline{X}\cdot\overline{Y}\cdot\overline{W}}=X+Y+W$ ).

NOR 세 개를 NAND로 묶으면 $(\overline{A}+C)+(A+\overline{C})+\cdots=1$ 이 되어 항상 1이다.
NOR-NOR 구성은 합의 곱이 되어 이 곱의 합과 다르다.
NAND 세 개를 NOR로 묶으면 원하는 함수의 보수가 된다.

문제 8

무왜곡 전송(distortionless transmission) 채널의 특성에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1모든 주파수 성분에 대하여 감쇠율(혹은 증폭률)이 일정하다.

2주파수에 대한 위상 특성이 선형적이다.

3출력은 입력과 동일한 형태(shape)를 유지하되 상수 배가 되고 일정 시간 지연될 수 있다.

4주파수 영역에서 전달함수(transfer function)가 델타 함수이다.

정답 및 해설

무왜곡 전송 채널은 임펄스 응답이 (지연된) 델타 함수이고, 전달함수는 크기 일정·위상 선형이다. 전달함수가 델타 함수라는 설명이 옳지 않다.

무왜곡 조건 $y(t)=Kx(t-t_d)$ 를 푸리에 변환하면 $H(\omega)=Ke^{-j\omega t_d}$ 이다.

크기 $|H|=K$ 로 모든 주파수에서 감쇠율(증폭률)이 일정하다.
위상 $-\omega t_d$ 로 주파수에 선형이다.
출력은 입력과 같은 모양으로 상수배·시간 지연만 된다.

문제 9

[그림 A]의 회로를 [그림 B]의 테브난 등가회로로 변환할 때 등가전원 V_thV]와 등가저항 R_th[kΩ]의 값으로 옳은 것은? (단, 부하 저항은 1 [kΩ]이다.) (순서대로 V_th, R_th)

16, 2.5

23, 3

34, 5

46, 5

정답 및 해설

$\mathrm{V}_{th}$ = 6 V, $\mathrm{R}_{th}$ = 5 kΩ이다.

부하 1 kΩ을 떼고 본 개방 전압: 2 kΩ에는 전류가 없으므로 $V_{th}=12\times\dfrac{6}{6+6}=6\,\mathrm{V}$

전원을 단락하고 본 저항: $R_{th}=(6\parallel6)+2=3+2=5\,\mathrm{k\Omega}$

문제 10

다음 그래프는 특정 소자의 인가전압에 따른 커패시턴스의 저주파 특성과 고주파 특성을 나타낸 것이다. 이 그래프와 같은 특성을 갖는 소자는? (단, 축적과 공핍 상태에서는 저주파와 고주파의 특성이 같다.)

1n형 MOS 커패시터

2p형 MOS 커패시터

3n^＋p 다이오드 커패시터

4p^＋n 다이오드 커패시터

정답 및 해설

이 특성을 갖는 소자는 n형 MOS 커패시터(n형 반도체 기판)이다.

그래프는 양(+) 전압에서 축적, 0 부근에서 공핍, 음(−) 전압에서 반전이 일어난다. n형 반도체는 게이트가 양이면 다수 캐리어인 전자가 표면에 축적되고, 음이면 정공이 모여 반전된다.

p형 MOS 커패시터는 반대로 음 전압에서 축적, 양 전압에서 반전이 일어난다.
pn 접합 다이오드 커패시터는 축적·반전 영역이 없고, 역바이어스 공핍 용량만 변한다.

문제 11

안테나가 무선전파를 효율적으로 복사하거나 수신하기 위해서는 그 길이가 λ/4이상이 되어야 한다. 1,000 [MHz]의 무선전파를 수신하기 위한 안테나 λ/4의 길이[cm]는? (단, 빛의 속도는 3 × 10⁸[m/s]이다)

15.5

26.5

37.5

49.5

정답 및 해설

λ/4 길이는 7.5 cm이다.

파장: $\lambda=\dfrac{c}{f}=\dfrac{3\times10^8}{1000\times10^6}=0.3\,\mathrm{m}=30\,\mathrm{cm}$

$\dfrac{\lambda}{4}=\dfrac{30}{4}=7.5\,\mathrm{cm}$

문제 12

커패시터 C[F]와 인덕터 L[H]로 이루어진 병렬 공진기의 공진 주파수 f[Hz]는?

정답 및 해설

공진 주파수는 $f=\dfrac{1}{2\pi\sqrt{LC}}$ 이다.

공진은 유도성·용량성 리액턴스가 같아질 때이다: $\omega L=\dfrac{1}{\omega C}$ 에서 $\omega=\dfrac{1}{\sqrt{LC}}$ 이다.

$\dfrac{1}{\sqrt{LC}}$ 는 각주파수[rad/s]이므로, Hz 단위로는 $2\pi$ 로 나눈다.

문제 13

다음 회로에 펄스가 가해질 때 △t구간에서 출력 전압의 변화율 [mV/μs]은? (단, 출력 전압의 초기치는 0 [V]이고, 연산증폭기는 이상적이라고 가정한다.)

1－50

250

3－100

4100

정답 및 해설

출력 전압의 변화율은 −50 mV/μs이다.

반전 적분기: $\dfrac{dv_{out}}{dt}=-\dfrac{v_{in}}{RC}$

$RC=10\times10^3\times0.01\times10^{-6}=10^{-4}\,\mathrm{s}$

$\dfrac{dv_{out}}{dt}=-\dfrac{5}{10^{-4}}=-5\times10^4\,\mathrm{V/s}=-50\,\mathrm{mV/\mu s}$

문제 14

1초에 1백만 개의 심벌을 전송하는 디지털 전송시스템이 있다. 이 시스템이 전송하는 심벌이 8개의 신호레벨을 가진다면 비트 전송속도[Mbit/s]는?

4256

정답 및 해설

비트 전송속도는 3 Mbit/s이다.

8개 신호레벨은 $\log_2 8=3$ 비트를 표현하므로 심벌당 3비트이다.

$10^6\,\mathrm{symbol/s}\times3=3\times10^6\,\mathrm{bit/s}$

문제 15

다음 회로의 출력단에 흐르는 전류 I_o[mA]는? (단, 연산증폭기는 이상적이라고 가정한다.)

12.2

21.1

30.6

40.5

정답 및 해설

출력 전류는 2.2 mA이다.

2 mA 전류원이 비반전 단자의 1 kΩ을 거쳐 5 V 전원으로 흐르므로 $V_+=5+2\times1=7\,\mathrm{V}$ 이고, 가상단락으로 $V_-=7\,\mathrm{V}$ 이다.

반전 단자 쪽 1 kΩ 전류 $\dfrac{7-5}{1\,\mathrm{k}}=2\,\mathrm{mA}$ 는 2 kΩ을 통해 출력에서 공급되므로 $V_{out}=7+2\times2=11\,\mathrm{V}$ 이다.

$I_o=\dfrac{11}{5\,\mathrm{k}}=2.2\,\mathrm{mA}$

문제 16

클럭 SR 플립플롭의 회로도와 진리표가 각각 다음과 같다. 진리표에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, X는 ‘don't care’를 나타낸다.)

1A는 Q_n-1로 이전 값이 그대로 유지된다.

2B는 1 값을 갖는다.

3C는 0 값을 갖는다.

4D는 1 값을 갖는다.

정답 및 해설

R = S = 1이고 클럭 C = 1이면 두 NOR 출력이 모두 0이 되는 금지(부정) 상태이므로, D가 1이라는 설명이 옳지 않다.

R 쪽 AND는 Q를 내는 NOR에, S 쪽 AND는 Q'를 내는 NOR에 들어간다. 두 입력이 모두 1이면 두 NOR에 모두 1이 들어가 Q = Q' = 0이 되어 상보 관계가 깨진다.

R = S = 0이면 두 AND 출력이 0이라 이전 값을 유지하므로 A는 $\mathrm{Q}_{n-1}$ 이다.
S = 1, R = 0, 클럭 1이면 Q' = 0이 되어 Q = 1이므로 B는 1이다.
R = 1, S = 0, 클럭 1이면 Q = 0이므로 C는 0이다.

문제 17

다음 회로의 60 [Ω]에 흐르는 전류 I [A]는?

10.3

20.2

31.5

40.25

정답 및 해설

60 Ω에 흐르는 전류는 0.25 A이다.

윗 노드 전압을 V로 두고 KCL: $\dfrac{100-V}{60}+4=\dfrac{V}{20}$

양변에 60을 곱하면 $100-V+240=3V$ , $V=85\,\mathrm{V}$ 이다.

$I=\dfrac{100-85}{60}=0.25\,\mathrm{A}$

문제 18

바이폴라 트랜지스터에 대한 설명으로 옳은 것은?

1전류 증폭 이득(β)을 크게 하기 위해서는 베이스 영역의 폭을 넓혀야 한다.

2증폭기로 이용하기에 적합한 동작 모드는 포화 모드이다.

3활성 모드에서 동작할 때 이미터에서 베이스로 넘어간 캐리어가 베이스 영역 내에서는 드리프트 현상에 의해 움직인다.

4활성 모드에서 동작할 때 이미터에서 베이스로 넘어간 캐리어 중 일부가 재결합하는데 이것이 베이스 전류를 형성한다.

정답 및 해설

활성 모드에서 이미터에서 베이스로 주입된 캐리어 중 일부가 베이스에서 재결합하며, 이것이 베이스 전류를 이룬다.

재결합을 보충하는 다수 캐리어가 베이스 단자로 공급되므로 베이스 전류가 흐르고, 나머지 대부분은 컬렉터에 도달한다.

β를 크게 하려면 재결합이 줄도록 베이스 폭을 좁게 해야 한다.
증폭기에 적합한 동작 모드는 포화가 아니라 활성 모드이다.
베이스에 주입된 소수 캐리어는 주로 농도 기울기에 의한 확산으로 이동한다.

문제 19

다음 그림과 같이 선형 시불변 시스템 H₁과 H₂를 직렬로 연결한 시스템을 H라고 하자. H₁ 과 H₂는 각각 h₁(t) 와 h₂(t)를 임펄스 응답으로 갖는다. 시스템 H에 x(t)를 입력으로 넣었을 때의 출력을 y(t)라고 하자. 다음 중 옳지 않은 것은?

1시스템 H의 임펄스 응답은 h₁(t)h₂(t)이다.

2시스템 H에서 H₁과 H₂의 순서를 바꾸어 연결하였을 때, 입력신호 x(t))에 대한 출력 신호는 y(t0이다.

30이 아닌 상수 a에 대하여, 입력 신호 ax(t)에 대한 시스템 H의 출력 신호는 ay(t)이다.

4모든 상수 u에 대하여, 입력 신호 x(t-u)에 대한 시스템 H의 출력 신호는 y(t-u)이다.

정답 및 해설

직렬 연결 시스템의 임펄스 응답은 곱 $h_1(t)h_2(t)$ 가 아니라 컨볼루션 $h_1(t)*h_2(t)$ 이다.

주파수 영역에서는 전달함수의 곱 $H_1(\omega)H_2(\omega)$ 가 되고, 이는 시간 영역의 컨볼루션에 대응한다.

컨볼루션은 교환법칙이 성립하므로 순서를 바꿔도 출력은 y(t)로 같다.
선형 시스템이므로 입력을 a배하면 출력도 a배(ay(t))이다.
시불변 시스템이므로 입력을 u만큼 지연하면 출력도 y(t − u)이다.

문제 20

다음 그림에서 ㉠, ㉡상태는 실리콘(Si) 원자의 도너(donor) 에너지 준위에 전자가 존재하는 경우와 비어 있는 경우를 각각 나타낸 것이고, ㉢, ㉣상태는 억셉터(acceptor) 에너지 준위에 전자가 존재하는 경우와 비어 있는 경우를 각각 나타낸 것이다. 그림 ㉠, ㉡상태에서 도너가 갖는 전기적 극성과 ㉢, ㉣상태에서 억셉터가 갖는 전기적 극성을 각 상태별로 표현한 것 중 옳은 것은? (순서대로 ㉠, ㉡, ㉢, ㉣)

1중성, ＋, －, 중성

2＋, ＋, －, 중성

3중성, －, 중성, ＋

4중성, ＋, ＋, 중성

정답 및 해설

순서대로 중성, +, −, 중성이다.

㉠ 도너 준위에 전자가 있음: 5가 원자가 전자를 아직 내주지 않아 중성이다.
㉡ 도너 준위가 비어 있음: 전자를 전도대로 내주어 양이온(+)이 된다.
㉢ 억셉터 준위에 전자가 있음: 가전자대 전자를 받아 음이온(−)이 된다.
㉣ 억셉터 준위가 비어 있음: 전자를 받지 않은 3가 원자로 중성이다.

즉 도너는 이온화되면 +, 억셉터는 이온화되면 −이다.

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15년 1회차

총 20문항 · 객관식 · 정답·해설 포함

문제 1

2진수 11000111을 그레이 코드로 변환한 값은?

100100100

210100100

301001010

411001010

정답 및 해설

그레이 코드 변환값은 10100100이다.

최상위 비트는 그대로 쓰고, 나머지는 2진수의 인접한 두 비트를 XOR한다.

11000111 → 1, 1⊕1=0, 1⊕0=1, 0⊕0=0, 0⊕0=0, 0⊕1=1, 1⊕1=0, 1⊕1=0 → 10100100

문제 2

136분

260시간

31시간 40분

46시간 24분

정답 및 해설

최대 점등 시간은 6시간 24분이다.

전구 전류: $I=\dfrac{P}{V}=\dfrac{90}{12}=7.5\,\mathrm{A}$

사용 시간: $\dfrac{48\,\mathrm{Ah}}{7.5\,\mathrm{A}}=6.4\,\mathrm{h}$ 이고, 0.4시간은 24분이다.

문제 3

다음 JFET 증폭회로의 출력전압(v_out)[mV_p-p]에 가장 가까운 값은? (단, C₁, C₂는 결합 커패시터이고, C₃는 바이패스 커패시터이다.)

310

4100

정답 및 해설

출력 전압은 약 10 m $\mathrm{V}_{p-p}$ 이다.

$A_v=g_m(R_D\parallel R_L)=2000\,\mu\mathrm{S}\times(10\,\mathrm{k}\parallel10\,\mathrm{k})=2\times10^{-3}\times5\times10^3=10$

$v_{out}\approx10\times1=10\,\mathrm{mV_{p-p}}$ (위상 반전)

문제 4

다음 회로에서 입력신호 v_in에 대한 전체 전압 이득 v_out/v_in은? (단, 연산증폭기는 이상적이라고 가정한다)

1－12

2－15

315

410

정답 및 해설

전체 전압 이득은 −12이다.

첫 단: 반전 증폭 $-\dfrac{3}{1}=-3$
둘째 단: 비반전 단자 분압 $\dfrac{2}{1+2}=\dfrac{2}{3}$ , 비반전 이득 $1+\dfrac{5}{1}=6$ → $\dfrac{2}{3}\times6=4$

$\dfrac{v_{out}}{v_{in}}=-3\times4=-12$

문제 5

논리 함수

Z=AB+C\overline{D}

와 동일한 함수는?

정답 및 해설

동일한 함수는 $\overline{Z}=(\overline{A}+\overline{B})\cdot(\overline{C}+D)$ 이다.

양변을 부정하고 드모르간 정리를 적용한다.

$\overline{Z}=\overline{AB+C\overline{D}}=\overline{AB}\cdot\overline{C\overline{D}}=(\overline{A}+\overline{B})(\overline{C}+D)$

Z 자체를 곱의 합 그대로 $(A+B)(C+\overline{D})$ 로 바꾸는 것은 쌍대일 뿐 같은 함수가 아니다.

문제 6

전력 증폭회로 출력단의 내부 복소 임피던스가 10+j5[Ω]이다. 부하에 전달되는 전력이 최대가 되는 부하의 복소 임피던스[Ω]는?

110+j5

210-j5

35+j10

45-j10

정답 및 해설

최대 전력 전달 부하는 10 − j5 Ω이다.

복소 임피던스 전원에서 최대 전력은 부하가 내부 임피던스의 공액 복소수일 때 전달된다( $Z_L=Z_s^*$ ).

이때 리액턴스가 상쇄되고 저항이 같아지므로 $Z_L=\overline{10+j5}=10-j5\,\mathrm{\Omega}$ 이다.

문제 7

다음 표는 어떤 디지털 로직 함수의 4－변수 카르노 맵이다. 이 함수를 구현한 것으로 옳은 것은? (단, X는 ‘don't care’를 나타낸다.)

정답 및 해설

NAND 세 개(입력 $\overline{A}C$ , $A\overline{C}$ , $\overline{B}A$ )의 출력을 다시 NAND한 회로가 이 함수를 구현한다.

맵(열 AB, 행 CD)을 묶으면 다음과 같다.

AB = 00·01 열의 CD = 11·10: $\overline{A}C$
AB = 11·10 열의 CD = 00·01(X 포함): $A\overline{C}$
AB = 10 열 전체(X 포함): $A\overline{B}$

$Z=\overline{A}C+A\overline{C}+A\overline{B}$ 이고, 곱의 합은 NAND-NAND 2단으로 그대로 구현된다(드모르간: $\overline{\overline{X}\cdot\overline{Y}\cdot\overline{W}}=X+Y+W$ ).

NOR 세 개를 NAND로 묶으면 $(\overline{A}+C)+(A+\overline{C})+\cdots=1$ 이 되어 항상 1이다.
NOR-NOR 구성은 합의 곱이 되어 이 곱의 합과 다르다.
NAND 세 개를 NOR로 묶으면 원하는 함수의 보수가 된다.

문제 8

무왜곡 전송(distortionless transmission) 채널의 특성에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1모든 주파수 성분에 대하여 감쇠율(혹은 증폭률)이 일정하다.

2주파수에 대한 위상 특성이 선형적이다.

3출력은 입력과 동일한 형태(shape)를 유지하되 상수 배가 되고 일정 시간 지연될 수 있다.

4주파수 영역에서 전달함수(transfer function)가 델타 함수이다.

정답 및 해설

무왜곡 전송 채널은 임펄스 응답이 (지연된) 델타 함수이고, 전달함수는 크기 일정·위상 선형이다. 전달함수가 델타 함수라는 설명이 옳지 않다.

무왜곡 조건 $y(t)=Kx(t-t_d)$ 를 푸리에 변환하면 $H(\omega)=Ke^{-j\omega t_d}$ 이다.

크기 $|H|=K$ 로 모든 주파수에서 감쇠율(증폭률)이 일정하다.
위상 $-\omega t_d$ 로 주파수에 선형이다.
출력은 입력과 같은 모양으로 상수배·시간 지연만 된다.

문제 9

16, 2.5

23, 3

34, 5

46, 5

정답 및 해설

$\mathrm{V}_{th}$ = 6 V, $\mathrm{R}_{th}$ = 5 kΩ이다.

부하 1 kΩ을 떼고 본 개방 전압: 2 kΩ에는 전류가 없으므로 $V_{th}=12\times\dfrac{6}{6+6}=6\,\mathrm{V}$

전원을 단락하고 본 저항: $R_{th}=(6\parallel6)+2=3+2=5\,\mathrm{k\Omega}$

문제 10

1n형 MOS 커패시터

2p형 MOS 커패시터

3n^＋p 다이오드 커패시터

4p^＋n 다이오드 커패시터

정답 및 해설

이 특성을 갖는 소자는 n형 MOS 커패시터(n형 반도체 기판)이다.

p형 MOS 커패시터는 반대로 음 전압에서 축적, 양 전압에서 반전이 일어난다.
pn 접합 다이오드 커패시터는 축적·반전 영역이 없고, 역바이어스 공핍 용량만 변한다.

문제 11

15.5

26.5

37.5

49.5

정답 및 해설

λ/4 길이는 7.5 cm이다.

파장: $\lambda=\dfrac{c}{f}=\dfrac{3\times10^8}{1000\times10^6}=0.3\,\mathrm{m}=30\,\mathrm{cm}$

$\dfrac{\lambda}{4}=\dfrac{30}{4}=7.5\,\mathrm{cm}$

문제 12

커패시터 C[F]와 인덕터 L[H]로 이루어진 병렬 공진기의 공진 주파수 f[Hz]는?

정답 및 해설

공진 주파수는 $f=\dfrac{1}{2\pi\sqrt{LC}}$ 이다.

공진은 유도성·용량성 리액턴스가 같아질 때이다: $\omega L=\dfrac{1}{\omega C}$ 에서 $\omega=\dfrac{1}{\sqrt{LC}}$ 이다.

$\dfrac{1}{\sqrt{LC}}$ 는 각주파수[rad/s]이므로, Hz 단위로는 $2\pi$ 로 나눈다.

문제 13

다음 회로에 펄스가 가해질 때 △t구간에서 출력 전압의 변화율 [mV/μs]은? (단, 출력 전압의 초기치는 0 [V]이고, 연산증폭기는 이상적이라고 가정한다.)

1－50

250

3－100

4100

정답 및 해설

출력 전압의 변화율은 −50 mV/μs이다.

반전 적분기: $\dfrac{dv_{out}}{dt}=-\dfrac{v_{in}}{RC}$

$RC=10\times10^3\times0.01\times10^{-6}=10^{-4}\,\mathrm{s}$

$\dfrac{dv_{out}}{dt}=-\dfrac{5}{10^{-4}}=-5\times10^4\,\mathrm{V/s}=-50\,\mathrm{mV/\mu s}$

문제 14

1초에 1백만 개의 심벌을 전송하는 디지털 전송시스템이 있다. 이 시스템이 전송하는 심벌이 8개의 신호레벨을 가진다면 비트 전송속도[Mbit/s]는?

4256

정답 및 해설

비트 전송속도는 3 Mbit/s이다.

8개 신호레벨은 $\log_2 8=3$ 비트를 표현하므로 심벌당 3비트이다.

$10^6\,\mathrm{symbol/s}\times3=3\times10^6\,\mathrm{bit/s}$

문제 15

다음 회로의 출력단에 흐르는 전류 I_o[mA]는? (단, 연산증폭기는 이상적이라고 가정한다.)

12.2

21.1

30.6

40.5

정답 및 해설

출력 전류는 2.2 mA이다.

2 mA 전류원이 비반전 단자의 1 kΩ을 거쳐 5 V 전원으로 흐르므로 $V_+=5+2\times1=7\,\mathrm{V}$ 이고, 가상단락으로 $V_-=7\,\mathrm{V}$ 이다.

반전 단자 쪽 1 kΩ 전류 $\dfrac{7-5}{1\,\mathrm{k}}=2\,\mathrm{mA}$ 는 2 kΩ을 통해 출력에서 공급되므로 $V_{out}=7+2\times2=11\,\mathrm{V}$ 이다.

$I_o=\dfrac{11}{5\,\mathrm{k}}=2.2\,\mathrm{mA}$

문제 16

클럭 SR 플립플롭의 회로도와 진리표가 각각 다음과 같다. 진리표에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, X는 ‘don't care’를 나타낸다.)

1A는 Q_n-1로 이전 값이 그대로 유지된다.

2B는 1 값을 갖는다.

3C는 0 값을 갖는다.

4D는 1 값을 갖는다.

정답 및 해설

R = S = 1이고 클럭 C = 1이면 두 NOR 출력이 모두 0이 되는 금지(부정) 상태이므로, D가 1이라는 설명이 옳지 않다.

R 쪽 AND는 Q를 내는 NOR에, S 쪽 AND는 Q'를 내는 NOR에 들어간다. 두 입력이 모두 1이면 두 NOR에 모두 1이 들어가 Q = Q' = 0이 되어 상보 관계가 깨진다.

R = S = 0이면 두 AND 출력이 0이라 이전 값을 유지하므로 A는 $\mathrm{Q}_{n-1}$ 이다.
S = 1, R = 0, 클럭 1이면 Q' = 0이 되어 Q = 1이므로 B는 1이다.
R = 1, S = 0, 클럭 1이면 Q = 0이므로 C는 0이다.

문제 17

다음 회로의 60 [Ω]에 흐르는 전류 I [A]는?

10.3

20.2

31.5

40.25

정답 및 해설

60 Ω에 흐르는 전류는 0.25 A이다.

윗 노드 전압을 V로 두고 KCL: $\dfrac{100-V}{60}+4=\dfrac{V}{20}$

양변에 60을 곱하면 $100-V+240=3V$ , $V=85\,\mathrm{V}$ 이다.

$I=\dfrac{100-85}{60}=0.25\,\mathrm{A}$

문제 18

바이폴라 트랜지스터에 대한 설명으로 옳은 것은?

1전류 증폭 이득(β)을 크게 하기 위해서는 베이스 영역의 폭을 넓혀야 한다.

2증폭기로 이용하기에 적합한 동작 모드는 포화 모드이다.

3활성 모드에서 동작할 때 이미터에서 베이스로 넘어간 캐리어가 베이스 영역 내에서는 드리프트 현상에 의해 움직인다.

4활성 모드에서 동작할 때 이미터에서 베이스로 넘어간 캐리어 중 일부가 재결합하는데 이것이 베이스 전류를 형성한다.

정답 및 해설

활성 모드에서 이미터에서 베이스로 주입된 캐리어 중 일부가 베이스에서 재결합하며, 이것이 베이스 전류를 이룬다.

재결합을 보충하는 다수 캐리어가 베이스 단자로 공급되므로 베이스 전류가 흐르고, 나머지 대부분은 컬렉터에 도달한다.

β를 크게 하려면 재결합이 줄도록 베이스 폭을 좁게 해야 한다.
증폭기에 적합한 동작 모드는 포화가 아니라 활성 모드이다.
베이스에 주입된 소수 캐리어는 주로 농도 기울기에 의한 확산으로 이동한다.

문제 19

1시스템 H의 임펄스 응답은 h₁(t)h₂(t)이다.

2시스템 H에서 H₁과 H₂의 순서를 바꾸어 연결하였을 때, 입력신호 x(t))에 대한 출력 신호는 y(t0이다.

30이 아닌 상수 a에 대하여, 입력 신호 ax(t)에 대한 시스템 H의 출력 신호는 ay(t)이다.

4모든 상수 u에 대하여, 입력 신호 x(t-u)에 대한 시스템 H의 출력 신호는 y(t-u)이다.

정답 및 해설

직렬 연결 시스템의 임펄스 응답은 곱 $h_1(t)h_2(t)$ 가 아니라 컨볼루션 $h_1(t)*h_2(t)$ 이다.

주파수 영역에서는 전달함수의 곱 $H_1(\omega)H_2(\omega)$ 가 되고, 이는 시간 영역의 컨볼루션에 대응한다.

컨볼루션은 교환법칙이 성립하므로 순서를 바꿔도 출력은 y(t)로 같다.
선형 시스템이므로 입력을 a배하면 출력도 a배(ay(t))이다.
시불변 시스템이므로 입력을 u만큼 지연하면 출력도 y(t − u)이다.

문제 20

1중성, ＋, －, 중성

2＋, ＋, －, 중성

3중성, －, 중성, ＋

4중성, ＋, ＋, 중성

정답 및 해설

순서대로 중성, +, −, 중성이다.

㉠ 도너 준위에 전자가 있음: 5가 원자가 전자를 아직 내주지 않아 중성이다.
㉡ 도너 준위가 비어 있음: 전자를 전도대로 내주어 양이온(+)이 된다.
㉢ 억셉터 준위에 전자가 있음: 가전자대 전자를 받아 음이온(−)이 된다.
㉣ 억셉터 준위가 비어 있음: 전자를 받지 않은 3가 원자로 중성이다.

즉 도너는 이온화되면 +, 억셉터는 이온화되면 −이다.