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

10년 1회차

총 20문항 · 객관식 · A4 약 1장

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9급 국가직 전자공학개론 기출문제모두CBT · moducbt.com

10년 1회차

총 20문항 · 객관식 · 정답·해설 포함

문제 1

다음 비반전 증폭기 회로의 전압증폭도 (V_out/V_in)가 8이 되기 위한 R의 값[kΩ]은? (단, 회로에서 사용된 op－amp는 이상적인 특성을 갖는 것으로 가정한다)

정답 및 해설

R은 2 kΩ이다.

가상단락으로 반전 단자 전압은 $V_{in}$ 이고, 1 kΩ과 3 kΩ에 같은 전류 $\dfrac{V_{in}}{1\,\mathrm{k}}$ 가 흐르므로 가운데 노드 전압은 $V_X=V_{in}+3V_{in}=4V_{in}$ 이다.

R에 흐르는 전류는 3 kΩ 쪽 전류와 4 kΩ 쪽 전류의 합: $\dfrac{V_{in}}{1\,\mathrm{k}}+\dfrac{4V_{in}}{4\,\mathrm{k}}=\dfrac{2V_{in}}{1\,\mathrm{k}}$

$V_{out}=4V_{in}+R\dfrac{2V_{in}}{1\,\mathrm{k}}=8V_{in}$ 에서 $R=2\,\mathrm{k\Omega}$ 이다.

문제 2

다음 회로에서 V_CE＝ 7.0 [V]이다. 이 경우 R_B 값으로 가장 적당한 값[kΩ]은? (단, V_BE ＝0.7 [V], β＝100, I_E≃I_C)

1975

2800

31,050

41,016

정답 및 해설

$\mathrm{R}_{B}$ 는 1,050 kΩ이다.

$\mathrm{R}_{C}$ 에 흐르는 전류: $\dfrac{10-7}{5\,\mathrm{k}}=0.6\,\mathrm{mA}\approx I_C$ ( $I_B\ll I_C$ 로 근사)

$I_B=\dfrac{0.6\,\mathrm{mA}}{100}=6\,\mu\mathrm{A}$

$\mathrm{R}_{B}$ 는 컬렉터와 베이스 사이에 있으므로 $R_B=\dfrac{V_{CE}-V_{BE}}{I_B}=\dfrac{7-0.7}{6\,\mu\mathrm{A}}=1050\,\mathrm{k\Omega}$

문제 3

다음 회로에서 콜렉터에 흐르는 전류 크기 I_C [mA]는? (단, V_EB＝0.5 [V], β＝50이다)

140

215

33.32

439.5

정답 및 해설

컬렉터 전류는 15 mA이다.

PNP 트랜지스터로 이미터가 접지, 베이스는 10 kΩ을 거쳐 −3.5 V에 연결되어 있다. $V_{EB}=0.5\,\mathrm{V}$ 이므로 베이스 전압은 −0.5 V이다.

$I_B=\dfrac{3.5-0.5}{10\,\mathrm{k}}=0.3\,\mathrm{mA}$

$I_C=\beta I_B=50\times0.3=15\,\mathrm{mA}$ (이때 컬렉터는 약 −25 V로 활성영역이 유지된다)

문제 4

다음 연산증폭기에서 출력 전압[V_o]은?

1－V₁＋V₂

22(V₁－V₂)

30.5(V₁－V₂)

4V₁－V₂

정답 및 해설

출력은 $V_o=2(V_1-V_2)$ 이다.

$\mathrm{V}_{1}$ 만: 비반전 단자 전압 $V_1\dfrac{40}{20+40}=\dfrac{2}{3}V_1$ , 이득 $1+\dfrac{200}{100}=3$ → $2V_1$
$\mathrm{V}_{2}$ 만: 반전 증폭 $-\dfrac{200}{100}V_2=-2V_2$

중첩하면 $V_o=2V_1-2V_2$ 로 차동 증폭기이다.

문제 5

다음 회로의 제너조정기는 15 [V]에서 20 [V]까지 변하는 입력전압과 5 [mA]에서 50 [mA]까지 변하는 부하전류(I_L)를 가지고 있다. 제너전압이 10 [V]이면, 직렬저항(R_S)의 최대허용값[Ω]은?

1100

2200

31,000

42,000

정답 및 해설

$\mathrm{R}_{S}$ 의 최대 허용값은 100 Ω이다.

$\mathrm{R}_{S}$ 가 너무 크면 입력이 가장 낮고 부하전류가 가장 클 때 제너로 갈 전류가 없어져 조정이 깨진다. 이 최악 조건(입력 15 V, 부하 50 mA)에서도 제너 전류가 0 이상이어야 한다.

$R_{S,max}=\dfrac{V_{in,min}-V_Z}{I_{L,max}}=\dfrac{15-10}{50\,\mathrm{mA}}=100\,\mathrm{\Omega}$

문제 6

다음 정류회로에서 직류 부하 전압은 30 [V]이며, 입력주파수 f＝ 60 [Hz], R_L＝10 [kΩ]이라고 할 때, 커패시터 입력필터에서 나오는 피크－피크 리플전압(V_ripple)의 값이 5 [V]이다. 이 경우 사용된 커패시터 C의 값[㎌]은? (단, 다이오드는 이상적으로 가정한다)

410

정답 및 해설

커패시터 용량은 10 μF이다.

다이오드 하나의 반파 정류이므로 리플 주파수는 입력 주파수와 같고, 피크-피크 리플은 $V_r=\dfrac{I_{dc}}{fC}=\dfrac{V_{dc}}{fR_LC}$ 이다.

$C=\dfrac{30}{60\times10\times10^3\times5}=10\times10^{-6}\,\mathrm{F}=10\,\mu\mathrm{F}$

문제 7

정보신호가 s(t)=5cos100t일 때, 주파수변조(FM) 신호는

x_{FM}(t)=A\cos\left[w_ct+100\int_0^t s(\tau)d\tau\right]

로 표현 된다. 이때 주파수 편이 Δω와 변조지수 β는? (순서대로 주파수 편이, 변조지수)

1250, 5

2250, 10

3500, 10

4500, 5

정답 및 해설

주파수 편이는 500, 변조지수는 5이다.

순시 각주파수는 위상을 미분한 $\omega_c+100s(t)=\omega_c+500\cos100t$ 이므로 최대 각주파수 편이는 $\Delta\omega=100\times5=500$ 이다.

변조지수는 $\beta=\dfrac{\Delta\omega}{\omega_m}=\dfrac{500}{100}=5$ 이다.

문제 8

다음 그림과 같이 FET를 이용한 위상천이 발진회로에서 발진 주파수는?

정답 및 해설

발진 주파수는 $f=\dfrac{1}{2\pi\sqrt6\,RC}$ 이다.

직렬 C와 병렬 R로 된 3단 RC 위상천이 회로망이 공통 소스 증폭기의 180° 위상 반전에 추가로 180°를 만들어 귀환한다.

3단 C-R(고역형) 회로망에서 위상 천이가 180°가 되는 조건은 $\omega RC=\dfrac{1}{\sqrt6}$ 이므로 위 식이 되고, 이때 회로망 감쇠는 1/29이다.

문제 9

선형발진회로에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1선형발진기는 멀티바이브레이터 회로로 실현된 스위칭 메카니즘을 이용한다.

2선형발진기는 연산증폭기의 귀환(feedback) 경로에 주파수 선택회로망을 삽입하여 구현할 수 있다.

3선형발진기는 공진 현상을 이용하여 사인파를 발생시키는 회로이다.

4선형발진기에서 발진 조건은 루프 이득의 위상이 0이어야 하고 루프 이득의 크기는 1이어야 한다.

정답 및 해설

멀티바이브레이터의 스위칭 동작을 이용하는 것은 구형파를 만드는 비선형(이완) 발진기이므로, 선형발진기에 대한 설명으로 옳지 않다.

선형발진기는 증폭기와 주파수 선택 귀환회로로 특정 주파수의 사인파를 만든다.

연산증폭기 귀환 경로에 RC·LC 주파수 선택 회로망을 넣어 구현할 수 있다.
공진(위상 조건) 현상을 이용해 사인파를 발생시킨다.
바르크하우젠 조건: 루프 이득의 위상 0(또는 360°의 정수배), 크기 1이다.

문제 10

MOSFET 증폭기 특성에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1공통 소스 증폭기는 1 이상의 전압이득과 높은 입력 저항 특성을 가지며, 전압 증폭기로 이용된다.

2공통 소스 증폭기에서 소스 저항의 추가는 동작점의 안정을 주는 반면 전압이득은 줄어든다.

3공통 게이트 증폭기는 높은 입력 저항으로 인하여, 단위 이득전류 증폭기나 전류 폴로어로 이용될 수 있다.

4공통 드레인 증폭기는 높은 입력 저항과 낮은 출력 저항 특성을 가지며, 전압 완충기나 다단 증폭기의 출력단으로 이용된다.

정답 및 해설

공통 게이트 증폭기는 입력 저항이 낮으므로(약 $1/g_m$ ), 높은 입력 저항 때문에 전류 폴로어로 쓰인다는 설명이 옳지 않다.

공통 게이트는 입력 저항이 낮고 출력 저항이 높아, 전류이득이 약 1인 전류 버퍼(전류 폴로어)로 쓰인다.

공통 소스: 전압이득이 크고 입력 저항이 높아 전압 증폭기로 쓰인다.
소스 저항을 추가하면 부귀환으로 동작점은 안정되지만 전압이득은 줄어든다.
공통 드레인(소스 폴로어): 입력 저항이 높고 출력 저항이 낮아 전압 버퍼·출력단으로 쓰인다.

문제 11

전류와 전압에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1커패시터 양단에 가해진 전압의 크기와 전하량은 비례한다.

2인덕터에 흐르는 전류의 세기는 인덕터 양단에 가해진 전압의 시간당 변화율에 비례한다.

3도선에 흐르는 전류의 세기는 단위시간 당 도선의 단면을 통과하는 전하량이다.

4저항값이 일정할 때, 이 저항에서 소비되는 전력은 전압의제곱에 비례하거나 또는 전류의 제곱에 비례한다.

정답 및 해설

인덕터는 양단 전압이 전류의 시간 변화율에 비례( $v=L\dfrac{di}{dt}$ )하므로, 전류가 전압의 변화율에 비례한다는 설명이 옳지 않다.

전류가 전압의 변화율에 비례하는 것( $i=C\dfrac{dv}{dt}$ )은 커패시터의 성질이다.

커패시터는 $Q=CV$ 이므로 전하량이 전압에 비례한다.
전류는 단위 시간당 단면을 통과하는 전하량( $I=\dfrac{dQ}{dt}$ )이다.
저항이 일정하면 $P=\dfrac{V^2}{R}=I^2R$ 이다.

문제 12

다음의 전력증폭기에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1A급 증폭기는 동작점(Q점)이 차단영역과 포화영역의 중앙에 위치하도록 하면 최대출력신호를 얻을 수 있으나, 이론상 최대 효율은 25％를 넘지 못한다.

2B급 증폭기는 입력신호를 인가했을 때 출력에는 반주기만 전류가 흐르도록 하는 방식으로 이론상 최대 효율은 대략 78.5％로 높은 편이다.

3C급 증폭기는 손실이 높아서 이론상 최대 효율이 50％ 이하로 고주파 전력 증폭에 널리 사용된다.

4AB급 증폭기는 이론상 최대 효율이 78.5％ 미만으로 주로 저주파 전력증폭기 용도로 사용된다.

정답 및 해설

C급 증폭기는 유통각이 반주기보다 작아 효율이 가장 높은 방식이므로, 손실이 높고 효율이 50 % 이하라는 설명이 옳지 않다.

C급은 이론 효율이 B급(약 78.5 %)보다 높아 100 %에 가까워지며, 왜곡이 커서 동조회로와 함께 고주파 전력 증폭에 쓰인다.

A급: Q점을 부하선 중앙에 두며, 저항 부하 기준 이론 최대 효율은 25 %이다.
B급: 반주기만 전류가 흐르고 이론 최대 효율은 $\dfrac{\pi}{4}\approx78.5\,\%$ 이다.
AB급: 교차 일그러짐을 줄이기 위해 약간 바이어스를 걸어 효율은 B급보다 조금 낮다.

문제 13

다음 카노프 맵(Karnaugh map)을 간략화한 결과를 논리식으로 표현한 것으로 옳은 것은?

AB＼CD	00	01	11	10
00	0	0	0	0
01	0	0	0	0
11	1	1	1	1
10	1	1	1	1

2AB

3AB'

정답 및 해설

간략화 결과는 A이다.

1은 AB = 11, 10 두 행 전체(8칸)에 있고, 이 두 행은 A = 1인 공통 조건을 가진다.

8칸 묶음에서 B, C, D는 0과 1이 모두 나타나 소거되므로 $F=A$ 이다.

문제 14

다음 논리회로에서 입력 X에 따른 출력 Y와 Z의 상태를 바르게 표현한 것은? (단, t1 시간 동안 A는 “1”이고, t2 시간 동안 A는 “0”이다)

1X＝0일 때, t1 시간 동안 Y＝1, Z＝0이고, t2 시간 동안 Y＝0, Z＝1이다.

2X＝0일 때, t1 시간 동안 Y＝0, Z＝1이고, t2 시간 동안 Y＝1, Z＝0이다.

3X＝1일 때, t1 시간 동안 Y＝1, Z＝0이고, t2 시간 동안 Y＝0, Z＝1이다.

4X＝1일 때, t1 시간 동안 Y＝1, Z＝0이고, t2 시간 동안 Y＝1, Z＝0이다.

정답 및 해설

X = 1일 때 t1·t2 모두 Y = 1, Z = 0이다.

두 NOR가 교차 결합된 SR 래치이고, 위 AND( $\overline{X}A$ )가 1이면 Y = 0, Z = 1이 되고, 아래 AND( $XA$ )가 1이면 Z = 0, Y = 1이 된다. A = 0이면 두 AND가 모두 0이 되어 이전 상태를 유지한다.

X = 1이면 t1(A = 1)에 아래 AND가 1이 되어 Y = 1, Z = 0이고, t2(A = 0)에는 그 상태가 유지된다.

X = 0, t1에 Y = 1, Z = 0이라는 설명: A = 1이면 위 AND가 1이 되어 Y = 0, Z = 1이므로 틀리다.
X = 0, t2에 Y = 1, Z = 0으로 바뀐다는 설명: A = 0이면 t1의 Y = 0, Z = 1이 유지되므로 틀리다.
X = 1, t2에 Y = 0, Z = 1로 바뀐다는 설명: A = 0이면 t1의 Y = 1, Z = 0이 유지되므로 틀리다.

문제 15

다음 회로 중 기억소자가 필요 없는 조합회로만으로 구성할 수 없는 것은?

13－to－8 디코더

232－to－1 멀티플렉서

3동기식 4－bit 이진 카운터

44－bit 이진 덧셈기

정답 및 해설

동기식 4-bit 이진 카운터는 현재 상태를 기억해야 하므로 플립플롭 같은 기억소자 없이 조합회로만으로는 만들 수 없다.

카운터는 클록마다 이전 상태에 1을 더한 다음 상태로 바뀌는 순서회로이다.

3-to-8 디코더: 입력 조합에 따라 출력이 결정되는 조합회로이다.
32-to-1 멀티플렉서: 선택 입력으로 하나의 데이터를 고르는 조합회로이다.
4-bit 이진 덧셈기: 전가산기를 연결한 조합회로이다.

문제 16

채널 대역폭이 3 kHz이고, 신호대잡음전력비율이 30 dB인 망에서 이론적인 채널용량을 구할 때, 가장 가까운 값[bps]은?

15,000

210,000

320,000

430,000

정답 및 해설

채널 용량은 약 30,000 bps이다.

30 dB는 $\dfrac{S}{N}=10^{3}=1000$ 이다.

샤논 공식: $C=B\log_2\left(1+\dfrac{S}{N}\right)=3000\log_2(1001)$

$\log_2 1001\approx10$ 이므로 $C\approx3000\times10=30000\,\mathrm{bps}$ 이다.

문제 17

다음 회로는 노튼(Norton) 등가회로로 간략화 할 수 있다. 단자 a－b에서 본 노튼 전류[A]와 노튼 저항[Ω]의 값은? (순서대로 노튼 전류, 노튼 저항)

11, 2

22, 2

31, 4

42, 4

정답 및 해설

노튼 전류는 1 A, 노튼 저항은 2 Ω이다.

3 Ω·6 Ω은 이상 전압원 2 V에 직접 병렬이므로 a-b 쪽에는 영향을 주지 않는다.

a-b 단락 전류: $I_N=\dfrac{2}{2}=1\,\mathrm{A}$
전압원을 단락하고 본 저항: $R_N=2+(3\parallel6\parallel0)=2\,\mathrm{\Omega}$

문제 18

다음 전원장치에서 입력측에서 들여다 본 임피던스 Z_S는?

1n²Z_L

2nZ_L

3Z_L/n²

4Z_L/n

정답 및 해설

입력측 임피던스는 $Z_S=\dfrac{Z_L}{n^2}$ 이다.

권선비 1 : n이면 $V_2=nV_1$ , $I_2=\dfrac{I_1}{n}$ 이다.

$Z_S=\dfrac{V_1}{I_1}=\dfrac{V_2/n}{nI_2}=\dfrac{1}{n^2}\cdot\dfrac{V_2}{I_2}=\dfrac{Z_L}{n^2}$ 이므로 임피던스는 권선비의 제곱으로 변환된다.

문제 19

다음 임의의 플립－플롭(flip－flop) 진리표에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

?	Q(t)	Q(t+1)
0	0	a
0	1	b
1	0	c
1	1	d

1“?”가 D플립－플롭인 경우에, a는 0의 값을 갖는다.

2“?”가 D플립－플롭인 경우에, b는 0의 값을 갖는다.

3“?”가 T플립－플롭인 경우에, c는 1의 값을 갖는다.

4“?”가 T플립－플롭인 경우에, d는 1의 값을 갖는다.

정답 및 해설

T 플립플롭에서 d는 0이므로, d가 1이라는 설명이 옳지 않다.

T 플립플롭은 입력이 1이면 상태가 반전(토글)되므로 $T=1,\ Q(t)=1$ 이면 $Q(t+1)=0$ 이다.

D 플립플롭은 $Q(t+1)=D$ 이므로 a = 0이다.
D 플립플롭에서 b도 D = 0이므로 0이다.
T 플립플롭에서 T = 1, Q(t) = 0이면 반전되어 c = 1이다.

문제 20

십진수인 5와 10을 그레이코드로 변환한 것으로 옳은 것은? (순서대로 5, 10)

10110, 1101

20111, 1111

30101, 1110

40100, 1111

정답 및 해설

그레이 코드로 5는 0111, 10은 1111이다.

그레이 코드는 2진수의 최상위 비트를 그대로 두고, 이후 비트는 인접한 두 2진 비트를 XOR해 만든다.

5 = 0101 → 0, 0⊕1=1, 1⊕0=1, 0⊕1=1 → 0111
10 = 1010 → 1, 1⊕0=1, 0⊕1=1, 1⊕0=1 → 1111

9급 국가직 전자공학개론 기출문제모두CBT · moducbt.com

10년 1회차

총 20문항 · 객관식 · 정답·해설 포함

문제 1

정답 및 해설

R은 2 kΩ이다.

R에 흐르는 전류는 3 kΩ 쪽 전류와 4 kΩ 쪽 전류의 합: $\dfrac{V_{in}}{1\,\mathrm{k}}+\dfrac{4V_{in}}{4\,\mathrm{k}}=\dfrac{2V_{in}}{1\,\mathrm{k}}$

$V_{out}=4V_{in}+R\dfrac{2V_{in}}{1\,\mathrm{k}}=8V_{in}$ 에서 $R=2\,\mathrm{k\Omega}$ 이다.

문제 2

다음 회로에서 V_CE＝ 7.0 [V]이다. 이 경우 R_B 값으로 가장 적당한 값[kΩ]은? (단, V_BE ＝0.7 [V], β＝100, I_E≃I_C)

1975

2800

31,050

41,016

정답 및 해설

$\mathrm{R}_{B}$ 는 1,050 kΩ이다.

$\mathrm{R}_{C}$ 에 흐르는 전류: $\dfrac{10-7}{5\,\mathrm{k}}=0.6\,\mathrm{mA}\approx I_C$ ( $I_B\ll I_C$ 로 근사)

$I_B=\dfrac{0.6\,\mathrm{mA}}{100}=6\,\mu\mathrm{A}$

$\mathrm{R}_{B}$ 는 컬렉터와 베이스 사이에 있으므로 $R_B=\dfrac{V_{CE}-V_{BE}}{I_B}=\dfrac{7-0.7}{6\,\mu\mathrm{A}}=1050\,\mathrm{k\Omega}$

문제 3

다음 회로에서 콜렉터에 흐르는 전류 크기 I_C [mA]는? (단, V_EB＝0.5 [V], β＝50이다)

140

215

33.32

439.5

정답 및 해설

컬렉터 전류는 15 mA이다.

PNP 트랜지스터로 이미터가 접지, 베이스는 10 kΩ을 거쳐 −3.5 V에 연결되어 있다. $V_{EB}=0.5\,\mathrm{V}$ 이므로 베이스 전압은 −0.5 V이다.

$I_B=\dfrac{3.5-0.5}{10\,\mathrm{k}}=0.3\,\mathrm{mA}$

$I_C=\beta I_B=50\times0.3=15\,\mathrm{mA}$ (이때 컬렉터는 약 −25 V로 활성영역이 유지된다)

문제 4

다음 연산증폭기에서 출력 전압[V_o]은?

1－V₁＋V₂

22(V₁－V₂)

30.5(V₁－V₂)

4V₁－V₂

정답 및 해설

출력은 $V_o=2(V_1-V_2)$ 이다.

$\mathrm{V}_{1}$ 만: 비반전 단자 전압 $V_1\dfrac{40}{20+40}=\dfrac{2}{3}V_1$ , 이득 $1+\dfrac{200}{100}=3$ → $2V_1$
$\mathrm{V}_{2}$ 만: 반전 증폭 $-\dfrac{200}{100}V_2=-2V_2$

중첩하면 $V_o=2V_1-2V_2$ 로 차동 증폭기이다.

문제 5

1100

2200

31,000

42,000

정답 및 해설

$\mathrm{R}_{S}$ 의 최대 허용값은 100 Ω이다.

$R_{S,max}=\dfrac{V_{in,min}-V_Z}{I_{L,max}}=\dfrac{15-10}{50\,\mathrm{mA}}=100\,\mathrm{\Omega}$

문제 6

410

정답 및 해설

커패시터 용량은 10 μF이다.

다이오드 하나의 반파 정류이므로 리플 주파수는 입력 주파수와 같고, 피크-피크 리플은 $V_r=\dfrac{I_{dc}}{fC}=\dfrac{V_{dc}}{fR_LC}$ 이다.

$C=\dfrac{30}{60\times10\times10^3\times5}=10\times10^{-6}\,\mathrm{F}=10\,\mu\mathrm{F}$

문제 7

정보신호가 s(t)=5cos100t일 때, 주파수변조(FM) 신호는

x_{FM}(t)=A\cos\left[w_ct+100\int_0^t s(\tau)d\tau\right]

로 표현 된다. 이때 주파수 편이 Δω와 변조지수 β는? (순서대로 주파수 편이, 변조지수)

1250, 5

2250, 10

3500, 10

4500, 5

정답 및 해설

주파수 편이는 500, 변조지수는 5이다.

순시 각주파수는 위상을 미분한 $\omega_c+100s(t)=\omega_c+500\cos100t$ 이므로 최대 각주파수 편이는 $\Delta\omega=100\times5=500$ 이다.

변조지수는 $\beta=\dfrac{\Delta\omega}{\omega_m}=\dfrac{500}{100}=5$ 이다.

문제 8

다음 그림과 같이 FET를 이용한 위상천이 발진회로에서 발진 주파수는?

정답 및 해설

발진 주파수는 $f=\dfrac{1}{2\pi\sqrt6\,RC}$ 이다.

직렬 C와 병렬 R로 된 3단 RC 위상천이 회로망이 공통 소스 증폭기의 180° 위상 반전에 추가로 180°를 만들어 귀환한다.

3단 C-R(고역형) 회로망에서 위상 천이가 180°가 되는 조건은 $\omega RC=\dfrac{1}{\sqrt6}$ 이므로 위 식이 되고, 이때 회로망 감쇠는 1/29이다.

문제 9

선형발진회로에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1선형발진기는 멀티바이브레이터 회로로 실현된 스위칭 메카니즘을 이용한다.

2선형발진기는 연산증폭기의 귀환(feedback) 경로에 주파수 선택회로망을 삽입하여 구현할 수 있다.

3선형발진기는 공진 현상을 이용하여 사인파를 발생시키는 회로이다.

4선형발진기에서 발진 조건은 루프 이득의 위상이 0이어야 하고 루프 이득의 크기는 1이어야 한다.

정답 및 해설

멀티바이브레이터의 스위칭 동작을 이용하는 것은 구형파를 만드는 비선형(이완) 발진기이므로, 선형발진기에 대한 설명으로 옳지 않다.

선형발진기는 증폭기와 주파수 선택 귀환회로로 특정 주파수의 사인파를 만든다.

연산증폭기 귀환 경로에 RC·LC 주파수 선택 회로망을 넣어 구현할 수 있다.
공진(위상 조건) 현상을 이용해 사인파를 발생시킨다.
바르크하우젠 조건: 루프 이득의 위상 0(또는 360°의 정수배), 크기 1이다.

문제 10

MOSFET 증폭기 특성에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1공통 소스 증폭기는 1 이상의 전압이득과 높은 입력 저항 특성을 가지며, 전압 증폭기로 이용된다.

2공통 소스 증폭기에서 소스 저항의 추가는 동작점의 안정을 주는 반면 전압이득은 줄어든다.

3공통 게이트 증폭기는 높은 입력 저항으로 인하여, 단위 이득전류 증폭기나 전류 폴로어로 이용될 수 있다.

4공통 드레인 증폭기는 높은 입력 저항과 낮은 출력 저항 특성을 가지며, 전압 완충기나 다단 증폭기의 출력단으로 이용된다.

정답 및 해설

공통 게이트 증폭기는 입력 저항이 낮으므로(약 $1/g_m$ ), 높은 입력 저항 때문에 전류 폴로어로 쓰인다는 설명이 옳지 않다.

공통 게이트는 입력 저항이 낮고 출력 저항이 높아, 전류이득이 약 1인 전류 버퍼(전류 폴로어)로 쓰인다.

공통 소스: 전압이득이 크고 입력 저항이 높아 전압 증폭기로 쓰인다.
소스 저항을 추가하면 부귀환으로 동작점은 안정되지만 전압이득은 줄어든다.
공통 드레인(소스 폴로어): 입력 저항이 높고 출력 저항이 낮아 전압 버퍼·출력단으로 쓰인다.

문제 11

전류와 전압에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1커패시터 양단에 가해진 전압의 크기와 전하량은 비례한다.

2인덕터에 흐르는 전류의 세기는 인덕터 양단에 가해진 전압의 시간당 변화율에 비례한다.

3도선에 흐르는 전류의 세기는 단위시간 당 도선의 단면을 통과하는 전하량이다.

4저항값이 일정할 때, 이 저항에서 소비되는 전력은 전압의제곱에 비례하거나 또는 전류의 제곱에 비례한다.

정답 및 해설

인덕터는 양단 전압이 전류의 시간 변화율에 비례( $v=L\dfrac{di}{dt}$ )하므로, 전류가 전압의 변화율에 비례한다는 설명이 옳지 않다.

전류가 전압의 변화율에 비례하는 것( $i=C\dfrac{dv}{dt}$ )은 커패시터의 성질이다.

커패시터는 $Q=CV$ 이므로 전하량이 전압에 비례한다.
전류는 단위 시간당 단면을 통과하는 전하량( $I=\dfrac{dQ}{dt}$ )이다.
저항이 일정하면 $P=\dfrac{V^2}{R}=I^2R$ 이다.

문제 12

다음의 전력증폭기에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

2B급 증폭기는 입력신호를 인가했을 때 출력에는 반주기만 전류가 흐르도록 하는 방식으로 이론상 최대 효율은 대략 78.5％로 높은 편이다.

3C급 증폭기는 손실이 높아서 이론상 최대 효율이 50％ 이하로 고주파 전력 증폭에 널리 사용된다.

4AB급 증폭기는 이론상 최대 효율이 78.5％ 미만으로 주로 저주파 전력증폭기 용도로 사용된다.

정답 및 해설

C급 증폭기는 유통각이 반주기보다 작아 효율이 가장 높은 방식이므로, 손실이 높고 효율이 50 % 이하라는 설명이 옳지 않다.

C급은 이론 효율이 B급(약 78.5 %)보다 높아 100 %에 가까워지며, 왜곡이 커서 동조회로와 함께 고주파 전력 증폭에 쓰인다.

A급: Q점을 부하선 중앙에 두며, 저항 부하 기준 이론 최대 효율은 25 %이다.
B급: 반주기만 전류가 흐르고 이론 최대 효율은 $\dfrac{\pi}{4}\approx78.5\,\%$ 이다.
AB급: 교차 일그러짐을 줄이기 위해 약간 바이어스를 걸어 효율은 B급보다 조금 낮다.

문제 13

다음 카노프 맵(Karnaugh map)을 간략화한 결과를 논리식으로 표현한 것으로 옳은 것은?

AB＼CD	00	01	11	10
00	0	0	0	0
01	0	0	0	0
11	1	1	1	1
10	1	1	1	1

2AB

3AB'

정답 및 해설

간략화 결과는 A이다.

1은 AB = 11, 10 두 행 전체(8칸)에 있고, 이 두 행은 A = 1인 공통 조건을 가진다.

8칸 묶음에서 B, C, D는 0과 1이 모두 나타나 소거되므로 $F=A$ 이다.

문제 14

다음 논리회로에서 입력 X에 따른 출력 Y와 Z의 상태를 바르게 표현한 것은? (단, t1 시간 동안 A는 “1”이고, t2 시간 동안 A는 “0”이다)

1X＝0일 때, t1 시간 동안 Y＝1, Z＝0이고, t2 시간 동안 Y＝0, Z＝1이다.

2X＝0일 때, t1 시간 동안 Y＝0, Z＝1이고, t2 시간 동안 Y＝1, Z＝0이다.

3X＝1일 때, t1 시간 동안 Y＝1, Z＝0이고, t2 시간 동안 Y＝0, Z＝1이다.

4X＝1일 때, t1 시간 동안 Y＝1, Z＝0이고, t2 시간 동안 Y＝1, Z＝0이다.

정답 및 해설

X = 1일 때 t1·t2 모두 Y = 1, Z = 0이다.

X = 1이면 t1(A = 1)에 아래 AND가 1이 되어 Y = 1, Z = 0이고, t2(A = 0)에는 그 상태가 유지된다.

X = 0, t1에 Y = 1, Z = 0이라는 설명: A = 1이면 위 AND가 1이 되어 Y = 0, Z = 1이므로 틀리다.
X = 0, t2에 Y = 1, Z = 0으로 바뀐다는 설명: A = 0이면 t1의 Y = 0, Z = 1이 유지되므로 틀리다.
X = 1, t2에 Y = 0, Z = 1로 바뀐다는 설명: A = 0이면 t1의 Y = 1, Z = 0이 유지되므로 틀리다.

문제 15

다음 회로 중 기억소자가 필요 없는 조합회로만으로 구성할 수 없는 것은?

13－to－8 디코더

232－to－1 멀티플렉서

3동기식 4－bit 이진 카운터

44－bit 이진 덧셈기

정답 및 해설

동기식 4-bit 이진 카운터는 현재 상태를 기억해야 하므로 플립플롭 같은 기억소자 없이 조합회로만으로는 만들 수 없다.

카운터는 클록마다 이전 상태에 1을 더한 다음 상태로 바뀌는 순서회로이다.

3-to-8 디코더: 입력 조합에 따라 출력이 결정되는 조합회로이다.
32-to-1 멀티플렉서: 선택 입력으로 하나의 데이터를 고르는 조합회로이다.
4-bit 이진 덧셈기: 전가산기를 연결한 조합회로이다.

문제 16

채널 대역폭이 3 kHz이고, 신호대잡음전력비율이 30 dB인 망에서 이론적인 채널용량을 구할 때, 가장 가까운 값[bps]은?

15,000

210,000

320,000

430,000

정답 및 해설

채널 용량은 약 30,000 bps이다.

30 dB는 $\dfrac{S}{N}=10^{3}=1000$ 이다.

샤논 공식: $C=B\log_2\left(1+\dfrac{S}{N}\right)=3000\log_2(1001)$

$\log_2 1001\approx10$ 이므로 $C\approx3000\times10=30000\,\mathrm{bps}$ 이다.

문제 17

다음 회로는 노튼(Norton) 등가회로로 간략화 할 수 있다. 단자 a－b에서 본 노튼 전류[A]와 노튼 저항[Ω]의 값은? (순서대로 노튼 전류, 노튼 저항)

11, 2

22, 2

31, 4

42, 4

정답 및 해설

노튼 전류는 1 A, 노튼 저항은 2 Ω이다.

3 Ω·6 Ω은 이상 전압원 2 V에 직접 병렬이므로 a-b 쪽에는 영향을 주지 않는다.

a-b 단락 전류: $I_N=\dfrac{2}{2}=1\,\mathrm{A}$
전압원을 단락하고 본 저항: $R_N=2+(3\parallel6\parallel0)=2\,\mathrm{\Omega}$

문제 18

다음 전원장치에서 입력측에서 들여다 본 임피던스 Z_S는?

1n²Z_L

2nZ_L

3Z_L/n²

4Z_L/n

정답 및 해설

입력측 임피던스는 $Z_S=\dfrac{Z_L}{n^2}$ 이다.

권선비 1 : n이면 $V_2=nV_1$ , $I_2=\dfrac{I_1}{n}$ 이다.

$Z_S=\dfrac{V_1}{I_1}=\dfrac{V_2/n}{nI_2}=\dfrac{1}{n^2}\cdot\dfrac{V_2}{I_2}=\dfrac{Z_L}{n^2}$ 이므로 임피던스는 권선비의 제곱으로 변환된다.

문제 19

다음 임의의 플립－플롭(flip－flop) 진리표에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

?	Q(t)	Q(t+1)
0	0	a
0	1	b
1	0	c
1	1	d

1“?”가 D플립－플롭인 경우에, a는 0의 값을 갖는다.

2“?”가 D플립－플롭인 경우에, b는 0의 값을 갖는다.

3“?”가 T플립－플롭인 경우에, c는 1의 값을 갖는다.

4“?”가 T플립－플롭인 경우에, d는 1의 값을 갖는다.

정답 및 해설

T 플립플롭에서 d는 0이므로, d가 1이라는 설명이 옳지 않다.

T 플립플롭은 입력이 1이면 상태가 반전(토글)되므로 $T=1,\ Q(t)=1$ 이면 $Q(t+1)=0$ 이다.

D 플립플롭은 $Q(t+1)=D$ 이므로 a = 0이다.
D 플립플롭에서 b도 D = 0이므로 0이다.
T 플립플롭에서 T = 1, Q(t) = 0이면 반전되어 c = 1이다.

문제 20

십진수인 5와 10을 그레이코드로 변환한 것으로 옳은 것은? (순서대로 5, 10)

10110, 1101

20111, 1111

30101, 1110

40100, 1111

정답 및 해설

그레이 코드로 5는 0111, 10은 1111이다.

그레이 코드는 2진수의 최상위 비트를 그대로 두고, 이후 비트는 인접한 두 2진 비트를 XOR해 만든다.

5 = 0101 → 0, 0⊕1=1, 1⊕0=1, 0⊕1=1 → 0111
10 = 1010 → 1, 1⊕0=1, 0⊕1=1, 1⊕0=1 → 1111