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

08년 1회차

총 20문항 · 객관식 · A4 약 1장

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9급 국가직 전자공학개론 기출문제모두CBT · moducbt.com

08년 1회차

총 20문항 · 객관식 · 정답·해설 포함

문제 1

논리식

x=\overline{A}B+A\overline{B}C+ACD+ABC\overline{D}

을 간소화 한 것으로 옳은 것은?

정답 및 해설

간소화 결과는 $x=\overline{A}B+AC$ 이다.

뒤의 세 항을 AC로 묶는다.
$A\overline{B}C+ACD+ABC\overline{D}=AC(\overline{B}+D+B\overline{D})$

괄호 안에 $\overline{B}+B\overline{D}=\overline{B}+\overline{D}$ 이고 여기에 D를 더하면 1이 되므로 세 항은 AC가 된다. 따라서 $x=\overline{A}B+AC$ 이다.

문제 2

다음 회로는 제너전압이 5 [V]인 제너 다이오드를 이용한 정전압 회로이다. 저항 1 [kΩ]에 흐르는 전류 I_R [mA]의 근사값 중 가장 옳은 것은? (단, 트랜지스터의 β＝200이고, 순방향 바이어스된 베이스－이미터간 전압 V_BE＝0.6 [V]이다)

110

정답 및 해설

1 kΩ에 흐르는 전류는 약 3 mA이다.

트랜지스터 베이스가 제너 전압 5 V에 고정되므로 이미터(부하) 전압은 $5-0.6=4.4\,\mathrm{V}$ , 부하 전류는 $\dfrac{4.4}{44}=100\,\mathrm{mA}$ 이다.

컬렉터 전류는 약 $\dfrac{200}{201}\times100\approx99.5\,\mathrm{mA}$ 이므로 10 Ω 양단 강하가 약 1 V가 되어 컬렉터 노드 전압은 약 8 V이다.

$I_R\approx\dfrac{8-5}{1\,\mathrm{k\Omega}}=3\,\mathrm{mA}$

문제 3

다음 그림과 같은 첨두치 전압(peak－to－peak voltage)이 20 [V]인 60 [Hz]의 정현파가 20 [Ω] 저항기에 인가되었다면, 저항기에서 소비되는 평균전력[W]은?

12.5

320

4400

정답 및 해설

평균전력은 2.5 W이다.

첨두치(peak-to-peak) 20 V이므로 최댓값은 $V_m=10\,\mathrm{V}$ , 실효값은 $V_{rms}=\dfrac{10}{\sqrt2}\,\mathrm{V}$ 이다.

$P=\dfrac{V_{rms}^2}{R}=\dfrac{50}{20}=2.5\,\mathrm{W}$ 이며, 주파수 60 Hz는 저항 전력에 영향을 주지 않는다.

문제 4

RLC 직렬 공진회로와 RLC 병렬 공진회로의 특징을 설명한 것으로 옳지 않은 것은?

1직렬 공진회로의 경우에 용량성(capacitive) 리액턴스가 유도성(inductive) 리액턴스보다 크면 전체 리액턴스 성분의 값은 음(－)이 된다.

2전압원으로 구동되는 직렬 공진회로의 경우에 공진 주파수에서 전류가 최대가 된다.

3전류원으로 구동되는 병렬 공진회로의 경우에 공진 주파수에서 어드미턴스가 최대가 된다.

4공진회로의 대역폭이 넓을수록 양호도(Q : quality factor)는 작아진다.

정답 및 해설

전류원으로 구동되는 병렬 공진회로는 공진 주파수에서 어드미턴스가 최소(임피던스가 최대)가 되므로, 최대라고 한 설명이 옳지 않다.

병렬 공진에서는 L과 C의 서셉턴스가 상쇄되어 어드미턴스가 G만 남아 가장 작아지고, 그 결과 단자 전압이 최대가 된다.

직렬 회로에서 용량성 리액턴스가 더 크면 $X=X_L-X_C$ 는 음(−)이 된다.
전압원으로 구동되는 직렬 공진회로는 공진 시 임피던스가 R로 최소가 되어 전류가 최대이다.
$Q=\dfrac{f_0}{BW}$ 이므로 대역폭이 넓을수록 Q는 작아진다.

문제 5

내부 저항이 10 [Ω]인 10 [V]의 직류전압원이 있다. 이 전원에 적절한 부하를 연결하여 부하에 최대전력을 전달하고자 할 때, 전달할 수 있는 최대전력값과 최대전력이 전달될 때의 전력전달효율은? (단, 전력전달효율＝부하전력/전원의 공급전력)

1최대전력값 2.5 [W], 전달효율 50%

2최대전력값 2.5 [W], 전달효율 75%

3최대전력값 2.5 [W], 전달효율 100%

4최대전력값 5 [W], 전달효율 100%

정답 및 해설

최대전력은 2.5 W, 그때의 전달효율은 50 %이다.

최대전력 전달 조건은 부하저항 = 내부저항 = 10 Ω이다. 이때 전류는 $I=\dfrac{10}{10+10}=0.5\,\mathrm{A}$ 이다.

부하전력 $P_L=0.5^2\times10=2.5\,\mathrm{W}$ , 전원 공급전력 $P_S=10\times0.5=5\,\mathrm{W}$ 이므로 효율은 $\dfrac{2.5}{5}=50\,\%$ 이다.

문제 6

이상적인 연산증폭기(operational amplifier)를 이용하여 구성한 다음의 회로에서 정현파 신호가 V_i에 인가되고 출력전압을 V_o라 할 때, 회로의 동작은?

1대수증폭기

2반파정류기

3전파정류기

4피크검출기

정답 및 해설

이 회로는 반파 정류기(정밀 반파 정류기)이다.

입력이 양(+)이면 연산증폭기 출력이 음이 되어 $\mathrm{D}_{2}$ 가 도통하고 $\mathrm{D}_{1}$ 은 차단되므로, $\mathrm{V}_{o}$ 는 $\mathrm{R}_{2}$ 를 통해 가상접지에 연결되어 0이 된다.

입력이 음(−)이면 출력이 양이 되어 $\mathrm{D}_{1}$ 이 도통하고 반전 증폭기로 동작해 $V_o=-\dfrac{R_2}{R_1}V_i\gt0$ 이다. 한 반주기만 출력되므로 반파 정류이며, 다이오드 전압강하가 귀환 루프 안에서 보상된다.

문제 7

디지털 TV 화면을 전송하려고 한다. 한 화면을 나타내기 위해 400 × 500 화소(pixel)를 사용하는데, 각 화소는 6개의 세기 값 중 하나를 갖는다고 하자. 초당 10화면을 전송하는 경우 화면의 손상 없이 디지털화한 모든 데이터를 전송하기 위한 송신측에서의 최소 데이터 전송률은?

1200 kbps

212Mbps

3600 kbps

46Mbps

정답 및 해설

최소 데이터 전송률은 6 Mbps이다.

6가지 세기를 표현하려면 $2^2=4\lt6\le2^3=8$ 이므로 화소당 3비트가 필요하다.

$400\times500\times3\times10=6\times10^6\,\mathrm{bps}$

문제 8

이상적인 연산증폭기(operational amplifier)를 이용한 다음 회로에서 V_o＝－50 V_i가 되기 위한 저항 R[kΩ]의 값은?

110/18

210/28

310/38

410/48

정답 및 해설

R은 $\dfrac{10}{48}\,\mathrm{k\Omega}$ 이다.

입력 전류 $i=\dfrac{V_i}{10\,\mathrm{k}}$ 가 첫 귀환 저항 10 kΩ을 흐르므로 a점 전압은 $V_a=-V_i$ 이다.

a점 KCL: $\dfrac{V_i}{10\,\mathrm{k}}=\dfrac{V_a}{R}+\dfrac{V_a-V_o}{10\,\mathrm{k}}$ 를 정리하면 $V_o=-V_i\left(2+\dfrac{10\,\mathrm{k}}{R}\right)$ 이다.

$2+\dfrac{10\,\mathrm{k}}{R}=50$ 에서 $R=\dfrac{10}{48}\,\mathrm{k\Omega}$ 이다.

문제 9

다음 트랜지스터 회로에서 I_c＝0.4 [mA]로 하려면 저항 R[MΩ]의 근사값 중 가장 옳은 것은? (단, V_BE＝0.6 [V], 트랜지스터의 β는 200으로 한다)

10.54

20.27

35.4

42.7

정답 및 해설

R은 약 2.7 MΩ이다.

R이 컬렉터와 베이스 사이에 연결된 컬렉터 귀환 바이어스이다. $I_B=\dfrac{0.4\,\mathrm{mA}}{200}=2\,\mu\mathrm{A}$

15 kΩ에는 $I_C+I_B=0.402\,\mathrm{mA}$ 가 흐르므로 $V_C=12-15\,\mathrm{k}\times0.402\,\mathrm{m}\approx5.97\,\mathrm{V}$ 이다.

$R=\dfrac{5.97-0.6}{2\,\mu\mathrm{A}}\approx2.7\,\mathrm{M\Omega}$

문제 10

논리회로 출력과 논리식의 결과가 동일하지 않은 것은?

정답 및 해설

AB와 CD를 각각 NAND한 뒤 다시 NAND하고 E와 OR한 회로에 $F=AB+C+D+E$ 를 붙인 것이 일치하지 않는다.

그 회로의 실제 출력은 $\overline{\overline{AB}\cdot\overline{CD}}+E=AB+CD+E$ 로 CD가 곱 항으로 남는다.

$F=A+B$ 회로: $A+\overline{\overline{A\overline{B}}\cdot\overline{B}}=A+A\overline{B}+B=A+B$ 로 일치한다.
$F=AB+CD+E$ 회로(입력 반전 후 OR·NAND): $\overline{(\overline{A}+\overline{B})(\overline{C}+\overline{D})}=AB+CD$ 이므로 일치한다.
$F=A+B+C+D+E$ 회로(NOR 두 개 → NAND): $\overline{\overline{A+B}\cdot\overline{C+D}}=A+B+C+D$ 이므로 일치한다.

문제 11

다음 회로가 정상상태에 도달하였을 때, 2 [Ω]의 저항을 통해 흐르는 전류 I [A]는?

정답 및 해설

정상상태에서 2 Ω에 흐르는 전류는 2 A이다.

직류 정상상태에서는 인덕터는 단락, 커패시터는 개방으로 본다. 인덕터가 6 Ω을 단락시키므로 6 Ω에는 전류가 흐르지 않는다.

$I=\dfrac{12}{4+2}=2\,\mathrm{A}$

문제 12

NAND 게이트를 이용해 구성한 다음의 논리회로 중 NOR 게이트에 해당하는 것은?

정답 및 해설

A·B를 각각 NAND로 반전해 NAND한 뒤 다시 NAND 인버터를 붙인 회로가 NOR이다.

앞부분은 $\overline{\overline{A}\cdot\overline{B}}=A+B$ (OR)이고, 이를 반전하면 $\overline{A+B}$ 이다.

NAND 뒤에 NAND 인버터 하나: $AB$ (AND)
입력을 각각 반전해 NAND: $A+B$ (OR)
NAND 네 개 구조: $A\oplus B$ (XOR)

문제 13

저항의 크기가 20 [Ω]인 아래와 같은 원기둥 모양의 저항이 있다. 이 저항의 끝을 잡고 길이를 2배로 늘이면 저항값[Ω]은? (단, 저항을 늘이더라도 부피는 일정하게 유지되며, 늘어난 후에도 원기둥 모양이 되고, 재질의 성질은 변하지 않는다고 가정한다)

180

240

320

410

정답 및 해설

늘인 뒤의 저항은 80 Ω이다.

$R=\rho\dfrac{l}{A}$ 이고 부피 $lA$ 가 일정하므로 길이가 2배가 되면 단면적은 1/2이 된다.

$R'=\rho\dfrac{2l}{A/2}=4R=4\times20=80\,\mathrm{\Omega}$

문제 14

공통이미터(common emitter)회로에 사용되는 실리콘(Si) 확산형 npn BJT(bipolar junction transistor)의 동작에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

1차단영역(cutoff region)은 베이스 － 이미터 접합과 베이스 - 컬렉터 접합이 모두 역방향 바이어스 상태이며, 베이스 전류 및 컬렉터 전류가 거의 흐르지 않는 영역을 말한다.

2활성영역(active region)은 선형증폭기로 동작할 때 중요한 영역으로, 최대전류이득을 얻기 위해서는 베이스－이미터 접합은 역방향 바이어스, 베이스 － 컬렉터 접합은 순방향 바이어스를 걸어 주는 영역을 말한다.

3포화영역(saturation region)은 베이스 － 이미터 접합과 베이스 － 컬렉터 접합이 모두 순방향 바이어스 상태이며, 스위치로 동작할 때 중요한 영역이다.

4베이스 － 이미터 간 전압 V_BE와 베이스 전류 I_B의 특성은 pn 다이오드의 전압－전류 특성과 유사하다.

정답 및 해설

활성영역은 베이스-이미터 접합 순방향, 베이스-컬렉터 접합 역방향 바이어스인 영역이므로, 반대로 설명한 내용이 옳지 않다.

활성영역에서 컬렉터 전류가 베이스 전류에 비례( $I_C=\beta I_B$ )하므로 선형 증폭기로 동작한다. 두 접합 바이어스를 반대로 걸면 역활성(역방향 활성) 영역이 되어 전류이득이 매우 작다.

차단영역: 두 접합 모두 역방향이며 베이스·컬렉터 전류가 거의 흐르지 않는다.
포화영역: 두 접합 모두 순방향이며 스위치의 ON 상태로 쓰인다.
$V_{BE}$ - $I_B$ 특성은 베이스-이미터 pn 접합이므로 다이오드 특성과 비슷하다.

문제 15

저항값이 6 [Ω]인 세 개의 저항들을 남김없이 모두 사용하여 여러가지의 합성저항 값을 얻고자 한다. 직렬연결과 병렬연결 방법을 여러 가지로 조합해 보면 모두 네 가지의 합성 저항값을 얻을 수 있다. 이 방법으로 얻을 수 없는 저항값[Ω]은?

412

정답 및 해설

6 Ω 저항 세 개를 모두 사용해서는 12 Ω을 만들 수 없다.

가능한 네 가지 조합은 다음과 같다.

모두 직렬: $6+6+6=18\,\mathrm{\Omega}$
모두 병렬: $\dfrac{6}{3}=2\,\mathrm{\Omega}$
두 개 병렬 + 하나 직렬: $3+6=9\,\mathrm{\Omega}$
두 개 직렬 + 하나 병렬: $\dfrac{12\times6}{12+6}=4\,\mathrm{\Omega}$

12 Ω은 저항 두 개만 직렬로 쓸 때의 값이므로 세 개를 모두 쓰는 조건에 맞지 않는다.

문제 16

다음 회로는 이상적인 연산증폭기(operational amplifier)를 이용한 필터(filter) 회로이다. V₁과 V₂에 직류(DC) 전압이 인가될 때 출력 V_o는?

정답 및 해설

직류 입력에서 출력은 $V_o=-\dfrac{R_F}{R_1}V_1$ 이다.

직류에서 커패시터는 개방이다. $\mathrm{C}_{2}$ 가 $\mathrm{V}_{2}$ 를 차단하므로 비반전 단자는 $\mathrm{R}_{2}$ 를 통해 0 V가 된다.

$\mathrm{C}_{1}$ 은 개방되어 영향이 없으므로 $\mathrm{V}_{1}$ 에 대해서는 단순 반전 증폭기가 되어 $V_o=-\dfrac{R_F}{R_1}V_1$ 이다.

문제 17

다음 그림은 1차 RC 고역통과필터(high－pass filter)에 인가한 입력 펄스 파형과 그 때 얻어진 출력 파형을 그린 것이다. 필터의 차단주파수 f_c와 인가한 펄스 파형의 주기(T)의 관계로 옳은 것은?

11/2πf_c≪T

21/2πf_c≈T

31/2πf_c≫T

4관계가 없다.

정답 및 해설

관계는 $\dfrac{1}{2\pi f_c}\ll T$ 이다.

1차 RC 고역통과필터의 시정수는 $\tau=RC=\dfrac{1}{2\pi f_c}$ 이다.

출력이 입력 에지에서만 뾰족하게 나타났다가 곧 0으로 감쇠하는 미분 파형이므로, 시정수가 펄스 주기보다 매우 작다.

문제 18

이상적인 다이오드를 사용하여 다음과 같이 구성한 회로에 구형파 펄스전압 V_i(t)를 인가할 때, 회로의 출력전압 파형 V_o(t)은? (단, V₁＝V/3 이고 커패시터의 방전시간은 입력전압 파형의 주기보다 충분히 크다)

정답 및 해설

출력은 최댓값이 − $\mathrm{V}_{1}$ 에 고정되고 그 아래로 2V만큼 흔들리는 구형파이다.

다이오드 캐소드 쪽 전지 $\mathrm{V}_{1}$ 은 긴 판(+)이 아래(접지 쪽)이므로 캐소드 전위는 $-V_1$ 이다. 출력이 $-V_1$ 보다 커지려 하면 다이오드가 도통해 C가 충전되므로 최댓값이 − $\mathrm{V}_{1}$ 로 클램프된다.

방전 시간이 충분히 길어 C 전압이 유지되므로 출력은 피크-피크 2V를 유지한 채 $-V_1$ 에서 $-V_1-2V$ 사이를 오간다.

문제 19

다음 회로에서 t < 0일 때 스위치가 ‘a’ 위치에서 정상상태에 도달한 후 t＝0일 때 스위치를 ‘b’의 위치로 움직인다면, t >0일 때 회로에 흐르는 전류 i(t)는? (단, τ는 회로의 시상수(time constant)이다)

정답 및 해설

전류는 $i(t)=\dfrac{E}{R}\left(1-2e^{-t/\tau}\right)$ 이다.

a 쪽 전원은 극성이 반대로 연결되어 있어 t < 0 정상상태 전류는 $i(0)=-\dfrac{E}{R}$ 이고, 인덕터 전류는 순간적으로 변하지 않는다.

b로 바꾼 뒤 최종값은 $i(\infty)=\dfrac{E}{R}$ 이고 시정수 $\tau=\dfrac{L}{R}$ 로 변하므로 $i(t)=\dfrac{E}{R}+\left(-\dfrac{E}{R}-\dfrac{E}{R}\right)e^{-t/\tau}$ , 즉 위 식이 된다.

문제 20

다음 CMOS 회로의 입력단자 A와 B에 5 [V](로직레벨 ‘1’) 혹은 0 [V](로직레벨 ‘0’)의 전압이 인가된다. 이 논리회로의 이름은?

1OR 게이트

2AND 게이트

3NOR 게이트

4NAND 게이트

정답 및 해설

이 회로는 NOR 게이트이다.

풀업 PMOS( $\mathrm{Q}_{1}$ , $\mathrm{Q}_{2}$ )는 직렬, 풀다운 NMOS( $\mathrm{Q}_{3}$ , $\mathrm{Q}_{4}$ )는 병렬이다.

A·B가 모두 0이면 두 PMOS가 켜지고 NMOS가 모두 꺼져 X = 1이다.
A·B 중 하나라도 1이면 해당 NMOS가 켜져 X = 0이고 직렬 PMOS 경로는 끊긴다.

9급 국가직 전자공학개론 기출문제모두CBT · moducbt.com

08년 1회차

총 20문항 · 객관식 · 정답·해설 포함

문제 1

논리식

x=\overline{A}B+A\overline{B}C+ACD+ABC\overline{D}

을 간소화 한 것으로 옳은 것은?

정답 및 해설

간소화 결과는 $x=\overline{A}B+AC$ 이다.

뒤의 세 항을 AC로 묶는다.
$A\overline{B}C+ACD+ABC\overline{D}=AC(\overline{B}+D+B\overline{D})$

괄호 안에 $\overline{B}+B\overline{D}=\overline{B}+\overline{D}$ 이고 여기에 D를 더하면 1이 되므로 세 항은 AC가 된다. 따라서 $x=\overline{A}B+AC$ 이다.

문제 2

110

정답 및 해설

1 kΩ에 흐르는 전류는 약 3 mA이다.

트랜지스터 베이스가 제너 전압 5 V에 고정되므로 이미터(부하) 전압은 $5-0.6=4.4\,\mathrm{V}$ , 부하 전류는 $\dfrac{4.4}{44}=100\,\mathrm{mA}$ 이다.

컬렉터 전류는 약 $\dfrac{200}{201}\times100\approx99.5\,\mathrm{mA}$ 이므로 10 Ω 양단 강하가 약 1 V가 되어 컬렉터 노드 전압은 약 8 V이다.

$I_R\approx\dfrac{8-5}{1\,\mathrm{k\Omega}}=3\,\mathrm{mA}$

문제 3

다음 그림과 같은 첨두치 전압(peak－to－peak voltage)이 20 [V]인 60 [Hz]의 정현파가 20 [Ω] 저항기에 인가되었다면, 저항기에서 소비되는 평균전력[W]은?

12.5

320

4400

정답 및 해설

평균전력은 2.5 W이다.

첨두치(peak-to-peak) 20 V이므로 최댓값은 $V_m=10\,\mathrm{V}$ , 실효값은 $V_{rms}=\dfrac{10}{\sqrt2}\,\mathrm{V}$ 이다.

$P=\dfrac{V_{rms}^2}{R}=\dfrac{50}{20}=2.5\,\mathrm{W}$ 이며, 주파수 60 Hz는 저항 전력에 영향을 주지 않는다.

문제 4

RLC 직렬 공진회로와 RLC 병렬 공진회로의 특징을 설명한 것으로 옳지 않은 것은?

1직렬 공진회로의 경우에 용량성(capacitive) 리액턴스가 유도성(inductive) 리액턴스보다 크면 전체 리액턴스 성분의 값은 음(－)이 된다.

2전압원으로 구동되는 직렬 공진회로의 경우에 공진 주파수에서 전류가 최대가 된다.

3전류원으로 구동되는 병렬 공진회로의 경우에 공진 주파수에서 어드미턴스가 최대가 된다.

4공진회로의 대역폭이 넓을수록 양호도(Q : quality factor)는 작아진다.

정답 및 해설

전류원으로 구동되는 병렬 공진회로는 공진 주파수에서 어드미턴스가 최소(임피던스가 최대)가 되므로, 최대라고 한 설명이 옳지 않다.

병렬 공진에서는 L과 C의 서셉턴스가 상쇄되어 어드미턴스가 G만 남아 가장 작아지고, 그 결과 단자 전압이 최대가 된다.

직렬 회로에서 용량성 리액턴스가 더 크면 $X=X_L-X_C$ 는 음(−)이 된다.
전압원으로 구동되는 직렬 공진회로는 공진 시 임피던스가 R로 최소가 되어 전류가 최대이다.
$Q=\dfrac{f_0}{BW}$ 이므로 대역폭이 넓을수록 Q는 작아진다.

문제 5

1최대전력값 2.5 [W], 전달효율 50%

2최대전력값 2.5 [W], 전달효율 75%

3최대전력값 2.5 [W], 전달효율 100%

4최대전력값 5 [W], 전달효율 100%

정답 및 해설

최대전력은 2.5 W, 그때의 전달효율은 50 %이다.

최대전력 전달 조건은 부하저항 = 내부저항 = 10 Ω이다. 이때 전류는 $I=\dfrac{10}{10+10}=0.5\,\mathrm{A}$ 이다.

부하전력 $P_L=0.5^2\times10=2.5\,\mathrm{W}$ , 전원 공급전력 $P_S=10\times0.5=5\,\mathrm{W}$ 이므로 효율은 $\dfrac{2.5}{5}=50\,\%$ 이다.

문제 6

이상적인 연산증폭기(operational amplifier)를 이용하여 구성한 다음의 회로에서 정현파 신호가 V_i에 인가되고 출력전압을 V_o라 할 때, 회로의 동작은?

1대수증폭기

2반파정류기

3전파정류기

4피크검출기

정답 및 해설

이 회로는 반파 정류기(정밀 반파 정류기)이다.

문제 7

1200 kbps

212Mbps

3600 kbps

46Mbps

정답 및 해설

최소 데이터 전송률은 6 Mbps이다.

6가지 세기를 표현하려면 $2^2=4\lt6\le2^3=8$ 이므로 화소당 3비트가 필요하다.

$400\times500\times3\times10=6\times10^6\,\mathrm{bps}$

문제 8

이상적인 연산증폭기(operational amplifier)를 이용한 다음 회로에서 V_o＝－50 V_i가 되기 위한 저항 R[kΩ]의 값은?

110/18

210/28

310/38

410/48

정답 및 해설

R은 $\dfrac{10}{48}\,\mathrm{k\Omega}$ 이다.

입력 전류 $i=\dfrac{V_i}{10\,\mathrm{k}}$ 가 첫 귀환 저항 10 kΩ을 흐르므로 a점 전압은 $V_a=-V_i$ 이다.

a점 KCL: $\dfrac{V_i}{10\,\mathrm{k}}=\dfrac{V_a}{R}+\dfrac{V_a-V_o}{10\,\mathrm{k}}$ 를 정리하면 $V_o=-V_i\left(2+\dfrac{10\,\mathrm{k}}{R}\right)$ 이다.

$2+\dfrac{10\,\mathrm{k}}{R}=50$ 에서 $R=\dfrac{10}{48}\,\mathrm{k\Omega}$ 이다.

문제 9

다음 트랜지스터 회로에서 I_c＝0.4 [mA]로 하려면 저항 R[MΩ]의 근사값 중 가장 옳은 것은? (단, V_BE＝0.6 [V], 트랜지스터의 β는 200으로 한다)

10.54

20.27

35.4

42.7

정답 및 해설

R은 약 2.7 MΩ이다.

R이 컬렉터와 베이스 사이에 연결된 컬렉터 귀환 바이어스이다. $I_B=\dfrac{0.4\,\mathrm{mA}}{200}=2\,\mu\mathrm{A}$

15 kΩ에는 $I_C+I_B=0.402\,\mathrm{mA}$ 가 흐르므로 $V_C=12-15\,\mathrm{k}\times0.402\,\mathrm{m}\approx5.97\,\mathrm{V}$ 이다.

$R=\dfrac{5.97-0.6}{2\,\mu\mathrm{A}}\approx2.7\,\mathrm{M\Omega}$

문제 10

논리회로 출력과 논리식의 결과가 동일하지 않은 것은?

정답 및 해설

AB와 CD를 각각 NAND한 뒤 다시 NAND하고 E와 OR한 회로에 $F=AB+C+D+E$ 를 붙인 것이 일치하지 않는다.

그 회로의 실제 출력은 $\overline{\overline{AB}\cdot\overline{CD}}+E=AB+CD+E$ 로 CD가 곱 항으로 남는다.

$F=A+B$ 회로: $A+\overline{\overline{A\overline{B}}\cdot\overline{B}}=A+A\overline{B}+B=A+B$ 로 일치한다.
$F=AB+CD+E$ 회로(입력 반전 후 OR·NAND): $\overline{(\overline{A}+\overline{B})(\overline{C}+\overline{D})}=AB+CD$ 이므로 일치한다.
$F=A+B+C+D+E$ 회로(NOR 두 개 → NAND): $\overline{\overline{A+B}\cdot\overline{C+D}}=A+B+C+D$ 이므로 일치한다.

문제 11

다음 회로가 정상상태에 도달하였을 때, 2 [Ω]의 저항을 통해 흐르는 전류 I [A]는?

정답 및 해설

정상상태에서 2 Ω에 흐르는 전류는 2 A이다.

직류 정상상태에서는 인덕터는 단락, 커패시터는 개방으로 본다. 인덕터가 6 Ω을 단락시키므로 6 Ω에는 전류가 흐르지 않는다.

$I=\dfrac{12}{4+2}=2\,\mathrm{A}$

문제 12

NAND 게이트를 이용해 구성한 다음의 논리회로 중 NOR 게이트에 해당하는 것은?

정답 및 해설

A·B를 각각 NAND로 반전해 NAND한 뒤 다시 NAND 인버터를 붙인 회로가 NOR이다.

앞부분은 $\overline{\overline{A}\cdot\overline{B}}=A+B$ (OR)이고, 이를 반전하면 $\overline{A+B}$ 이다.

NAND 뒤에 NAND 인버터 하나: $AB$ (AND)
입력을 각각 반전해 NAND: $A+B$ (OR)
NAND 네 개 구조: $A\oplus B$ (XOR)

문제 13

180

240

320

410

정답 및 해설

늘인 뒤의 저항은 80 Ω이다.

$R=\rho\dfrac{l}{A}$ 이고 부피 $lA$ 가 일정하므로 길이가 2배가 되면 단면적은 1/2이 된다.

$R'=\rho\dfrac{2l}{A/2}=4R=4\times20=80\,\mathrm{\Omega}$

문제 14

공통이미터(common emitter)회로에 사용되는 실리콘(Si) 확산형 npn BJT(bipolar junction transistor)의 동작에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

3포화영역(saturation region)은 베이스 － 이미터 접합과 베이스 － 컬렉터 접합이 모두 순방향 바이어스 상태이며, 스위치로 동작할 때 중요한 영역이다.

4베이스 － 이미터 간 전압 V_BE와 베이스 전류 I_B의 특성은 pn 다이오드의 전압－전류 특성과 유사하다.

정답 및 해설

활성영역은 베이스-이미터 접합 순방향, 베이스-컬렉터 접합 역방향 바이어스인 영역이므로, 반대로 설명한 내용이 옳지 않다.

차단영역: 두 접합 모두 역방향이며 베이스·컬렉터 전류가 거의 흐르지 않는다.
포화영역: 두 접합 모두 순방향이며 스위치의 ON 상태로 쓰인다.
$V_{BE}$ - $I_B$ 특성은 베이스-이미터 pn 접합이므로 다이오드 특성과 비슷하다.

문제 15

412

정답 및 해설

6 Ω 저항 세 개를 모두 사용해서는 12 Ω을 만들 수 없다.

가능한 네 가지 조합은 다음과 같다.

모두 직렬: $6+6+6=18\,\mathrm{\Omega}$
모두 병렬: $\dfrac{6}{3}=2\,\mathrm{\Omega}$
두 개 병렬 + 하나 직렬: $3+6=9\,\mathrm{\Omega}$
두 개 직렬 + 하나 병렬: $\dfrac{12\times6}{12+6}=4\,\mathrm{\Omega}$

12 Ω은 저항 두 개만 직렬로 쓸 때의 값이므로 세 개를 모두 쓰는 조건에 맞지 않는다.

문제 16

다음 회로는 이상적인 연산증폭기(operational amplifier)를 이용한 필터(filter) 회로이다. V₁과 V₂에 직류(DC) 전압이 인가될 때 출력 V_o는?

정답 및 해설

직류 입력에서 출력은 $V_o=-\dfrac{R_F}{R_1}V_1$ 이다.

직류에서 커패시터는 개방이다. $\mathrm{C}_{2}$ 가 $\mathrm{V}_{2}$ 를 차단하므로 비반전 단자는 $\mathrm{R}_{2}$ 를 통해 0 V가 된다.

$\mathrm{C}_{1}$ 은 개방되어 영향이 없으므로 $\mathrm{V}_{1}$ 에 대해서는 단순 반전 증폭기가 되어 $V_o=-\dfrac{R_F}{R_1}V_1$ 이다.

문제 17

11/2πf_c≪T

21/2πf_c≈T

31/2πf_c≫T

4관계가 없다.

정답 및 해설

관계는 $\dfrac{1}{2\pi f_c}\ll T$ 이다.

1차 RC 고역통과필터의 시정수는 $\tau=RC=\dfrac{1}{2\pi f_c}$ 이다.

출력이 입력 에지에서만 뾰족하게 나타났다가 곧 0으로 감쇠하는 미분 파형이므로, 시정수가 펄스 주기보다 매우 작다.

문제 18

정답 및 해설

출력은 최댓값이 − $\mathrm{V}_{1}$ 에 고정되고 그 아래로 2V만큼 흔들리는 구형파이다.

방전 시간이 충분히 길어 C 전압이 유지되므로 출력은 피크-피크 2V를 유지한 채 $-V_1$ 에서 $-V_1-2V$ 사이를 오간다.

문제 19

정답 및 해설

전류는 $i(t)=\dfrac{E}{R}\left(1-2e^{-t/\tau}\right)$ 이다.

a 쪽 전원은 극성이 반대로 연결되어 있어 t < 0 정상상태 전류는 $i(0)=-\dfrac{E}{R}$ 이고, 인덕터 전류는 순간적으로 변하지 않는다.

문제 20

다음 CMOS 회로의 입력단자 A와 B에 5 [V](로직레벨 ‘1’) 혹은 0 [V](로직레벨 ‘0’)의 전압이 인가된다. 이 논리회로의 이름은?

1OR 게이트

2AND 게이트

3NOR 게이트

4NAND 게이트

정답 및 해설

이 회로는 NOR 게이트이다.

풀업 PMOS( $\mathrm{Q}_{1}$ , $\mathrm{Q}_{2}$ )는 직렬, 풀다운 NMOS( $\mathrm{Q}_{3}$ , $\mathrm{Q}_{4}$ )는 병렬이다.

A·B가 모두 0이면 두 PMOS가 켜지고 NMOS가 모두 꺼져 X = 1이다.
A·B 중 하나라도 1이면 해당 NMOS가 켜져 X = 0이고 직렬 PMOS 경로는 끊긴다.