[전자기능사 필기] 16년 3회차 기출문제 정답·해설 페이지

저항 R = 5Ω과 용량성 리액턴스 $X_C$ = 4Ω이 병렬로 접속된 회로에서 임피던스는
$Z = \frac{1}{\sqrt{\frac{1}{R^2} + \frac{1}{X_C^2}}}$
로 구한다.
$Z = \frac{1}{\sqrt{\frac{1}{5^2} + \frac{1}{4^2}}} = \frac{1}{\sqrt{\frac{1}{25} + \frac{1}{16}}} = \frac{1}{\sqrt{0.04 + 0.0625}} = \frac{1}{\sqrt{0.1025}} = \frac{1}{0.3202} \approx 3.12\text{Ω}$이다.

블로킹 발진회로는 이완 발진(relaxation oscillation)으로 구동하는 비정현파 발진회로다. 트랜지스터의 포화(saturation)와 차단(cutoff) 사이를 반복하면서 톱니파나 펄스 같은 비정현파를 생성하므로, 정현파 발진회로가 아니다.
정현파(사인파) 발진회로는 연속적인 정현파 신호를 출력하는 발진회로이다.
RC 발진회로: RC 소자의 위상편이를 이용한 정현파 발진이다.
LC 발진회로: 공진 탱크 회로로 정현파를 유지하는 정현파 발진이다.
수정 발진회로: 수정의 고정밀 공진 특성으로 정현파를 발진시킨다.

정류기의 평활회로는 저역 통과 여파기(Low Pass Filter)에 속한다. 정류 후 출력되는 맥동 전압(ripple voltage)을 제거하기 위해 콘덴서와 인덕터 등으로 구성된 평활회로는 저주파 성분(직류 성분)은 통과시키고 고주파 성분(맥동 성분)을 감쇠시키는 특성을 가지기 때문이다. 이는 저역 통과 여파기의 정의 — 낮은 주파수는 감쇠 없이 통과시키고 높은 주파수는 차단하는 특성 — 과 정확히 일치한다.

주파수 안정도 측면에서 수정 발진회로가 가장 우수하다. 수정(수정체, crystal)은 압전 효과에 의해 극도로 높은 Q값(수천~수만)을 가지며, 주파수 온도계수가 매우 작아 외부 환경 변화에 거의 불감한다.
주파수 안정도는 발진회로가 외부 환경 변화(온도, 전압, 부하 임피던스 등)에도 불구하고 설정된 주파수를 유지하는 능력을 의미한다. 클랩, 하틀리, 콜피츠 발진회로는 LC 탱크 회로를 사용하므로 Q값이 상대적으로 낮고(수십~수백) 온도, 전압 변화에 민감하여 주파수 드리프트가 발생한다.

이 회로의 발진주파수는 $f = \dfrac{1}{2\pi\sqrt{6}RC}$로 유도되며, 이는 3단 RC망의 위상조건과 이득조건(이득 최소 29 이상)을 만족시키는 주파수이다. 따라서 발진주파수는 f = 1/(2π√6 RC)이다.
위상천이(RC 이상형) 발진회로는 3단 RC 저역통과 위상천이망을 사용하며, 각 단에서 60°씩 총 180° 위상이 지연된다. 이것이 증폭기의 180°와 합쳐져 궤환신호가 입력과 동상이 되는 조건에서 발진한다.

회로는 JK 플립플롭 3개를 클럭 공통 입력으로 연결한 동기식 카운터이며, J=K=1로 토글 동작하는 3개의 FF 출력이 병렬로 표시된다. 플립플롭이 3비트이므로 카운트 범위는 $2^3=8$가지, 즉 Mod-8 카운터로 동작한다.

그림은 신호원 Vs가 비반전(+) 입력에 직접 들어가고, R1은 반전(−) 입력과 접지 사이에, R2는 출력 Vo와 반전 입력 사이에 놓인 비반전 증폭기이므로 전압 증폭도는 $\dfrac{R_1+R_2}{R_1}$이다.
가상 단락에 의해 반전 입력의 전압은 Vs와 같고, 출력 Vo는 R2와 R1이 분압해 반전 입력으로 되돌아온다. 즉 $V_s=V_o\cdot\dfrac{R_1}{R_1+R_2}$이다.
정리하면 $A_v=\dfrac{V_o}{V_s}=1+\dfrac{R_2}{R_1}=\dfrac{R_1+R_2}{R_1}$이며, 출력이 입력과 같은 위상이면서 증폭도는 항상 1보다 크다.
$\dfrac{R_2}{R_1}$만 쓴 값은 되먹임 저항비만 취해 비반전 증폭기 특유의 +1 항을 빠뜨린 결과다.
$\dfrac{R_1}{R_1+R_2}$는 되먹임 분압비(β) 자체로 증폭도의 역수이고, $\dfrac{R_1}{R_2}$는 두 저항의 단순 비일 뿐이다.

황화카드뮴(CdS) 셀은 광도전(photoconductor) 방식으로 작동하며, 빛을 받으면 저항값만 변화한다. CdS 셀 자체는 전류나 전압을 발생하지 않고 외부 전원이 필요하며, 빛에 의해 저항이 감소할 뿐이므로 광에너지를 직접 전기에너지로 변환하지 못한다.
광전소자는 빛에너지를 전기신호로 변환하는 방식에 따라 분류된다. 광전 다이오드, 광전 트랜지스터, 태양전지는 모두 PN접합의 광전효과를 이용해 빛을 직접 전류 또는 전압으로 변환한다.

CPU의 핵심 구성 요소는 연산장치(ALU), 제어장치, 레지스터이며, 이들은 모두 CPU 내부에서 명령어 처리와 데이터 연산을 담당한다. 입력장치는 키보드, 마우스 등 컴퓨터 외부 주변기기로서 CPU의 구성 요소가 아니라 입출력 장치에 해당하므로 정답은 2번이다.

고급 언어로 작성된 소스 프로그램 전체를 한꺼번에 읽어서 기계어로 번역하여 목적 프로그램을 생성하는 프로그램은 컴파일러다. 어셈블리어는 저급 언어이고, 인터프리터는 소스 코드를 한 줄씩 읽어 실시간으로 실행하므로 목적 프로그램을 생성하지 않으며, 로더는 컴파일된 목적 프로그램을 메모리에 적재하는 역할을 한다.

1의 보수는 2진수의 각 비트를 반대로 뒤집는 연산이다. (1010)₂의 경우 각 자리수를 0→1, 1→0으로 변환하면 0101이 된다. 따라서 정답은 1번이다.

명령어의 피연산자 부분에 데이터의 값 자체를 직접 포함하는 주소지정방식은 즉시 주소지정방식(Immediate Addressing)이다. 즉시 주소지정방식은 주소를 참조하지 않고 명령어 내에 실제 데이터 값을 저장하므로 추가적인 메모리 접근이 필요 없다.
나머지 방식은 모두 데이터 값을 직접 포함하지 않는다.
절대 주소지정방식: 메모리의 절대 주소를 지정한다.
상대 주소지정방식: 현재 주소로부터의 상대 거리를 사용한다.
간접 주소지정방식: 레지스터나 메모리에 저장된 주소를 참조한다.

선입선출(FIFO, First In First Out)은 먼저 들어온 데이터가 먼저 나가는 자료구조의 특성이다. RAM과 ROM은 메모리로 임의 접근이 가능하므로 FIFO 구조가 아니며, STACK은 후입선출(LIFO) 방식으로 나중에 들어온 데이터가 먼저 나간다. QUEUE는 대기열 구조로 앞에서 삽입, 뒤에서 제거되는 FIFO 동작을 한다.

순서도는 프로그래밍 언어와 무관하게 알고리즘의 논리 흐름을 표준 기호로 표현하는 도구이므로, 모든 프로그래밍 언어에서 공통적으로 사용할 수 있다. 1번은 순서도가 코딩의 직접적 기초 자료가 되는 것이 맞고, 2번은 순서도를 통해 논리 흐름을 시각적으로 파악하므로 오류 원인 추적이 용이하며, 3번도 프로그램의 전체 구조와 처리 순서를 한눈에 이해할 수 있다는 점에서 올바른 설명이다.

전압계의 지시값은 약 90V이다. 전압계는 매우 높은 내부저항을 가지므로 회로에 흐르는 전류를 계산한 후 전지의 단자전압을 구한다.
전지의 기전력 E = 100V, 내부저항 r = 33Ω, 전압계의 내부저항 R = 300Ω이 직렬로 연결되므로, 회로의 총 저항은 r + R = 33 + 300 = 333Ω이다.
회로에 흐르는 전류는
$I = \frac{E}{r+R} = \frac{100}{333} \approx 0.3003\text{ A}$이다.
전압계가 측정하는 값은 전지의 단자전압으로,
$V = E - Ir = 100 - 0.3003 \times 33 \approx 100 - 9.91 \approx 90.09\text{ V}$이다.

테스트 패턴 발생기는 텔레비전 수상기의 성능을 조정·검사하기 위해 표준화된 패턴(격자, 계단파, 색상 등)을 발생시키는 장비다. 텔레비전 송신국에서 방송 송출 전에 전송 시스템을 확인하고, 수상기 사용자나 기술자가 화면의 밝기, 명암도, 색감, 왜곡 등을 조정할 때 기준이 되는 신호를 제공한다. ①정현파 발생기(함수발생기)의 용도이고, ②회로 도면은 CAD 소프트웨어로 작성하며, ③복조는 검파기·복조기로 수행하므로 모두 부적절하다.

반도체에 전기장을 가하면 전자-정공 쌍이 재결합할 때 에너지를 빛으로 방출하는 현상이 발생하며, 이것이 전기 발광(electroluminescence)이다. 열전 효과는 온도 차이에 의해 발생하고, 광전 효과는 빛이 입사할 때 일어나며, 홀 효과는 자기장 속에서 전류가 흐를 때 수직 방향으로 전압이 발생하는 현상으로 전기장만으로는 유도되지 않는다.

오디오 시스템에서 잡음의 영향을 가장 크게 받는 부분은 신호 경로의 초단에 위치한 등화 증폭기이다. 신호 처리 과정에서 초단에 추가된 잡음은 후단의 모든 증폭 단계를 거치면서 누적·확대되므로, 전체 시스템 노이즈 지수(Noise Figure)에 가장 큰 영향을 미친다. 저주파·전력·주출력 증폭기들은 신호의 후단에서 작용하므로 추가 잡음이 있더라도 최종 신호 대비 노이즈 지수에 미치는 상대적 영향이 훨씬 작다.

안테나와 급전선 거리를 멀리 떼어내는 것은 고스트 경감과 직접적 관련이 없으며, 오히려 신호 손실을 초래할 수 있다.
TV 고스트(ghost)는 직접파와 반사파가 시간차를 두고 수신되어 화면에 겹쳐 보이는 현상이므로, 경감 대책은 수신 신호의 선택성을 높이거나 특정 방향의 신호를 우선적으로 수신하는 데 초점이 맞춰진다.
안테나 높이 변경은 수신각도를 조절하여 직접파와 반사파의 입사 각도를 달리한다.
지향성이 예민한 안테나는 원하는 방향 신호만 선택적으로 수신한다.
동축케이블은 차폐 효과로 노이즈와 간섭을 감소시킨다.

전자기파의 파장은 $\lambda = \frac{v}{f}$ 공식으로 구한다. 주어진 값을 대입하면 $f = 1 \text{ MHz} = 1 \times 10^6 \text{ Hz}$, $v = 3 \times 10^8 \text{ m/s}$이므로 $\lambda = \frac{3 \times 10^8}{1 \times 10^6} = 3 \times 10^2 =$이다.