[전자기능사 필기] 13년 4회차 기출문제 정답·해설 페이지

그림은 수정 진동자가 트랜지스터의 베이스와 이미터 사이에 들어간 피어스 B-E형 발진회로다.
배선을 따라가면 왼쪽 수정 진동자(전극 사이에 직사각형을 끼운 기호)의 한쪽 단자는 $R_B$·$R_A$ 가 만나는 베이스 마디에, 다른 쪽 단자는 $R_E$·$C_E$ 가 놓인 이미터 마디에 이어져 있다. 컬렉터에는 가변 콘덴서 $C$ 와 변성기 1차 코일로 된 동조 회로가 놓이고, $C_f$ 가 컬렉터에서 베이스로 되먹임 경로를 만든다.
이처럼 수정편이 B-E 간에 놓인 구성은 콜피츠형과 등가이며, 발진 주파수가 수정 진동자의 기계적 공진 주파수로 결정되어 온도·전원 변동에도 매우 안정하다.
수정 진동자가 컬렉터-베이스 사이에 들어가면 하틀리형과 등가인 C-B형이 되는데, 그림의 수정편은 컬렉터가 아니라 이미터 쪽 마디에 물려 있다.
하틀리·콜피츠 발진회로는 수정편 없이 코일의 중간 탭이나 두 콘덴서의 분압으로 되먹임을 얻는 LC 발진회로여서, 수정 진동자가 그려진 이 회로와 맞지 않는다.

FET의 핀치오프(Pinch-off) 전압은 드레인 전류가 0이 될 때의 게이트와 소스 사이의 전압을 말한다.
게이트 전압을 점점 크게 걸어 채널을 좁혀 가다가 채널이 완전히 막혀 드레인 전류가 흐르지 않게 되는 순간의 게이트-소스 간 전압이 핀치오프 전압이며, 드레인 전류가 포화되는 시점의 드레인-소스 간 전압과는 구분되는 개념이다.

비동기식(리플) 계수기는 앞단의 출력이 다음 단의 클록으로 차례차례 전달되면서 전달 지연이 누적되므로, 클록 주파수가 높을수록 오동작 가능성이 커진다.
클록 주기가 누적된 지연보다 짧아지면 모든 단이 상태를 바꾸기도 전에 다음 클록이 들어와 엉뚱한 계수값이 나타난다.
지연 시간과 클록 주기를 견주는 구조이므로 오동작이 클록 주파수와 무관할 수 없다.
클록 주파수가 낮으면 지연이 끝날 여유가 충분해 오히려 오동작이 줄어든다.
직렬로 연결된 플립플롭이 많을수록 누적 지연이 커져 오동작 가능성은 오히려 높아진다.

증폭기의 바이어스가 부적당하면 동작점이 어긋나 진폭과 효율에 문제가 생길 뿐, 신호의 주파수 자체가 변하지는 않는다.
나머지는 동작점이 어긋났을 때 실제로 나타나는 현상이다.
동작점이 한쪽으로 치우치면 신호가 충분히 증폭되지 못해 이득이 낮아진다.
불필요한 직류 전류가 흘러 소자에서 소비되는 전력 손실이 커진다.
신호의 일부가 잘려 나가 출력 파형이 일그러지는 왜곡이 생긴다.

열전자 방출 재료는 높은 온도로 가열된 상태에서 전자를 내보내야 하므로 융점이 높아야 하며, 융점이 낮을 것은 구비조건이 될 수 없다.
나머지는 열전자 방출 재료가 실제로 갖추어야 할 조건이다.
일함수가 작아야 낮은 에너지로도 전자가 쉽게 튀어나온다.
방출 효율이 좋아야 같은 가열 전력으로 더 많은 전자를 얻을 수 있다.
가공과 공작이 쉬워야 원하는 형상의 음극으로 만들 수 있다.

전계효과 트랜지스터에서 특별히 높은 것은 입력 임피던스이므로, 출력 임피던스가 매우 높다고 바꾸어 놓은 설명은 옳지 않다.
FET 는 게이트가 절연되어 있거나 역방향으로 바이어스되어 게이트 전류가 거의 흐르지 않으며, 그래서 입력 임피던스가 매우 커 앞단 회로에 부담을 주지 않는다.
전자나 정공 가운데 한 종류의 다수 캐리어만으로 동작한다는 설명은 옳다.
게이트 전압으로 드레인 전류를 제어한다는 전압 제어 방식 설명도 옳다.
온도가 올라가도 전류가 폭주하지 않아 열적으로 안정하다는 설명도 옳다.

출력이 아무 소자 없이 그대로 반전 입력으로 되돌아오는 전압 플로어(전압 따르개) 이므로 출력은 입력과 같은 $V_o = V_i$ 가 된다.
그림에서 삼각형 증폭기의 (+) 단자에 $V_i$ 가 들어가고, 출력 단자에서 나온 선이 곧바로 위로 돌아 (−) 단자에 직결되어 있다. 즉 되먹임률이 $\beta = 1$ 인 전부 되먹임이다.
이상적인 연산증폭기에서는 두 입력 단자의 전위차가 0(가상 단락)이므로 $V_{(-)} = V_{(+)} = V_i$ 이고, (−) 단자가 출력과 직결되어 있으니 $V_o = V_{(-)} = V_i$ 이다. 전압은 그대로지만 입력 임피던스가 크고 출력 임피던스가 작아 완충(버퍼) 단으로 쓴다.
무한대가 되려면 되먹임이 없어야 하는데, 출력이 (−) 단자로 전부 되돌아와 이득이 1 로 묶여 있다.
부호가 뒤집힌 $-V_i$ 는 입력이 (−) 단자로 들어가는 반전 증폭 구조의 결과이고, 그림은 입력이 (+) 단자로 들어간다.

직렬형 정전압 회로는 보호 회로가 없으면 과부하나 단락 시 제어 소자에 큰 전류가 그대로 흐르므로, 과부하 시 전류가 제한된다는 설명은 맞지 않는다.
그래서 실제 회로에서는 전류 제한 회로를 따로 덧붙여 제어용 트랜지스터를 보호한다.
경부하에서 병렬형보다 효율이 훨씬 좋다는 것은 직렬형의 실제 장점이다.
출력 전압의 안정 범위를 비교적 넓게 설계할 수 있다는 것도 실제 특징이다.
증폭단을 늘려 출력저항과 전압 안정계수를 매우 작게 만들 수 있다는 것도 옳다.

제너 다이오드는 역방향 항복 영역에서 전류가 변해도 양단 전압이 거의 일정하게 유지되는 성질을 이용하므로 전압안정회로에 쓰인다.
나머지 회로는 제너 다이오드의 정전압 특성과는 목적이 다르다.
검파회로는 변조된 신호에서 원래의 신호 성분을 꺼내는 회로이다.
고주파발진회로는 일정한 주파수의 신호를 스스로 만들어 내는 회로이다.
고압정류회로는 높은 교류 전압을 직류로 바꾸어 주는 회로이다.

Y(스타) 결선에서는 선간 전압이 상전압의 $\sqrt{3}$배가 되므로, 각 상의 전압이 100V일 때 선간 전압은 약 173V이다.
공식 $V_l = \sqrt{3}\,V_p$
대입 $V_l = \sqrt{3} \times 100$
결과 $V_l \approx 173\ [\mathrm{V}]$
Y 결선은 선전류와 상전류가 같고 전압만 $\sqrt{3}$배가 된다는 점에서, 전압이 같고 전류가 $\sqrt{3}$배가 되는 델타 결선과 구분된다.

집적회로는 내부 소자의 내압과 방열에 한계가 있어 고주파 대전력 용도에는 적합하지 않으므로, 주로 그런 용도로 쓰인다는 설명은 장점이 될 수 없다.
나머지는 집적회로가 실제로 갖는 장점이다.
부품 사이의 접속점이 줄어 고장 요인이 적으므로 신뢰성이 높다.
같은 공정으로 한 번에 여러 개를 만들어 내므로 대량 생산에 유리하다.
많은 소자를 한 칩에 담아 회로를 초소형으로 만들 수 있다.

플립플롭(flip-flop)은 두 개의 안정 상태를 가지고 입력 신호에 따라 상태가 전환되는 회로로, 이는 쌍안정 멀티바이브레이터(bistable multivibrator)와 동일한 개념이다. 클리핑회로는 신호의 일부를 절단하는 회로이고, 무안정 멀티바이브레이터는 안정 상태가 없어 자동으로 진동하는 회로이며, 단안정 멀티바이브레이터는 하나의 안정 상태만 가지고 외부 입력에 의해 일시적으로 다른 상태로 변한 후 원래 상태로 돌아오는 회로이므로 모두 플립플롭과 다르다.

전기 저항에서의 발열량은 Q = I²Rt 공식으로 구하며, 선택지상 144[kcal]에 가장 가깝다.
주어진 값: 저항 R = 100[Ω], 전류 I = 10[A], 시간 t = 1분 = 60[s]이므로,
Q = 10² × 100 × 60 = 100 × 100 × 60 = 600,000[J]이다.
이를 칼로리로 환산하면 1[cal] = 4.2[J]이므로
Q = 600,000 ÷ 4.2 ≈ 142,857[cal] ≈ 143[kcal]이다.
1[cal] = 4.18[J]로 계산하면 더 정확히 143.5[kcal]가 나온다.

고전압·고전류를 얻는 데 가장 적합한 것은 브리지 정류 회로이다.
브리지 정류는 센터탭 없이 변압기 2차 권선 전체를 두 반주기 모두에 사용하므로 변압기 이용률과 정류 효율이 높고, 같은 출력에서 다이오드 하나가 견디는 역전압 부담도 작아 큰 전압·전류를 안정적으로 다룰 수 있다.
반파정류기는 한 반주기만 이용해 효율이 낮고 맥동이 커서 대전류용으로 부적합하다.
단상 양파정류기(센터탭형)는 권선을 절반씩 나누어 쓰므로 변압기 이용률이 낮다.
배전압 반파정류기는 높은 전압은 얻을 수 있으나 콘덴서의 충·방전으로 전류를 공급해 대전류에는 맞지 않는다.

저주파 발진기로 가장 적합한 것은 CR(RC) 발진기이다.
RC 발진기는 저항과 콘덴서의 시정수로 발진 주파수가 정해지므로, 큰 인덕턴스를 쓰지 않고도 낮은 주파수를 안정적으로 만들 수 있다.
콜피츠 발진기는 LC 공진을 이용하므로 주로 고주파 발진에 쓰인다.
수정 발진기는 수정 진동자의 공진을 이용해 안정도가 높은 기준·고주파 발진에 쓰인다.
하틀리 발진기도 LC 공진형이어서 고주파 쪽에 적합하다.

이 2진수는 8진수로 32.74, 16진수로 1A.F가 된다.
8진수는 소수점을 기준으로 3비트씩 묶는다. 정수부 11010은 011 010 이 되어 3, 2 이고, 소수부 11110은 111 100(끝에 0 을 보충)이 되어 7, 4 이므로 32.74 가 된다.
16진수는 4비트씩 묶는다. 정수부 11010은 0001 1010 이 되어 1, A 이고, 소수부 11110은 1111 0000(끝에 000 을 보충)이 되어 F, 0 이므로 끝의 0 을 생략해 1A.F 가 된다.

레지스터의 내용을 1 증가시키는 명령어는 INC(increment)이다.
INC는 피연산자 하나만 받아 그 값에 1을 더하므로, ADD 명령으로 1을 더하는 것과 같은 결과를 더 짧은 명령으로 처리한다.
DEC는 반대로 값을 1 감소시키는 명령이다.
MUL은 곱셈을 수행하는 명령이다.
SUB는 뺄셈을 수행하는 명령이다.

C 언어의 자료형과 거리가 먼 것은 integer이다.
C에서 정수형을 선언하는 키워드는 int이며, integer는 C의 예약어가 아니라 다른 언어에서 쓰는 표기이다.
double은 배정밀도 실수형 키워드이다.
char는 문자 한 개를 담는 1바이트 정수형 키워드이다.
short는 int보다 표현 범위가 좁은 정수형 키워드이다.

두 수의 크기를 비교하는 것은 산술논리연산장치(ALU)가 맡는 일이어서 제어장치의 역할이 아니다.
제어장치는 명령을 해석해 제어 신호를 보내는 지휘 역할을 할 뿐, 데이터를 직접 계산하거나 비교하지는 않는다.
명령을 해독하는 일은 명령 레지스터의 내용을 풀어 읽는 제어장치의 기본 기능이다.
입출력 제어와 시스템 전체의 감시·제어 역시 제어장치가 담당하는 일이다.

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.

부호와 절대값 방식 8비트에서 42를 한 비트씩 산술 시프트하면 좌측은 84, 우측은 21이 된다.
42는 부호 비트 0과 7비트 절대값 0101010 으로 표현되며, 산술 시프트는 부호 비트를 그대로 두고 절대값 부분만 이동시킨다.
좌측으로 한 비트 옮기면 0101010 이 1010100 이 되어 값이 두 배인 84 가 되고, 우측으로 한 비트 옮기면 0010101 이 되어 값이 절반인 21 이 된다.

바르게 설명한 것은 누산기가 사칙연산·논리연산 등의 중간 결과를 기억한다는 내용이다.
누산기(accumulator)는 연산 장치에 딸린 레지스터로, 연산 결과를 받아 두었다가 다음 연산에 곧바로 쓰는 역할을 한다.
자심(magnetic core)은 과거 주기억장치로 쓰이던 소자이지 보조기억장치가 아니다.
자기디스크와 자기테이프는 주기억장치가 아니라 보조기억장치이다.
DRAM은 SRAM보다 집적도가 높아 용량은 크지만 접근 속도는 느리다.

옳지 않은 것은 광학마크판독기(OMR)에 대한 설명이다.
OMR은 답안지처럼 정해진 위치에 표시한 마크를 빛으로 읽는 장치이고, 굵고 가는 막대 코드를 읽어 판매시점 관리에 쓰이는 것은 바코드 판독기이다.
프린터·모니터·플로터가 대표적인 출력장치라는 설명은 옳다.
스캐너가 그림·사진·문서를 이미지 형태로 입력한다는 설명도 옳다.
디지타이저가 판 위의 위치와 정보를 입력해 CAD/CAM에 쓰인다는 설명도 옳다.

연산에 관계되는 상태와 인터럽트 신호를 기억하는 것은 상태 레지스터이다.
상태 레지스터(플래그 레지스터)는 연산 결과의 자리올림·부호·오버플로·영(zero) 여부 같은 상태와 인터럽트 요구를 비트 단위로 보관해 다음 동작의 판단 근거로 쓰인다.
가산기는 덧셈 연산을 실제로 수행하는 회로이다.
누산기는 연산의 중간 결과 값을 저장한다.
보수기는 뺄셈 등을 위해 보수를 만드는 회로이다.

순서도를 사용해 얻는 효과가 아닌 것은 오류의 원인을 찾아 수정하기가 어렵다는 설명이다.
순서도는 처리 흐름을 그림으로 드러내므로 잘못된 분기나 빠진 처리를 눈으로 짚을 수 있어 오류의 원인을 오히려 쉽게 찾아 고칠 수 있게 해 준다.
코딩에 앞서 논리를 정리해 주므로 프로그램 코딩의 직접적인 자료가 된다.
표준 기호로 그려 두면 다른 사람에게 인수·인계하기 쉽다.
프로그램의 내용과 일 처리 순서를 한눈에 파악할 수 있다.

틀린 설명은 사용자가 작성한 프로그램이나 데이터를 저장하고 처리할 수 있다는 내용이다.
사용자가 자유롭게 쓰고 지우는 작업 공간은 RAM이며, ROM은 기록된 내용을 읽어 쓰는 기억장치이다.
전원이 끊겨도 내용이 유지되는 비휘발성 소자라는 설명은 옳다.
사용 중에는 내용을 읽어내는 것만 가능하다는 설명도 옳다.
그래서 부팅 루틴 같은 시스템 프로그램을 저장하는 데 많이 쓰인다.