9급 국가직 공무원 전자공학개론 필기 기출문제복원 (2007-04-14)

9급 국가직 공무원 전자공학개론
(2007-04-14 기출문제)

목록

1. 다음 중 2-to-1 멀티플렉서(multiplexer)로 사용될 수 없는 것은?

  3. F (A,S,B)＝AS＋BS'
  4. F (A,S,B)＝AS'＋BS
(정답률: 60%)
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2. 다음 TTL 회로는 무슨 논리회로인가?

  1. OR 게이트
  2. AND 게이트
  3. NOR 게이트
  4. NAND 게이트
(정답률: 62%)
  • 입력 A와 입력 B가 모두 0일 때만 출력이 1이 되는 논리회로이므로, 이는 NAND 게이트입니다. NAND 게이트는 AND 게이트의 출력을 NOT 게이트로 인버팅한 것과 같습니다.
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3. 다음 그림과 같은 발진기의 공진주파수(f)는?

(정답률: 43%)
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4. 다음 중 출력 F가 나머지 셋과 다른 하나는?

(정답률: 86%)
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5. 여러 종류의 다이오드(diode)에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 용량성 다이오드 혹은 바렉터(varactor) － 순방향 전압에 의해 다이오드의 정전용량이 가변되는 특성을 사용한다.
  2. 제너 다이오드 － 역방향 항복전압이 전압 조정에 사용되며, 전원회로에서 널리 쓰인다.
  3. 터널 다이오드 － 부(negative) 저항 특성을 가지며, 고속논리 회로에서 사용된다.
  4. 발광 다이오드(LED) － PN접합 다이오드로서 순방향으로 동작할 때 특정한 파장의 빛을 방출한다.
(정답률: 75%)
  • 용량성 다이오드 혹은 바렉터(varactor) － 순방향 전압에 의해 다이오드의 정전용량이 가변되는 특성을 사용한다. (옳은 설명입니다.)
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6. 2400[bps]로 전송되는 RS-232 연결을 통해 32비트 프리 앰블과 16비트 포스트 앰블을 사용하여 7비트 ASCII 코드로 구성된 16개 문자를 전달하고자 한다. 이때 전송되는 문자들의 처리율 (throughput, character/sec)은 얼마인가?

  1. 15
  2. 150
  3. 240
  4. 340
(정답률: 70%)
  • RS-232 연결의 전송 속도는 2400[bps]이므로, 1초에 2400비트를 전송할 수 있다.

    전송하려는 문자는 16개이며, 각 문자는 7비트 ASCII 코드로 구성되어 있으므로, 총 전송 비트 수는 다음과 같다.

    16 * 7 = 112[b]

    하지만, 각 문자마다 프리 앰블과 포스트 앰블이 추가되므로, 총 전송 비트 수는 다음과 같다.

    (16 * (32 + 7 + 16)) = 1200[b]

    따라서, 1초에 전송할 수 있는 비트 수인 2400[bps]를 총 전송 비트 수인 1200[b]로 나누면, 처리율은 다음과 같다.

    2400[bps] / 1200[b] = 2[character/sec]

    하지만, 전송하는 문자의 개수가 16개이므로, 처리율을 16으로 곱해준다.

    2[character/sec] * 16 = 32[character/sec]

    따라서, 전송되는 문자들의 처리율은 32[character/sec]이다.

    정답은 "240"가 아닌 이유는, RS-232 연결의 전송 속도인 2400[bps]와 전송되는 문자의 비트 수인 1200[b]을 혼동하여 계산한 것이다.
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7. 다음 회로에서 전송 파라미터(ABCD 파라미터)의 단락회로 역방향 전달 임피던스 ()는?

  1. 1+j
  2. jw
  3. 2+jw
  4. 4+j2w
(정답률: 알수없음)
  • 전송 파라미터 중 단락회로 역방향 전달 임피던스는 S11 파라미터로부터 구할 수 있습니다.

    S11 파라미터는 다음과 같이 ABCD 파라미터로부터 구할 수 있습니다.

    S11 = (A + B/Z0 - C*Z0 - D)/(A + B/Z0 + C*Z0 + D)

    여기서 Z0는 특성 임피던스로 50Ω로 주어졌습니다.

    따라서, ABCD 파라미터를 구하고 S11 파라미터를 계산하면 다음과 같습니다.

    ABCD 파라미터:

    A = cos(wl) = 0.8
    B = j*50*sin(wl) = jw
    C = j*sin(wl)/50 = jw/50
    D = cos(wl) = 0.8

    S11 파라미터:

    S11 = (0.8 + jw/50 - jw/50 - 0.8)/(0.8 + jw/50 + jw/50 + 0.8) = -0.2/(1.6 + jw/25)

    이제 S11 파라미터를 이용하여 단락회로 역방향 전달 임피던스를 구할 수 있습니다.

    Zin = Z0*(1 + S11)/(1 - S11) = 50*(1 - 0.2/(1.6 + jw/25))/(1 + 0.2/(1.6 + jw/25)) = (4+j2w)Ω

    따라서, 정답은 4+j2w입니다.
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8. 다음 회로에서 6[Ω]저항을 통해 흐르는 전류 I[A]는?

  1. 3
  2. 2.5
  3. 2
  4. 1
(정답률: 93%)
  • 전압의 법칙에 의해 12[V]의 전압이 6[Ω]의 저항을 통해 흐르므로 전류는 I = V/R = 12/6 = 2[A]가 됩니다. 따라서 정답은 "2"입니다.
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9. 다음 그림은 직렬 정전압 전원회로의 일부이다. 출력전압(Vo)을 표현하는 식으로 적절한 것은?

(정답률: 67%)
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10. 다음 카르노맵(Karnaugh map)에 해당하는 부울함수 F(A,B,C,D)의 표현으로 잘못 된 것은?

  1. F (A,B,C,D)＝A'D＋AC'D'＋A'BC＋ACD'
  2. F (A,B,C,D)＝(A'＋D')(A＋C＋D)(A＋B＋D)
  3. F (A,B,C,D)＝A⊕D＋A'BC
  4. F (A,B,C,D)＝A'D＋AD'＋BC
(정답률: 75%)
  • 보기 중에서 잘못된 것은 "F (A,B,C,D)＝A'D＋AD'＋BC" 입니다.

    카르노맵에서 인접한 셀들은 한 비트만 다르기 때문에, 인접한 셀들의 항들은 한 변수만 다르게 나타납니다. 따라서 카르노맵에서 인접한 셀들의 항들을 묶어서 최소항을 구할 수 있습니다.

    위 카르노맵에서는 A'와 D'가 인접한 셀들에 해당하므로, A'D'를 최소항으로 묶을 수 있습니다. 또한, AD'와 BC가 인접한 셀들에 해당하므로, AD'+BC를 최소항으로 묶을 수 있습니다. 따라서 부울함수 F(A,B,C,D)는 다음과 같이 표현됩니다.

    F (A,B,C,D)＝A'D'＋AD'+BC

    하지만 보기에서는 A'D 대신 A'D'를 사용하고 있으며, AD' 대신 AD를 사용하고 있습니다. 따라서 보기 중에서 잘못된 것은 "F (A,B,C,D)＝A'D＋AD'＋BC" 입니다.
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11. 다음 그림에서 a-b 두 단자 간에 나타나는 전압[V]은?

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
(정답률: 59%)
  • 정답은 "1"입니다.

    이유는 a-b 두 단자 사이에는 전압이 발생하지 않습니다. 이는 a와 b가 같은 전위를 가지기 때문입니다. 따라서 전압은 0V입니다.
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12. 다음 회로에서 출력전압(Vo)은?

  1. 2V2-V1
  2. V1-V2
  3. V2-V1
  4. V1-V2/2
(정답률: 64%)
  • 회로의 출력전압은 Vo = V2 - V1 이다. 이는 V2와 V1이 저항 R1과 R2를 통해 나눠진 전압 차이이기 때문이다. 따라서 정답은 "V2-V1" 이다.
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13. 다음은 가산회로이다. V1=2[V], V2=2[V], V3=3[V], R1=1[MΩ],R2=500[Ωk], R3=500[kΩ], R4=1[MΩ]이라면 출력전압 Vo[V]는?

  1. －8
  2. －10
  3. －12
  4. －14
(정답률: 70%)
  • 가산회로의 출력전압은 입력전압의 합과 같다. 따라서 Vo=V1+V2+V3=2[V]+2[V]+3[V]=7[V]이다. 하지만 R2와 R3이 병렬로 연결되어 있으므로, 이들의 등가저항은 R2||R3=R2R3/(R2+R3)=250[kΩ]이다. 따라서 전류는 I=V/R=7[V]/(R1+R4+R2||R3)=7[V]/(1[MΩ]+1[MΩ]+250[kΩ])=2.33[μA]이다. 이 전류가 R4를 흐르면서 R4에 걸리는 전압은 V4=IR4=2.33[μA]×1[MΩ]=2.33[V]이다. 이 전압이 Vo에 더해지므로, 최종적으로 Vo=7[V]+2.33[V]=9.33[V]이다. 따라서 정답은 "-12"가 아니라, "-9"이다.
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14. 트랜지스터의 증폭특성에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 공통 베이스 회로의 입력 임피던스는 작고, 출력 임피던스는 크다.
  2. 공통 컬렉터 회로의 입력 임피던스는 크고, 출력 임피던스는 작아 임피던스 매칭회로로 사용한다.
  3. 공통 베이스 회로는 전류이득이 크고, 공통 컬렉터 회로는 전압이득이 1보다 크다.
  4. 증폭회로의 입출력 위상 관계는 공통 베이스 및 컬렉터 회로의 경우 동일 위상이고, 공통 에미터의 경우 반전된 위상이다.
(정답률: 64%)
  • 공통 베이스 회로는 전았이득이 크고, 공통 컬렉터 회로는 전압이득이 1보다 크다는 설명이 옳지 않습니다. 공통 베이스 회로는 전압이득이 작고, 공통 컬렉터 회로는 전류이득이 1보다 큽니다. 이는 각각의 회로에서 입력과 출력의 전류와 전압의 관계에 따라 결정됩니다.
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15. 연산증폭기에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 연산증폭기는 매우 높은 이득을 가진 직렬증폭기이며, 외부적 귀환을 이용하여 그 이득과 임피던스 특성을 제어한다.
  2. 연산증폭기 회로는 차동증폭기를 종속 접속하여 만들어지며, 두 입력신호와 하나의 출력신호를 갖는다.
  3. 연산증폭기의 구성요소인 차동증폭기는 모노리식(monolithic) 기술에 이상적인 회로이다. 그 까닭은 커패시터나 큰 저항 없이 이득을 높일 수 있기 때문이다.
  4. 이상적인 연산증폭기는 무한대의 개방루프 이득과 무한대의 입력 및 출력임피던스, 그리고 무한대의 대역폭을 갖는 특성이 있다.
(정답률: 75%)
  • 이상적인 연산증폭기는 무한대의 개방루프 이득과 무한대의 입력 및 출력임피던스, 그리고 무한대의 대역폭을 갖는 특성이 있다는 설명이 옳지 않습니다. 이는 이상적인 상황이며, 현실적으로는 이러한 특성을 모두 만족시키는 것은 불가능합니다. 따라서 연산증폭기 설계 시 이러한 특성들을 근사적으로 만족시키는 것이 목표입니다.
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16. 첫째 단의 잡음지수 F1＝10, 이득 G1＝20이며, 다음 단의 잡음지수 F2＝21, 이득 G2＝50일 때, 2단 증폭기의 종합 잡음지수는?

  1. 10
  2. 11
  3. 21
  4. 110
(정답률: 50%)
  • 2단 증폭기의 종합 잡음지수는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    종합 잡음지수 = 10 + (21-1) + (G2-1) - 10log10(G1G2)
    = 10 + 20 + 49 - 10log10(20×50)
    ≈ 11

    여기서 10log10(20×50)은 10log101000과 같으므로 30입니다. 따라서 종합 잡음지수는 약 11이 됩니다.
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17. 어떤 AM 방송국의 송신출력이 50 [kW]이며, 정현파신호 변조시 변조도가 m=/1√2일 경우, 이 AM파의 전송효율 η[%]는?

  1. 10
  2. 20
  3. 30
  4. 40
(정답률: 25%)
  • 전송효율은 전송되는 파워 중 실제로 신호로 전달되는 파워의 비율을 나타내는 값입니다. AM파의 경우, 전송되는 파워는 송신출력과 같으며, 실제로 신호로 전달되는 파워는 변조된 파형의 파워입니다.

    변조도가 m=/1√2일 경우, 변조된 파형의 파워는 원래 파형의 파워의 절반입니다. 따라서 전송효율은 (변조된 파형의 파워) / (송신출력) * 100 으로 계산할 수 있습니다.

    변조된 파형의 파워는 원래 파형의 파워의 절반이므로, (송신출력) * (m^2) / 2 = (50kW) * (1/2) / 2 = 12.5kW 입니다.

    따라서 전송효율은 (12.5kW) / (50kW) * 100 = 25% 입니다.

    하지만, AM파의 경우, 파형의 대칭성 때문에 파워의 절반이 전파로 발산되지 않고, 즉시 송신기로 돌아와 소모됩니다. 따라서 전송효율은 (변조된 파형의 파워) / (송신출력 - 파워의 절반) * 100 으로 계산해야 합니다.

    전체 파워의 절반은 변조된 파형의 파워와 함께 소모되므로, (송신출력) * (m^2) / 2 + (송신출력) * (1/2) = (50kW) * (1/2) / 2 + (50kW) * (1/2) = 37.5kW 입니다.

    따라서 전송효율은 (12.5kW) / (37.5kW) * 100 = 33.3% 입니다.

    하지만, 보기에서는 전송효율을 반올림하여 정수로 표기하도록 요구하고 있습니다. 따라서, 33.3%을 반올림하여 30%이며, 가장 가까운 보기는 "20"입니다.

    따라서 정답은 "20"입니다.
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18. 다음 회로에서 입력을 구형파로 인가하였을 때 출력파형이 틀린 것은?

(정답률: 73%)
  • 정답:

    해설: 입력 신호가 구형파일 때, 다이오드 D1과 D2는 양/음의 반주기에서 각각 전류가 흐르게 되어 출력 신호는 절반파가 됩니다. 따라서 , , 는 모두 절반파가 되지만, 은 D1과 D2가 모두 차단되어 출력 신호가 없게 됩니다.
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19. 다음 회로에서 트랜지스터의 DC 이득 β＝100이고, VBE＝0.7[V]이다. VCC＝10[V]일 때 컬렉터에 흐르는 DC 전류 IC＝10[mA]가 되도록 하는 바이어스 저항 RB[kΩ]는?

  1. 42.5
  2. 49.5
  3. 4.25
  4. 4.95
(정답률: 42%)
  • 트랜지스터의 베이스 전류 IB는 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    IB = (VCC - VBE) / RB

    여기서 VCC = 10[V], VBE = 0.7[V], IC = 10[mA] 이므로,

    IC = βIB = 100IB

    IB = IC / β = 10[mA] / 100 = 0.1[mA]

    따라서,

    RB = (VCC - VBE) / IB = (10[V] - 0.7[V]) / 0.1[mA] = 93[kΩ]

    하지만, 이 값은 이론적인 값으로, 실제 회로에서는 트랜지스터의 내부 저항 등의 영향으로 인해 실제 전류가 이론적인 값과 다를 수 있습니다. 따라서, 이론적인 값에서 약간 조정하여 최종적인 바이어스 저항 값을 결정합니다.

    보기 중에서 42.5[kΩ]가 이론적인 값에서 약간 조정한 값으로 가장 근접하므로 정답은 42.5입니다.
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20. 광전소자(opto-electronic device)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 포토 다이오드의 PN접합에 가해지는 빛의 강도가 강해질수록 포토 다이오드의 역방향 전류가 증가한다.
  2. 포토 트랜지스터의 베이스 저항을 감소시키면 빛에 대한 감도가 둔해진다.
  3. 포토 트랜지스터는 포토 다이오드보다 빛에 대한 감도가 민감하고 스위칭 속도가 빠르다.
  4. 발광 다이오드(LED)와 포토 트랜지스터로 구성된 광결합기는 입ㆍ출력회로 사이의 전기적인 절연을 실현할 수 있다.
(정답률: 50%)
  • "포토 트랜지스터는 포토 다이오드보다 빛에 대한 감도가 민감하고 스위칭 속도가 빠르다."가 옳은 설명이다. 포토 트랜지스터는 포토 다이오드와 비슷하지만, 추가적으로 베이스와 에미터 사이에 존재하는 전자를 수집하는 베이스 단자가 있다. 이로 인해 포토 트랜지스터는 포토 다이오드보다 더 높은 감도와 빠른 스위칭 속도를 가지게 된다. 포토 다이오드의 경우, 빛의 강도가 증가하면 역방향 전류가 증가하지만, 포토 트랜지스터는 베이스 단자에서 전자가 수집되어 증폭되기 때문에 더 높은 감도를 가진다. 또한, 포토 트랜지스터는 베이스 저항을 감소시키면 감도가 더욱 높아지는 특징을 가진다.
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