9급 국가직 공무원 전자공학개론 필기 기출문제복원 (2009-04-11)

9급 국가직 공무원 전자공학개론 2009-04-11 필기 기출문제 해설

이 페이지는 9급 국가직 공무원 전자공학개론 2009-04-11 기출문제를 CBT 방식으로 풀이하고 정답 및 회원들의 상세 해설을 확인할 수 있는 페이지입니다.

9급 국가직 공무원 전자공학개론
(2009-04-11 기출문제)

목록

1과목: 과목 구분 없음

1. 커패시터와 인덕터의 특징을 설명한 것으로 옳지 않은 것은?

  1. 커패시터와 인덕터는 전기에너지 저장능력을 가진 소자이다.
  2. DC 정상상태에서 커패시터는 개방회로처럼 보이고 인덕터는 단락회로처럼 보인다.
  3. 실제의 커패시터와 인덕터에는 누설전류가 존재한다.
  4. 커패시터 양단의 전압은 커패시터에 흐르는 전류의 변화율에 비례한다.
(정답률: 72%)
  • 커패시터 양단의 전압은 흐르는 전류의 적분값에 비례하며, 전류의 변화율에 비례하는 것은 인덕터의 전압 특성입니다.

    오답 노트
    전기에너지 저장능력: 커패시터(전계), 인덕터(자계) 모두 저장 가능
    DC 정상상태: 커패시터는 개방(Open), 인덕터는 단락(Short) 상태가 됨
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

2. 다음 바이폴라 접합 트랜지스터 회로의 기본 관계식으로 옳지 않은 것은?

  1. VBE=VCC-
  2. IE=(1+β)IB
  3. IC=βIB
  4. IB=VCC-VBE/RB
(정답률: 79%)
  • BJT 회로 에서 베이스-이미터 전압 $V_{BE}$는 공급 전압 $V_{CC}$에서 베이스 저항 $R_B$에 걸리는 전압 강하를 뺀 값으로 결정됩니다. 따라서 $V_{BE} = V_{CC} -$ 라는 식은 성립할 수 없는 잘못된 관계식입니다.

    오답 노트
    $I_E = (1 + \beta)I_B$: 이미터 전류는 베이스 전류의 $(1 + \beta)$배가 맞음
    $I_C = \beta I_B$: 컬렉터 전류는 베이스 전류의 $\beta$배가 맞음
    $I_B = (V_{CC} - V_{BE}) / R_B$: 옴의 법칙에 따른 베이스 전류 식임
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

3. 부울함수 를 간략히 한 것은?

(정답률: 90%)
  • 주어진 부울함수 $Y = \overline{A}\overline{B}\overline{C}\overline{D} + A\overline{B}\overline{C}\overline{D} + \overline{A}\overline{B}CD + A\overline{B}CD$를 간략화합니다.
    공통 인수인 $\overline{B}$와 $\overline{C}\overline{D}$ 또는 $CD$를 묶어 정리하면 다음과 같습니다.
    $$Y = \overline{B}\overline{C}\overline{D}(\overline{A} + A) + \overline{B}CD(\overline{A} + A)$$
    $$Y = \overline{B}\overline{C}\overline{D} + \overline{B}CD = \overline{B}(\overline{C}\overline{D} + CD)$$
    여기서 $\overline{C}\overline{D} + CD$는 $\overline{C \oplus D}$ (XNOR)와 같으며, 전체 식은 $\overline{B + (C \oplus D)}$ 형태로 정리되어 최종적으로 의 결과가 도출됩니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

4. 아날로그 신호를 디지털 신호로 바꾸려고 한다. 원 신호의 주파수범위는 최저 20 [Hz]에서 최고 4000 [Hz]이다. 표본(sample)당 12비트를 갖는다고 할 때, 아날로그 신호로 복원시 왜곡이 없기위한 최소비트율[kbps]은?

  1. 24
  2. 48
  3. 96
  4. 80
(정답률: 69%)
  • 나이퀴스트 표본화 정리에 따라 왜곡 없는 복원을 위해서는 최고 주파수의 2배 이상의 속도로 표본화해야 하며, 여기에 표본당 비트 수를 곱하여 비트율을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $R = 2 \times f_{max} \times n$ 비트율 = 2 × 최고주파수 × 표본당 비트 수
    ② [숫자 대입] $R = 2 \times 4000 \times 12$
    ③ [최종 결과] $R = 96$ kbps
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

5. 다음 트랜지스터 회로에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. R1과 R2는 바이어스 전압을 분배하는 역할을 한다.
  2. 출력측 교류전류는 CE를 통해 바이패스(bypass)된다.
  3. 전류를 증폭시키는 공통베이스회로이다.
  4. RE는 출력측 직류전류를 제어하여 바이어스의 안정도를 개선시키는 역할을 한다.
(정답률: 79%)
  • 제시된 회로 는 입력 신호가 베이스(B)로 들어가고 출력 신호가 컬렉터(C)에서 나오는 공통 에미터(Common Emitter) 회로입니다. 따라서 공통베이스회로라는 설명은 틀린 것입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

6. BJT(Bipolar Junction Transistor)와 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)의 설명에 대하여 옳지 않은 것은?

  1. BJT는 베이스 전류에 의해서 구동되며, MOSFET는 게이트 전압에 의해서 구동된다.
  2. BJT는 전자 또는 정공 중 한 종류의 캐리어에 의해서 전류가 흐르며, MOSFET는 전자와 정공의 두 종류 캐리어에 의해서 전류가 흐른다.
  3. BJT는 MOSFET에 비하여 전력소모가 크며, 고속 동작에 주로 이용된다.
  4. MOSFET는 BJT에 비하여 집적회로에서 차지하는 공간이 작아서 대용량 집적이 가능한 디지털 회로에 주로 사용된다.
(정답률: 74%)
  • BJT는 Bipolar(양극성)라는 이름 그대로 전자와 정공 두 종류의 캐리어가 모두 전류 흐름에 참여하는 소자이며, MOSFET은 n채널(전자) 또는 p채널(정공) 중 한 종류의 캐리어만으로 전류가 흐르는 단극성 소자입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

7. R＝50 [Ω], L＝10 [mH]인 RLC 직렬공진회로를 이용하여 주파수가 500 [kHz]인 신호를 얻기 위한 동조회로를 구성하고자 할 때 커패시터 용량 C는? (단, 1/4π2=0.025로 하여 계산하라)

  1. 10 [pF]
  2. 100 [pF]
  3. 10 [μF]
  4. 100 [μF]
(정답률: 32%)
  • RLC 직렬공진회로의 공진 주파수 공식을 이용하여 커패시터 용량을 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $C = \frac{1}{4\pi^{2}f^{2}L}$
    ② [숫자 대입] $C = \frac{0.025}{(500 \times 10^{3})^{2} \times 10 \times 10^{-3}}$
    ③ [최종 결과] $C = 10 \times 10^{-12} = 10\text{ pF}$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

8. 잡음(noise)을 포함하고 있는 입력신호를 정형하여 깨끗한 구형파로 변환하는 회로는?

  1. Schmitt Trigger
  2. Master－Slave Flip－Flop
  3. Emitter Coupled Logic
  4. Phase Splitter
(정답률: 92%)
  • Schmitt Trigger는 히스테리시스 특성을 이용하여 입력 신호에 포함된 잡음을 제거하고, 깨끗한 구형파로 변환하는 정형 회로입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

9. 2개의 논리입력 A, B 중에서 논리입력 S가 0이면 A를, 1이면 B를 출력하는 회로로 옳은 것은?

(정답률: 70%)
  • 선택 신호 $S$의 값에 따라 입력 $A$ 또는 $B$를 선택하여 출력하는 데이터 선택기(Multiplexer) 회로입니다. $S=0$일 때 $\overline{S}=1$이 되어 $A$와 $\overline{S}$의 AND 연산 결과인 $A$가 출력되고, $S=1$일 때 $B$와 $S$의 AND 연산 결과인 $B$가 출력되는 구조인 가 정답입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

10. 다음 회로에 그림과 같은 정현파 입력이 인가될 때 RL에 나타나는 출력파형은? (단, VP >V1＋0.7 [V]이고 VP > V2＋0.7 [V]이며, 다이오드의 순방향바이어스시 양단에 걸리는 전압은 0.7 [V]이다)

(정답률: 80%)
  • 입력 전압 $V_{P}$가 다이오드와 직렬 연결된 전원 전압 및 다이오드 문턱 전압($0.7\text{V}$)보다 크므로, 정(+)의 반주기에서는 $D_{1}$이 도통되어 $V_{1} + 0.7\text{V}$ 전압이 출력되고, 부(-)의 반주기에서는 $D_{2}$가 도통되어 $-(V_{2} + 0.7\text{V})$ 전압이 출력되는 클리핑 회로입니다. 따라서 출력 파형은 가 됩니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

11. 내부 임피던스 Za＝3+j5 [Ω]인 발전기에 임피던스 Zb＝2+j3 [Ω]인 선로를 연결하여 부하에 전력을 공급할 때, 최대전력을 공급하기 위한 부하 임피던스[Ω]는?

  1. 1＋j2
  2. 1－j2
  3. 5－j8
  4. 5＋j8
(정답률: 89%)
  • 최대전력 전달 조건에 따라 부하 임피던스는 발전기와 선로 임피던스의 합의 켤레 복소수(공액 복소수)가 되어야 합니다.
    ① [기본 공식] $Z_L = (Z_a + Z_b)^*$
    ② [숫자 대입] $Z_L = ((3 + j5) + (2 + j3))^* = (5 + j8)^*$
    ③ [최종 결과] $Z_L = 5 - j8$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

12. 연산증폭기를 이용하여 구성된 다음 회로는 어떤 동작을 하는 회로인가?

  1. 전압완충기
  2. 저역통과필터
  3. 미분기
  4. 차동증폭기
(정답률: 50%)
  • 회로의 입력단에 $R_I$와 $C_I$가 병렬로 구성되어 있으며, 이는 전형적인 적분 회로의 특성을 가집니다. 적분 회로는 고주파 성분을 차단하고 저주파 성분만을 통과시키는 저역통과필터(LPF) 기능을 수행합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

13. 다음 연산증폭기 회로의 입력이 vi=10sinωt[V]일 때, 출력vo의 실효(rms)값[V]은?

  1. 10√2
  2. 20
  3. 20√2
  4. 40
(정답률: 69%)
  • 첫 번째 연산증폭기는 비반전 증폭기(이득 2)로 동작하고, 두 번째 연산증폭기는 반전 증폭기(이득 -2)로 동작하여 전체 이득은 $-4$가 됩니다.
    입력 전압의 최댓값이 $10\text{ V}$이므로 출력 전압의 최댓값 $V_{om} = 10\text{ V} \times 4 = 40\text{ V}$입니다.
    실효값(rms)은 최댓값을 $\sqrt{2}$로 나눈 값입니다.
    ① [기본 공식] $V_{rms} = \frac{V_{om}}{\sqrt{2}}$
    ② [숫자 대입] $V_{rms} = \frac{40}{\sqrt{2}}$
    ③ [최종 결과] $V_{rms} = 20\sqrt{2}\text{ V}$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

14. 다음 그림 (a)는 VDD를 논리 1로 하는 증가형 MOSFET로 구현한 논리게이트 회로이다. A와 B는 입력이고 X는 출력이다. 이 논리 게이트 회로를 그림 (b)와 같이 연결할 때, Y는?

  1. TY=A+B+C+D
  4. Y=ABCD
(정답률: 59%)
  • 그림 (a)의 회로는 입력 A, B가 모두 1일 때만 출력이 0이 되는 NAND 게이트입니다.
    그림 (b)의 구성은 두 개의 NAND 게이트 출력이 다시 NAND 게이트의 입력으로 들어가고, 그 결과가 다시 NAND 게이트를 통과하는 구조입니다.
    첫 단계: $\overline{AB}$와 $\overline{CD}$가 NAND 입력 $\rightarrow \overline{\overline{AB} \cdot \overline{CD}} = AB + CD$
    최종 단계: 위 결과가 다시 NAND(인버터 역할)를 통과 $\rightarrow \overline{AB + CD}$
    따라서 결과는 가 됩니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

15. 진폭변조회로에 vi=Vicos2πfit의 신호가 입력될 때 변조된 신호의 스펙트럼을 나타낸 것은? (단, 변조된 증폭단의 전압이득은 Ao, 변조계수는 m, 반송파의 주파수는 fc이다)

(정답률: 46%)
  • 진폭변조(AM) 신호의 스펙트럼은 반송파 주파수 $f_c$를 중심으로 양옆에 상측파대($f_c + f_i$)와 하측파대($f_c - f_i$)가 대칭적으로 나타납니다. 반송파의 크기는 $\frac{A_0 V_i}{m}$이며, 두 측파대의 크기는 반송파 크기의 $\frac{m}{2}$배인 $\frac{A_0 V_i}{2}$가 됩니다. 따라서 이 특성을 정확히 나타낸 가 정답입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

16. 다음 회로가 t <0일 때 스위치를 닫은 상태로 정상상태에 도달한 후, t ＝ 0에서 스위치를 개방할 때 출력신호는? (단, V는 직류전원이다)

(정답률: 60%)
  • 스위치가 닫혀 있을 때($t < 0$) 커패시터 $C$는 정상상태에서 개방 회로가 되며, $R_1$과 $R_2$의 전압 분배에 의해 $v_0$의 초기 전압은 $\frac{R_2}{R_1 + R_2}V$가 됩니다. $t = 0$에서 스위치를 개방하면, 충전된 커패시터 $C$가 $R_2$와 $R_3$의 병렬 합성 저항을 통해 방전됩니다.
    ① [기본 공식] $v_0(t) = V_{initial} e^{-\frac{t}{RC_{total}}}$
    ② [숫자 대입] $v_0 = \frac{R_2 V}{R_1 + R_2} e^{-\frac{t}{(R_2 + R_3)C}}$
    ③ [최종 결과] $v_0 = \frac{R_2 V}{R_1 + R_2} e^{-\frac{t}{(R_2 + R_3)C}}$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

17. 다음 회로에서 트랜지스터의 DC 이득 β＝100이고, VBE＝0.7 [V]이다. RB＝12 [kΩ]이고, VCC＝12 [V]일 때 콜렉터에 흐르는 DC 전류 IC＝10 [mA]가 되도록 하는 저항 RE [kΩ]는?

  1. 1
  2. 10
  3. 1.1
  4. 10.1
(정답률: 38%)
  • 베이스 전류 $I_B$를 통해 베이스 전압 $V_B$를 구하고, 이를 통해 이미터 저항 $R_E$에 걸리는 전압과 전류의 관계를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $R_E = \frac{V_{CC} - (R_B \times \frac{I_C}{\beta}) - V_{BE}}{I_C + \frac{I_C}{\beta}}$
    ② [숫자 대입] $R_E = \frac{12 - (12\text{ k} \times 0.1\text{ mA}) - 0.7}{10\text{ mA} + 0.1\text{ mA}} = \frac{10.1\text{ V}}{10.1\text{ mA}}$
    ③ [최종 결과] $R_E = 1\text{ k}\Omega$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

18. 완전방전 상태인 0.01 [μF]의 커패시터와 5 [MΩ]의 저항 그리고 100 [V] 전원이 직렬로 연결되었다. 50 [msec] 후에 저항에 걸리는전압[V]은?

  1. 13.5
  2. 36.8
  3. 63.2
  4. 86.5
(정답률: 50%)
  • RC 직렬회로에서 충전 시 시상수 $\tau = RC$가 경과하면 커패시터 전압 $v_C$는 전원 전압의 $63.2\%$까지 충전됩니다. 이때 저항에 걸리는 전압 $v_R$은 나머지 $36.8\%$가 됩니다.
    ① [기본 공식] $\tau = R \times C$
    ② [숫자 대입] $\tau = 5 \times 10^{6} \times 0.01 \times 10^{-6} = 50\text{ msec}$
    ③ [최종 결과] $v_R = 100\text{ V} \times (1 - 0.632) = 36.8\text{ V}$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

19. 다음 그림과 같이 2개의 JK 플립플롭이 연결된 회로에 2 [kHz]의 구형파를 입력하면 출력파형은?

  1. 4 [kHz]의 구형파
  2. 2 [kHz]의 구형파
  3. 1 [kHz]의 구형파
  4. 500 [Hz]의 구형파
(정답률: 65%)
  • JK 플립플롭의 J와 K 입력이 모두 $V_{CC}$(논리 1)로 연결된 경우, 클록 신호가 입력될 때마다 출력 상태가 반전되는 T 플립플롭으로 동작하며 주파수는 $1/2$로 감소합니다.
    회로에 2개의 플립플롭이 직렬로 연결되어 있으므로, 최종 출력 주파수는 입력 주파수의 $1/2^{2}$배가 됩니다.
    $$f_{out} = 2\text{ kHz} \times \frac{1}{2} \times \frac{1}{2} = 500\text{ Hz}$$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

20. 그림과 같은 MOS 커패시터의 게이트 단자에 전압을 (－)에서부터 시작하여 (＋)로 인가할 때, 게이트 하단의 반도체 영역에서 일어나는 전기현상을 순서대로 표시한 것 중 옳은 것은?

  1. 축적 > 공핍 > 강반전 > 반전
  2. 공핍 > 반전 > 강반전 > 축적
  3. 축적 > 공핍 > 반전 > 강반전
  4. 공핍 > 강반전 > 반전 > 축적
(정답률: 35%)
  • p-형 반도체를 사용하는 MOS 커패시터 에 게이트 전압을 (-)에서 (+)로 인가하면, 다수 캐리어인 정공이 모이는 축적 단계 $\rightarrow$ 정공이 밀려나는 공핍 단계 $\rightarrow$ 소수 캐리어인 전자가 모이는 반전 단계 $\rightarrow$ 강한 반전 층이 형성되는 강반전 단계 순으로 변화합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

< 이전회차목록 다음회차 >