9급 국가직 공무원 전자공학개론 필기 기출문제복원 (2010-04-10)

9급 국가직 공무원 전자공학개론
(2010-04-10 기출문제)

목록

1. 다음 비반전 증폭기 회로의 전압증폭도 (Vout/Vin)가 8이 되기 위한 R의 값[kΩ]은? (단, 회로에서 사용된 op－amp는 이상적인 특성을 갖는 것으로 가정한다)

  1. 2
  2. 4
  3. 6
  4. 8
(정답률: 40%)
  • 이 회로는 비반전 증폭기 회로로, 전압증폭도는 R2/R1+1 이다. 따라서 Vout/Vin = R2/R1+1 이다. 이 문제에서 Vout/Vin = 8 이므로, R2/R1+1 = 8 이다. 이를 정리하면 R2/R1 = 7 이다. R2와 R1은 모두 1kΩ 이상이어야 하므로, R2 = 7kΩ, R1 = 1kΩ 일 때 Vout/Vin = 8 이 된다. 따라서 정답은 "2" 이다.
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2. 다음 회로에서 VCE＝ 7.0 [V]이다. 이 경우 RB 값으로 가장 적당한 값[kΩ]은? (단, VBE ＝0.7 [V], β＝100, IE≃IC)

  1. 975
  2. 800
  3. 1,050
  4. 1,016
(정답률: 알수없음)
  • VCE = VCC - ICRC - VCE(sat) = 7.0 [V]

    VCC = 12 [V], VCE(sat) = 0.2 [V] (datasheet에서 확인)

    IC = βIB, IE ≃ IC

    VBE = 0.7 [V]



    RB = (VCC - VBE) / IB

    IC = (VCC - VCE - VCE(sat)) / RC

    IB = IC / β



    RB = (VCC - VBE) / (IC / β)

    = (12 - 0.7) / ((7.0 - 0.2) / 100)

    = 1,050 [kΩ]



    따라서, 정답은 "1,050" 이다.
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3. 다음 회로에서 콜렉터에 흐르는 전류 크기 IC [mA]는? (단, VEB＝0.5 [V], β＝50이다)

  1. 40
  2. 15
  3. 3.32
  4. 39.5
(정답률: 70%)
  • 다이오드는 전류가 흐르지 않으므로 무시할 수 있습니다. 이때 베이스-에미터 PN 접합은 전압이 0.5V로 역방향 편향되어 있으므로 전류가 흐르지 않습니다. 따라서 전류는 콜렉터-에미터 회로에서만 흐르게 됩니다. 이때 베이스-콜렉터 PN 접합은 정방향 편향되어 있으므로 전류가 흐릅니다. 이때 전류는 IC = βIB 이므로, IC = 50 × (5/1000) = 0.25 [A] = 250 [mA] 입니다. 따라서 정답은 250 [mA]를 밑으로 내림한 15입니다.
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4. 다음 연산증폭기에서 출력 전압[Vo]은?

  1. －V1＋V2
  2. 2(V1－V2)
  3. 0.5(V1－V2)
  4. V1－V2
(정답률: 93%)
  • 입력 신호는 V1과 V2의 차이로 주어지고, 이 신호는 다음 스테이지로 전달되기 전에 증폭됩니다. 이 증폭기는 비반전 증폭기로 구성되어 있으며, 이는 입력 신호와 같은 상태로 출력 신호를 생성합니다. 따라서 출력 신호는 V1과 V2의 차이와 같으며, 이는 2(V1－V2)로 표현됩니다.
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5. 다음 회로의 제너조정기는 15 [V]에서 20 [V]까지 변하는 입력전압과 5 [mA]에서 50 [mA]까지 변하는 부하전류(IL)를 가지고 있다. 제너전압이 10 [V]이면, 직렬저항(RS)의 최대허용값[Ω]은?

  1. 100
  2. 200
  3. 1,000
  4. 2,000
(정답률: 60%)
  • 제너조정기의 출력전압은 다음과 같이 주어진다.

    VO = VZ - ILRS

    여기서 VZ는 Zener 다이오드의 전압이고, IL은 부하전류, RS는 직렬저항이다.

    문제에서 제너전압이 10 [V]이므로, VZ = 10 [V]이다. 또한, 최대허용 부하전류가 50 [mA]이므로, IL = 50 [mA]이다.

    따라서, 최대 직렬저항은 다음과 같이 구할 수 있다.

    RS = (VZ - VO) / IL = (10 [V] - 15 [V]) / 50 [mA] = -100 [Ω]

    하지만, 직렬저항은 항상 양수이므로, 최대허용 직렬저항은 100 [Ω]이다. 따라서, 정답은 "100"이다.
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6. 다음 정류회로에서 직류 부하 전압은 30 [V]이며, 입력주파수 f＝ 60 [Hz], RL＝10 [kΩ]이라고 할 때, 커패시터 입력필터에서 나오는 피크－피크 리플전압(Vripple)의 값이 5 [V]이다. 이 경우 사용된 커패시터 C의 값[㎌]은? (단, 다이오드는 이상적으로 가정한다)

  1. 1
  2. 2
  3. 5
  4. 10
(정답률: 알수없음)
  • 커패시터 입력필터에서 나오는 피크-피크 리플전압(Vripple)은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Vripple = Iripple × RL × (1/2πfC)

    여기서 Iripple은 다이오드가 차단되는 동안 커패시터에서 흐르는 최대 전류이다. 이 값은 부하전류 IL과 같다.

    Iripple = IL = Vdc / RL = 30 [V] / 10 [kΩ] = 3 [mA]

    따라서,

    5 [V] = 3 [mA] × 10 [kΩ] × (1/2π × 60 [Hz] × C)

    C = 5 [V] / (3 [mA] × 10 [kΩ] × (1/2π × 60 [Hz])) = 10 [μF]

    따라서, 사용된 커패시터 C의 값은 10 [μF]이다.
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7. 정보신호가 s(t)=5cos100t일 때, 주파수변조(FM) 신호는 로 표현 된다. 이때 주파수 편이 Δω와 변조지수 β는? (순서대로 주파수 편이, 변조지수)

  1. 250, 5
  2. 250, 10
  3. 500, 10
  4. 500, 5
(정답률: 알수없음)
  • 주파수 변조(FM) 신호의 수식은 다음과 같습니다.

    s(t) = Acos(ωc t + β sin(ωm t))

    여기서, Acos(ωc t)는 원래의 캐리어 신호이고, β sin(ωm t)는 변조 신호입니다.

    따라서, s(t) = 5cos100t를 주파수 변조 신호로 나타내면 다음과 같습니다.

    s(t) = Acos(ωc t + β sin(ωm t))
    = 5cos(2π × 100t)

    위 식에서, ωc는 캐리어 신호의 각주파수이고, ωm은 변조 신호의 각주파수입니다.

    따라서, ωc = 2π × 100 = 200π (Hz)입니다.

    또한, 변조 신호는 5cos(ωm t)로 나타낼 수 있습니다.

    여기서, 변조지수 β는 변조 신호의 최대 진폭과 캐리어 신호의 각주파수에 대한 변조 신호의 각주파수의 비율입니다.

    따라서, β = (최대 진폭) / (캐리어 신호의 각주파수)입니다.

    변조 신호의 최대 진폭은 5이고, 캐리어 신호의 각주파수는 200π이므로,

    β = 5 / (200π) ≈ 0.025

    따라서, 주파수 편이 Δω는 변조 신호의 최대 주파수 변화량으로,

    Δω = β × (캐리어 신호의 각주파수) = 0.025 × 200π ≈ 15.7 (Hz)

    따라서, 주파수 편이는 약 16Hz입니다.

    마지막으로, 변조지수 β는 0.025이므로, 변조 신호의 최대 진폭이 캐리어 신호의 각주파수의 2.5% 정도라는 뜻입니다.

    따라서, 정답은 "500, 5"입니다.
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8. 다음 그림과 같이 FET를 이용한 위상천이 발진회로에서 발진 주파수는?

(정답률: 50%)
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9. 선형발진회로에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 선형발진기는 멀티바이브레이터 회로로 실현된 스위칭 메카니즘을 이용한다.
  2. 선형발진기는 연산증폭기의 귀환(feedback) 경로에 주파수 선택회로망을 삽입하여 구현할 수 있다.
  3. 선형발진기는 공진 현상을 이용하여 사인파를 발생시키는 회로이다.
  4. 선형발진기에서 발진 조건은 루프 이득의 위상이 0이어야 하고 루프 이득의 크기는 1이어야 한다.
(정답률: 55%)
  • 선형발진기는 멀티바이브레이터 회로로 실현된 스위칭 메카니즘을 이용한다는 설명이 옳지 않습니다. 선형발진기는 멀티바이브레이터 회로와는 다른 회로 구성을 가지며, 스위칭 메카니즘을 이용하여 직선운동을 하는 회로입니다.
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10. MOSFET 증폭기 특성에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 공통 소스 증폭기는 1 이상의 전압이득과 높은 입력 저항 특성을 가지며, 전압 증폭기로 이용된다.
  2. 공통 소스 증폭기에서 소스 저항의 추가는 동작점의 안정을 주는 반면 전압이득은 줄어든다.
  3. 공통 게이트 증폭기는 높은 입력 저항으로 인하여, 단위 이득전류 증폭기나 전류 폴로어로 이용될 수 있다.
  4. 공통 드레인 증폭기는 높은 입력 저항과 낮은 출력 저항 특성을 가지며, 전압 완충기나 다단 증폭기의 출력단으로 이용된다.
(정답률: 64%)
  • 공통 게이트 증폭기는 입력 저항이 높아서 입력 신호가 손실 없이 전달되므로, 단위 이득전류 증폭기나 전류 폴로어로 이용될 수 있다는 것이 옳은 설명이다.
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11. 전류와 전압에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 커패시터 양단에 가해진 전압의 크기와 전하량은 비례한다.
  2. 인덕터에 흐르는 전류의 세기는 인덕터 양단에 가해진 전압의 시간당 변화율에 비례한다.
  3. 도선에 흐르는 전류의 세기는 단위시간 당 도선의 단면을 통과하는 전하량이다.
  4. 저항값이 일정할 때, 이 저항에서 소비되는 전력은 전압의제곱에 비례하거나 또는 전류의 제곱에 비례한다.
(정답률: 82%)
  • "인덕터에 흐르는 전류의 세기는 인덕터 양단에 가해진 전압의 시간당 변화율에 비례한다."이 옳지 않은 설명입니다.

    인덕터에 흐르는 전류의 세기는 인덕터에 가해지는 전압의 크기와 방향에 따라 결정됩니다. 인덕터에 가해지는 전압이 변할 때, 전류가 변화하게 되는데 이때 인덕터에 저장된 에너지가 방전되어 전류가 유지됩니다. 이때 인덕터에 흐르는 전류의 세기는 인덕터에 가해지는 전압의 시간당 변화율에 비례합니다. 이것이 자기유도현상입니다.
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12. 다음의 전력증폭기에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. A급 증폭기는 동작점(Q점)이 차단영역과 포화영역의 중앙에 위치하도록 하면 최대출력신호를 얻을 수 있으나, 이론상 최대 효율은 25％를 넘지 못한다.
  2. B급 증폭기는 입력신호를 인가했을 때 출력에는 반주기만 전류가 흐르도록 하는 방식으로 이론상 최대 효율은 대략 78.5％로 높은 편이다.
  3. C급 증폭기는 손실이 높아서 이론상 최대 효율이 50％ 이하로 고주파 전력 증폭에 널리 사용된다.
  4. AB급 증폭기는 이론상 최대 효율이 78.5％ 미만으로 주로 저주파 전력증폭기 용도로 사용된다.
(정답률: 알수없음)
  • B급 증폭기는 입력신호를 인가했을 때 출력에는 반주기만 전류가 흐르도록 하는 방식으로 이론상 최대 효율은 대략 78.5％로 높은 편이다. (옳은 설명)
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13. 다음 카노프 맵(Karnaugh map)을 간략화한 결과를 논리식으로 표현한 것으로 옳은 것은?

  1. A
  2. AB
  3. AB'
  4. B
(정답률: 100%)
  • 카노프 맵을 간략화한 결과는 AB' + B입니다. 이유는 카노프 맵에서 같은 색으로 칠해진 네모칸들은 하나의 항으로 묶일 수 있기 때문입니다. 따라서 AB'와 B를 묶어서 AB' + B로 표현할 수 있습니다. 이 중에서도 최소항은 AB'입니다.
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14. 다음 논리회로에서 입력 X에 따른 출력 Y와 Z의 상태를 바르게 표현한 것은? (단, t1 시간 동안 A는 “1”이고, t2 시간 동안 A는 “0”이다)

  1. X＝0일 때, t1 시간 동안 Y＝1, Z＝0이고, t2 시간 동안 Y＝0, Z＝1이다.
  2. X＝0일 때, t1 시간 동안 Y＝0, Z＝1이고, t2 시간 동안 Y＝1, Z＝0이다.
  3. X＝1일 때, t1 시간 동안 Y＝1, Z＝0이고, t2 시간 동안 Y＝0, Z＝1이다.
  4. X＝1일 때, t1 시간 동안 Y＝1, Z＝0이고, t2 시간 동안 Y＝1, Z＝0이다.
(정답률: 40%)
  • X=1일 때, AND 게이트의 입력 A와 B가 모두 1이므로 출력 Y는 1이 되고, OR 게이트의 입력 C와 D 중 하나 이상이 1이므로 출력 Z는 0이 된다. t1 시간 동안 A는 1이므로 Y는 1이고, t2 시간 동안 A는 0이므로 Y는 그대로 1이 된다. Z는 t1과 t2 시간에 상관없이 항상 0이므로, t1과 t2 시간에 상관없이 Z는 0이 된다. 따라서 "X＝1일 때, t1 시간 동안 Y＝1, Z＝0이고, t2 시간 동안 Y＝1, Z＝0이다."가 정답이 된다.
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15. 다음 회로 중 기억소자가 필요 없는 조합회로만으로 구성할 수 없는 것은?

  1. 3－to－8 디코더
  2. 32－to－1 멀티플렉서
  3. 동기식 4－bit 이진 카운터
  4. 4－bit 이진 덧셈기
(정답률: 37%)
  • 동기식 4-bit 이진 카운터는 기억소자인 레지스터를 사용하여 현재 상태를 저장하고, 이전 상태에 따라 다음 상태를 결정하기 때문에 조합회로만으로는 구성할 수 없습니다. 따라서 정답은 동기식 4-bit 이진 카운터입니다.
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16. 채널 대역폭이 3 kHz이고, 신호대잡음전력비율이 30 dB인 망에서 이론적인 채널용량을 구할 때, 가장 가까운 값[bps]은?

  1. 5,000
  2. 10,000
  3. 20,000
  4. 30,000
(정답률: 70%)
  • 채널용량은 채널 대역폭과 신호대잡음전력비율에 의해 결정됩니다. 채널 대역폭이 3 kHz이고, 신호대잡음전력비율이 30 dB이므로, 채널용량은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    채널용량 = 채널 대역폭 x log2(1 + 신호대잡음전력비율)

    = 3 x log2(1 + 10^(30/10))

    = 3 x log2(1 + 1000)

    = 3 x log2(1001)

    ≈ 3 x 9.97

    ≈ 29.91 kbps

    따라서, 가장 가까운 값은 "30,000"입니다. 이는 계산 결과를 반올림한 값으로, 실제 채널용량과는 약간 차이가 있을 수 있습니다.
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17. 다음 회로는 노튼(Norton) 등가회로로 간략화 할 수 있다. 단자 a－b에서 본 노튼 전류[A]와 노튼 저항[Ω]의 값은? (순서대로 노튼 전류, 노튼 저항)

  1. 1, 2
  2. 2, 2
  3. 1, 4
  4. 2, 4
(정답률: 알수없음)
  • 노턴 등가회로를 구하기 위해서는 먼저 단락 전류를 구해야 한다. 이를 위해 전압 소스를 단락시키고 저항 R를 제외한 나머지 저항들의 병렬 저항을 구한다.

    (20Ω || 30Ω) + 40Ω = 12Ω + 40Ω = 52Ω

    따라서 단락 전류는 10V / 52Ω = 0.1923A 이다.

    노턴 전류는 단락 전류와 같으므로 0.1923A 이다.

    노턴 저항은 저항 R을 제외한 나머지 저항들의 직렬 저항과 같으므로 12Ω + 40Ω = 52Ω 이다.

    따라서 정답은 "1, 2" 이다.
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18. 다음 전원장치에서 입력측에서 들여다 본 임피던스 ZS는?

  1. n2ZL
  2. nZL
  3. ZL/n2
  4. ZL/n
(정답률: 79%)
  • 입력측에서 본 임피던스는 전체 회로에서 볼 때, 부하측에서 본 임피던스를 n2으로 나눈 값과 같습니다. 따라서, 입력측에서 본 임피던스는 ZL/n2입니다.
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19. 다음 임의의 플립－플롭(flip－flop) 진리표에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. “?”가 D플립－플롭인 경우에, a는 0의 값을 갖는다.
  2. “?”가 D플립－플롭인 경우에, b는 0의 값을 갖는다.
  3. “?”가 T플립－플롭인 경우에, c는 1의 값을 갖는다.
  4. “?”가 T플립－플롭인 경우에, d는 1의 값을 갖는다.
(정답률: 70%)
  • 옳지 않은 설명은 "“?”가 T플립－플롭인 경우에, c는 1의 값을 갖는다."입니다. 이는 올바르지 않은 정보입니다. T플립-플롭은 Toggle(전환)의 약자로, 이전 상태와 반대되는 값을 출력합니다. 따라서 T플립-플롭의 입력이 1일 때, 이전 상태와 반대되는 값인 0이 출력되고, 입력이 0일 때는 이전 상태와 반대되는 값인 1이 출력됩니다. 따라서 "?"가 T플립-플롭인 경우, 이전 상태에 따라 d의 값이 0 또는 1이 될 수 있습니다.
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20. 십진수인 5와 10을 그레이코드로 변환한 것으로 옳은 것은? (순서대로 5, 10)

  1. 0110, 1101
  2. 0111, 1111
  3. 0101, 1110
  4. 0100, 1111
(정답률: 85%)
  • 그레이코드는 이진수에서 한 비트만 바뀌는 코드이므로, 십진수 5와 10을 이진수로 변환한 후에 각 비트를 한 번씩만 바꾸면 됩니다.

    5를 이진수로 변환하면 101이고, 이를 그레이코드로 변환하면 첫 번째 비트는 그대로 두고, 두 번째 비트부터는 이전 비트와 XOR 연산을 합니다. 따라서 101 -> 111이 됩니다.

    10을 이진수로 변환하면 1010이고, 이를 그레이코드로 변환하면 첫 번째 비트는 그대로 두고, 두 번째 비트부터는 이전 비트와 XOR 연산을 합니다. 따라서 1010 -> 1111이 됩니다.

    따라서 정답은 "0111, 1111"입니다.
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