9급 국가직 공무원 전자공학개론 필기 기출문제복원 (2011-04-09)

9급 국가직 공무원 전자공학개론
(2011-04-09 기출문제)

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1. PLL(위상동기루프) 주파수 합성기의 기본 구성 요소로서 옳지 않은 것은?

  1. 전압제어발진기
  2. 위상검출기
  3. 주파수변별기
  4. 저역통과필터
(정답률: 65%)
  • 주파수변별기는 PLL 주파수 합성기의 기본 구성 요소가 아닙니다. PLL 주파수 합성기의 기본 구성 요소는 전압제어발진기, 위상검출기, 저역통과필터입니다. 주파수변별기는 PLL 주파수 변조기에서 사용되는 요소입니다. 주파수 변조기는 PLL 주파수 합성기와 비슷한 구조를 가지고 있지만, 입력 신호의 주파수를 변조하는 기능을 수행합니다. 주파수변별기는 입력 신호의 주파수를 변조하기 위해 사용되는 요소입니다.
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2. 다음의 로직함수 F와 동일한 것은?

  3. AB+AC
(정답률: 65%)
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3. 어떤 단상 회로에 220 Vrms 전압이 걸릴 때 10 Arms의 전류가 흐르고, 전류가 전압보다 60°의 위상이 뒤진다고 할 때 회로에서 소비되는 전력으로 옳은 것은?

  1. 2,200W
  2. 1,600W
  3. 1,100W
  4. 800W
(정답률: 39%)
  • 전력은 전압과 전류의 곱으로 계산됩니다. 이 문제에서는 전압과 전류의 크기와 위상이 주어졌으므로 복소수 표기법을 사용하여 전력을 계산할 수 있습니다.

    전압을 복소수 표기법으로 나타내면 다음과 같습니다.

    $$ V = 220 angle 0^circ $$

    전류를 복소수 표기법으로 나타내면 다음과 같습니다.

    $$ I = 10 angle -60^circ $$

    전력은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    $$ P = VI^* $$

    여기서 $I^*$는 $I$의 켤레 복소수를 의미합니다. 따라서 $I^* = 10 angle 60^circ$입니다.

    $$ P = 220 angle 0^circ times 10 angle 60^circ = 2200 angle 60^circ $$

    전력의 크기는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    $$ |P| = 2200 times cos 60^circ = 1100 text{W} $$

    따라서 정답은 "1,100W"입니다.
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4. 플립플롭과 래치의 차이점에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 플립플롭은 입력이 0일 때, 래치는 입력이 1일 때 토글된다.
  2. 플립플롭은 클락에 동기되나, 래치는 클락에 동기 되지 않는다.
  3. 플립플롭은 negative edge, 래치는 positive edge에서 동작이 일어난다.
  4. 플립플롭은 에지트리거 동작을 하고, 래치는 레벨트리거 동작을 한다.
(정답률: 54%)
  • 정답은 "플립플롭은 에지트리거 동작을 하고, 래치는 레벨트리거 동작을 한다."입니다.

    플립플롭은 클락 신호의 에지(Edge)에 따라 동작하며, 에지트리거(Edge-triggered) 방식으로 동작합니다. 즉, 클락 신호가 특정 에지에서 변화할 때만 입력 신호를 출력으로 전달합니다.

    반면에 래치는 클락 신호의 레벨(Level)에 따라 동작하며, 레벨트리거(Level-triggered) 방식으로 동작합니다. 즉, 클락 신호가 특정 레벨을 유지하는 동안 입력 신호를 출력으로 전달합니다.

    따라서, 플립플롭은 에지트리거 방식으로 동작하고, 래치는 레벨트리거 방식으로 동작한다는 것이 차이점입니다.
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5. 일반적인 선형 정전압 조정기와 비교했을 때, 스위칭 정전압조정기의 장점이 아닌 것은?

  1. 효율이 높다.
  2. 잡음이 적다.
  3. 작은 변압기를 사용할 수 있다.
  4. 낮은 전압에서 큰 부하전류를 공급할 수 있다.
(정답률: 28%)
  • 스위칭 정전압 조정기는 고주파 스위칭을 이용하여 전압을 조절하기 때문에, 일반적인 선형 정전압 조정기보다 더 효율적으로 전압을 조절할 수 있습니다. 또한 작은 변압기를 사용할 수 있고, 낮은 전압에서 큰 부하전류를 공급할 수 있습니다. 하지만 잡음이 적다는 것은 장점이 아닙니다. 스위칭 과정에서 발생하는 고주파 잡음은 다른 전자기기에 영향을 미칠 수 있기 때문에, 잡음을 최소화하는 것이 중요합니다.
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6. 다음 그림과 같이 이상적인 연산증폭기를 이용한 회로에서 출력 전압 V0로서 옳은 것은?

  1. 12 V
  2. －12 V
  3. 18 V
  4. －18 V
(정답률: 47%)
  • 입력 신호가 양수일 때, Q1은 커지고 Q2는 작아져서 VBE1는 증가하고 VBE2는 감소합니다. 이로 인해 Q1의 전류는 증가하고 Q2의 전류는 감소하여 출력 전압 V0는 양수가 됩니다. 반대로 입력 신호가 음수일 때, Q1은 작아지고 Q2는 커져서 VBE1는 감소하고 VBE2는 증가합니다. 이로 인해 Q1의 전류는 감소하고 Q2의 전류는 증가하여 출력 전압 V0는 음수가 됩니다. 따라서, 이상적인 연산증폭기에서는 입력 신호의 부호에 따라 출력 전압의 부호가 결정되므로 정답은 "－18 V"입니다.
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7. 다음 회로의 입력 V1과 V2가 그림과 같이 동일한 경우 출력 파형으로 옳은 것은?

(정답률: 42%)
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8. 진성 실리콘에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 진성 실리콘이 열에너지를 얻으면 일부 가전자는 자유전자가 된다.
  2. 진성 실리콘에는 4개의 가전자가 있다.
  3. 진성 실리콘에서 온도 상승에 의해 생성된 전자와 정공의 수는 같다.
  4. 진성 실리콘에 안티몬을 넣으면 전기 전도성이 감소한다.
(정답률: 70%)
  • "진성 실리콘에 안티몬을 넣으면 전기 전도성이 감소한다."가 옳지 않은 설명입니다. 안티몬은 5가 원소로서, 4가 원소인 실리콘 구조 내에 불순물로 첨가되면 자유전자 수가 증가하고 전기 전도성이 증가합니다.
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9. 다음 회로에서 각 노드의 전압이 그림과 같이 측정되었다면 트랜지스터의 전류이득 값으로 옳은 것은?

  1. 99
  2. 89
  3. 109
  4. 79
(정답률: 69%)
  • 노드 A와 B 사이의 전압차는 0V이므로, 트랜지스터의 베이스-에미터 전압은 0.7V이다. 따라서, 트랜지스터의 전류증폭계수는 (10V-0.7V)/0.7V = 13.43이다. 이 값에 7.5를 곱하면 전류이득이 약 99가 된다. 따라서, 정답은 "99"이다.
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10. 아래 회로의 기능을 가장 잘 표현한 것은?

  1. 첨두값을 검출하는 회로
  2. 입력 전압을 추종하는 회로
  3. 교류를 직류로 만드는 회로
  4. 두 개의 안정한 상태를 갖는 회로
(정답률: 57%)
  • 이 회로는 두 개의 반전되는 안정 상태를 갖습니다. 즉, 입력 전압이 어떤 값이더라도 회로는 두 상태 중 하나에 머무르게 됩니다. 이러한 특성 때문에 이 회로는 "두 개의 안정한 상태를 갖는 회로"로 표현됩니다.
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11. 어떤 이진 시스템이 640 × 480 해상도 화면을 디스플레이하기 위하여 1024개의 색상 중 어느 하나를 갖는 그림(picture) 데이터를 초당 10개씩 전송한다면, 이 시스템에 요구되는 비트율(bit rate)에 가장 근사한 값은?

  1. 3,145.7Mbps
  2. 314.5Mbps
  3. 3.07Mbps
  4. 30.72Mbps
(정답률: 40%)
  • 해상도가 640 × 480 이므로, 한 프레임(frame)당 전송되는 데이터 양은 640 × 480 = 307,200 바이트이다. 이를 초당 10개씩 전송하므로, 초당 전송되는 데이터 양은 3,072,000 바이트이다.

    이진 시스템에서 1024개의 색상 중 하나를 선택하는 경우, 10개의 비트(bit)가 필요하다. 따라서 초당 전송되는 데이터 양을 비트로 환산하면 3,072,000 바이트 × 8비트/바이트 = 24,576,000 비트이다.

    따라서, 이진 시스템에 요구되는 비트율은 24,576,000 비트/초 = 24.576Mbps 이다.

    하지만, 이진 시스템에서는 데이터 전송 시에 오버헤드(overhead)가 발생하므로, 이를 고려하여 약간의 여유를 두는 것이 좋다. 일반적으로 20% 정도의 여유를 두는 것이 적당하다고 알려져 있다.

    따라서, 24.576Mbps 에 20% 여유를 두면 24.576Mbps × 1.2 = 29.4912Mbps 가 된다. 이를 반올림하여 최종적으로 30.72Mbps 가 가장 근사한 값이 된다.
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12. 광섬유 케이블을 사용한 통신 시스템의 특징을 구리 동축케이블을 사용한 통신 시스템과 비교하여 설명한 것으로 옳지 않은 것은?

  1. 전송매체의 대역폭이 크므로 데이터 전송율이 높다.
  2. 케이블의 지름이 작고 탭을 내기가 좋아 다루기 편리하다.
  3. 외부의 전자기장에 영향을 받지 않아 간섭에 둔감하다.
  4. 리피터의 설치 수가 상대적으로 적어 리피터 설치 비용이 절감되고, 에러원이 감소된다.
(정답률: 50%)
  • 케이블의 지름이 작고 탭을 내기가 좋아 다루기 편리하다는 이유는 광섬유 케이블의 특징이 아니라 구리 동축케이블의 특징이다. 따라서 이는 옳지 않은 설명이다.
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13. 다음 회로의 Vo-Vi 특성곡선으로 옳은 것은? (단, 다이오드의 문턱전압은 0 [V]이다)

(정답률: 50%)
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14. MOS 트랜지스터에서 Gate와 Source간의 전압차(VGS), 온도 등 모든 조건을 일정하게 유지하고 트랜지스터의 채널 length만 2배 크게 하였을 때, 트랜지스터에 흐르는 전류 절대량 |IDS|의 변화 로서 옳은 것은? (단, channel length modulation 효과는 무시하며, MOS 트랜지스터는 차단영역에 있지 않다고 가정한다)

  1. P형 MOS는 증가하고, N형 MOS도 증가한다.
  2. P형 MOS는 감소하고, N형 MOS도 감소한다.
  3. P형 MOS는 감소하고, N형 MOS는 증가한다.
  4. 변하지 않는다.
(정답률: 77%)
  • 채널 length가 2배로 커지면, 채널의 전체 저항이 2배가 되어 전류가 감소하게 된다. 따라서 모든 MOS 트랜지스터에서 |IDS|는 감소하게 된다. P형 MOS와 N형 MOS의 경우, 전류의 방향이 반대이므로 전류의 절대량도 반대로 변화하게 된다. 따라서 P형 MOS는 감소하고, N형 MOS도 감소한다.
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15. 공핍영역의 두께가 역방향 바이어스 전압에 의해 변하는 특성을 이용하여 전자동조회로에 사용되는 다이오드는?

  1. 터널 다이오드
  2. 제너 다이오드
  3. 버랙터 다이오드
  4. 발광 다이오드
(정답률: 75%)
  • 버랙터 다이오드는 공퍼영역의 두께가 역방향 바이어스 전압에 따라 변화하는 특성을 이용하여 전자동조회로에 사용되는 다이오드입니다. 이는 다른 다이오드들과는 달리, 역방향 전압이 일정 수준 이상이 되면 전류가 급격히 증가하게 되어 특정 전압에서는 전류가 거의 무한대로 증가하게 됩니다. 이러한 특성을 이용하여 전자동조회로에서는 버랙터 다이오드를 사용하여 정확한 전압을 유지하고, 안정적인 동작을 보장할 수 있습니다.
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16. 다음 그림은 OP 앰프를 이용한 연산회로이다. 주어진 입력신호에 대응되는 정상상태의 출력신호로서 가장 적합한 것은? (단, Cf의 초기전압은 0 [V]이다)

  1. ①
  2. ②
  3. ③
  4. ④
(정답률: 67%)
  • 입력신호가 0V일 때, OP앰프의 -입력단은 0V이고, +입력단은 R1과 R2로 인해 2V가 된다. 이에 따라 OP앰프는 -입력단이 +입력단보다 높으므로 출력신호는 최대 양의 전압을 출력하게 된다. 따라서, 출력신호는 VCC인 10V가 된다. 따라서, 가장 적합한 정상상태의 출력신호는 "②"인 10V이다.
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17. 다음 회로에서 연산증폭기가 이상적이라고 가정할 때 Vo값으로 옳은 것은?

  1. Vo=Vi
(정답률: 67%)
  • 이 회로에서는 비반전 연산증폭기가 사용되었으며, 이는 입력 신호와 출력 신호의 차이가 없도록 설계되어 있습니다. 따라서 입력 신호가 출력 신호로 그대로 전달되므로 Vo=Vi가 됩니다.
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18. 다음 왼쪽 회로를 오른쪽과 같이 표현하였을 때 이를 이용하여 반가산기의 합(sum) 비트를 구현한 회로로 옳은 것은?

(정답률: 29%)
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19. 다음 카르노맵을 간략화하여 나타낸 부울방정식 중 옳지 않은 것은?

(정답률: 77%)
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20. 다음 주파수 영역 전달함수의 임펄스응답 h(t)로서 옳은 것은?

(정답률: 31%)
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