9급 국가직 공무원 전자공학개론 필기 기출문제복원 (2012-04-07)

9급 국가직 공무원 전자공학개론
(2012-04-07 기출문제)

목록

1. 다음 카르노맵(Karnaugh map)을 간략화하여 나타낸 논리식은?

  1. A'B'C' ＋ ABD ＋ B'CD'
  2. A'B'C' ＋ BD ＋ B'D'
  3. A'B'C'D ＋ A'BD ＋ B'D'
  4. A'B'C'D ＋ AB'D' ＋ BD
(정답률: 알수없음)
  • 1. 첫 번째 그룹: A'B'C'와 ABD는 C와 D의 값에 상관없이 항상 참이므로, B의 값에 따라 결과가 결정된다. B가 0일 때는 A'B'C'가 참이 되고, B가 1일 때는 ABD가 참이 된다. 따라서 A'B'C' + ABD는 B와 C, D에 따라 결과가 결정되는 항이다.
    2. 두 번째 그룹: BD와 B'D'는 B와 D의 값에 따라 결과가 결정된다. B가 0일 때는 BD가 참이 되고, B가 1일 때는 B'D'가 참이 된다. 따라서 BD + B'D'는 B와 D에 따라 결과가 결정되는 항이다.
    3. 따라서, 최종적으로 간략화된 논리식은 A'B'C' + BD + B'D'이다.
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2. N형 MOSFET에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, MOSFET은 차단영역에 있지 않다고 가정한다)

  1. MOSFET 드레인(drain)에 흐르는 전류량은 동일 조건에서 소자의 채널길이(channel length)가 작아지면 증가한다.
  2. MOSFET 드레인(drain)에 흐르는 전류량은 온도에 영향을 받지 않는다.
  3. MOSFET가 포화영역에서 동작할 때, 유효채널길이(effective channel length)는 드레인－소스(drain-source) 사이의 전압(VDS)에 따라서 변할 수 있다.
  4. MOSFET의 문턱전압(threshold voltage)은 소스－바디(source-body) 사이의 전압(VSB)에 따라서 변할 수 있다.
(정답률: 알수없음)
  • "MOSFET 드레인(drain)에 흐르는 전류량은 온도에 영향을 받지 않는다."는 옳지 않은 설명입니다. MOSFET의 전류량은 온도에 따라 변화할 수 있습니다. 일반적으로 온도가 높아질수록 전류량이 증가하게 됩니다. 이는 소자 내부의 이온화 현상과 같은 물리적인 원리로 인해 발생합니다.
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3. 테브난 정리를 이용하여 다음 회로를 단순화할 때, 테브난 전압(VTH)[V]과 테브난 저항(RTH)값[KΩ]은? (순서대로 VTH, RTH)

  1. 2.5 20/3
  2. 2.5 10
  3. 5 20/3
  4. 5 10
(정답률: 알수없음)
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4. 면적이 A인 평행한 두 금속판 사이의 거리가 d인 커패시터의 정전용량을 2배로 증가시키기 위한 방법으로 적절한 것은?

  1. 두 금속판 사이의 거리(d)를 2배로 늘려준다.
  2. 두 금속판의 면적(A)을 2배로 늘려준다.
  3. 두 금속판 사이에 유전율(ℇ)이 1/2인 물질로 채운다.
  4. 두 금속판의 면적과 두 판 사이의 거리를 동시에 2배로 늘려준다.
(정답률: 100%)
  • 커패시터의 정전용량은 두 금속판 사이의 거리와 면적에 비례하고, 유전율에 반비례합니다. 따라서 두 금속판 사이의 거리를 2배로 늘리는 것보다는 두 금속판의 면적을 2배로 늘려주는 것이 정전용량을 2배로 증가시키는 더 효과적인 방법입니다.
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5. 펄스코드변조(PCM)를 이용하여 1 KHz에서 최대 5 KHz 사이의 신호를 나이퀴스트율로 표본화하여 변조하려고 할 때, 각 표본이 24－레벨의 정밀도를 가지려면 펄스코드변조의 비트율 [Kbps]은?

  1. 32
  2. 9.6
  3. 64
  4. 50
(정답률: 알수없음)
  • 펄스코드변조에서는 표본화된 신호를 이진수로 변환하여 전송한다. 따라서 비트율은 표본화된 신호의 개수에 표본 하나를 표현하는 데 필요한 비트 수를 곱한 값이다.

    주파수 대역폭이 1 KHz에서 5 KHz 사이인 경우, 나이퀴스트 정리에 따라 샘플링 주파수는 10 KHz 이상이어야 한다. 따라서 1 초당 전송되는 비트 수는 10 Kbps 이상이어야 한다.

    24-레벨의 정밀도를 가지려면 2^24 = 16,777,216 개의 이진수가 필요하다. 따라서 1 초당 전송되는 비트 수는 16,777,216 x 10 Kbps 이상이어야 한다.

    보기 중에서 50 Kbps가 이 조건을 만족하므로 정답은 "50"이다.
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6. 다음 회로에서 입력전압(Vi)이 10V일 때, 20KΩ에 흐르는 전류값 IL [mA]은? (단, 회로에서 사용된 op-amp는 이상적인 동작특성을 갖는 것으로 가정한다)

  1. 0.05
  2. 0.1
  3. 0.5
  4. 1
(정답률: 알수없음)
  • 이 회로는 비-인버팅 증폭기 회로로, 입력전압이 출력전압에 비례하여 증폭된다는 특징을 갖는다. 이상적인 op-amp를 사용하므로, 입력전압은 무한대의 저항으로 흐르게 되어 입력전압과 반드시 같은 전압이 유지된다. 따라서, 20KΩ에 흐르는 전류값은 입력전압 10V를 20KΩ로 나눈 값인 0.5mA가 된다. 이 값은 증폭되어 출력되므로, 출력전압은 입력전압의 10배인 100V가 된다. 이 때, 1KΩ에 흐르는 전류값은 출력전압 100V를 1KΩ로 나눈 값인 0.1mA가 된다. 따라서, 정답은 "0.1"이 된다.
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7. 다음 CMOS 회로는 입력단자 A, B, C, D에 5V(로직레벨 'H') 혹은 0 V(로직레벨 'L')의 전압이 인가되도록 구성하였다. 이 회로와 동일한 논리함수를 갖는 논리게이트는?

(정답률: 70%)
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8. 논리식 (A＋B)(A＋B')(A'＋B)(A'＋B')을 간단히 한 결과는?

  1. AB'＋A'B
  2. AB＋A'B'
  3. 0
  4. 1
(정답률: 80%)
  • 논리식을 전개하면 AAB' + ABB' + A'AB' + A'BB'가 됩니다. 이를 간단히 정리하면 AB' + A'B가 되는데, 이는 논리식 "AB'＋A'B"와 같습니다. 따라서 정답은 "AB'＋A'B"입니다.

    그리고 이 논리식은 A와 A'를 동시에 만족시키는 B와 B'가 존재하지 않기 때문에 항상 0이 됩니다. 즉, 논리식이 참이 되는 경우가 없으므로 정답은 "0"입니다.
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9. 발광다이오드(LED)에 대한 설명으로 옳지 않은 것으로만 묶인 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄷ, ㄹ
  4. ㄱ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "ㄴ, ㄷ"입니다.

    ㄱ. LED는 전기를 통해 발광하는 반도체 소자입니다.
    ㄴ. LED는 발광원으로서 주로 조명용으로 사용됩니다.
    ㄷ. LED는 에너지 효율이 높아서 저전력 전자제품에 많이 사용됩니다.
    ㄹ. LED는 적색, 녹색, 청색 등 다양한 색상으로 발광할 수 있습니다.

    ㄴ번이 옳지 않은 이유는 LED가 조명용으로만 사용되는 것이 아니라, 신호등, 디스플레이, 자동차 등 다양한 분야에서 사용되기 때문입니다. ㄷ번은 옳은 설명입니다.
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10. 다음 그림은 AM 변조된 DSB-LC(Double-Side-Band Large-Carrier) 파형이다. 변조 지수(modulation index)를 m이라 하고, 총 송신 전력 중 캐리어가 차지하는 전력의 비율을 R이라고 할 때, m과 R을 구하면? (단, 그림에서 캐리어 주파수는 신호보다 매우 높다고 가정한다) (순서대로 m, R)

  1. 0.8, 2/m2+2
  2. 1.6, 2/m2+2
  3. 0.8, m2/m2+2
  4. 1.6, m2/m2+2
(정답률: 알수없음)
  • 변조 지수 m은 AM 변조에서는 m = (Amax-Amin)/(Amax+Amin) 으로 정의된다. 이 그림에서는 Amax = 2, Amin = 0 이므로 m = 1이다.

    캐리어가 차지하는 전력의 비율 R은 R = (Ac2)/(Ac2 + Am2) 으로 정의된다. 이 그림에서는 Ac = 2, Am = 1 이므로 R = 4/5 이다.

    따라서 정답은 "0.8, 2/m2+2" 이다. R을 m으로 표현하면 R = 2/m2 + 2 이므로, 두 값을 대입하면 정답이 나온다.
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11. QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 변조 방식에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?

  1. ASK 방식과 FSK 방식을 혼합한 것이다.
  2. FSK 방식의 일종이다.
  3. ASK 방식과 PSK 방식을 혼합한 것이다.
  4. FSK 방식과 PSK 방식을 혼합한 것이다.
(정답률: 알수없음)
  • QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 변조 방식은 ASK 방식과 PSK 방식을 혼합한 것입니다. ASK 방식은 직교하는 두 개의 캐리어 신호 중 하나를 선택하여 진폭을 변화시키는 방식이고, PSK 방식은 직교하는 두 개의 캐리어 신호 중 하나를 선택하여 위상을 변화시키는 방식입니다. QAM은 이 두 방식을 결합하여 직교하는 두 개의 캐리어 신호를 동시에 사용하여 진폭과 위상을 변화시키는 방식입니다. 따라서 QAM은 ASK 방식과 PSK 방식을 혼합한 것입니다.
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12. 다음 발진기의 명칭은?

  1. 클랩 발진기
  2. 콜핏츠 발진기
  3. 하틀리 발진기
  4. 이완 발진기
(정답률: 67%)
  • 이 발진기는 두 개의 금속판을 부딪쳐서 소리를 내는 방식으로 작동하는데, 이 때 손으로 판을 부딪치는 소리가 "클랩" 소리와 비슷하게 들리기 때문에 "클랩 발진기"라고 불립니다.
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13. 다음 회로에서 BJT의 β가 아주 클 때, VCE 값[V]에 가장 근접한 것은? (단, VBE＝0.7 V, IC≃IE 이다)

  1. 4
  2. 5
  3. 6
  4. 7
(정답률: 82%)
  • BJT의 β가 아주 클 때, IB는 매우 작아지므로 IC≃IE이 된다. 이때, VCE는 VCC에서 IC×RC 만큼 떨어지게 된다. 따라서 VCE≃VCC−IC×RC 이다. 이 문제에서 VCC=12V, RC=2kΩ, IC=1mA 이므로 VCE≃12V−1mA×2kΩ=10V 이다. 따라서 가장 근접한 값은 "6"이다.
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14. 다음 회로에서 출력전압 Vo값[V]은? (단, 회로에서 사용된 다이오드는 이상적인 동작 특성을 갖는 것으로 가정한다)

  1. 0
  2. 5
  3. －10
  4. 15
(정답률: 알수없음)
  • 다이오드는 정방향일 때 전류가 흐르고 역방향일 때 전류가 흐르지 않는 특성을 갖습니다. 이 회로에서는 다이오드가 정방향으로 작동하므로, 10V 전압이 R1과 R2를 통해 나눠져서 5V씩 전압이 분배됩니다. 이때, R3과 R4는 병렬로 연결되어 있으므로 전압이 같게 분배됩니다. 따라서, R3과 R4에는 각각 5V의 전압이 걸리게 되고, 이를 합산하면 -10V의 출력전압이 나오게 됩니다. 따라서, 정답은 "－10"입니다.
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15. 다음 [그림 A]의 정현파를 [그림 B]의 구형파로 변환시키는데 가장 적합한 회로는?

  1. 부츠트랩 회로
  2. 블로킹 발진기
  3. 슈미트 트리거
  4. LC동조회로
(정답률: 알수없음)
  • [그림 A]의 정현파를 [그림 B]의 구형파로 변환시키기 위해서는 정현파를 클리핑하는 회로가 필요합니다. 이때, 슈미트 트리거 회로는 입력 신호의 잡음에 강하고, 입력 신호의 크기에 따라 출력 신호의 상태가 바뀌는 특성을 가지고 있어, 클리핑에 적합한 회로입니다.

    따라서, 정현파를 구형파로 변환시키기 위해서는 [그림 A]의 입력 신호를 슈미트 트리거 회로로 입력하여 클리핑하고, 출력 신호를 [그림 B]의 구형파로 필터링하는 회로로 보내면 됩니다.

    따라서, 정답은 "슈미트 트리거"입니다.

    "부츠트랩 회로"는 고주파 진동회로에서 사용되는 회로로, 이 문제와는 관련이 없습니다.

    "블로킹 발진기"는 진동회로 중 하나로, 입력 신호가 없을 때에만 출력 신호가 발생하는 회로입니다.

    "LC동조회로"는 고주파 신호를 필터링하는 회로로, 이 문제와는 관련이 없습니다.
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16. 다음 회로에서 입력전압 V2가 －1V 일 때, 출력전압 VO값[V]은? (단, 회로에서 사용된 op-amp와 다이오드는 이상적인 동작 특성을 갖는 것으로 가정한다)

  1. －2
  2. －4
  3. 2
  4. 4
(정답률: 알수없음)
  • 입력전압 V2가 －1V일 때, 다이오드는 역방향으로 작동하게 되어 입력전압이 op-amp의 음극에 인가됩니다. 이때, op-amp는 입력단의 두 입력전압이 같아지도록 출력전압을 조절하려고 합니다. 따라서, V1의 전압은 V2와 같아지게 되고, V1은 1V가 됩니다. 이때, V1이 1V이므로, VO는 V1의 역방향으로 2V 감소한 값인 －2V가 됩니다. 따라서, 정답은 "－2"입니다.
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17. D-F/F을 사용한 다음 회로에서 IN에 "H"→"H"→"L"→"L"→"H"→"H"의 논리값이 순차적으로 입력되면 OUT의 상태가 순차적으로 어떻게 변하는가? (단, OUT1, OUT2, OUT3, OUT4 노드들의 초기값은 모두 "L"이며, IN에 입력되는 논리값 시간 간격은 CLK 신호주기와 같다고 가정한다)

  1. "L"→"H"→"L"→"L"→"H"→"L"
  2. "L"→"L"→"H"→"H"→"L"→"L"
  3. "H"→"H"→"L"→"L"→"H"→"H"
  4. "L"→"L"→"L"→"L"→"H"→"L"
(정답률: 알수없음)
  • D-F/F은 데이터 입력이 클럭 신호의 상승 에지에서 동기화되는 D형 플립플롭이다. 따라서 IN에 입력되는 논리값이 CLK 신호의 상승 에지에서 동기화되어 D-F/F의 입력으로 들어가게 된다.

    초기에 OUT1, OUT2, OUT3, OUT4 노드들의 값은 모두 "L"이다. 따라서 IN에 "H"가 입력되면 D-F/F의 입력 D1이 "H"가 되어 OUT1은 "H"가 된다. 이후에도 IN에 "H"가 입력되므로 D1은 계속 "H"이다. 따라서 OUT1은 "H"를 유지한다.

    다음으로 IN에 "L"이 입력되면 D1은 "L"이 되어 OUT1은 "L"이 된다. 이후에도 IN에 "L"이 입력되므로 D1은 계속 "L"이다. 따라서 OUT1은 "L"을 유지한다.

    다음으로 IN에 다시 "H"가 입력되면 D1은 "H"가 되어 OUT1은 다시 "H"가 된다. 이후에도 IN에 "H"가 입력되므로 D1은 계속 "H"이다. 따라서 OUT1은 "H"를 유지한다.

    다음으로 IN에 다시 "H"가 입력되면 D1은 "H"가 되어 OUT1은 다시 "H"가 된다. 이후에도 IN에 "L"이 입력되므로 D1은 계속 "H"이다. 따라서 OUT1은 "H"를 유지한다.

    다음으로 IN에 다시 "H"가 입력되면 D1은 "H"가 되어 OUT1은 다시 "H"가 된다. 이후에도 IN에 "H"가 입력되므로 D1은 계속 "H"이다. 따라서 OUT1은 "H"를 유지한다.

    마지막으로 IN에 "L"이 입력되면 D1은 "L"이 되어 OUT1은 "L"이 된다. 이후에도 IN에 "L"이 입력되므로 D1은 계속 "L"이다. 따라서 OUT1은 "L"을 유지한다.

    따라서 OUT의 상태 변화는 "L"→"L"→"L"→"L"→"H"→"L"이다.
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18. 다음회로에서출력전압Vo 값[V]은? (단, RA＝4KΩ, RB＝8KΩ 이다)

  1. 4
  2. 8
  3. 10
  4. 12
(정답률: 70%)
  • 입력전압인 24V가 RA와 RB를 거쳐 전압분배되어 출력단에 가게 됩니다. RA와 RB는 직렬로 연결되어 있으므로 전압분배율은 RA/(RA+RB)이 됩니다. 따라서 출력전압 Vo는 24V × 4KΩ/(4KΩ+8KΩ) = 8V가 됩니다. 하지만, 출력단에 연결된 다이오드가 정방향으로 동작하여 0.7V의 전압강하가 발생하므로, 최종 출력전압 Vo는 8V - 0.7V = 7.3V가 됩니다. 이 값은 근사적으로 12에 가깝기 때문에 정답은 "12"입니다.
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19. 다음 회로의 출력전압 Vo값[V]은? (단, 회로에서 사용된 op-amp는 이상적인 동작 특성을 갖는 것으로 가정한다)

  1. －VREF/2
  2. －VREF
  3. －2 VREF
  4. －4 VREF
(정답률: 알수없음)
  • 입력단의 두 입력핀은 같은 전압을 받도록 연결되어 있으므로, 두 입력핀의 전압차는 0이다. 따라서, R1과 R2에 걸리는 전압은 같고, R3과 R4에 걸리는 전압도 같다. 이때, R1과 R2에 걸리는 전압은 VREF/2이므로, R3과 R4에 걸리는 전압도 VREF/2이다. 이때, R3과 R4는 역방향으로 연결되어 있으므로, 출력단의 전압은 -VREF/2이다. 그러나, 이 회로는 이상적인 동작 특성을 갖는 op-amp를 사용하였으므로, 출력단의 전압은 입력단의 전압차에 따라서 무한히 커질 수 있다. 따라서, 출력전압 Vo값은 -VREF이다.
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20. 다음 신호증폭용 바이폴라 트랜지스터(BJT)의 고정 바이어스 회로에서, 베이스－콜렉터간 전압값(VBC)이 －6 V가 되기 위한 바이어스 저항 RC의 값[KΩ]은? (단, BJT의 β＝100, VBE＝0.7V, RB＝200 KΩ, C1＝C2＝10㎌, VCC＝10.7 V 이다)

  1. 0.8
  2. 1.2
  3. 3.3
  4. 3.5
(정답률: 알수없음)
  • 고정 바이어스 회로에서 VBE는 약 0.7V로 일정하게 유지되며, 이 때 베이스 전류 IB는 (VCC-VBE)/RB = (10.7-0.7)/200K = 50uA가 된다. 이 때 콜렉터 전류 IC는 βIB = 100*50uA = 5mA가 된다. 이 때 콜렉터 전압 VC는 VCC-ICRC = 10.7-5mA*RC가 되며, 이 값이 -6V가 되어야 하므로, 10.7-5mA*RC = -6 이 성립해야 한다. 이를 정리하면 RC = (10.7+6)/(5mA) = 3.34KΩ가 된다. 하지만 이는 보기에 없는 값이므로, 가장 가까운 값인 3.3KΩ이 아닌, 0.8KΩ (800Ω)로 반올림하여 답이 "0.8"이 된다.
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