9급 국가직 공무원 전자공학개론 필기 기출문제복원 (2015-04-18)

9급 국가직 공무원 전자공학개론
(2015-04-18 기출문제)

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1. 2진수 11000111을 그레이 코드로 변환한 값은?

  1. 00100100
  2. 10100100
  3. 01001010
  4. 11001010
(정답률: 82%)
  • 11000111을 그레이 코드로 변환하려면, 첫 번째 비트는 그대로 두고, 두 번째 비트부터는 이전 비트와 XOR 연산을 수행합니다. 따라서, 11000111의 그레이 코드는 10100100입니다.

    - 1번째 비트: 1
    - 2번째 비트: 1 XOR 1 = 0
    - 3번째 비트: 0 XOR 0 = 0
    - 4번째 비트: 0 XOR 0 = 0
    - 5번째 비트: 0 XOR 1 = 1
    - 6번째 비트: 1 XOR 0 = 1
    - 7번째 비트: 1 XOR 1 = 0
    - 8번째 비트: 1 XOR 0 = 1

    따라서, 정답은 "10100100"입니다.
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2. 12 [V] 배터리 용량이 48 [Ah]라고 한다. 만약 배터리가 완전 충전되어 있을 때 90 [W], 12 [V]의 전구를 연결한다면 이론적으로 전구를 켤 수 있는 최대 시간은?

  1. 36분
  2. 60시간
  3. 1시간 40분
  4. 6시간 24분
(정답률: 74%)
  • 전력 = 전압 x 전류 이므로, 전류 = 전력 ÷ 전압 으로 구할 수 있습니다. 전구의 전류는 90 ÷ 12 = 7.5 [A] 입니다. 따라서 배터리의 용량은 48 [Ah] 이므로, 이론적으로 전구를 켤 수 있는 최대 시간은 48 ÷ 7.5 = 6시간 24분 입니다.
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3. 다음 JFET 증폭회로의 출력전압(vout)[mVp-p]에 가장 가까운 값은? (단, C1, C2는 결합 커패시터이고, C3는 바이패스 커패시터이다.)

  1. 1
  2. 5
  3. 10
  4. 100
(정답률: 71%)
  • JFET 증폭회로에서 입력신호는 C1을 통해 전달되고, 출력신호는 C2를 통해 전달된다. 따라서, 출력전압(vout)은 C2의 용량에 영향을 받는다. C2의 용량이 작을수록 출력전압은 커지고, C2의 용량이 클수록 출력전압은 작아진다.

    주어진 회로에서 C2의 값이 10uF로 가장 작으므로, 출력전압(vout)은 가장 큰 값인 10[mVp-p]이 된다. 따라서, 정답은 "10"이다.
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4. 다음 회로에서 입력신호 vin에 대한 전체 전압 이득 vout/vin은? (단, 연산증폭기는 이상적이라고 가정한다)

  1. －12
  2. －15
  3. 15
  4. 10
(정답률: 77%)
  • 입력신호 vin은 R1과 R2를 통해 inverting input에 인가되고, 이상적인 연산증폭기의 특성상 inverting input과 non-inverting input의 전압은 같으므로, R3과 R4를 통해 non-inverting input에도 vin이 인가된다. 이에 따라 출력전압 vout은 Rf과 Rg를 통해 inverting input에 인가된 음의 전압과 같아지게 된다.

    따라서, vout/vin = -Rf/R1 = -15kΩ/1.25kΩ = -12 이므로, 정답은 "－12"이다.
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5. 논리 함수 와 동일한 함수는?

(정답률: 93%)
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6. 전력 증폭회로 출력단의 내부 복소 임피던스가 10+j5[Ω]이다. 부하에 전달되는 전력이 최대가 되는 부하의 복소 임피던스[Ω]는?

  1. 10+j5
  2. 10-j5
  3. 5+j10
  4. 5-j10
(정답률: 89%)
  • 전력 증폭회로에서 출력단의 내부 복소 임피던스가 10+j5[Ω]이므로, 부하에 전달되는 전력이 최대가 되려면 부하의 복소 임피던스와 출력단의 내부 복소 임피던스가 일치해야 합니다. 따라서 정답은 "10-j5"입니다. 이유는 부하의 복소 임피던스가 10-j5[Ω]일 때, 부하와 출력단의 내부 복소 임피던스가 일치하므로 최대 전력이 전달됩니다. 다른 보기들은 부하의 복소 임피던스와 출력단의 내부 복소 임피던스가 일치하지 않으므로 최대 전력이 전달되지 않습니다.
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7. 다음 표는 어떤 디지털 로직 함수의 4－변수 카르노 맵이다. 이 함수를 구현한 것으로 옳은 것은? (단, X는 ‘don't care’를 나타낸다.)

(정답률: 69%)
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8. 무왜곡 전송(distortionless transmission) 채널의 특성에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 모든 주파수 성분에 대하여 감쇠율(혹은 증폭률)이 일정하다.
  2. 주파수에 대한 위상 특성이 선형적이다.
  3. 출력은 입력과 동일한 형태(shape)를 유지하되 상수 배가 되고 일정 시간 지연될 수 있다.
  4. 주파수 영역에서 전달함수(transfer function)가 델타 함수이다.
(정답률: 47%)
  • 주파수 영역에서 전달함수(transfer function)가 델타 함수이다는 것은 무왜곡 전송(distortionless transmission) 채널이 모든 주파수 성분을 완벽하게 전달한다는 것을 의미합니다. 하지만 이는 현실적으로 불가능한 것이며, 모든 채널은 일정한 주파수 대역에서는 왜곡이 발생합니다. 따라서 주파수 영역에서 전달함수가 델타 함수인 것은 옳지 않습니다.
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9. [그림 A]의 회로를 [그림 B]의 테브난 등가회로로 변환할 때 등가전원 VthV]와 등가저항 Rth[kΩ]의 값으로 옳은 것은? (단, 부하 저항은 1 [kΩ]이다.) (순서대로 Vth, Rth)

  1. 6, 2.5
  2. 3, 3
  3. 4, 5
  4. 6, 5
(정답률: 82%)
  • [그림 A]의 회로를 [그림 B]의 테브난 등가회로로 변환하면, 부하 저항과 등가저항이 병렬 연결되어 있으므로, 등가저항은 1 [kΩ]와 병렬 연결된 4 [kΩ]와 6 [kΩ]의 병렬 저항과 일치한다. 따라서, 등가저항 Rth은 2 [kΩ]이다.

    등가전원 Vth은 등가회로의 왼쪽 끝과 오른쪽 끝을 연결한 후, 부하 저항을 제거한 나머지 회로에서의 전압이다. 이를 계산하기 위해, [그림 B]의 왼쪽 끝과 오른쪽 끝을 연결한 후, 부하 저항을 제거한 회로를 그려보면 [그림 C]와 같다.


    [그림 C]에서 등가전원 Vth는 전압분배 법칙에 따라 다음과 같이 계산할 수 있다.
    Vth = 12 × (2 / (2 + 4 + 6)) = 4 [V]

    따라서, 정답은 "6, 5"이다.
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10. 다음 그래프는 특정 소자의 인가전압에 따른 커패시턴스의 저주파 특성과 고주파 특성을 나타낸 것이다. 이 그래프와 같은 특성을 갖는 소자는? (단, 축적과 공핍 상태에서는 저주파와 고주파의 특성이 같다.)

  1. n형 MOS 커패시터
  2. p형 MOS 커패시터
  3. n＋p 다이오드 커패시터
  4. p＋n 다이오드 커패시터
(정답률: 73%)
  • n형 MOS 커패시터는 인가전압이 증가함에 따라 커패시턴스가 감소하는 저주파 특성과 함께 고주파에서는 커패시턴스가 거의 일정하게 유지되는 특성을 갖기 때문에 이 그래프와 같은 특성을 갖습니다. 또한 축적과 공핍 상태에서도 저주파와 고주파의 특성이 같기 때문에 n형 MOS 커패시터가 정답입니다.
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11. 안테나가 무선전파를 효율적으로 복사하거나 수신하기 위해서는 그 길이가 λ/4이상이 되어야 한다. 1,000 [MHz]의 무선전파를 수신하기 위한 안테나 λ/4의 길이[cm]는? (단, 빛의 속도는 3 × 108[m/s]이다)

  1. 5.5
  2. 6.5
  3. 7.5
  4. 9.5
(정답률: 78%)
  • 무선전파의 파장(λ)은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    λ = c/f

    여기서 c는 빛의 속도, f는 주파수이다. 따라서 주어진 주파수 1,000 [MHz]를 대입하여 파장을 계산하면 다음과 같다.

    λ = 3 × 10^8 / (1,000 × 10^6) = 0.3 [m]

    λ/4의 길이를 구하기 위해서는 이 값을 4로 나누면 된다.

    0.3 / 4 = 0.075 [m]

    단위를 [cm]으로 변환하면 7.5 [cm]이 된다. 따라서 정답은 "7.5"이다.
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12. 커패시터 C[F]와 인덕터 L[H]로 이루어진 병렬 공진기의 공진 주파수 f[Hz]는?

(정답률: 85%)
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13. 다음 회로에 펄스가 가해질 때 △t구간에서 출력 전압의 변화율 [mV/μs]은? (단, 출력 전압의 초기치는 0 [V]이고, 연산증폭기는 이상적이라고 가정한다.)

  1. －50
  2. 50
  3. －100
  4. 100
(정답률: 67%)
  • 입력 신호가 0V에서 5V로 급격하게 상승할 때, 이에 따라 C1에 전하가 축적되면서 C1의 전압이 급격하게 상승하게 된다. 이 때, C1의 전압이 상승하면서, C2에 연결된 비반전 증폭기의 출력 전압도 상승하게 된다. 이 때, C2에 전하가 축적되면서, C2의 전압이 상승하게 되는데, 이 때 C2의 전압 상승률은 C1의 전압 상승률보다 작아진다. 이는 C2의 용량이 C1의 용량보다 작기 때문이다. 따라서, 출력 전압의 변화율은 C2의 전압 상승률에 비례하게 된다. C2의 전압 상승률은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔV2 = i2 / C2 × Δt

    여기서, i2는 C2에 축적된 전하에 의한 전류이다. 이 전류는 C1에서 C2로 전하가 이동함에 따라 발생하며, 이는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    i2 = i1 = C1 × ΔV1 / Δt

    따라서, C2의 전압 상승률은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔV2 / Δt = i2 / C2 = i1 / C2 = C1 × ΔV1 / (C2 × Δt)

    여기서, C1 = 0.1μF, C2 = 1μF, ΔV1 = 5V, Δt = 0.1μs 이므로,

    ΔV2 / Δt = 0.5V / 0.1μs = 5000V/ms = -50mV/μs

    따라서, 출력 전압의 변화율은 -50mV/μs이다.
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14. 1초에 1백만 개의 심벌을 전송하는 디지털 전송시스템이 있다. 이 시스템이 전송하는 심벌이 8개의 신호레벨을 가진다면 비트 전송속도[Mbit/s]는?

  1. 1
  2. 3
  3. 8
  4. 256
(정답률: 70%)
  • 8개의 신호레벨을 가진다는 것은 3개의 비트로 표현할 수 있다는 것을 의미합니다. 따라서 1초에 전송되는 비트 수는 1백만 x 3 = 3백만 비트입니다. 이를 Mbit/s로 환산하면 3Mbit/s가 됩니다. 따라서 정답은 "3"입니다.
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15. 다음 회로의 출력단에 흐르는 전류 Io[mA]는? (단, 연산증폭기는 이상적이라고 가정한다.)

  1. 2.2
  2. 1.1
  3. 0.6
  4. 0.5
(정답률: 69%)
  • 입력단에 인가된 전압은 1V이다. 이전단의 비반전 입력단은 이상적이므로, 이 입력단에 인가된 전압은 1V이다. 이에 따라, 비반전 입력단과 반전 입력단 사이에 인가된 전압은 0V이다. 따라서, 출력단에 인가된 전압은 0V이며, 이에 따라 출력단에 흐르는 전류는 0mA이다. 따라서, 정답은 "0"이다. 주어진 보기에서는 "0"이 없으므로, 가장 가까운 값인 "0.5"가 아닌 "0.6"이 선택되어야 한다.
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16. 클럭 SR 플립플롭의 회로도와 진리표가 각각 다음과 같다. 진리표에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, X는 ‘don't care’를 나타낸다.)

  1. A는 Qn-1로 이전 값이 그대로 유지된다.
  2. B는 1 값을 갖는다.
  3. C는 0 값을 갖는다.
  4. D는 1 값을 갖는다.
(정답률: 59%)
  • 진리표에서 D 열은 S와 R이 모두 0인 경우이다. 이때 Q와 Q'의 값은 이전 상태를 유지한다. 따라서 D는 1 값을 갖는다.
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17. 다음 회로의 60 [Ω]에 흐르는 전류 I [A]는?

  1. 0.3
  2. 0.2
  3. 1.5
  4. 0.25
(정답률: 86%)
  • 전압의 합은 12V 이므로, 12V/60Ω = 0.2A 가 60Ω 저항을 통해 흐르게 됩니다. 이 때, 0.5A의 전류가 20Ω 저항을 통해 흐르고 있으므로, 이 두 전류의 합인 0.2A + 0.5A = 0.7A 가 전원에서 공급되고 있습니다. 따라서, 60Ω 저항을 통해 흐르는 전류 I는 0.2A 입니다.
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18. 바이폴라 트랜지스터에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 전류 증폭 이득(β)을 크게 하기 위해서는 베이스 영역의 폭을 넓혀야 한다.
  2. 증폭기로 이용하기에 적합한 동작 모드는 포화 모드이다.
  3. 활성 모드에서 동작할 때 이미터에서 베이스로 넘어간 캐리어가 베이스 영역 내에서는 드리프트 현상에 의해 움직인다.
  4. 활성 모드에서 동작할 때 이미터에서 베이스로 넘어간 캐리어 중 일부가 재결합하는데 이것이 베이스 전류를 형성한다.
(정답률: 50%)
  • 바이폴라 트랜지스터는 활성 모드에서 동작할 때 이미터에서 베이스로 넘어간 캐리어 중 일부가 재결합하는데 이것이 베이스 전류를 형성합니다. 이는 베이스-에미터 전류를 제어하여 증폭을 가능하게 합니다. 따라서 정답은 "활성 모드에서 동작할 때 이미터에서 베이스로 넘어간 캐리어 중 일부가 재결합하는데 이것이 베이스 전류를 형성한다." 입니다.
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19. 다음 그림과 같이 선형 시불변 시스템 H1과 H2를 직렬로 연결한 시스템을 H라고 하자. H1 과 H2는 각각 h1(t) 와 h2(t)를 임펄스 응답으로 갖는다. 시스템 H에 x(t)를 입력으로 넣었을 때의 출력을 y(t)라고 하자. 다음 중 옳지 않은 것은?

  1. 시스템 H의 임펄스 응답은 h1(t)h2(t)이다.
  2. 시스템 H에서 H1과 H2의 순서를 바꾸어 연결하였을 때, 입력신호 x(t))에 대한 출력 신호는 y(t0이다.
  3. 0이 아닌 상수 a에 대하여, 입력 신호 ax(t)에 대한 시스템 H의 출력 신호는 ay(t)이다.
  4. 모든 상수 u에 대하여, 입력 신호 x(t-u)에 대한 시스템 H의 출력 신호는 y(t-u)이다.
(정답률: 62%)
  • 정답은 "시스템 H에서 H1과 H2의 순서를 바꾸어 연결하였을 때, 입력신호 x(t))에 대한 출력 신호는 y(t)이다." 이다.

    시스템 H의 임펄스 응답은 h1(t)h2(t)이다. 이는 시스템 H에 임펄스 함수 δ(t)를 입력했을 때, 출력이 h1(t)h2(t)가 되기 때문이다.

    시스템 H에서 H1과 H2의 순서를 바꾸어 연결하였을 때, 입력신호 x(t)에 대한 출력 신호는 y(t)이다. 이는 선형 시불변 시스템에서 입력과 출력의 순서는 바뀌어도 결과가 같기 때문이다.

    0이 아닌 상수 a에 대하여, 입력 신호 ax(t)에 대한 시스템 H의 출력 신호는 ay(t)이다. 이는 선형 시불변 시스템에서 입력에 상수를 곱한 경우 출력도 상수를 곱해지기 때문이다.

    모든 상수 u에 대하여, 입력 신호 x(t-u)에 대한 시스템 H의 출력 신호는 y(t-u)이다. 이는 시간 이동 불변성(time shift invariance)에 따라 입력에 시간적인 변화가 생겨도 출력은 같은 패턴을 따르기 때문이다.
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20. 다음 그림에서 ㉠, ㉡상태는 실리콘(Si) 원자의 도너(donor) 에너지 준위에 전자가 존재하는 경우와 비어 있는 경우를 각각 나타낸 것이고, ㉢, ㉣상태는 억셉터(acceptor) 에너지 준위에 전자가 존재하는 경우와 비어 있는 경우를 각각 나타낸 것이다. 그림 ㉠, ㉡상태에서 도너가 갖는 전기적 극성과 ㉢, ㉣상태에서 억셉터가 갖는 전기적 극성을 각 상태별로 표현한 것 중 옳은 것은? (순서대로 ㉠, ㉡, ㉢, ㉣)

  1. 중성, ＋, －, 중성
  2. ＋, ＋, －, 중성
  3. 중성, －, 중성, ＋
  4. 중성, ＋, ＋, 중성
(정답률: 79%)
  • ㉠ 상태에서는 도너 원자가 전자를 기부하여 전기적으로 중성이다. ㉡ 상태에서는 도너 원자가 전자를 기부하여 전기적으로 양성이다. ㉢ 상태에서는 억셉터 원자가 전자를 받아들여 전기적으로 음성이다. ㉣ 상태에서는 억셉터 원자가 전자를 받아들여 전기적으로 중성이다. 따라서 정답은 "중성, ＋, －, 중성" 이다.
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