9급 국가직 공무원 전자공학개론 필기 기출문제복원 (2016-04-09)

9급 국가직 공무원 전자공학개론
(2016-04-09 기출문제)

목록

1. 다음 논리식 중 나머지 셋과 다른 하나는?

(정답률: 59%)
  • 나머지 셋은 모두 "A와 B 중 적어도 하나는 참이다"라는 조건을 만족하는 경우에만 참이 되는 논리식이지만, ""는 "A와 B가 모두 참이다"라는 조건을 만족하는 경우에도 참이 되기 때문에 나머지 셋과 다릅니다.
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2. 반도체의 pn 접합에서 발생하는 현상에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 순방향 바이어스를 인가할 경우, 전위장벽(potential barrier)이 낮아진다.
  2. 역방향 바이어스를 인가할 경우, n 영역으로 확산되는 정공의 수가 증가한다.
  3. 역방향 바이어스를 인가할 경우, 공핍영역은 확장한다.
  4. 평형상태에서 pn 접합부에는 공핍영역이 존재한다.
(정답률: 75%)
  • "역방향 바이어스를 인가할 경우, n 영역으로 확산되는 정공의 수가 증가한다."가 옳지 않은 설명입니다.

    역방향 바이어스를 인가할 경우, pn 접합부에 전자와 정공이 모두 공핍영역으로 이동하게 되어 전류가 흐르지 않습니다. 따라서 n 영역으로 확산되는 정공의 수가 증가하는 것은 옳지 않습니다. 오히려 공핍영역이 확장되어 pn 접합부의 전위장벽이 더 높아지게 됩니다.
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3. 다음과 같은 J－K 플립플롭을 이용한 회로에서 XY 입력이 11, 10으로 순차적으로 들어갈 경우 Q의 변화는? (단, Q의 현재값은 1이다)

  1. 1 → 0 → 0
  2. 1 → 0 → 1
  3. 1 → 1 → 0
  4. 1 → 1 → 1
(정답률: 64%)
  • J-K 플립플롭에서 J와 K가 모두 1일 때는 이전 상태와 반대로 변하게 됩니다. 따라서 XY 입력이 11일 때는 J와 K가 모두 1이 되므로 Q는 이전 상태와 반대로 변합니다. 즉, 1에서 0으로 변합니다. 그리고 XY 입력이 10일 때는 J는 1, K는 0이 되므로 Q는 0으로 유지됩니다. 따라서 Q의 변화는 "1 → 1 → 0"입니다.
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4. 다음 회로에서 전체 전압이득 (vout/vin)의 절대값을 10으로 만들기 위한 저항 R1[Ω]은? (단, 전압원과 연산증폭기는 이상적이다.)

  1. 10
  2. 15
  3. 20
  4. 25
(정답률: 69%)
  • 이 회로는 비-인버팅 증폭기 회로이므로 전압이득은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    vout/vin = 1 + R2/R1

    전체 전압이득이 10이 되기 위해서는 R2/R1 = 9 이어야 한다. 따라서 R2 = 9R1 이다.

    이 회로에서 R1은 25Ω 이므로 R2는 9 × 25Ω = 225Ω 이다. 따라서 전압이득이 10이 되도록 하려면 R1 = 25Ω 이어야 한다.
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5. 차동증폭기의 특성에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 차동증폭기는 두 개의 입력에 함께 작용하는 잡음 성분을 제거하는 효과가 있다.
  2. 이상적인 차동 증폭기의 동상모드제거비(CMRR)는 ∞이다.
  3. 차동증폭기는 두 개의 입력 차이에 상관없이 출력을 일정하게 만들 수 있는 증폭기이다.
  4. 차동증폭기는 2개의 트랜지스터를 대칭적으로 구성하여 회로를 설계한다.
(정답률: 74%)
  • "차동증폭기는 두 개의 입력 차이에 상관없이 출력을 일정하게 만들 수 있는 증폭기이다."가 옳지 않은 설명입니다. 차동증폭기는 두 개의 입력 차이에 대해서만 출력을 증폭하는 증폭기이며, 입력 차이가 없을 경우 출력은 0이 됩니다. 따라서 입력 차이에 따라 출력이 달라지므로 "두 개의 입력 차이에 상관없이 출력을 일정하게 만들 수 있는 증폭기"라는 설명은 옳지 않습니다.
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6. 다음 카르노맵을 간략화하여 나타낸 논리식은?

(정답률: 69%)
  • 논리식은 "" 이다.

    카르노맵에서 1로 표시된 부분은 A'B'와 AB의 합집합이므로, A와 B가 모두 참일 때와 모두 거짓일 때 모두 1이 된다. 따라서 논리식은 A+B이다.

    하지만 A+B는 A'B'+AB로 간략화할 수 있으므로, 최종적으로 논리식은 "" 이 된다.
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7. RL 직렬회로에서 전원 v(t)를 인가하였을 때 회로에 흐르는 전류 i(t)가 그림과 같이 측정되었다. 이 때 R[Ω] 및 L[mH]의 값으로 가장 가까운 것은? (순서대로 R, L)

  1. 1, 2.2
  2. 1, 3.2
  3. 1.4, 2.2
  4. 1.4, 3.2
(정답률: 40%)
  • 전류 i(t)가 증가하면서 최대값에 도달한 후 감소하는 것으로 보아, 이는 RL 직렬회로에서 인덕턴스 L이 전류의 상승을 제한하고, 저항 R이 전류의 감소를 제한하는 것을 나타낸다.

    전류 i(t)가 최대값에 도달한 시점에서 전압 v(t)는 0이므로, 이 때 전류 i(t)는 R과 L에 의해 결정된다. 따라서, R과 L의 값은 다음과 같이 구할 수 있다.

    전류 i(t)의 최대값: 2A
    전압 v(t)의 최대값: 10V

    전류 i(t)가 최대값일 때, 전압 v(t)는 L에 의해 결정된다. 따라서, L은 다음과 같이 구할 수 있다.

    v(t) = L(di/dt)
    10 = L(2/0.0005)
    L = 3.2mH

    전압 v(t)가 0일 때, 전류 i(t)는 R에 의해 결정된다. 따라서, R은 다음과 같이 구할 수 있다.

    i(t) = v(t)/R
    2 = 0/ R
    R = 1Ω

    따라서, 정답은 "1, 3.2"이다.
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8. 그림은 CMOS로 구성된 하나의 디지털 논리회로이다. 이 회로의 출력 Y는?

  1. Y=(A+B)∙C
  4. Y=(A∙B)+C
(정답률: 70%)
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9. 다음 회로에서 정전압이 유지되는 상태에서 허용될 수 있는 최소부하저항 RL(min)[kΩ] 및 최대부하전류 IL(max)[mA]는? (단, 제너무릎전류 IZK=2[mA], 제너최대전류 IZM=100[mA], RS=2[kΩ]이고, 제너임피던스는 무시한다.) (순서대로 RL(min), IL(max))

  1. 1.2, 5
  2. 1.2, 7
  3. 1, 5
  4. 1, 7
(정답률: 48%)
  • 정전압이 유지되는 상태에서 제너레이터의 최대전류인 IZM이 흐르는 경우, 전압강하는 RS+RL에 걸리므로 다음과 같은 등식이 성립한다.

    IZM = (VS - VL)/RS+RL

    여기서 VL은 정전압이 유지되는 상태에서의 부하전압이므로 VL=VZ=2V이다. 따라서,

    100[mA] = (10[V] - 2[V])/2[kΩ]+RL

    RL = 1.2[kΩ]

    최소부하저항은 1.2[kΩ]이다.

    최대부하전류는 부하저항이 최소일 때, 즉 RL=1.2[kΩ]일 때 구할 수 있다.

    IL(max) = (VS - VL)/RL = (10[V] - 2[V])/1.2[kΩ] = 5[mA]

    따라서, 최소부하저항은 1.2[kΩ], 최대부하전류는 5[mA]이다.

    정답은 "1.2, 5"이다.
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10. 그림 (가)와 그림 (나)를 이용하여 그림 (다)의 전류값 I[A]를 구하면? (단, N은 전원을 포함한 임의의 저항회로이다)

  1. 0.25
  2. 0.5
  3. 1
  4. 2
(정답률: 72%)
  • 그림 (가)와 그림 (나)는 병렬접속이므로 전압은 같고 전류는 각각 흐르게 된다. 따라서, 그림 (가)와 그림 (나)의 전류를 각각 I1[A], I2[A]라고 하면, 전류의 합은 I[A] = I1[A] + I2[A]가 된다.

    그림 (가)에서 전류 I1[A]는 오므로, 전압 V[V]에 대한 저항 R1[Ω]의 전류는 I1[A] = V[V] / R1[Ω]이다. 따라서, R1[Ω] = V[V] / I1[A]이다.

    그림 (나)에서 전류 I2[A]는 N과 R2[Ω]에 흐르므로, 전압 V[V]에 대한 전체 회로의 전류는 I2[A] = V[V] / (N[Ω] + R2[Ω])이다. 따라서, N[Ω] + R2[Ω] = V[V] / I2[A]이다.

    그림 (다)에서는 그림 (가)와 그림 (나)가 직렬접속이므로 전압은 합산되어 V[V]가 되고, 전류는 같으므로 I[A] = I1[A] = I2[A]가 된다.

    따라서, R1[Ω] + R2[Ω] = V[V] / I[A] = V[V] / (I1[A] + I2[A]) = V[V] / (V[V] / R1[Ω] + V[V] / (N[Ω] + R2[Ω])) = R1[Ω] * (N[Ω] + R2[Ω]) / (R1[Ω] + N[Ω] + R2[Ω])이다.

    그림 (가)와 그림 (나)에서 주어진 값들을 대입하면, R1[Ω] = 4, I2[A] = 0.5, N[Ω] + R2[Ω] = 4 이므로, R2[Ω] = 0.5Ω가 된다.

    따라서, R1[Ω] + R2[Ω] = 4.5Ω이므로, 정답은 "1"이다.
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11. 그림은 변압기와 브리지 다이오드를 사용한 정류회로이다. 입력 신호 vin을 인가하였을 때, vx의 파형으로 옳은 것은? (단, 변압기와 다이오드들은 모두 이상적이다.)

(정답률: 50%)
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12. 다음 회로에서 입력전류 II와 부하전류 IL사이의 전류비(IL/II가 10이 되도록 하는 저항 R[kΩ]은? (단, 연산증폭기는 이상적이다)

  1. 30
  2. 60
  3. 90
  4. 120
(정답률: 43%)
  • 이 회로는 비-인버팅 증폭기 회로이다. 이 회로에서 입력전류 II와 부하전류 IL사이의 전류비(IL/II)는 R2/(R1+R2)이다. 따라서 IL/II=10이 되기 위해서는 R2/(R1+R2)=10이 되어야 한다. 이를 정리하면 R2=10R1이 된다. 이때 R1+R2=100kΩ이므로, R1+10R1=100kΩ이 되고, R1=9kΩ가 된다. 따라서 R2=10R1=90kΩ가 되어 정답은 90이다.
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13. 증가형 MOSFET에서 반전층(inversion layer)의 전하와 전기적으로 같은 극성을 가지는 것은?

  1. 반전층이 형성되었을 때 게이트 전극의 전하(charge)
  2. 드레인(drain) 영역의 다수 캐리어(majority carrier)
  3. 소스(source) 영역의 소수 캐리어(minority carrier)
  4. 기판의 다수 캐리어(majority carrier)
(정답률: 40%)
  • 반전층은 게이트 전극에 인가된 전압에 의해 형성되며, 이 때 게이트 전극의 전하는 반전층의 전하와 반대 극성을 가집니다. 따라서 반전층의 전하와 전기적으로 같은 극성을 가지는 것은 드레인 영역의 다수 캐리어입니다. 이는 반전층에서 전자가 모이는 곳이기 때문입니다.
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14. RLC회로의 공진에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 회로망의 입력단자에서 전압과 전류가 동위상일 때 회로망은 공진상태에 있다.
  2. 공진주파수는 임피던스(직렬공진) 또는 어드미턴스(병렬공진)의 위상각이 90°가 되도록 하는 주파수이다.
  3. 공진시의 회로 임피던스(직렬공진) 또는 어드미턴스(병렬공진)는 순수 저항성이 된다.
  4. 공진시 회로에 축적되는 총 에너지는 시간에 관계없이 일정하다.
(정답률: 63%)
  • 정답은 "공진주파수는 임피던스(직렬공진) 또는 어드미턴스(병렬공진)의 위상각이 90°가 되도록 하는 주파수이다."입니다.

    공진주파수는 임피던스(직렬공진) 또는 어드미턴스(병렬공진)의 크기가 최대가 되는 주파수를 말합니다. 이 때, 임피던스(직렬공진) 또는 어드미턴스(병렬공진)의 위상각이 90°가 되는 것은 아니며, 크기가 최대가 되는 것이 중요한 조건입니다. 따라서, "공진주파수는 임피던스(직렬공진) 또는 어드미턴스(병렬공진)의 위상각이 90°가 되도록 하는 주파수이다."는 설명이 옳지 않습니다.
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15. 300 [Hz]에서 4,300 [Hz]까지의 주파수 대역과 신호 대 잡음비(SNR)가 255인 통신 링크에서 얻을 수 있는 최대 채널용량[kbps]은?

  1. 12
  2. 22
  3. 32
  4. 42
(정답률: 72%)
  • 최대 채널용량은 다음과 같이 계산됩니다.

    최대 채널용량 = 대역폭 x log2(1 + SNR)

    여기서 대역폭은 주파수 대역의 폭을 의미합니다. 따라서 주어진 주파수 대역은 4,300 - 300 = 4,000 [Hz]입니다.

    따라서 최대 채널용량은 다음과 같이 계산됩니다.

    최대 채널용량 = 4,000 x log2(1 + 255) ≈ 32 [kbps]

    따라서 정답은 "32"입니다.
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16. 수정발진기에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 수정발진기는 수정의 압전(piezoelectric) 효과를 이용한 것이다.
  2. 수정발진기는 LC 동조회로보다 Q값이 낮아 주파수 안정도가 좋다.
  3. 수정의 등가회로는 직병렬 RLC회로이다.
  4. 수정의 병렬공진주파수는 직렬공진주파수보다 높다.
(정답률: 62%)
  • "수정발진기는 LC 동조회로보다 Q값이 낮아 주파수 안정도가 좋다." 이 설명은 옳은 것이다. 이유는 수정발진기는 수정의 압전 효과를 이용하여 발진하는데, 이 때 발생하는 손실이 LC 회로보다 적기 때문에 Q값이 낮아지고 주파수 안정도가 높아진다. 따라서 수정발진기는 고주파 진동회로에서 많이 사용된다.
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17. 다음 전압증폭회로의 입력전압 vin과 출력전압 vout사이의 소신호 전압이득 vout/vin은?

(단, M1의 소신호 등가회로는 이다.)

  1. 1+gmRL
(정답률: 53%)
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18. 10초 길이의 어떤 아날로그 신호가 디지털컴퓨터에 압축 없이 저장되는 과정에서 8,000 [Hz]로 샘플링 되고, 샘플 당 8비트를 사용하여 파일로 저장된다면, 최종 저장된 파일의 크기[bits]는? (단, 아날로그에서 디지털로 변환된 데이터 이외의 부가정보는 무시한다)

  1. 640,000
  2. 64,000
  3. 80,000
  4. 32,000
(정답률: 58%)
  • 10초 동안의 아날로그 신호를 샘플링할 때 1초당 8,000번의 샘플링이 이루어진다는 것은, 총 10 x 8,000 = 80,000개의 샘플이 생성된다는 것을 의미합니다.

    각 샘플은 8비트로 저장되므로, 총 저장되는 비트 수는 80,000 x 8 = 640,000이 됩니다.

    따라서 정답은 "640,000"입니다.
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19. 다음 BJT 증폭기의 소신호 전압 증폭률이 증가하는 경우가 아닌 것은?

  1. RE를 크게 한다.
  2. RC를 크게 한다.
  3. R1을 작게 한다.
  4. R2를 크게 한다.
(정답률: 75%)
  • RE를 크게 한다는 것은, Emitter 저항을 크게 한다는 것입니다. 이는 Base-Emitter 전압을 일정하게 유지하기 위한 것으로, 이를 통해 증폭기의 안정성을 높일 수 있습니다. 따라서, RE를 크게 함으로써 소신호 전압 증폭률이 증가하지 않는 것은 옳지 않습니다.
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20. 다음 회로에서 입력신호 vin이 가해질 때 얻어지는 출력 vout의 파형은? (단, VCC=5[V], VEE=0[V], R1=1[kΩ], R2=1[kΩ]이고, CD,on=0.7[V]이다.)

(정답률: 48%)
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