9급 국가직 공무원 전자공학개론 필기 기출문제복원 (2017-04-08)

9급 국가직 공무원 전자공학개론 2017-04-08 필기 기출문제 해설

이 페이지는 9급 국가직 공무원 전자공학개론 2017-04-08 기출문제를 CBT 방식으로 풀이하고 정답 및 회원들의 상세 해설을 확인할 수 있는 페이지입니다.

9급 국가직 공무원 전자공학개론
(2017-04-08 기출문제)

목록

1과목: 과목 구분 없음

1. 다음 회로 중에서 출력 Z가 1이 되는 회로는? (단, X ＝0, Y＝1이다.)

(정답률: 74%)
  • 입력 $X=0, Y=1$을 회로에 대입하여 출력 $Z$를 추적합니다.
    먼저 $X$와 $Y$가 OR 게이트를 통과하면 $0 \text{ OR } 1 = 1$이 되고, 이 결과가 NOT 게이트를 통과하여 $0$이 됩니다.
    최종적으로 이 $0$과 입력 $Y=1$이 다시 OR 게이트를 통과하므로 $0 \text{ OR } 1 = 1$이 되어 출력 $Z=1$이 됩니다.
    따라서 정답은 입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

2. 입력 전력이 20 [dB] 감소하는 감쇄기에 94 [W]의 신호를 입력 했을 때, 출력 신호의 전력[W]은?

  1. 0.74
  2. 0.94
  3. 7.4
  4. 9.4
(정답률: 68%)
  • 데시벨(dB) 전력 감쇄량을 실제 전력 값으로 변환하는 문제입니다. 전력의 dB 계산 공식 $\text{dB} = 10 \log_{10}(\frac{P_{out}}{P_{in}})$을 사용합니다.
    ① [기본 공식] $P_{out} = P_{in} \times 10^{\frac{\text{dB}}{10}}$
    ② [숫자 대입] $P_{out} = 94 \times 10^{\frac{-20}{10}}$
    ③ [최종 결과] $P_{out} = 0.94$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

3. 다음 회로에서 입력전압 V1, V2와 출력전압 Vo 사이의 관계식은? (단, op-amp는 이상적이다)

  1. Vo＝3 V1 －2 V2
  2. Vo＝2 V1 －3 V2
(정답률: 77%)
  • 이상적인 op-amp의 가상 접지 원리를 이용하여 출력 전압을 구하는 문제입니다. 비반전 입력단 전압 $V_1$이 반전 입력단에 그대로 전달되며, KCL(키르히호프 전류 법칙)에 의해 입력 전류와 피드백 전류의 합은 0이 됩니다.
    ① [기본 공식] $V_o = \frac{R_f + R_1}{R_1} V_1 - \frac{R_f}{R_1} V_2$
    ② [숫자 대입] $V_o = \frac{2R + R}{R} V_1 - \frac{2R}{R} V_2$
    ③ [최종 결과] $V_o = 3 V_1 - 2 V_2$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

4. 다음 증폭기 회로에서 C2가 추가됨에 따라 생기는 변화는?

  1. 출력 Vo의 DC 전압이 내려간다.
  2. 출력 Vo의 DC 전압이 올라간다.
  3. 중간 주파수 영역에서 전압이득의 크기가 감소한다.
  4. 중간 주파수 영역에서 전압이득의 크기가 증가한다.
(정답률: 70%)
  • 에미터 저항 $R_4$에 병렬로 커패시터 $C_2$를 추가하면, 중간 주파수 대역에서 $R_4$가 단락(Short)되는 효과가 발생합니다. 에미터 저항이 감소하면 전압 이득 $A_v \approx \frac{R_C}{r_e}$가 증가하게 됩니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

5. 다음 DTL(Diode-Transistor Logic)로 설계된 디지털 회로는 어떤 논리 게이트인가? (단, 입력 X, Y의 논리레벨 1은 VCC＝5 V, 논리레벨 0은 0 V이다)

  1. AND
  2. OR
  3. NAND
  4. NOR
(정답률: 67%)
  • DTL 회로에서 입력 $X, Y$가 모두 1($V_{CC}$)일 때만 트랜지스터의 베이스 전압이 낮아져 트랜지스터가 OFF 되고 출력 $Z$가 High가 됩니다. 이는 AND 연산 후 NOT을 거친 NAND 게이트의 동작과 일치합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

6. 드레인 전류(ID)와 게이트－소스 전압(VGS)의 관계식이 ID＝9＋19(VGS－1)＋10(VGS－1)2[mA]인 N형 MOSFET에서 VGS＝1 [V]일 때, 소신호 모델 전달컨덕턴스(transconductance) [mA/V]는?

  1. 9
  2. 10
  3. 19
  4. 29
(정답률: 52%)
  • 전달컨덕턴스 $g_m$은 드레인 전류 $I_D$를 게이트-소스 전압 $V_{GS}$로 미분한 값, 즉 $I_D$ 곡선의 기울기를 의미합니다.
    ① [기본 공식] $g_m = \frac{\partial I_D}{\partial V_{GS}}$
    ② [숫자 대입] $g_m = \frac{d}{dV_{GS}} [9 + 19(V_{GS}-1) + 10(V_{GS}-1)^2] = 19 + 20(V_{GS}-1)$
    ③ [최종 결과] $g_m = 19 + 20(1-1) = 19$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

7. 다음 회로에 입력전압이 Vi일 때 출력전압 Vo는? (단, 다이오드와 제너다이오드는 이상적이다)

(정답률: 59%)
  • 제너 다이오드와 일반 다이오드가 직렬로 연결된 클리핑 회로입니다.
    상한 전압은 제너 전압 $5\text{V}$와 다이오드 순방향 전압 $2\text{V}$가 합쳐져 $5 + 2 = 7\text{V}$에서 제한됩니다.
    하한 전압은 아래쪽 다이오드의 순방향 전압 $2\text{V}$에 의해 $-2\text{V}$에서 제한됩니다.
    따라서 출력 전압 $V_o$는 $-2\text{V}$와 $7\text{V}$ 사이에서 클리핑되는 파형인 가 됩니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

8. 다음 중 대역통과필터 특성을 보이는 회로로만 묶은 것은?

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄱ, ㄹ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄹ
(정답률: 44%)
  • 대역통과필터(BPF)는 특정 주파수 대역만 통과시키고 저주파와 고주파를 모두 차단하는 회로입니다.
    ㄴ. 병렬 $L, C$ 회로가 출력단에 위치하여 특정 주파수에서 공진하며 통과시키는 특성을 가집니다.
    ㄹ. 직렬 $C, L$ 회로가 구성되어 저주파(C 차단)와 고주파(L 차단)를 모두 막는 대역통과 특성을 가집니다.

    오답 노트
    ㄱ. 고역통과필터(HPF) 특성
    ㄷ. 저역통과필터(LPF) 특성
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

9. 공진주파수가 fo인 R, L, C 직렬회로에 주파수가 2fo인 입력신호를 인가하였을 때, 총 리액턴스 성분의 크기가 저항 R 값의 15배가 된다. 이 회로의 Qo(quality factor)는?

  1. 5
  2. 10
  3. 15
  4. 20
(정답률: 42%)
  • 공진 주파수 $f_o$에서 리액턴스 합은 0이며, 주파수가 $2f_o$로 변할 때의 총 리액턴스 $X$와 $Q$인자(Quality Factor)의 관계를 이용합니다. $Q = \frac{\omega_o L}{R}$이며, $2f_o$에서의 리액턴스는 $X = 2\omega_o L - \frac{\omega_o}{2C} = R \times 15$가 성립합니다.
    ① [기본 공식] $X = \omega L - \frac{1}{\omega C}$
    ② [숫자 대입] $15R = 2\omega_o L - \frac{\omega_o}{2C} = 2\omega_o L - \frac{\omega_o L}{2Q^2 \cdot \frac{R}{\omega_o L}} = 2QR - \frac{QR}{2} = 1.5QR$
    ③ [최종 결과] $Q = 10$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

10. 입력 전압 36 [V]에 연결된 발열선의 발열량이 1 [kW]이다. 동일한 재료로 단면의 지름을 두 배로 늘리고, 길이를 반으로 줄여 만든 발열선에 동일한 전압을 인가했을 때, 발열량[kW]은?

  1. 4
  2. 6
  3. 8
  4. 10
(정답률: 40%)
  • 발열량(전력)은 저항에 반비례하며, 저항은 길이에 비례하고 단면적에 반비례합니다. 지름이 2배가 되면 단면적은 4배가 되고, 길이가 1/2배가 되므로 전체 저항은 기존의 1/8로 감소합니다. 전압이 동일할 때 저항이 1/8이 되면 발열량은 8배가 됩니다.
    ① [기본 공식] $P = \frac{V^{2}}{R}, R = \rho \frac{l}{S}$
    ② [숫자 대입] $P_{new} = \frac{V^{2}}{\frac{1}{8}R} = 8 \times 1\text{ kW}$
    ③ [최종 결과] $P_{new} = 8\text{ kW}$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

11. 논리식 에 대한 진리표는?

(정답률: 84%)
  • 논리식 $F(W, X, Y) = \overline{W}XY + W\overline{X} + WXY$의 진리표를 분석합니다.
    1. $\overline{W}XY$: $W=0, X=1, Y=1$ 일 때 $1$
    2. $W\overline{X}$: $W=1, X=0$이면 $Y$값에 상관없이 $1$
    3. $WXY$: $W=1, X=1, Y=1$ 일 때 $1$
    위 조건들을 종합하면 $F$가 $1$이 되는 조합은 $(0,1,1), (1,0,0), (1,0,1), (1,1,1)$ 입니다.
    이 결과와 일치하는 진리표는 입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

12. 다음 D 플립플롭에서 출력 Q의 동작은? (단, D 플립플롭은 하강에지에서 동작하고 Q의 초기값은 0이다)

  1. ①
  2. ②
  3. ③
  4. ④
(정답률: 63%)
  • D 플립플롭은 클록의 하강 에지(High $\rightarrow$ Low) 시점에서 입력 $D$의 상태를 출력 $Q$로 전달하는 소자입니다. 의 타이밍 차트를 분석하면, 각 하강 에지 시점의 Data 값이 그대로 $Q$에 반영되는 파형은 첫 번째 파형입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

13. 무선 통신에서 전송하고자 하는 신호를 변조하는 이유로 옳은 것만을 모두 고른 것은?

  1. ㄴ, ㄷ
  2. ㄱ, ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄷ, ㄹ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄷ, ㄹ
(정답률: 86%)
  • 무선 통신에서 변조를 사용하는 이유는 전송 효율과 품질을 높이기 위함입니다. 안테나의 길이는 파장에 비례하므로 고주파로 변조하면 안테나 길이를 축소할 수 있고, 잡음 영향을 줄이며, 서로 다른 주파수를 사용하여 다중 통신이 가능해지고 주파수 이용 효율을 극대화할 수 있습니다. 따라서 제시된 모든 내용이 변조의 이유에 해당합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

14. 다음 MOSFET에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 선형 및 포화영역 동작에서 전류 반송자는 전자이다.
  2. 선형 및 포화영역 동작은 전류 반송자의 드리프트(drift) 현상에 의한다.
  3. P채널 증가형 MOSFET이다.
  4. CMOS 집적회로에 사용되는 소자이다.
(정답률: 64%)
  • 제시된 이미지 를 보면 소스와 드레인이 $p^{+}$ 영역으로 구성되어 있고 $n\text{-well}$ 내에 형성되어 있습니다. 이는 P채널 MOSFET임을 나타내며, P채널 소자의 전류 반송자는 전자가 아니라 정공(Hole)입니다.

    오답 노트
    드리프트 현상: MOSFET의 채널 내 전류 흐름은 전계에 의한 드리프트 현상임
    P채널 증가형: 구조상 $p^{+}$ 소스/드레인과 $n\text{-well}$ 구성이 맞음
    CMOS: N채널과 P채널 MOSFET을 상보적으로 결합하여 사용함
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

15. PCM(Pulse Code Modulation) 방식에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 샘플링된 신호에 이산적인 값을 할당하는 양자화와 펄스 부호로 변환하는 부호화가 필요하다.
  2. 양자화 레벨 수가 증가하면 양자화 오차가 늘어난다.
  3. 디지털전송신호 방식으로 원거리통신에 중계기의 사용이 가능하다.
  4. 아날로그 방식보다 잡음 및 왜곡의 영향에 강한 장점이 있다.
(정답률: 74%)
  • 양자화 레벨 수가 증가한다는 것은 신호를 더 세밀하게 나누어 표현한다는 의미이므로, 실제 값과 양자화 값 사이의 차이인 양자화 오차는 오히려 감소합니다.

    오답 노트
    샘플링, 양자화, 부호화: PCM의 기본 3단계 과정임
    원거리 통신: 디지털 신호이므로 재생 중계기를 통해 잡음 없이 전송 가능
    잡음 및 왜곡: 아날로그보다 디지털 방식이 노이즈 내성이 훨씬 강함
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

16. 다음은 비안정 모드로 동작하는 555 타이머 회로이다. 출력신호 Vo에 대한 듀티 사이클(duty cycle)[%]은?

  1. 60
  2. 65
  3. 70
  4. 75
(정답률: 34%)
  • 555 타이머 비안정 모드에서 듀티 사이클은 충전 시간($T_{high}$)과 방전 시간($T_{low}$)의 비율로 결정됩니다. 충전 시에는 $R_{1}$과 $R_{2}$가 모두 관여하고, 방전 시에는 $R_{2}$만 관여합니다.
    ① [기본 공식] $\text{Duty Cycle} = \frac{R_{1} + R_{2}}{R_{1} + 2R_{2}} \times 100$
    ② [숫자 대입] $\text{Duty Cycle} = \frac{5\text{k} + 10\text{k}}{5\text{k} + 2(10\text{k})} \times 100$
    ③ [최종 결과] $\text{Duty Cycle} = 60\%$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

17. 실리콘 기반의 N채널 증가형 MOSFET 구동 시에 더 많은 드레인 전류 값을 얻는 방법은? (단, 트랜지스터는 포화영역에서 동작한다)

  1. 게이트 산화막의 두께를 줄인다.
  2. 소스와 드레인 전극의 간격을 길게 한다.
  3. 유전율이 낮은 게이트 산화막으로 교체한다.
  4. 실리콘을 전자 이동도가 낮은 물질로 대체한다.
(정답률: 65%)
  • 포화 영역에서 드레인 전류 $I_{D}$는 게이트 산화막의 커패시턴스 $C_{ox}$에 비례합니다. $C_{ox}$는 산화막의 두께 $t_{ox}$에 반비례하므로, 게이트 산화막의 두께를 줄이면 커패시턴스가 증가하여 더 많은 드레인 전류를 얻을 수 있습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

18. 다음 회로는 연산증폭기를 이용한 정전압조정기이다. 출력전압 Vo[V]는?

  1. 2.5
  2. 4.7
  3. 5
  4. 8
(정답률: 66%)
  • 연산증폭기의 가상 단락 원리에 의해 반전 입력단($-$)과 비반전 입력단($+$)의 전압은 동일합니다. 비반전 입력단은 제너 다이오드 $V_{z} = 2.5\text{V}$에 연결되어 있으므로, 출력단에서 저항 분배를 통해 전달되는 전압 또한 $2.5\text{V}$가 되어야 합니다.
    ① [기본 공식] $V_{+} = V_{o} \times \frac{R_{2}}{R_{1} + R_{2}}$
    ② [숫자 대입] $2.5 = V_{o} \times \frac{4.7\text{k}}{4.7\text{k} + 4.7\text{k}}$
    ③ [최종 결과] $V_{o} = 5\text{V}$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

19. 다음 바이어스 회로의 동작점에서 컬렉터 전류 ICQ[mA]는? (단, VBE ＝0.7 [V]이다)

  1. 2
  2. 5
  3. 10
  4. 15
(정답률: 58%)
  • 트랜지스터의 바이어스 회로에서 컬렉터 전류를 구하는 문제입니다. 베이스-이미터 루프의 전압 방정식을 통해 베이스 전류 $I_B$를 먼저 구한 뒤, 전류 증폭률 $h_{fe}$를 곱해 $I_{CQ}$를 산출합니다.
    ① [기본 공식] $I_{CQ} = h_{fe} \times \frac{V_{CC} - V_{BE}}{R_B}$
    ② [숫자 대입] $I_{CQ} = 100 \times \frac{10.7 - 0.7}{70 \times 10^3}$
    ③ [최종 결과] $I_{CQ} = 10 \text{ mA}$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

20. 다음 회로의 주파수 전달함수(Transfer Function) 는?

(정답률: 66%)
  • 주어진 회로는 $R_1$과 $R_2 // C$가 직렬로 연결된 분배 회로입니다.
    전달함수는 입력 전압 대비 출력 전압의 비로, $R_2$와 $C$의 병렬 임피던스를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $H(\omega) = \frac{R_2 // \frac{1}{j\omega C}}{R_1 + (R_2 // \frac{1}{j\omega C})}$
    ② [숫자 대입] $H(\omega) = \frac{\frac{R_2}{1 + j\omega R_2 C}}{R_1 + \frac{R_2}{1 + j\omega R_2 C}}$
    ③ [최종 결과] $H(\omega) = \frac{R_2}{R_1 + R_2 + j\omega R_1 R_2 C}$
    따라서 정답은 입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

< 이전회차목록 다음회차 >