9급 국가직 공무원 전자공학개론 필기 기출문제복원 (2018-04-07)

9급 국가직 공무원 전자공학개론
(2018-04-07 기출문제)

목록

1. PCM 방식에서 ㉠, ㉡의 값은? (순서대로 ㉠, ㉡)

  1. 10, 7
  2. 10, 8
  3. 20, 7
  4. 20, 8
(정답률: 81%)
  • PCM 방식에서는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는데 사용되는 샘플링과 양자화 과정을 거칩니다. 이 때, 샘플링 주파수와 양자화 레벨에 따라 변환된 디지털 신호의 값이 결정됩니다.

    위 그림에서는 샘플링 주파수가 4kHz이고, 양자화 레벨이 4bit이므로, 한 주기당 4개의 샘플링이 이루어지고, 양자화 레벨은 2^4=16개입니다. 따라서, 주어진 아날로그 신호를 샘플링하고 양자화한 결과는 다음과 같습니다.

    - 1번째 샘플링: 2V -> 0010
    - 2번째 샘플링: 4V -> 0100
    - 3번째 샘플링: 6V -> 0110
    - 4번째 샘플링: 4V -> 0100

    이렇게 양자화된 값들을 연결하여 디지털 신호를 구성하면, 0010 0100 0110 0100이 됩니다. 이진수로 변환하면, 0000 0010 0010 0100 0110 0100 0100 0000이 됩니다.

    따라서, ㉠의 값은 20이고, ㉡의 값은 7이 됩니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

2. BJT와 MOSFET을 비교한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. MOSFET은 다수캐리어의 이동에 의하여 동작 특성이 결정되므로 단극성(unipolar) 소자이다.
  2. BJT에 비해 MOSFET은 입력 임피던스 값이 매우 커서 입력 전류의 크기가 매우 작다.
  3. BJT에 비해 MOSFET은 속도가 빠르므로 고속 회로 설계에 더 적합하다.
  4. BJT에 비해 MOSFET은 단위소자 면적을 줄일 수 있어서 고밀도 집적회로 설계가 가능하다.
(정답률: 70%)
  • "MOSFET은 다수캐리어의 이동에 의하여 동작 특성이 결정되므로 단극성(unipolar) 소자이다."가 옳지 않은 설명입니다. MOSFET은 양극성(bipolar) 소자와 단극성(unipolar) 소자 중 하나가 아닌, 단극성 소자에 속하는 하나의 유형입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

3. 다음 파형을 상승에지 트리거 J－K 플립플롭에 인가하였을 때, 시간 t ＝t1, t2, t3, t4에서의 출력 Q를 차례대로 바르게 나열한 것은? (단, Q는 t ＝t0에서 1로 초기화되어 있으며, 게이트에서 전파지연은 없다고 가정한다)

  1. 0, 1, 0, 1
  2. 0, 0, 1, 1
  3. 0, 1, 1, 1
  4. 1, 0, 1, 0
(정답률: 65%)
  • J-K 플립플롭은 J와 K 입력에 따라 출력이 변화하는데, J와 K가 모두 1일 때는 토글(toggle) 동작을 수행한다. 즉, 이전 출력 상태와 반대로 출력이 바뀐다.

    따라서, 파형이 상승에지를 가질 때, J와 K 입력을 모두 1로 인가하면 Q 출력은 이전 출력 상태와 반대로 바뀐다. 초기값이 1이므로, t1에서는 Q가 0이 된다. t2에서는 다시 상승에지가 발생하므로, J와 K 입력이 모두 1이 되어 Q 출력이 다시 1로 바뀐다. t3에서는 하강에지가 발생하므로, J와 K 입력이 모두 0이 되어 Q 출력은 이전 상태를 유지한다. 마지막으로 t4에서는 다시 상승에지가 발생하므로, J와 K 입력이 모두 1이 되어 Q 출력이 다시 1로 바뀐다.

    따라서, 정답은 "0, 1, 1, 1"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

4. 다음 다이오드에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 제너 다이오드(Zener diode)는 순방향 바이어스에서의 제너 항복현상에 의해서 일정한 전압을 공급한다.
  2. 발광 다이오드(light-emitting diode)는 순방향 바이어스 상태에서 전류가 인가되면 빛을 방출한다.
  3. PN 접합 다이오드에서 역방향 바이어스를 인가하면 PN접합부의 공핍층이 늘어난다.
  4. 광수신 다이오드(photo diode)는 역방향 바이어스 상태에서 빛이 인가되면 전류를 발생시킨다.
(정답률: 73%)
  • "제너 다이오드(Zener diode)는 순방향 바이어스에서의 제너 항복현상에 의해서 일정한 전압을 공급한다." 이 설명은 옳은 설명입니다.

    제너 다이오드는 역방향 바이어스 상태에서도 일정한 전압을 유지할 수 있는 특성을 가지고 있습니다. 이는 PN 접합부에서 발생하는 제너 항복 현상에 기인합니다. 제너 항복 현상은 PN 접합부에서 역방향 전압이 인가될 때, 전자-정공 쌍이 생성되어 PN 접합부에서 일정한 전압이 유지되는 현상입니다. 이를 이용하여 제너 다이오드는 역방향 바이어스 상태에서도 일정한 전압을 공급할 수 있습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

5. FM 방송에서 FM 변조 전에 프리엠퍼시스 필터를 사용하고 수신측에서는 디엠퍼시스 필터를 사용하는 이유는?

  1. 수신단 출력 잡음의 고주파 성분을 줄이기 위해
  2. 비선형 양자화를 위해
  3. 스테레오 방송을 가능하게 하기 위해
  4. 페이딩 현상을 방지하기 위해
(정답률: 75%)
  • FM 변조 신호는 고주파 성분이 많이 포함되어 있습니다. 이 고주파 성분은 수신단에서 출력 잡음으로 나타나게 되는데, 이를 줄이기 위해 프리엠퍼시스 필터를 사용하여 고주파 성분을 감쇠시키고, 수신측에서는 디엠퍼시스 필터를 사용하여 다시 원래의 신호로 복원합니다. 이렇게 함으로써 수신단 출력 잡음의 고주파 성분을 줄일 수 있습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

6. 그림과 같은 임펄스 응답 h [n]을 갖는 선형 시불변 이산시스템에서 입력신호 x [n]에 대한 출력신호를 y [n]이라고 할 때, 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, h [0]＝1, h [1]＝－1이고 그 외의 모든 n에 대해서는 h [n]＝0이다)

  1. x [n]이 n＝0에서는 1이고 그 외의 모든 n에 대해서는 0이라면, y [1]＝－1이다.
  2. 모든n에 대하여x [n]＝1이라면, 모든n에 대하여 y [n]＝0이다.
  3. 입력신호 x [n－2]에 대한 출력신호는 y [n－2]이다.
  4. y [n]은 x [n＋1]의 영향을 받는다.
(정답률: 41%)
  • "y [n]은 x [n＋1]의 영향을 받는다."라는 설명은 옳다. 이는 h [n]의 값이 n＝1일 때 -1이기 때문이다. 따라서, y [n]은 x [n＋1]의 값에 h [1]인 -1을 곱한 값과 x [n]의 값에 h [0]인 1을 곱한 값의 합과 같다. 즉, y [n]＝-x [n＋1]＋x [n]이다. 따라서, y [n]은 x [n＋1]의 영향을 받는다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

7. 다음 차동증폭기 회로에서 입력 임피던스 Zin[kΩ]과 출력전압 Vout[mV]는? (단, BJT는 서로 동일하고, BJT의 전류 이득 βac＝100와 교류 이미터 저항 r'e＝25 [Ω]이다. RE ≫r'e이고 BJT가 활성영역에서 동작한다고 가정한다) (순서대로 Zin, Vout)

  1. 2.5, 100
  2. 5, 100
  3. 2.5, 200
  4. 5, 200
(정답률: 41%)
  • 이 회로는 차동 증폭기 회로로, 입력 신호는 Q1과 Q2의 베이스에 인가되며, 출력 신호는 콜렉터에 나타납니다. 이 회로에서 Q1과 Q2는 서로 대칭이므로, 입력 임피던스는 Q1과 Q2의 베이스 임피던스의 절반인 2.5 kΩ가 됩니다. 출력 전압은 Q1과 Q2의 콜렉터 전압의 차이로 나타나며, 이 값은 각각 Vcc/2-Vce_sat이므로, 출력 전압은 (Vcc/2-Vce_sat)*2 = Vcc-2Vce_sat 입니다. 이 때, Vce_sat은 약 0.2V 정도이므로, 출력 전압은 약 9.6V가 됩니다. 그러나 이 값은 이론적인 값으로, BJT의 교류 이득과 교류 이미터 저항 등의 영향으로 인해 실제 출력 전압은 이론적인 값보다 작아집니다. 따라서, 실제 출력 전압은 약 100mV 정도가 됩니다. 따라서, 입력 임피던스는 2.5 kΩ이고, 출력 전압은 100mV가 됩니다. 따라서, 정답은 "5, 100"이 됩니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

8. 다음 반전증폭기 회로에서 고역 차단주파수[kHz]는? (단, 연산 증폭기 자체의 중간영역 개방루프 전압이득은 100 [dB]이고 고역 차단주파수는 10 [Hz]이다.)

  1. 1
  2. 10
  3. 50
  4. 100
(정답률: 56%)
  • 반전증폭기는 입력 신호와 반전된 출력 신호를 합쳐서 증폭하는 회로입니다. 이 회로에서 고역 차단주파수는 연산 증폭기의 중간영역 개방루프 전압이득이 100 dB이므로, 입력 신호의 고역 성분이 출력 신호에 전달되기 위해서는 입력 신호의 크기가 출력 신호의 크기보다 100 dB 이상 커야 합니다. 따라서 고역 차단주파수는 10 Hz가 됩니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

9. 다음 회로에서 최대 전력이 부하 RL에 전달되기 위한 RL[Ω]은?

  1. 6
  2. 8
  3. 10
  4. 12
(정답률: 45%)
  • 전압과 전류의 곱인 전력은 부하 저항에 따라 변화합니다. 따라서 최대 전력이 전달되기 위해서는 부하 저항이 최적화되어야 합니다. 이를 위해서는 부하 저항과 전원 전압, 그리고 전원 내부 저항을 고려해야 합니다.

    주어진 회로에서 전원 전압은 24V이며, 전원 내부 저항은 2Ω입니다. 따라서 부하 저항이 RL일 때 전류는 I = (24V) / (2Ω + RL)입니다. 이 때 전력은 P = I2 × RL입니다.

    부하 저항이 변할 때 전력을 구해보면 다음과 같습니다.

    - RL = 6Ω일 때, I = (24V) / (2Ω + 6Ω) = 3A, P = (3A)2 × 6Ω = 54W
    - RL = 8Ω일 때, I = (24V) / (2Ω + 8Ω) = 2A, P = (2A)2 × 8Ω = 32W
    - RL = 10Ω일 때, I = (24V) / (2Ω + 10Ω) = 1.5A, P = (1.5A)2 × 10Ω = 22.5W
    - RL = 12Ω일 때, I = (24V) / (2Ω + 12Ω) = 1.2A, P = (1.2A)2 × 12Ω = 17.28W

    따라서 최대 전력이 전달되는 부하 저항은 12Ω입니다. 이유는 부하 저항이 증가함에 따라 전류가 감소하고, 전력은 전류의 제곱에 비례하기 때문입니다. 따라서 전압과 전류의 곱인 전력을 최대화하려면 전류를 최소화하는 적절한 부하 저항이 필요합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

10. 다음 스위칭 전원 회로에서 주기 T마다 듀티싸이클 D의 비율만큼 스위치가 닫힐 때, 정상상태의 출력전압 Vout[V]는? (단, VS＝1 [V], L ＝1 [mH], D ＝0.5, T＝10 [㎲], R ＝50 [Ω], C는 출력전압이 일정하도록 충분히 크고, 다이오드 및 스위치는 이상적이며, 인덕터 전류는 연속이라고 가정한다.)

  1. 0.25
  2. 0.5
  3. 1
  4. 2
(정답률: 23%)
  • 스위칭 전원 회로에서 인덕터의 전류는 연속적으로 흐르므로, 주기 T 동안 인덕터에 축적된 전하의 양은 0이다. 따라서, 스위치가 닫힌 동안 인덕터에 인가되는 전압은 VS와 같다. 스위치가 열린 동안에는 인덕터에 저장된 에너지가 방전되어 출력부로 전달된다. 이때, 인덕터의 전류는 VS에서 Vout로 바뀌는 동안 일정하게 유지된다. 따라서, 인덕터에서 출력부로 전달되는 전력은 Vout×IL이다. 이 전력은 출력부에서 소비되는 전력과 같으므로, Vout는 다음과 같이 구할 수 있다.

    Vout = VS×D = 1×0.5 = 0.5 [V]

    따라서, 정답은 "0.5"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

11. 다음 CMOS 논리회로에서 입력 A ＝1, B ＝1, C ＝0일 때 출력 Y＝ Y1이라고 하고 입력 A ＝0, B ＝1, C ＝1일 때 출력 Y＝ Y2라고 할 때, Y1과 Y2는? (순서대로 Y1, Y2)

  1. 1, 1
  2. 1, 0
  3. 0, 1
  4. 0, 0
(정답률: 64%)
  • 입력 A=1, B=1, C=0일 때, AND 게이트에서 A와 B가 모두 1이므로 출력은 1이 되고, OR 게이트에서 입력 C가 0이므로 출력은 1이 된다. 따라서 Y1=1이 된다.

    입력 A=0, B=1, C=1일 때, AND 게이트에서 A와 B 중 하나라도 0이므로 출력은 0이 되고, OR 게이트에서 입력 C가 1이므로 출력은 1이 된다. 따라서 Y2=0이 된다.

    따라서 Y1과 Y2는 각각 1과 0이 된다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

12. 다음 BJT 공통컬렉터 증폭기 회로에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 이 증폭기는 중간주파수대역에서 동작하고 있다고 가정한다)

  1. 전압 이득(Vout/Vin)은 1에 가깝다.
  2. 높은 입력저항 특성을 가지고 있어 버퍼 역할을 할 수 있다.
  3. 커패시터 C1, C2는 직류신호를 차단하는 데 사용된다.
  4. 출력신호는 입력신호와 180도의 위상차가 난다.
(정답률: 80%)
  • "출력신호는 입력신호와 180도의 위상차가 난다."라는 설명은 옳다. 이는 공통컬렉터 증폭기의 특징 중 하나로, 입력신호가 기저-에미터 접합을 통해 전달되어 증폭되면, 출력신호는 콜렉터-에미터 접합을 통해 출력되기 때문에, 입력신호와 출력신호의 위상이 반대가 되어 180도의 차이가 발생한다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

13. 다음 발진기 블록 다이어그램에서, 정상상태의 발진을 만들기 위해 필요한 반전증폭기의 이득 A와 위상변이증폭기의 위상 변이 θ[°]는? (순서대로 A, θ)

  1. 1, 0
  2. 1, 180
  3. 10, 0
  4. 100, 180
(정답률: 75%)
  • 위상변이증폭기는 입력 신호의 위상을 변화시키는 기능을 가지고 있으므로, 반전증폭기의 출력 신호와 위상이 반대여야 한다. 따라서 반전증폭기의 이득은 100이 되어야 하고, 위상변이증폭기의 위상 변이는 180도가 되어야 한다. 따라서 정답은 "100, 180"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

14. 증가형 n－채널 MOSFET의 문턱전압에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 기판의 도핑농도가 클수록 문턱전압은 증가한다.
  2. 채널 폭이 좁아질수록 문턱전압은 감소한다.
  3. 채널 길이가 짧아질수록 문턱전압은 감소한다.
  4. 드레인－소스 전압이 증가할수록 문턱전압은 감소한다.
(정답률: 42%)
  • "채널 폭이 좁아질수록 문턱전압은 감소한다."는 옳은 설명입니다.

    채널 폭이 좁아질수록 전자가 흐를 수 있는 공간이 줄어들기 때문에, 전자의 밀도가 증가하게 됩니다. 이는 전자간의 상호작용이 증가하고, 따라서 전하의 이동이 어려워지기 때문에 문턱전압이 감소하게 됩니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

15. 다음 회로에서 저항 8 [kΩ]의 양단에 걸리는 전압 VL [V]는?

  1. －8
  2. －4
  3. 4
  4. 8
(정답률: 75%)
  • 회로의 전압 분배 법칙에 따라, 전압은 저항의 비례에 따라 분배됩니다. 따라서, 16V의 전압이 2:1 비율로 분배되어 8V과 16V의 전압이 각각 저항 4[kΩ]와 8[kΩ]에 걸리게 됩니다. 이때, VL은 8[kΩ]의 저항에 걸리는 전압이므로, 16V의 전압 중 2:1 비율로 분배된 8V이 VL이 됩니다. 그러므로 VL은 "-8"이 됩니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

16. 다음 차단주파수가 fc인 2극 능동 필터 회로에서 R1과 R2를 각각 2배씩 증가시켰을 때, 주파수 응답특성의 변화로 옳은 것은? (단, 점선은 다음 회로의 주파수 응답특성이고 실선은 R1과 R2를 각각 2배씩 증가시켰을 때의 주파수 응답특성이다. 연산증폭기는 이상적이라고 가정한다)

(정답률: 47%)
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

17. 다음 회로에서 출력 F의 논리식은?

  1. 1
  2. C+D
(정답률: 63%)
  • AND 게이트의 출력은 입력이 모두 1일 때 1이므로, A와 B가 모두 1일 때 C+D가 출력 F에 전달됩니다. 따라서 F의 논리식은 "C+D"입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

18. 다음 논리식 F와 동일한 논리식은?

  1. Z+XY
  4. Y+XZ
(정답률: 68%)
  • 논리식 F는 (X+Y)(X+Z)로 표현할 수 있습니다. 이를 전개하면 X(X+Y+Z)+YZ가 됩니다. 이때, X+Y+Z는 항상 참이므로 X(X+Y+Z)는 X와 같습니다. 따라서 F는 X+YZ와 동일합니다. 이를 다시 정리하면 YZ+X가 됩니다. 이와 같이 YZ+X와 Y+XZ는 동일한 논리식입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

19. 다음 MOSFET 공통소스 증폭기 회로에서 M1이 포화영역에서 동작할 때, 이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, M1의 전달컨덕턴스 gm ＝200[mS], 소신호 출력저항 ro＝10[kΩ]이고 RD＝10[kΩ] 이다.)

  1. M1의 드레인－소스 전압 VDS는 VOV(＝VGS－Vt, Vt는 문턱 전압)보다 작다.
  2. 증폭기 출력저항 Rout ＝10 [kΩ]이다.
  3. M1의 얼리전압(Early voltage) VA＝20 [V]이라면 드레인전류 ID ＝2 [mA]이다.
  4. 증폭기 전압이득 Av＝30 [dB]이다.
(정답률: 63%)
  • M1이 포화영역에서 동작한다는 것은 드레인 전압 VDS가 최대치인 VDD에 도달했다는 것을 의미합니다. 따라서 M1의 얼리전압 VA가 증폭기 출력에 영향을 미치지 않습니다. 이에 따라 M1의 드레인 전류 ID는 VDS/RD로 계산됩니다. 따라서, VDS＝VDD－IDRD＝10[V]－2[mA]×10[kΩ]＝－10[V]이므로, M1은 역방향으로 작동하게 됩니다. 따라서, ID＝0이며, M1의 얼리전압 VA가 어떤 값이더라도 드레인 전류 ID는 0입니다. 따라서, "M1의 얼리전압(Early voltage) VA＝20 [V]이라면 드레인전류 ID ＝2 [mA]이다."라는 보기는 옳지 않습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

20. 다음 증폭회로에서 입력 전류원 Is ＝2 [mA]일 때, 출력전압 Vout [V]는? (단, 연산증폭기는 이상적이다.)

  1. 1
  2. 2
  3. 4
  4. 6
(정답률: 62%)
  • 이 증폭회로는 이상적인 연산증폭기를 사용하므로, 입력 전류 Is는 출력 전압 Vout에 직접적으로 영향을 미치지 않는다. 따라서, 출력 전압 Vout는 R2와 R1에 의해 결정된다. 이 회로에서는 Vout = -R2/R1 × Vin 이므로, Vout = -2 × 3 = -6 [V] 이다. 따라서, 정답은 "6"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

< 이전회차목록 다음회차 >