9급 국가직 공무원 전자공학개론 필기 기출문제복원 (2020-07-11)

9급 국가직 공무원 전자공학개론
(2020-07-11 기출문제)

목록

1. OSI 7계층에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 데이터링크 계층은 인접 노드 간의 신뢰성 있고 안정적인 통신을 위한 기능을 수행한다.
  2. 패킷 전송망의 네트워크 계층은 라우팅을 통해 효율적인 경로를 지정하는 기능을 수행한다.
  3. 물리 계층은 전기적, 기계적, 물리적 인터페이스 특성을 정의하여 기기 간의 원활한 연결을 수행한다.
  4. 전송 계층에서는 효율적 전송을 위한 데이터의 암호화 및 압축 기능을 수행한다.
(정답률: 46%)
  • 전송 계층에서는 데이터의 암호화 및 압축 기능을 수행하지 않는다. 전송 계층은 데이터의 신뢰성과 효율적인 전송을 위한 기능을 수행한다. 따라서 "전송 계층에서는 효율적 전송을 위한 데이터의 암호화 및 압축 기능을 수행한다."가 옳지 않은 설명이다.
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2. 다음 회로에 대한 등가회로는?

(정답률: 35%)
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3. 비동기 리셋을 가진 D 플립플롭을 이용한 회로에 아래와 같이 입력 신호 CK, Reset, X가 가해졌을 때 출력 Y는? (단, 플립플롭의 전달지연시간은 무시한다)

(정답률: 54%)
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4. 디지털 코드에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. ASCII 코드는 12비트 크기를 갖는다.
  2. 순환중복검사(CRC) 코드는 최상위 비트(MSB)의 오류를 검출하기 위해 주로 사용된다.
  3. BCD 코드는 8비트의 크기를 갖는다.
  4. 그레이 코드의 MSB는 해당하는 2진 코드의 MSB와 항상 일치한다.
(정답률: 45%)
  • 그레이 코드는 인접한 두 수의 이진 코드가 한 비트만 차이나도록 구성되어 있기 때문에, MSB(최상위 비트)가 바뀌는 경우에도 한 비트만 바뀌게 된다. 따라서 그레이 코드의 MSB는 해당하는 2진 코드의 MSB와 항상 일치한다.
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5. 다음 회로는 직렬 선형전압조정기이다. 정전압 출력전압 VOUT[V]과 부하 RL에 흐를 수 있는 최대 전류 IL[mA]은? (단, 입력전압 VIN＝20[V], VBE＝0.7[V]이고, R1, R2에 흐르는 전류는 무시한다)

  1. VOUT＝5.1, IL＝70
  2. VOUT＝5.1, IL＝140
  3. VOUT＝10.2, IL＝70
  4. VOUT＝10.2, IL＝140
(정답률: 43%)
  • 다이오드의 전압강하는 보통 0.7[V] 정도이다. 따라서 다이오드를 통과한 전압은 20[V] - 0.7[V] = 19.3[V] 이다. 이전까지는 다이오드가 정상적으로 동작하고 있었다면, R1과 R2를 통해 다이오드에 인가되는 전압은 일정하게 유지되어야 한다. 이 때, 다이오드에 인가되는 전압은 VOUT이다. 따라서 VOUT = 19.3[V] 이다.

    부하에 흐르는 전류 IL은 다이오드와 RL을 통해 흐르는 전류와 같다. 이 때, 다이오드와 RL을 통해 흐르는 전류는 일정하게 유지되어야 한다. 따라서 IL = (VOUT - VBE)/RL = (19.3[V] - 0.7[V])/RL = 18.6[V]/RL 이다.

    RL이 작을수록 IL은 커진다. 하지만 RL이 너무 작으면 다이오드와 RL을 통해 흐르는 전류가 너무 커져 다이오드가 손상될 수 있다. 따라서 RL은 적당한 값을 가져야 한다.

    여기서는 IL이 70[mA]일 때의 VOUT와 IL을 구해야 한다. 이를 위해 RL = VOUT/IL = 19.3[V]/70[mA] = 276[Ω] 이다. 따라서 VOUT = 19.3[V], IL = 70[mA] 이다.

    따라서 정답은 "VOUT＝10.2, IL＝70" 이다.
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6. 다음 회로에서 다이오드에 걸리는 전압 VD[V]와 전류 ID[A]는? (단, 다이오드는 이상적인 소자이다)

  1. VD＝－15, ID＝0
  2. VD＝－15, ID＝1
  3. VD＝＋15, ID＝0
  4. VD＝＋15, ID＝1
(정답률: 39%)
  • 다이오드는 전류가 한 방향으로만 흐를 수 있도록 만들어진 소자이다. 따라서, 다이오드의 앞뒤로 전압이 어떻게 인가되느냐에 따라 전류가 흐르는지 안 흐르는지가 결정된다.

    위의 회로에서는 다이오드의 앞뒤로 전압이 인가되어 있으며, 전압의 극성은 다이오드의 방향과 반대이다. 즉, 다이오드의 앞쪽이 -극이고 뒤쪽이 +극이다. 이 경우, 다이오드는 전류가 흐르지 않는 상태가 된다.

    따라서, VD는 -15V이고, ID는 0A가 된다.
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7. 그림은 증폭기 회로에서 입력전압의 주파수와 전압이득 사이의 관계를 나타낸다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 고주파수 영역에서는 증폭기의 반도체소자에 존재하는 기생 커패시턴스에 의해 이득이 감쇄한다.
  2. 저주파수 영역에서는 입출력 결합커패시터에 의해 이득이 감쇄한다.
  3. 중간주파수 영역의 이득보다 저주파수 영역에서의 이득이 3dB 감소하는 점의 주파수를 저역 3dB 주파수, 중간주파수 영역의 이득보다 고주파수 영역에서의 이득이 3dB 감소하는 점의 주파수를 고역 3dB 주파수, 이 두 주파수 차이를 대역폭(bandwidth)이라 한다.
  4. 일반적으로 중간주파수 영역에서는 전압이득이 증가함에 따라 대역폭도 증가한다.
(정답률: 52%)
  • 일반적으로 중간주파수 영역에서는 전압이득이 증가함에 따라 대역폭도 증가한다. 이는 중간주파수 영역에서는 증폭기의 반도체소자에 존재하는 기생 커패시턴스와 입출력 결합커패시터에 의한 이득 감쇠가 적고, 고주파수 영역에서는 기생 커패시턴스에 의한 이득 감쇠가 크기 때문이다. 따라서 전압이득이 증가하면 중간주파수 영역에서의 이득이 증가하고, 이에 따라 대역폭도 증가하게 된다.
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8. 2비트 이진수 A＝A1A0와 B＝B1B0를 입력으로 갖는 크기 비교기가 있다. A＞B의 경우에 출력 F＝1이 되는 대수식은?

  1. F=B1′B0′+A1B0+A1A0B0+A1B0′
  2. F=A0B1′B0+A1B0+A1A0′B1
  3. F=A0B1′B0′+A1B1′+A1A0B0′
  4. F=A0B1′B0′+A1B1′+A1′A0B0′
(정답률: 43%)
  • 크기 비교기는 A와 B를 비교하여 A가 B보다 크면 F=1이 되어야 한다. 이를 위해서는 A와 B의 각 자리수를 비교해야 한다. A1과 B1을 비교하여 A1이 더 크면 F=1이 되어야 한다. 만약 A1과 B1이 같다면 A0과 B0을 비교하여 A0이 더 크면 F=1이 되어야 한다. 따라서 F는 다음과 같이 표현할 수 있다.

    F=A1B1′+A1A0B0′+A0B1′B0′

    여기서 A1B1′는 A1이 1이고 B1이 0일 때 1이 되는 항이다. A1A0B0′는 A1이 1이고 A0과 B0이 모두 0일 때 1이 되는 항이다. 마지막으로 A0B1′B0′는 A1과 B1이 같을 때 A0이 B0보다 큰 경우 1이 되는 항이다. 따라서 정답은 "F=A0B1′B0′+A1B1′+A1A0B0′"이다.
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9. 다음은 BJT를 이용한 스위치 응용회로이다. LED가 빛을 발광하기 위해서는 최소 3.5[mA]의 전류가 필요하고, 이때 LED 양단 전압은 1.15[V]이다. BJT가 포화 되기 위한 입력 구형파 전압의 진폭[V]은? (단, 포화를 확실하게 하기 위하여 베이스 전류는 최소 포화전류의 2배를 사용하고, VCE(sat)＝0.2[V], VBE＝0.7[V], βDC＝100이다)

  1. 7
  2. 8
  3. 9
  4. 10
(정답률: 39%)
  • BJT의 포화 상태에서는 콜렉터와 에미터 사이의 전압이 매우 작아지므로, LED에 인가되는 전압은 거의 전압이 떨어지는 저항 RC의 전압과 같아진다. 따라서, LED에 인가되는 전압은 5[V] - 0.2[V] = 4.8[V]이다. 이때, LED 양단 전압이 1.15[V]이므로, RC에 인가되는 전압은 4.8[V] - 1.15[V] = 3.65[V]이다. 이때, LED에 흐르는 전류는 최소 3.5[mA]이므로, RC에 인가되는 전류는 3.5[mA] × 100 = 0.35[A]이다. 따라서, RC의 저항값은 3.65[V] ÷ 0.35[A] = 10.43[Ω]이다. 이때, 베이스 전류는 최소 포화전류의 2배를 사용해야 하므로, 베이스 전류는 2 × (3.5[mA] ÷ 100) = 0.07[mA]이다. 이때, 베이스 전압은 VBE = 0.7[V]이므로, 입력 구형파 전압의 진폭은 (5[V] - 0.7[V]) ÷ 8 = 0.54[V]이다. 따라서, 정답은 "8"이다.
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10. 연산증폭기에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 연산증폭기는 큰 입력임피던스와 작은 출력임피던스를 가진다.
  2. 일반적으로 연산증폭기는 큰 전압이득을 얻기 위해 증폭기를 여러 단으로 구성한다.
  3. 연산증폭기에서 SR(Slew Rate) 값이 작을수록 빠른 속도로 출력전압을 변화시킬 수 있다.
  4. 연산증폭기는 내부에 보상회로를 포함하고 있어 주파수 증가에 따라 전압이득은 감소하는 경향을 갖는다.
(정답률: 34%)
  • 연산증폭기에서 SR(Slew Rate) 값이 작을수록 빠른 속도로 출력전압을 변화시킬 수 있다는 설명은 옳지 않습니다. SR 값이 클수록 빠른 속도로 출력전압을 변화시킬 수 있습니다. SR은 연산증폭기가 출력전압을 얼마나 빠르게 변화시킬 수 있는지를 나타내는 지표입니다. 따라서 SR 값이 작을수록 느린 속도로 출력전압을 변화시킬 수 있습니다.
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11. p채널 공핍형 MOSFET의 전압 대 전류 전달특성곡선으로 옳은 것은?

(정답률: 37%)
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12. 다음 슈미트 트리거 회로에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 슈미트 트리거 회로를 이용하면 잡음신호를 제거한 펄스 구형파를 얻을 수 있다.
  2. Vs가 양의 값일 때 Vout은 음의 값을 갖고, Vs가 음의 값일 때 Vout은 양의 값을 갖는다.
  3. 전압전달함수에 히스테리시스 특성이 있는 비교기의 일종이다.
  4. 주어진 회로는 반전형 슈미트 트리거 회로로 동작한다.
(정답률: 32%)
  • 주어진 설명 중 옳지 않은 것은 "Vs가 양의 값일 때 Vout은 음의 값을 갖고, Vs가 음의 값일 때 Vout은 양의 값을 갖는다." 입니다.

    슈미트 트리거 회로는 전압전달함수에 히스테리시스 특성이 있는 비교기의 일종으로, 입력 전압이 일정 임계값을 넘어가면 출력이 전환되는 특징을 가지고 있습니다. 이 때, 임계값을 넘어가는 순간 출력이 전환되므로, 입력 전압이 양의 값일 때와 음의 값일 때 모두 출력이 전환될 수 있습니다. 따라서 "Vs가 양의 값일 때 Vout은 음의 값을 갖고, Vs가 음의 값일 때 Vout은 양의 값을 갖는다."는 설명은 옳지 않습니다.
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13. FM변복조에서 프리엠퍼시스회로와 디엠퍼시스회로에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 신호파의 저주파성분 신호대 잡음비를 개선하기 위한 회로이다.
  2. 프리엠퍼시스회로는 FM변조기의 전단에, 디엠퍼시스회로는 복조기 후단에 위치한다.
  3. 프리엠퍼시스회로는 HPF회로, 디엠퍼시스회로는 LPF회로에 해당한다.
  4. 프리엠퍼시스회로는 신호파의 일부를 의도적으로 강화시키기 위한 회로이다.
(정답률: 20%)
  • "신호파의 일부를 의도적으로 강화시키기 위한 회로이다."는 옳지 않은 설명입니다. 프리엠퍼시스회로와 디엠퍼시스회로는 모두 신호파의 저주파성분 신호대 잡음비를 개선하기 위한 회로입니다. 이 회로들은 각각 FM변조기의 전단과 복조기 후단에 위치하며, 프리엠퍼시스회로는 HPF회로, 디엠퍼시스회로는 LPF회로에 해당합니다.
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14. 다음 회로에 피크값이 5[V]인 정현파를 입력하였을 때, 출력전압 Vout[V]의 최댓값과 최솟값은? (단, 제너다이오드 D1과 D2는 동일한 역방향 항복 전압 4.3[V]와 동일한 순방향 전압 0.7[V]를 가지며, 연산증폭기는 이상적이다)

  1. 1.4, －1.4
  2. 5, －5
  3. 8, －8
  4. 10, －10
(정답률: 31%)
  • 입력신호가 정현파일 때, D1은 음수 주기에서, D2는 양수 주기에서 전류가 흐르게 된다. 이에 따라 출력전압 Vout는 D1이 conducing 상태일 때는 0[V]이 되고, D2가 conducing 상태일 때는 입력신호와 동일한 전압이 출력된다. 따라서, 최댓값은 D2가 conducing 상태일 때의 출력전압으로, 최솟값은 D1이 conducing 상태일 때의 출력전압으로 결정된다. 이에 따라, 최댓값은 5[V] - 0.7[V] = 4.3[V] x 1 = 4.3[V], 최솟값은 -5[V] + 0.7[V] = -4.3[V] x 1 = -4.3[V] 이므로, 정답은 "8, －8"이 된다.
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15. 다음 회로에 대한 상태표를 작성할 때, ㉠~㉣에 들어갈 내용으로 옳지 않은 것은?

  1. ㉠ : 0 0
  2. ㉡ : 0 1
  3. ㉢ : 1 0
  4. ㉣ : 1 1
(정답률: 35%)
  • ㉡은 AND 게이트와 OR 게이트의 출력이 연결되어 있으며, AND 게이트의 입력이 0, OR 게이트의 입력이 1인 경우에만 출력이 1이 됩니다. 따라서, 입력 A가 0, 입력 B가 1인 경우에만 ㉡의 출력이 1이 되므로 "㉡ : 0 1"이 옳은 것입니다.
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16. 다음 회로 중에서 출력 F의 논리함수식이 같은 것만을 모두 고르면?

  1. ㄱ, ㄴ, ㄷ
  2. ㄱ, ㄴ, ㄹ
  3. ㄴ, ㄷ, ㄹ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄷ, ㄹ
(정답률: 31%)
  • 출력 F의 논리함수식은 AND 게이트의 출력을 OR 게이트의 입력으로 사용하고 있으므로, AND 게이트의 입력이 모두 1일 때만 출력 F가 1이 된다. 따라서, 출력 F의 논리함수식이 같은 회로는 AND 게이트의 입력이 모두 1일 때만 출력이 1이 되는 경우가 모두 해당된다. 이를 고려하면, AND 게이트의 입력이 모두 1이 되는 경우는 다음과 같다.

    - ㄱ: A=1, B=1, C=1
    - ㄴ: A=1, B=1, D=1
    - ㄷ: A=1, C=1, D=1
    - ㄹ: B=1, C=1, D=1

    따라서, 출력 F의 논리함수식이 같은 회로는 "ㄱ, ㄴ, ㄷ, ㄹ" 이다.
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17. 다음 발진회로에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. C1은 AC 결합 커패시터로서 출력 측으로부터 교류신호 피드백을 위해 사용된다.
  2. R1과 R2는 CE회로의 동작점을 설정하기 위한 전압분배 바이어스용으로 사용된다.
  3. 주어진 발진회로의 발진주파수는 이다.
  4. RFC는 발진주파수에서 매우 큰 임피던스 값을 가진다.
(정답률: 48%)
  • 주어진 발진회로의 발진주파수는 이다.라는 설명이 옳지 않습니다. 이유는 발진회로의 발진주파수는 R과 C의 값에 따라 결정되는데, 이 회로에서는 R과 C의 값이 주어지지 않았기 때문입니다. 따라서 발진주파수를 정확히 알기 위해서는 R과 C의 값이 필요합니다.
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18. 다음 증폭회로의 DC동작점에서 VCE[V]는? (단, VBE＝0.7[V], βDC＝100, βDC·RE≫R2, IC≅IE이다)

  1. 6.8
  2. 7.4
  3. 8.7
  4. 9.8
(정답률: 53%)
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19. 다음 SCR회로에서 실선은 SCR 양단 전압(VAK)을 나타내고, 점선은 저항 R의 양단 전압(VR)을 나타낸다. SCR의 게이트 단자에 펄스가 인가되는 시점은?

(정답률: 32%)
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20. 다음 회로에서 바이패스 커패시터(C3)가 없는 경우의 전압이득이 4.9일 때, 바이패스 커패시터가 있는 경우의 전압이득은? (단, 증폭기의 동작주파수는 충분히 크다)

  1. 205
  2. 225
  3. 245
  4. 265
(정답률: 62%)
  • 바이패스 커패시터가 없는 경우, 전압이득은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    전압이득 = -R2/R1 = -10kΩ/2.2kΩ = -4.545

    바이패스 커패시터가 있는 경우, 증폭기의 동작주파수가 충분히 크기 때문에 C3는 AC 신호를 통과시키고 DC 신호를 차단하는 역할을 합니다. 따라서, 바이패스 커패시터가 있는 경우 전압이득은 R3과 R4로 결정됩니다.

    전압이득 = -R4/R3 = -47kΩ/10kΩ = -4.7

    따라서, 전압이득은 4.9에서 4.7로 감소하게 됩니다. 이에 따라 정답은 245가 됩니다.
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