9급 지방직 공무원 서울시 전자공학개론 필기 기출문제복원 (2020-06-13)

9급 지방직 공무원 서울시 전자공학개론 2020-06-13 필기 기출문제 해설

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9급 지방직 공무원 서울시 전자공학개론
(2020-06-13 기출문제)

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1과목: 과목 구분 없음

1. 전기난로가 직류전압(DC voltage) 100[V]의 전원에 연결되어 있을 때, 2[kW]의 전력을 소비한다고 하면, 전기난로의 저항 값[Ω]은?

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(정답률: 82%)
  • 전력, 전압, 저항의 관계식을 이용하여 저항값을 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $R = \frac{V^2}{P}$
    ② [숫자 대입] $R = \frac{100^2}{2000}$
    ③ [최종 결과] $R = 5$
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2. 실리콘(silicon)에서 P형 반도체를 만드는 데 사용되는 억셉터(acceptor)로 가장 옳지 않은 것은?

  1. B(붕소)
  2. In(인듐)
  3. Ga(갈륨)
  4. P(인)
(정답률: 61%)
  • 실리콘(Si)은 4족 원소이며, P형 반도체를 만들기 위해서는 3족 원소인 억셉터(Acceptor)를 도핑해야 합니다.
    P(인)은 5족 원소로, 전자를 제공하는 도너(Donor) 역할을 하여 N형 반도체를 형성하므로 옳지 않습니다.

    오답 노트

    B(붕소), In(인듐), Ga(갈륨): 3족 원소로 P형 반도체 형성
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3. <보기>와 같은 회로 기호의 명칭으로 가장 옳은 것은?

  1. 제너(Zener) 다이오드
  2. 버랙터(Varactor) 다이오드
  3. 쇼트키(Schottky) 다이오드
  4. 터널(Tunnel) 다이오드
(정답률: 59%)
  • 제시된 회로 기호 는 다이오드 기호에 커패시터(축전기) 기호가 병렬로 결합된 형태입니다. 이는 역방향 전압에 따라 정전 용량이 변하는 특성을 가진 버랙터(Varactor) 다이오드의 표준 기호입니다.
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4. 부울 함수를 간단히 한 것으로 가장 옳지 않은 것은? (단, A'는 A의 부정이다.)

  1. A+AB=A
  2. A+A'B=A+B
  3. A'B+AB'=A+B
  4. (A+B)ㆍ(A+C)=A+BC
(정답률: 60%)
  • 부울 대수의 기본 법칙을 적용하여 식을 검증합니다. $A'B + AB'$는 배타적 논리합(XOR)의 정의이며, 이를 $A+B$로 단순화할 수 없습니다.

    오답 노트

    A+AB=A : 흡수 법칙에 의해 성립
    A+A'B=A+B : 분배 법칙 $(A+A')(A+B)$에 의해 성립
    (A+B)·(A+C)=A+BC : 분배 법칙에 의해 성립
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5. 무한히 긴 직선 도체에서 20[A]의 전류가 흐르고 있을 때, 자계(자기장)의 세기가 20[A/m]인 지점과 직선도체 사이의 거리[m]는? (단, 해당 지점은 직선 도체로부터 수직으로 떨어져 있고, π는 원주율을 의미한다.)

  1. π
  2. 1/π
  3. 1/(2π)
(정답률: 56%)
  • 무한히 긴 직선 도체에 전류가 흐를 때, 도체로부터 거리 $r$만큼 떨어진 지점의 자계 세기를 구하는 공식을 사용합니다.
    ① [기본 공식] $H = \frac{I}{2\pi r}$ 자계의 세기
    ② [숫자 대입] $20 = \frac{20}{2\pi r}$
    ③ [최종 결과] $r = \frac{1}{2\pi}$
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6. <보기> 회로에 주어진 파형이 입력되었을 때, 출력 파형으로 가장 옳은 것은? (단, 다이오드 통과 시 전압강하가 없다고 가정하고, R1=R2=1[kΩ]이다.)

(정답률: 35%)
  • 제시된 회로는 정밀 반파 정류 회로입니다. 입력 파형 의 양(+)의 주기에서는 다이오드 $D_{1}$이 도통되어 피드백 루프가 형성되고, 출력 $V_{out}$은 입력 전압을 따라 나타납니다. 반면 음(-)의 주기에서는 다이오드 $D_{2}$가 역방향 바이어스가 되어 출력이 $0V$로 클램핑됩니다. 따라서 출력 파형은 가 됩니다.
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7. 상태와 기능이 플립플롭과 유사한 것으로 가장 옳은 것은?

  1. 슈미트 트리거
  2. 비안정 멀티바이브레이터
  3. 단안정 멀티바이브레이터
  4. 쌍안정 멀티바이브레이터
(정답률: 67%)
  • 플립플롭은 2개의 안정된 상태를 가지며 외부 입력이 있을 때만 상태가 변하는 기억 소자입니다. 이와 동일하게 두 개의 안정 상태를 유지하며 상태 전환이 이루어지는 회로가 쌍안정 멀티바이브레이터입니다.
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8. <보기> 회로가 전압 팔로워(Voltage Follower)로 동작하기 위한 조건으로 가장 옳은 것은?

(정답률: 63%)
  • 전압 팔로워(Voltage Follower)는 입력 전압이 그대로 출력 전압으로 나타나는 회로로, 비반전 증폭기에서 이득이 1이 되어야 합니다.
    제시된 회로에서 출력 전압 $V_o$가 입력 전압 $V_i$와 같아지려면, 반전 단자(-)로 들어가는 입력 경로의 저항 $R_1$은 개방($\infty$)되어 전류가 흐르지 않아야 하며, 피드백 저항 $R_2$는 단락($0\Omega$)되어 $V_o = V_{inv}$가 되어야 합니다.
    따라서 $R_1 = \infty$, $R_2 = 0\Omega$인 조건이 정답입니다.
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9. <보기>와 같은 R-C회로에서 입력 전압이 Vin(t)로 주어질 때, 커패시터 C의 양단 전압 VC(t)와 Vin(t) 간의 관계식으로 가장 옳은 것은? (단, 회로에서 저항의 저항 값은 R[Ω], 커패시터의 정전용량은 C[F]이다.)

(정답률: 36%)
  • RC 직렬 회로에서 키르히호프의 전압 법칙(KVL)을 적용합니다.
    입력 전압 $V_{in}(t)$는 저항 $R$에 걸리는 전압과 커패시터 $C$에 걸리는 전압 $V_C(t)$의 합과 같습니다.
    저항에 흐르는 전류는 $i(t) = C\frac{dV_C(t)}{dt}$이므로, 저항 전압은 $RC\frac{dV_C(t)}{dt}$가 됩니다.
    따라서 관계식은 가 됩니다.
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10. <보기> T형 귀환회로를 갖는 반전증폭기의 폐루프 이득 Av=Vo/Vi은? (단, 이상적인 연산증폭기로 가정한다.)

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(정답률: 47%)
  • T형 귀환회로를 갖는 반전증폭기의 폐루프 이득은 피드백 네트워크의 저항 성분과 입력 저항의 비율로 결정됩니다. 주어진 회로 에서 피드백 계수 $\beta$는 $\frac{R}{2R + R + 2R} = \frac{R}{5R} = \frac{1}{5}$이며, 개루프 이득 $A$는 $\frac{2R+R+2R}{R} = 5$가 아닌 전체 경로의 저항비로 계산됩니다. 반전 증폭기 구조에서 폐루프 이득 $A_v$는 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $A_v = -\frac{R_f}{R_{in}} \times \frac{1}{1 + A\beta}$ (단, 이상적 Op-Amp의 경우 $A_v = -\frac{R_f}{R_{in}}$ 형태의 변형 적용)
    ② [숫자 대입] $A_v = 1 + \frac{2R + 2R}{R} + \frac{2R}{R} = 1 + 4 + 6 = 11$ (회로 구성에 따른 이득 합산)
    ③ [최종 결과] $A_v = 11$
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11. 제너 다이오드에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?

  1. 역방향 항복영역을 이용한다.
  2. 넓은 역방향 전류범위에서 매우 작은 전압변동을 갖는다.
  3. 역방향 항복영역에서 등가저항이 매우 크다.
  4. 정전압을 만들기 위한 회로나 장치에 사용된다.
(정답률: 58%)
  • 제너 다이오드는 역방향 항복 영역에서 동작하며, 이 영역에서는 전류가 급격히 증가하더라도 전압 변화가 매우 적은 특성을 가집니다. 따라서 역방향 항복 영역에서의 등가저항은 매우 작아야 정전압 유지 능력이 뛰어납니다.

    오답 노트

    역방향 항복영역을 이용한다: 제너 다이오드의 기본 동작 원리입니다.
    넓은 역방향 전류범위에서 매우 작은 전압변동을 갖는다: 정전압 특성의 핵심입니다.
    정전압을 만들기 위한 회로나 장치에 사용된다: 제너 다이오드의 주 용도입니다.
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12. <보기>와 같이 두 전압원과 하나의 저항을 갖는 회로에서 전압 v[V]와 전류 i[mA] 값은?

(정답률: 62%)
  • 키르히호프의 전압 법칙(KVL)을 적용하여 회로의 전체 전압을 구한 뒤, 옴의 법칙으로 전류를 계산합니다. 전압원의 방향을 고려하면 전체 전압은 $8\text{V} + 3\text{V} = 11\text{V}$가 됩니다.
    ① [기본 공식] $v = V_{total}, \quad i = \frac{v}{R}$
    ② [숫자 대입] $v = 8 + 3, \quad i = \frac{11}{100}$
    ③ [최종 결과] $v = 11\text{V}, \quad i = 110\text{mA}$
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13. <보기> 회로에 두 입력신호(CLK, IN)가 인가되었을 때 출력파형(OUT1, OUT2)으로 가장 옳은 것은?

(정답률: 45%)
  • D 플립플롭이 직렬로 연결된 시프트 레지스터 구조입니다. CLK의 상승 엣지(Rising Edge)에서 $D$ 입력값이 $Q$ 출력으로 전달됩니다. OUT1은 IN의 값을 한 클록 지연하여 출력하고, OUT2는 OUT1의 값을 다시 한 클록 지연하여 출력하므로 파형이 정답입니다.
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14. <보기> 논리회로의 기능을 나타낸 이름으로 가장 옳은 것은?

  1. 인코더
  2. 디코더
  3. 전가산기
  4. 병렬가감산기
(정답률: 62%)
  • 회로도를 보면 전가산기(FA)가 병렬로 연결되어 있으며, 제어 신호 $S(sign)$가 XOR 게이트를 통해 입력 $Y$값에 영향을 주고 있습니다. $S=0$일 때는 덧셈, $S=1$일 때는 2의 보수를 이용한 뺄셈을 수행하는 구조이므로 병렬가감산기입니다.
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15. <보기>에서 “A”로 표시된 부분을 이상적인 OP-AMP라고 할 때, 회로의 각 저항들이 R1=R2, R3=R4의 조건을 만족할 경우 입력 전압 V1, V2와 출력 전압 Vout의 관계식으로 가장 옳은 것은?

  1. Vout=R3/R1 (V1-V2)
  2. Vout=R3/R1 (V2-V1)
  3. Vout=R1/R3 (V1-V2)
  4. Vout=R1/R3 (V2-V1)
(정답률: 60%)
  • 제시된 회로는 차동 증폭기 구조입니다. 이상적인 OP-AMP의 가상 접지 원리를 이용하면, 출력 전압은 두 입력 전압의 차이에 이득을 곱한 형태가 됩니다. $R_1=R_2$, $R_3=R_4$ 조건일 때, 비반전 입력단과 반전 입력단의 전압 차이가 출력에 반영되며 식은 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $V_{out} = \frac{R_3}{R_1}(V_2 - V_1)$
    ② [숫자 대입] $V_{out} = \frac{R_3}{R_1}(V_2 - V_1)$
    ③ [최종 결과] $V_{out} = \frac{R_3}{R_1}(V_2 - V_1)$
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16. 도체에서 일초당 도체의 단면을 통과하는 자유전자의 개수를 n[1/sec]이라 했을 때, 도체에 흐르는 전류(I)[A]값은? (단, e는 도체의 단면을 통과하는 자유전자 1개의 전하량이다.)

  1. en[A]
  2. e2n[A]
  3. e/n[A]
  4. n/e[A]
(정답률: 64%)
  • 전류의 정의는 단위 시간당 흐르는 전하량입니다. 따라서 1초당 통과하는 자유전자의 개수 $n$에 전자 1개의 전하량 $e$를 곱하면 전체 전류가 됩니다.
    ① [기본 공식] $I = e \times n$
    ② [숫자 대입] $I = e \times n$
    ③ [최종 결과] $I = en$
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17. <보기>의 클랩 발진기에서 공진주파수 계산에 사용되는 등가커패시턴스(C)와 회로 발진시동에 필요한 전압이득(AV)의 수식으로 가장 옳은 것은?

(정답률: 37%)
  • 클랩(Clapp) 발진기에서 $C_{1}$, $C_{2}$, $C_{3}$는 병렬로 연결된 등가 커패시턴스를 형성하며, 발진 조건에 따른 전압 이득은 $C_{2}$와 $C_{1}$의 비율로 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $C = \frac{1}{\frac{1}{C_{1}} + \frac{1}{C_{2}} + \frac{1}{C_{3}}}, A_{V} = \frac{C_{2}}{C_{1}}$
    ② [숫자 대입] (수식 동일)
    ③ [최종 결과]
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18. <보기>와 같은 R-L 회로에서 입력 전압 Vin(t)와 저항 양단의 전압 VR(t)에 대한 Laplace 변환을 각각 Vin(s), VR(s)라 할 때, 전달함수 H(s)=VR(s)/Vin(s)를 구한 것으로 가장 옳은 것은? (단, 초기 조건은 모두 0이라고 가정한다.)

  1. H(s) = R/(R+Ls)
  2. H(s) = 1/(R+Ls)
  3. H(s) = L/(R+Ls)
  4. H(s) = s/(R+Ls)
(정답률: 40%)
  • R-L 직렬 회로에서 전체 임피던스는 $R + Ls$이며, 전압 분배 법칙을 사용하여 저항 $R$에 걸리는 전압의 전달함수를 구합니다.
    ① [기본 공식] $H(s) = \frac{V_{R}(s)}{V_{in}(s)} = \frac{R}{R + Z_{L}}$
    ② [숫자 대입] $H(s) = \frac{R}{R + Ls}$
    ③ [최종 결과] $H(s) = \frac{R}{R + Ls}$
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19. <보기> 회로의 10[kΩ]에서 (Vout_10kΩ) 구형파가 출력되었을 때, Vout에서 출력되는 파형의 모양과 주파수로 가장 옳은 것은?

(정답률: 47%)
  • 비반전 슈미트 트리거의 출력인 구형파가 적분기에 입력되면 출력 파형은 삼각파가 됩니다.
    발진 주파수는 시정수 $R_{3}$, $C_{1}$과 저항비 $R_{2}/R_{1}$에 의해 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $f = \frac{1}{4 R_{3} C_{1}} \times \frac{R_{2}}{R_{1}}$
    ② [숫자 대입] $f = \frac{1}{4 \times 10000 \times 10 \times 10^{-6}} \times \frac{100000}{10000}$
    ③ [최종 결과] $f = 250\text{ Hz}$
    따라서 파형은 삼각파이며 주파수는 $250\text{ Hz}$인 가 정답입니다.
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20. 8진수 45.3을 10진수로 나타낸 것은?

  1. 25.6
  2. 37.3
  3. 37.375
  4. 43.25
(정답률: 75%)
  • 8진수를 10진수로 변환하기 위해 각 자릿수에 8의 거듭제곱 가중치를 곱하여 합산합니다.
    ① [기본 공식] $Value = \sum (digit \times 8^{position})$
    ② [숫자 대입] $Value = 4 \times 8^{1} + 5 \times 8^{0} + 3 \times 8^{-1}$
    ③ [최종 결과] $Value = 32 + 5 + 0.375 = 37.375$
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