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

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

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

  1. 1
  2. 2
  3. 5
  4. 10
(정답률: 80%)
  • 전력과 전압, 저항의 관계식인 P=V^2/R을 이용하여 저항 값을 구할 수 있습니다.

    2[kW] = (100[V])^2 / R
    R = (100[V])^2 / 2[kW]
    R = 5000[Ω]

    따라서, 전기난로의 저항 값은 "5"입니다.
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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: 66%)
  • P형 반도체를 만들기 위해서는 억셉터로서 전자를 받아들일 수 있는 원자가 필요합니다. 이 중에서 P형 반도체를 만들 때 가장 많이 사용되는 억셉터는 B(붕소)입니다. 그 이유는 B의 전자 구조가 Si와 비슷하며, Si의 결정구조 내에 삽입되어 전자를 받아들일 수 있기 때문입니다. 따라서, 정답은 "P(인)"입니다.
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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: 60%)
  • 위의 회로 기호는 "버랙터(Varactor) 다이오드"를 나타냅니다. 이는 전압이 바뀔 때, 전하의 저장 용량이 바뀌어 전류가 변화하는 특성을 가지고 있기 때문입니다. 이러한 특성을 이용하여 주파수 변조, 주파수 선택, 필터 등의 용도로 사용됩니다.
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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: 67%)
  • "A+AB=A"가 가장 옳지 않은 것입니다.

    "A+AB=A"는 분배 법칙을 이용하여 "A(1+B)=A"로 변형할 수 있습니다. 이때, 1+B는 항상 참이므로 A가 참일 때만 성립합니다. 따라서 A가 거짓인 경우에는 "A+AB=A"가 성립하지 않습니다.

    "A'B+AB'=A+B"는 두 항목을 각각 분해하면 "A'B+AB'+AB+AB'"가 됩니다. 여기서 AB+AB'는 상쇄되어 A'B+AB'가 되고, A'B+A'B'는 A+B가 됩니다. 따라서 "A'B+AB'=A+B"가 성립합니다.
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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. 2π
  3. 1/π
  4. 1/(2π)
(정답률: 57%)
  • 자계의 세기는 전류와 직교하는 방향으로 감소하므로, 해당 지점에서의 자계 세기는 직선 도체에서의 전류와 수직 방향으로의 거리에 반비례한다. 따라서, 해당 지점과 직선 도체 사이의 거리를 x라고 하면, 자계 세기는 20[A/m] = 20/(x[m]) 이 된다.

    이를 x[m]에 대해 정리하면, x[m] = 1/(20[A/m]) = 1/(20/π)[m] = π/20[m] 이다. 따라서, 정답은 "1/(2π)" 이다. 이는 π/20[m]을 2π로 나눈 값으로, 해당 지점과 직선 도체 사이의 거리가 전체 원주율의 반만큼인 것을 의미한다.
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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: 40%)
  • 다이오드는 정방향일 때 전류가 흐르고 역방향일 때 전류가 흐르지 않는다. 따라서 입력 파형의 음극이 다이오드의 음극과 같은 경우에만 전류가 흐르고 출력 파형이 입력 파형과 같아진다. 이 경우는 ""이다. 입력 파형의 양극이 다이오드의 양극과 같은 경우에는 다이오드가 차단 상태가 되어 출력 파형이 0V가 된다. 따라서 ""와 ""는 출력 파형이 0V가 된다. 입력 파형이 양극과 음극이 번갈아 나타나는 경우에는 출력 파형이 입력 파형의 음극과 같은 경우와 0V가 번갈아 나타난다. 따라서 ""은 출력 파형이 번갈아 나타난다.
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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: 62%)
  • 상태와 기능이 플립플롭과 유사한 것은 쌍안정 멀티바이브레이터입니다. 쌍안정 멀티바이브레이터는 두 개의 안정 상태를 가지며, 입력 신호에 따라 상태가 바뀌는 회로입니다. 이러한 특성으로 플립플롭과 유사하게 동작하며, 디지털 시스템에서 주로 사용됩니다.
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8. ＜보기＞ 회로가 전압 팔로워(Voltage Follower)로 동작하기 위한 조건으로 가장 옳은 것은?

  1. ①
  2. ②
  3. ③
  4. ④
(정답률: 59%)
  • 전압 팔로워는 입력 신호와 출력 신호가 동일한 전압을 유지하는 회로입니다. 이를 위해서는 입력 저항과 출력 저항이 같아야 합니다. 따라서, 보기 중에서 입력 저항과 출력 저항이 같은 것은 ③입니다. ①은 입력 저항이 출력 저항보다 크므로 전압이 감소합니다. ②는 입력 저항이 출력 저항보다 작으므로 전압이 증폭됩니다. ④는 입력 저항과 출력 저항이 같지 않으므로 전압 팔로워로 동작할 수 없습니다.
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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: 35%)
  • 커패시터는 전압이 바뀌는 속도에 따라 전하를 축적하거나 방출하는데, 이 때 축적된 전하량은 커패시터의 정전용량과 입력 전압의 변화율에 비례한다. 따라서 입력 전압이 Vin(t)일 때, 커패시터 양단의 전압 VC(t)는 Vin(t)의 변화율에 따라 변화하게 된다. 이를 수식으로 나타내면 VC(t) = (1/C) ∫[0 to t] Vin(τ) dτ 이다. 이 때, R-C 회로에서는 입력 전압이 커패시터를 통해 점차적으로 축적되어 전압이 높아지게 되는데, 이 때문에 VC(t)는 Vin(t)보다 더 높은 값을 가지게 된다. 따라서 ""가 정답이다.
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10. ＜보기＞ T형 귀환회로를 갖는 반전증폭기의 폐루프 이득 Av=Vo/Vi은? (단, 이상적인 연산증폭기로 가정한다.)

  1. 11
  2. 12
  3. 13
  4. 14
(정답률: 55%)
  • T형 귀환회로를 갖는 반전증폭기는 이상적인 연산증폭기로 가정하므로 입력 임피던스는 무한대, 출력 임피던스는 0이라고 가정할 수 있습니다. 이에 따라 입력 신호 Vi는 전압 분배의 법칙에 따라 R1과 R2에 나누어져서 들어가게 되고, 출력 신호 Vo는 반전 증폭기의 특성에 따라 -Rf/R1 * Vi의 값이 됩니다. 이를 이용하여 폐루프 이득 Av를 구하면 다음과 같습니다.

    Av = Vo/Vi = -Rf/R1 = -10kΩ/1kΩ = -10

    하지만 이 반전 증폭기는 T형 귀환회로를 갖고 있기 때문에, 입력 임피던스가 무한대가 아니라 R1과 R2의 병렬 저항값으로 결정되게 됩니다. 이에 따라 입력 임피던스는 1kΩ//10kΩ = 0.91kΩ가 됩니다. 이를 이용하여 폐루프 이득 Av를 다시 구하면 다음과 같습니다.

    Av = Vo/Vi = -Rf/(R1//R2) = -10kΩ/(1kΩ//10kΩ) = -11

    따라서 정답은 "11"이 됩니다.
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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: 49%)
  • 제너 다이오드는 역방향 항복영역에서 등가저항이 매우 작다는 것이 옳은 설명입니다. 이는 제너 다이오드가 역방향 전압이 일정 수준 이상이 되면 전류가 급격히 증가하여 다이오드 내부에서 열이 발생하고, 이로 인해 다이오드의 내부 저항이 감소하여 전압이 급격히 증가하는 현상인 Zener breakdown 현상을 이용하기 때문입니다. 따라서 역방향 항복영역에서 등가저항은 매우 작습니다.
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12. ＜보기＞와 같이 두 전압원과 하나의 저항을 갖는 회로에서 전압 v[V]와 전류 i[mA] 값은?

  1. ①
  2. ②
  3. ③
  4. ④
(정답률: 62%)
  • 전압원과 저항이 직렬로 연결되어 있으므로 전압원의 전압과 저항에서의 전압의 합이 전체 회로의 전압과 같다. 따라서 v = V1 + V2 = 6V + 4V = 10V 이다. 또한, 전류는 전체 회로의 저항을 통해 흐르므로 i = v/R = 10V/10kΩ = 1mA 이다. 따라서 정답은 "②"이다.
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13. ＜보기＞ 회로에 두 입력신호(CLK, IN)가 인가되었을 때 출력파형(OUT1, OUT2)으로 가장 옳은 것은?

(정답률: 47%)
  • 입력신호 CLK가 1인 동안에만 입력신호 IN이 출력되므로, CLK가 1인 구간에서 IN이 1이 되면 출력 OUT1이 1이 되고, IN이 0이 되면 출력 OUT2가 1이 된다. 따라서, 입력신호에 따라 출력이 번갈아가며 변하는 것을 알 수 있으므로, 정답은 ""이다.
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14. ＜보기＞ 논리회로의 기능을 나타낸 이름으로 가장 옳은 것은?

  1. 인코더
  2. 디코더
  3. 전가산기
  4. 병렬가감산기
(정답률: 63%)
  • 위 그림은 두 개의 4비트 이진수를 더하는 병렬가감산기의 회로도를 나타내고 있습니다. 이 회로는 입력된 두 개의 이진수를 각각 비트별로 더하고, 이전 단계에서 발생한 자리올림 값을 다음 단계에서 더해주는 방식으로 동작합니다. 이렇게 병렬로 동작하기 때문에 병렬가감산기라는 이름이 붙게 되었습니다. 따라서, 위 그림에서 나타낸 논리회로의 기능을 나타낸 이름으로는 "병렬가감산기"가 가장 옳은 것입니다.
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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: 54%)
  • 이 회로는 비반전 증폭기 회로로, 입력 신호 V1, V2는 OP-AMP의 음극성 입력단에 연결되어 있다. 이상적인 OP-AMP의 특성상 음극성 입력단과 양극성 입력단의 전압 차이는 0V이므로, V1과 V2의 전압은 같다고 가정할 수 있다. 따라서 V1과 V2의 차이인 (V2-V1)은 0V가 된다. 이에 따라 출력 전압 Vout은 R3과 R1의 비율에 따라 결정되며, Vout=R3/R1×0V=0V가 된다. 따라서 정답은 "Vout=0V"이다.
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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: 70%)
  • 전류(I)는 단위 시간당 전하량이므로, 일초당 도체를 통과하는 자유전자의 개수(n)에 전하량(e)을 곱한 값이 전류(I)가 된다. 따라서 정답은 "en[A]"이다.
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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%)
  • 등가커패시턴스(C)는 C = C1 + C2 + C3으로 계산된다. 따라서 보기 중 ""가 정답이다.

    회로 발진시동에 필요한 전압이득(AV)은 AV = -gm * RC * (C1 + C2 + C3)으로 계산된다. 따라서 보기 중 ""는 옳지 않다.
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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: 50%)
  • R-L 회로에서 전달함수 H(s)는 VR(s)/Vin(s)로 정의된다. 이때, 입력 전압 Vin(s)은 전압 분배 법칙에 따라 R과 L을 통과하여 VR(s)로 전달되므로, Vin(s) = VR(s) + LsI(s)가 성립한다. 여기서 I(s)는 회로를 통과하는 전류의 Laplace 변환이다. 따라서, H(s) = VR(s)/Vin(s) = VR(s)/(VR(s) + LsI(s))이다. 이를 정리하면, H(s) = R/(R+Ls)가 된다. 따라서, 정답은 "H(s) = R/(R+Ls)"이다.
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19. ＜보기＞ 회로의 10[kΩ]에서 (Vout_10kΩ) 구형파가 출력되었을 때, Vout에서 출력되는 파형의 모양과 주파수로 가장 옳은 것은?

(정답률: 46%)
  • 정답은 "" 입니다.

    10[kΩ]에서 구형파가 출력되었을 때, Vout에서 출력되는 파형은 정확히 같은 구형파가 됩니다. 이는 이상적인 오픈루프 증폭기의 특성으로, 입력 신호와 출력 신호의 파형이 동일하게 유지되기 때문입니다.

    주파수는 입력 신호의 주파수와 동일합니다. 이는 이상적인 오픈루프 증폭기에서 입력 신호의 주파수가 출력 신호의 주파수와 동일하게 유지되기 때문입니다.
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20. 8진수 45.3을 10진수로 나타낸 것은?

  1. 25.6
  2. 37.3
  3. 37.375
  4. 43.25
(정답률: 69%)
  • 8진수에서 소수점 이하 자리는 각 자리를 8의 음의 거듭제곱으로 계산합니다. 따라서 45.3은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    4 x 8^1 + 5 x 8^0 + 3 x 8^-1
    = 32 + 5 + 0.375
    = 37.375

    따라서 정답은 37.375입니다.
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