2019년도 국회9급 전자공학개론 해설

해설 영상: https://youtu.be/PiabLW947T0

  • 양쪽 끝에 걸치게 사각형을 그려보면 B’이고, 오른쪽 위 2개에 사각형 그려보면 AC’임을 알 수 있다.
  • 일단 반전 증폭기니까 부호는 -이고, 입력 쪽 저항으로 2 k옴 저항을 나눈 것이니까 각각 1/8배, 1/4배, 1/2배, 1배가 될 것이다. 따라서 2+8+16=26에 -를 붙인 -26 V이다.
  • 먼저 000으로 출발, 그 다음에 앞의 2개를 낸드 연산하는 게 오른쪽 끝에 계속 생기므로 000->001->011->111->110->100->001이다.
  • 넘어가겠다.
  • 10 uS의 역수는 10^5이므로 100 kHz이다.
    듀티 사이클은 1/10이므로 10%이다.
    평균값은 (6-1)*10%=0.5가 1 V 위로 있으므로 1.5 V이다.
  • 좀 다르게 구해보자. 유전율과 거리는 반비례 관계, 유전율과 면적은 비례 관계이다. 즉 유전율이 k배되는 것과, 변하기 전 유전율 상태에서 거리가 1/k배 되는 것, 그리고 면적이 k배 되는 것은 같은 효과이다.
    이를 이용해서 왼쪽 커패시터의 유효 거리와 오른쪽 커패시터의 유효 면적을 계산해서 비율을 구해보자.
    1 구역을 기준(=1)으로 잡으면, 왼쪽 커패시터에서 1구역의 거리는 d/2이고 2구역의 거리는 d/2/3=d/6이므로 유효 거리는 d/2+d/6=2d/3이다.(면적은 그대로 w)
    다음으로, 오른쪽 커패시터에서 1구역의 면적은 w/2이고 2구역의 면적은 3w/2이므로 유효 면적은 2w이다.(거리는 그대로 d)
    따라서 왼쪽 커패시턴스 Ca는 w*3/(2d)이고 오른쪽 커패시턴스 Cb는 2w/d이므로 Ca=Cb*3/4 이다.
  • J=sigma*E가 옴의 법칙이다. 자세한 설명은 생략하겠다.
  • 고온에선 진성 반도체에서 열적으로 생성되는 캐리어들이 많아져서 도체와 마찬가지가 되어 반도체로서 쓸모가 없다.
  • 포토레지스트는 리소그래피 후 없애야 하는 물질이다. 반도체의 소재가 아니다.
  • 전압 버퍼의 조건은 다른 해설에서 설명한 OPAMP의 입력, 출력 임피던스 조건과 같다. 입력 저항은 커야하고 출력 저항은 작아야 한다. 반대로, 전류 버퍼의 경우 입력 저항은 작고 출력 저항은 커야한다.
  • 제너 다이오드는 항복 영역에서 동작하며 일정한 전압을 내는 전압 조정기로 쓰인다.
    버랙터는 이름부터터가 가변+커패시터이고, 주파수 튜너로 쓰인다.
    터널 다이오드는 부성저항 특성을 이용하여 발진기에 쓰인다.
    발광 다이오드는 전자와 정공이 만나서 에너지를 빛으로 내놓는 것을 이용한다. 광전효과는 수광 소자에서 쓰인다.
    쇼트키 다이오드는 마이너리티 캐리어가 없는 특성을 이용해서 고속 스위칭, 정류기에 쓰인다. 전류제어 저항은 아마 BJT 설명일듯하다.
  • 휘트스톤 브리지이다. 전류*저항(=전압 강하)의 값이 양쪽에서 같게 되면, 중간에는 전류가 흐르지 않을 것이다. 즉 왼쪽으로는 5만큼의 전류가 흐르고 오른쪽에는 1만큼의 전류가 흐르는 것이다.
    이 전류가 그대로 아래쪽으로 내려와서 같은 전위에서 만나니까, 5*5=25=1*Rx가 된다.
    이 관계를 전류를 약분해서 보면, 마주보는 저항끼리의 곱이 같을 때 가운데엔 전류가 흐르지 않는다는 것이 된다.(500*5=100*Rx)
    따라서 Rx=25옴이고, 105 V의 전압이 500옴과 Rx=25옴에 걸리므로 흐르는 전류 I=105/525=1/5 A이고, Rx의 소비전력은 25/5^2=1 W이다.
  • 최대 전력 전달 조건은 소스측 임피던스와 로드측 임피던스가 켤레복소수가 되게 하는 것이다.
    다음으로, 변압기의 권선비가 N1:N2라면 전류비는 N2:N1=N2/N1:1이 되고, 전압비는 N1/N2:1이다. 그리고, 임피던스는 전압을 전류로 나눈 것임을 고려하면, 로드 측에 실제로 1만큼의 전압과 전류가 걸릴 때 소스 측에서는 (유효)로드에 N1/N2의 전압이 걸려서 N2/N1만큼의 전류가 들어가는 것으로 보인다. 따라서 유효 로드는 N1/N2를 N2/N1으로 나눈 (N1/N2)^2배가 되는 것이다.
    즉 이 문제에선 2*(N1/N2)^2=18이 되게 N1와 N2을 정하면 되고 그 답은 N1:N2=3:1인 것이다. 그리고 켤레복소수 관계가 되어야 하므로 XL의 부호는 +이다.
  • OPAMP의 입력 저항은 무한하므로, 3 V의 전압이 4 K옴과 8 k옴에 분배되어서 OPAMP의 +쪽에는 8 k옴이 가져가는 2 V 전압이 걸린다. 그리고 오피앰프는 비반전 증폭기 회로를 구성하므로 1+(5/2)=3.5배의 출력을 만들고, 따라서 2*3.5=7이다.
  • 3||6=2옴이고, 2옴과 2옴이 직렬 연결되므로 4옴을 구성하고, 4옴과 4옴이 병렬 연결이므로 9A의 전류는 4옴 저항으로 절반이 나눠져 들어가므로 V0 = 18 V이다. 9 A의 전류 중 나머지 절반은 6옴을 향해서 1/3배가 되어 들어가므로 1.5 A이다.
  • 클램퍼 회로가 뭔지 찾아보자.
  • 우선, 초기값은 0일 것이다.(네거티브 피드백이 있으니까) 그럼 1, 4는 제외된다.
    다음으로, 전류는 4 kOhm의 왼쪽에서 오른쪽으로 흐를 것이고, 이 전류는 Vout쪽을 향해 흐르므로 Vout은 -가 되어야 한다. 조건을 만족하는 것은 2번이다.
    애써서 미적분 하지 말고 쉽게 생각하는 것도 연습해보면 좋겠다.
  • 전압원을 쇼트시키고, ab단에 테스트 전압을 걸어보면 모든 전류는 쇼트된 전압원을 통해 흐르므로 ix=0이다. 따라서 종속 전류원은 오픈된 것으로 볼 수 있고, 남는 건 3옴 저항 뿐이다. 따라서 최대전력전달 조건에 의해 RL=3옴이다.
  • 일단 5번은 개소리라고 보면 된다. 그래프를 이용해서 비선형 연립방정식을 풀 수 없단 소리인데 해석적으로 못풀면 못풀지 그래프에서 교차점 구하는 게 불가능한가?
    근데 그 다음을 잘 모르겠다. ㄱ 아니면 ㄴ인데…
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    Vc를 구하고 있으므로, 가로축을 Vc로 놓은 ㄱ이 답이다.
  • 일단 둘 다 VGS가 VT보다 크기 때문에 켜져있다. 다음으로 a의 경우 D의 전압이 G보다 크거나 같은 조건을 만족하기 때문에 포화 영역이다. 그에 비해 b는 D의 전압이 G보다 낮기 때문에 선형 영역에서 동작할 것이다.(굳이 이 문제에 끼워맞추자니 그렇고, soft saturation을 생각하면 글쎄?)

대화에 참여

댓글 2개

  1. 안녕하세요? 좋은 강의 감사합니다.
    1번 문제 답이 5번(B+AC’)라고 하셨는데,
    3번(B’+AC’)이 아니고 5번인 이유를 모르겠어요 ㅠ
    알려주실수 있을까요?

    1. 안녕하세요?봐주셔서 감사합니다. 지금 보니 B’이 맞는데 제가 순간 착각했나 봅니다. 알려주셔서 감사합니다

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