2018년도 국가직7급 전자회로 해설

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  • MOS는 포화 영역에서 증폭기로 사용된다.
    다른 모든 조건이 같으면 전압이득의 크기는 RD가 크면 클수록 커지고(전압 강하가 커지니까) RS가 커질수록 작아진다. gm에 곱해지는 전압 크기가 Vi로부터 1/gm과 RS에 분배되니까. 게이트 누설전류가 없다면 R=V/I에서 I=0이므로 무한대의 저항이 보인다.
  • 밀러 효과에 의해 Cgd가 입력 쪽으로도 하나 붙고, 출력 쪽으로도 하나 붙게 되는데, 이 때 전압이득 K와 관련있는 값이 곱해지게 된다.
    입력 쪽으로 붙을 때엔 전압 V를 걸었을 때 다른 쪽의 전압이 KV가 되므로, 실질적으로는 (1-K)V의 전압이 걸리는 효과가 난다.
    이에 따라 전류도 (1-K)배가 되고, 이는 임피던스가 1/(1-K)배 되는 효과를 낳는다.
    따라서, 입력 쪽의 커패시턴스는 (1-K)배가 되는 것으로 보인다.
    출력 쪽에 전압을 건다는 것은 입력 쪽에 1/K배의 전압을 건다는 얘기이므로, 이를 이용해서 임피던스가 변화는 효과를 게산하면 1/(1-1/K)배가 된다.
    이렇게 구해진 등가 커패시터들이 원래 존재하던 커패시터와 병렬로 붙으므로, 총 커패시턴스는 합으로 나타난다. 따라서 1번이 답이 되겠다.
  • 카슨 룰로 풀면 BW=2(10+50)=120 kHz이다.
  • 브리지 다이오드는 전파 정류를 하므로, 절댓값을 씌운 것과 같이 나타난다. 단, 이 문제에는 함정이 있는데, 전압이 높게 나타나는 쪽을 Vo의 -로 잡고 있다. 따라서 -를 붙인 2번이 되겠다.
  • 네거티브 피드백이 있으므로 OPAMP의 + 입력에는 Vo가 걸린다. C2를 통해 흐르는 전류는 따라서 sC2Vo이고, 이 전류가 R을 통해 오므로 R과 R 중간의 전압은 Vo+sC2VoR=Vo(1+sC2R)이다.
    또한 C1의 왼쪽에서 오른쪽으로 흐르는 전류는 sC1VosC2R=s^2 C1C2R Vo이다.
    이 두 전류는 Vin을 통해서 오므로 (Vin-Vo(1+sC2R))/R=sC2Vo+s^2C1C2RVo이므로, Vo/Vin으로 정리하면
    Vo/Vin = 1/ (1 + s2RC2 + s^2R^2C1C2) 이다.
  • 출력이 VH가 나오고 있을 떄, +쪽의 전압이 0에서 -로 바뀌는 전압 VTL은
    (VTL-VH)*20/(10+20) + VH = 0 인 전압이다. 이를 풀면, (VTL-12)*2/3=-12이고, VTL=-6 V이다.
    출력이 VL이 나오고 있을 떄, +쪽의 전압이 -에서 0으로 바뀌는 전압 VTH는 마찬가지로
    (VTH-VL)*20/30+VL=0인 전압이고, 이를 풀면 (VTH+12)*2/3=12이며, 계산하면 VTH=6 V이다.
  • 극점은 Cs와 그에 연결된 저항에 의해 생기는데, Cs가 보는 저항은 R=1/gm||Rs=Rs/(1+gmRs)이므로 극점은 1/RCs=(1+gmRs)/RsCs에 있을 것이다.
  • D급 증폭기를 이용한 스피커 앰프 회로는 아래와 같다.
  • Vo가 연산증폭기의 – 단자에 분배되는 양은 Vo*R1/(R1+R2)이다.
    네거티브 피드백에 의해 이 값이 +에도 똑같이 가해진다.
    Vo가 RC 회로에 의해 +단자에 분배되는 양은
    Vo * (R/(sRC+1))/(R+1/sC+R/(sRC+1)) = Vo * R / ( R+sR^2C+1/sC+R+R) 이다.
    이 두 값이 같고, 역수를 취해서 계산하면 1+R2/R1 = 3 + sRC+1/sRC 이므로
    R2/R1=1/sCR+2+sCR 이 된다.
  • Vi=0일 때 Ic에 의한 전압이 Vx이면 된다.
    Ic를 만드는 전류는 R1과 R2를 통해서 오고, 이 저항들의 다른 끝은 그라운드와 연결되어 있으므로 병렬 저항이다.
    따라서 ,Ic=-(1/R1+1/R2)Vx가 된다.
  • 넘어가겠다.
  • 다이오드의 양극을 +라 하면, 왼쪽 방향으로 볼 때 +5 V의 전압상승 후 2 V의 전압강하가 있으므로 저항의 왼쪽에 3 k옴의 전압이 걸린다. 전압 방향 상 전류가 흐른다면 시계 방향으로 흘러야 하는데 이는 다이오드가 막고 있으므로 전류는 0이고 저항에 의한 전압강하도 0이다. 따라서 Vo = 3-0=3이다.
  • 네거티브 피드백이 있으므로 -단자 전압은 0이다. 따라서 흐르는 전류는 1/1+2/2=2 uA이고, 이 전류가 1 M옴을 통해 흐르므로 Vo=0 – 2u * 1M = -2 V이다.
  • 오픈 드레인은 풀업 저항이 없다면 MOS가 꺼졌을 때 출력 전압을 알 수가 없다.
    개방 드레인 출력 단자들끼리 연결하면 일반 CMOS 회로가 될 거 같다.
    출력 레벨이 결정되지 않았으므로 외부 회로(타 논리게이트)와 연결함으로써 전압이 정해진다고 한다.
    출력단 회로는 MOS 하나니까 CMOS보다 간단할 것 같다.
  • R의 전압 강하는 6 V이고, 이 때 R을 흐르는 전류는 6 mA이다. 따라서 RL은 최대 5 mA까지 가져갈 수 있으므로, 1 k옴이 최소 저항이다.
  • SR 래치인가보다.
  • Vi가 소스에 걸리는 전압 비율은 Rs와 1/gm||Rx로 나눠지는 전압 중 1/gm||Rx에 걸리는 전압이므로 이 비율을 계산하면 1/gm||Rx/(Rs+1/gm||Rx) = (Rx/(1+gmRx)) / (Rs + (Rx/(1+gmRx)))
    = Rx / (Rx + Rs + gmRsRx) = Rx / (Rs(1+gmRx)+Rx) 이고, 이 값에 gmRD가 곱해지면 된다.
  • R을 통해 흐르는 전류는 Vi/R이고, 이 전류가 IF이므로 Vi/R=IRexp(-qVo/kT)이다.
    정리하면 (R IR)/Vi = exp (qVo/kT)이므로 Vo=(kT/q) ln (R IR/Vi) = -(kT/q) ln (Vi/IR R)이 된다.
  • MUX이다.
  • Q1으로 들어가는 전류는 hfe1IB이고, Q1의 이미터 전류가 다시 증폭되므로 hfe2(hfe1+1)IB가 더해진다.

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