2017년 5급 공채 기술 2차 전자회로(선택)

문제 4개 · 50점. 참고 답안·채점 기준은 앱에서 볼 수 있습니다.

제1문 (7점)

아래 회로에서 R_{{1}} = 50 k \Omega , \, \, \, R_{{E}} = 1 k \Omega이고, 제너 다이오드의 역방향 항복전압은 5V, BJT(Q_{1})의 \beta는 100일 때, 다음 물음에 답하시오. (단, 베이스와 이미터간 순방향 전압강하= 0.7 V이고, 제너 다이오드의 동적 저항은 무시한다) (총 7점)

R_{1}
I_{1}
R_{E}

＋
－
I_{C}
Q_{1}
V_{BE}
- V_{EE}
R_{{B}}
V_{{CC}} = 5 V

(1) V_{EE} = 10 V , \, \, \, R_{B} = 50 k \Omega일 때, I_{1}과 I_{C}를 구하시오. (4점)
(2) V_{{EE}} = 4 V , \, \, \, R_{{B}} = 0 \, k \Omega일 때, I_{1}과 I_{C}를 구하시오. (3점)

제2문 (13점)

아래 회로에서 연산증폭기(Op Amp)의 특성이 이상적일 때, 다음 물음에 답하시오. (총 13점)

＋
－
C_{{A}}
C_{{B}}
R_{{A}}
R_{{B}}
R_{{1}}
R_{{2}}
V_{{o}}
V_{{i}}

(1) \frac{{V_{{o}}}}{{V_{{i}}}} ( s )를 \frac{{a_{{0}}}}{{s^{{2 \,}} + \frac{{w_{{0}}}}{{Q}} s + w_{{0}}^{{2}}}}의 형태로 구하시오. (8점)
(2) R_{{A}} = R_{{B}} = R, C_{{A}} = C_{{B}} = C일 때, a_{{0}}(DC gain), w_{{0}}(pole frequency), \frac{{1}}{{Q}}(damping factor)를 구하시오. (5점)

제3문 (18점)

아래 그림 (a)의 증폭기 회로에서 각 BJT 소자는 그림 (b)의 소신호 등가회로로 표현된다. 두 BJT의 소신호 파라미터 값은 동일하다고 가정한다. 모든 BJT에서 \beta = 100, R_{{C}} = 50 k \Omega, R_{{E}} = 75 k \Omega, V_{{CC}} = V_{{EE}} = 10 V일 때, 다음 물음에 답하시오. (단, 베이스와 이미터간 순방향 전압강하= 0.7 V, V_{{T}} = 25 mV, 얼리효과는 무시한다) (총 18점)

+ V_{{CC}}
- V_{{EE}}
Q_{{1}}
Q_{{2}}
R_{{E}}
R_{{C}} + \frac{{\triangle R}}{{2}}
R_{{C}} - \frac{{\triangle R}}{{2}}
v_{{1}}
v_{{2}}
v_{{c 2}}
v_{{c 1}}

그림 (a)

－
＋
r_{{\pi}}
v_{{\pi}}
g_{{m}} v_{{\pi}}
B
C
E

그림 (b)

(1) 출력 v_{o} = v_{c} 1 - v_{c} 2에 대한 차동모드(v_{1} = - v_{2} = \frac{v_{d}}{2}) 이득 A_{dm} ( = = \frac{v_{o}}{v}_{d} )을 구하는 공식을 유도하시오. (5점)
(2) 출력 v_{o} = v_{c} 1 - v_{c} 2에 대한 공통모드(v_{1} = v_{2} = v_{cm}) 이득 A_{cm} ( = = \frac{v_{o}}{v}_{cm} )을 구하는 공식을 유도하시오. (5점)
(3) 출력 v_{{o}} = v_{{c 1}} - v_{{c 2}}에 대한 CMRR(Common-Mode Rejection Ratio)을 계산하시오. (단, \triangle R은 R_{{C}}의 1%이다) (6점)
(4) A_{dm}, A_{cm}, CMRR에 대한 \triangle R의 영향을 \triangle R = 0인 경우와 비교하여 설명하시오. (2점)

제4문 (12점)

아래 피드백 회로에서 R_{{i}}＝∞, R_{{o}}≠0일 때, 다음 물음에 답하시오. (단, A와 \beta는 주파수에 독립적인 상수이다) (총 12점)

－
＋
V_{{o}}
V_{{s}}
V_{{i}}
A \, \times V_{{i}}
R_{{o}}
C_{{L}}
R_{{i}}
＝∞
A-circuit
＋
－
＋
－
\beta
V_{{f}}

(1) 일반적인 회로 분석 방법을 이용하여, 폐루프(closed-loop) 증폭기의 전달 함수(transfer function) A_{{f}} \left( s \right) = \frac{{V_{{o}}}}{{V_{{s}}}} \left( s \right)을 유도하시오. (8점)
(2) 1)에서 구한 A_{{f}} \left( s \right)을 이용하여 폐루프 증폭기의 DC 이득을 구하시오. (2점)
(3) 1)에서 구한 A_{{f}} \left( s \right)을 이용하여 폐루프 증폭기의 －3dB 주파수(대역폭)를 구하시오. (2점)