5급 공채 2차

2018년 5급 공채 기술 2차 전자회로(필수)

문제 4개 · 100점. 참고 답안·채점 기준은 앱에서 볼 수 있습니다.

제1문 (20점)

그림과 같은 전압분배 바이어스를 갖는 트랜지스터 회로에서 R_{{1}} = 10 k \Omega, R_{{2}} = 2.2 k \Omega, R_{{C}} = 3.6 k \Omega, R_{{E}} = 1 k \Omega, V_{{CC}} = 10 V일 때, 다음 물음에 답하시오. (단, 트랜지스터의 베이스와 이미터간 순방향 전압강하 V_{{BE}} = 0.7 V이고, 트랜지스터의 콜렉터-이미터 포화전압 V_{{CE ( sat )}} = 0.2 V이며, 전류이득 \beta_{{sat}} = 100이다) (총 20점)
R_{{E}}
1 k \Omega
R_{{C}}
3.6 k \Omega
R_{{1}}
10 k \Omega
R_{{2}}
2.2 k \Omega
V_{{CC}}
+ 10 V
  1. (1) 콜렉터 단자의 내부가 개방상태일 때, V_{{C}} \,(트랜지스터의 콜렉터 전압), V_{B}(트랜지스터의 베이스 전압), V_{E}(트랜지스터의 이미터 전압)의 값을 각각 구하시오. (10점)
  2. (2) 저항 R_{{2}}가 개방상태일 때, V_{{C}} \,, V_{B}, V_{E}의 값을 각각 구하시오. (10점)

제2문 (20점)

다음 회로는 NMOSFET Q_{{N}} \,과 PMOSFET Q_{P}가 직렬로 연결된 CMOS 반전기(inverter)이다. 이 회로는 0.25 \mu m CMOS 공정으로 제작되었고 V_{{DD}} = 2.5 V, C = 10 fF, 문턱전압 V_{{tn}} = - V_{{tp}} = 0.5 V이고, \mu_{{n}} C_{{ox}} = 4 \, \mu_{{p}} C_{ox} = 115 muA / V^{2}, \lambda = 0(채널길이 변조현상 무시), 트랜지스터의 채널길이는 L = 0.25 mum이고 ( W / L )_{n} = 1.5이다. W \,는 트랜지스터의 채널 폭이다. 다음 물음에 답하시오. (총 20점)
V_{{DD}}
Q_{{P}}
i_{{DP}}
i_{{DN}}
Q_{{N}}
C
v_{{O}}
v_{I}
  1. (1) DC 전압전달특성에서 v_{{I \,}} = v_{{O}}인 천이(transition) 전압 V_{{M}} =\frac{V_{DD}}{2}가 되기 위한 Q_{P}의 채널 폭 W_{P}를 구하시오. (8점)
  2. (2) 1)에서 구한 채널 폭 W_{{P}}가 동일하게 유지될 때, 이 회로의 잡음 여유도 NM_{{L}}, NM_{H}를 각각 구하시오. (8점)
  3. (3) 1)에서 구한 채널 폭 W_{{P}}가 동일하게 유지될 때, 이 회로의 전달 지연 시간(propagation delay time) t_{p}를 구하시오. (4점)

제3문 (30점)

다음과 같은 증폭회로에서, R_{{1}} = 100 k \Omega, R_{{2}} = 47 k \Omega, R_{{E}} = 3.9 k \Omega, R_{{C}} = 6.8 k \Omega, C = \infty, V_{{CC}} = 15 V, 얼리전압(Early Voltage) V_{{A}} = \infty, I_{{s}} = 8 \times 10^{{- 16}}, \beta = 100, V_{{T}} = 26 mV \,일 때, 다음 물음에 답하시오. (총 30점)
[그림]
V_{{sig}}
V_{{out}}
R_{{sig}}
V_{{CC}}
C
C
C
C
C
R_{1}
R_{2}
R_{C}
R_{E}
R_{1}
R_{2}
R_{C}
R_{E}
R_{L}
Q_{1}
Q_{2}
V_{b} 1
V_{b} 2
R_{i} 1 \,
R_{i} 2
  1. (1) 각 Q_{{1}}, Q_{{2}} 콜렉터에 흐르는 직류 전류 I_{{C \, 1}} 및 I_{{C \, 2}}를 구하시오. (단, 이 때 I_{{B 1}} 및 I_{{B 2}}는 무시한다) (10점)
  2. (2) R_{{sig}} = 5 k \Omega, R_{{L}} = 2 k \Omega이라 할 때, r_{{\pi}}, R_{{\, i 1}}, R_{{i 2}}를 구하고, 전체 전압 이득 v_{{o}} / v_{{sig}}를 구하시오. (20점)

제4문 (30점)

다음의 회로에서 R_{{sig}} = 1 k \Omega, R_{{G}} = 100 k \Omega, R_{{D}} = R_{{L}} = 2 k \Omega, C_{{C \, 1}} = \frac{{1}}{{20 \pi}} muF, C_{{C \, 2}} = \frac{{1}}{{80 \pi}} muF, C_{{s}} = \frac{{10}}{{2 \pi}} muF일 때, 다음 물음에 답하시오. (단, MOSFET의 g_{{m}} = 10 mS, r_{{o}} = \infty, C_{{gs}} = 2 pF, C_{{gd}} = 0.2 pF, C_{{db}} ( C_{{ds}} ) = 0.1 pF이다) (총 30점)
[그림]
V_{DD}
V_{sig}
- V_{SS}
R_{sig}
V_{o}
C_{{C \, \, 1}}
C_{{C \, \, 2}}
C_{S}
R_{D}
R_{1}
R_{L}
I
R_{G}
  1. (1) R_{{1}} = \infty일 때 중간대역 총전압이득(midband overall voltage gain) A_{{M}} = \frac{{v_{{o}}}}{{v_{{sig}}}}을 dB로 구하여 증폭기의 주파수특성 곡선(Bode magnitude plot)을 개략적으로 그리고, 3-dB 주파수와 기울기를 표시하시오. (18점)
  2. (2) R_{{1}} = 10 k \Omega일 때 고주파대역의 등가회로를 그리고, 중간대역 총전압이득 A_{{M}} \,과 개방회로 시정수법을 이용하여 고주파대역의 극점주파수를 구하시오.(12점)