그림 (ㄱ)~(ㄹ) 회로에 정현파 가 각각 입력되었을 때, 출력전압의 피크-투-피크 값 가 바르게 연결되지 않은 것은? (단, 다이오드는 이상적이라고 가정한다)
2014년 국가직 9급 전자공학개론 2번
2014년도 시행 • 2번 문항
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정답: 3번
■ 1단계: 각 회로의 다이오드 도통 동작 분석
• (ㄱ) 회로:
- 이상적인 다이오드 두 개가 서로 반대 방향으로 직렬 연결(Back-to-back)되어 있습니다.
- 양(+)의 반주기와 음(-)의 반주기 모두에서 최소 하나의 다이오드가 역방향 차단 상태가 되므로 전류가 흐르지 않아 항상 $v_o = 0\text{ V}$입니다. ($V_{p-p} = 0\text{ V}$)
• (ㄴ) 회로:
- 서로 역방향인 다이오드 두 개가 병렬로 연결되어 있습니다.
- 양(+)의 반주기에는 순방향 다이오드를 통해 양의 전압이 전달되고, 음(-)의 반주기에는 반대쪽 순방향 다이오드를 통해 음의 전압이 전달되므로 입력 정현파가 그대로 출력됩니다. ($V_{p-p} = 20\text{ V}$)
• (ㄹ) 회로:
- 출력 노드와 접지 사이에 서로 역방향인 다이오드가 병렬 연결되어 있습니다.
- 양(+)의 반주기에는 아래 방향 다이오드가 도통되어 접지($0\text{ V}$)로 묶이고, 음(-)의 반주기에는 위 방향 다이오드가 도통되어 접지($0\text{ V}$)로 묶이므로 항상 $v_o = 0\text{ V}$입니다. ($V_{p-p} = 0\text{ V}$)
■ 2단계: (ㄷ) 회로의 피크-투-피크 값 계산 (보기 ③ 판별)
• (ㄷ) 회로는 직렬 다이오드에 의해 양(+)의 반주기만 통과하고, 음(-)의 반주기는 차단되어 $0\text{ V}$가 됩니다.
• 양(+)의 반주기 동안에도 출력 전압의 최댓값은 $10\text{ V}$ 이하로 제한되므로, 전체 출력의 피크-투-피크 값은 $20\text{ V}$보다 작아집니다.
• 따라서 $V_{p-p} = 20\text{ V}$로 연결된 ③번은 잘못되었습니다.
■ 최종 결과:
• 바르게 연결되지 않은 것은 ③번
• (ㄱ) 회로:
- 이상적인 다이오드 두 개가 서로 반대 방향으로 직렬 연결(Back-to-back)되어 있습니다.
- 양(+)의 반주기와 음(-)의 반주기 모두에서 최소 하나의 다이오드가 역방향 차단 상태가 되므로 전류가 흐르지 않아 항상 $v_o = 0\text{ V}$입니다. ($V_{p-p} = 0\text{ V}$)
• (ㄴ) 회로:
- 서로 역방향인 다이오드 두 개가 병렬로 연결되어 있습니다.
- 양(+)의 반주기에는 순방향 다이오드를 통해 양의 전압이 전달되고, 음(-)의 반주기에는 반대쪽 순방향 다이오드를 통해 음의 전압이 전달되므로 입력 정현파가 그대로 출력됩니다. ($V_{p-p} = 20\text{ V}$)
• (ㄹ) 회로:
- 출력 노드와 접지 사이에 서로 역방향인 다이오드가 병렬 연결되어 있습니다.
- 양(+)의 반주기에는 아래 방향 다이오드가 도통되어 접지($0\text{ V}$)로 묶이고, 음(-)의 반주기에는 위 방향 다이오드가 도통되어 접지($0\text{ V}$)로 묶이므로 항상 $v_o = 0\text{ V}$입니다. ($V_{p-p} = 0\text{ V}$)
■ 2단계: (ㄷ) 회로의 피크-투-피크 값 계산 (보기 ③ 판별)
• (ㄷ) 회로는 직렬 다이오드에 의해 양(+)의 반주기만 통과하고, 음(-)의 반주기는 차단되어 $0\text{ V}$가 됩니다.
• 양(+)의 반주기 동안에도 출력 전압의 최댓값은 $10\text{ V}$ 이하로 제한되므로, 전체 출력의 피크-투-피크 값은 $20\text{ V}$보다 작아집니다.
• 따라서 $V_{p-p} = 20\text{ V}$로 연결된 ③번은 잘못되었습니다.
■ 최종 결과:
• 바르게 연결되지 않은 것은 ③번