다음 회로에 피크값이 인 펄스파 입력전압 을 인가하였을 때, 출력전압 펄스파형의 최댓값과 최솟값의 합은? (단, 다이오드는 이상적이다)
2022년 국가직 9급 전자공학개론 5번
2022년도 시행 • 5번 문항
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정답: 3번
■ 1단계: 다이오드 동작 상태에 따른 출력 전압($V_{out}$) 해석
• 입력 $V_{in}$은 최댓값 $+20\text{ V}$, 최솟값 $-20\text{ V}$를 갖는 펄스파입니다.
• 다이오드의 애노드(Anode) 전위는 직류 전압원에 의해 $2\text{ V}$로 고정되어 있습니다.
• 입력이 $+20\text{ V}$일 때 ($V_{in} > 2\text{ V}$):
- 캐소드 전위가 애노드 전위($2\text{ V}$)보다 높아 다이오드는 역방향 바이어스(OFF, 개방) 상태가 됩니다.
- 저항에 흐르는 전류가 $0\text{ A}$이므로 전압 강하가 없어 출력 전압은 입력을 그대로 추종합니다.
- $V_{out,\max} = V_{in} = 20\text{ V}$
• 입력이 $-20\text{ V}$일 때 ($V_{in} < 2\text{ V}$):
- 캐소드 전위가 낮아지면서 다이오드가 순방향 바이어스(ON, 단락) 상태로 도통됩니다.
- 출력단 전위는 직류 전압원에 의해 $2\text{ V}$로 클리핑(고정)됩니다.
- $V_{out,\min} = 2\text{ V}$
■ 2단계: 최댓값과 최솟값의 합 계산
• $V_{out,\max} + V_{out,\min} = 20\text{ V} + 2\text{ V} = 22\text{ V}$
■ 최종 결과:
• 최댓값과 최솟값의 합은 $22\text{ V}$ (③번)
• 입력 $V_{in}$은 최댓값 $+20\text{ V}$, 최솟값 $-20\text{ V}$를 갖는 펄스파입니다.
• 다이오드의 애노드(Anode) 전위는 직류 전압원에 의해 $2\text{ V}$로 고정되어 있습니다.
• 입력이 $+20\text{ V}$일 때 ($V_{in} > 2\text{ V}$):
- 캐소드 전위가 애노드 전위($2\text{ V}$)보다 높아 다이오드는 역방향 바이어스(OFF, 개방) 상태가 됩니다.
- 저항에 흐르는 전류가 $0\text{ A}$이므로 전압 강하가 없어 출력 전압은 입력을 그대로 추종합니다.
- $V_{out,\max} = V_{in} = 20\text{ V}$
• 입력이 $-20\text{ V}$일 때 ($V_{in} < 2\text{ V}$):
- 캐소드 전위가 낮아지면서 다이오드가 순방향 바이어스(ON, 단락) 상태로 도통됩니다.
- 출력단 전위는 직류 전압원에 의해 $2\text{ V}$로 클리핑(고정)됩니다.
- $V_{out,\min} = 2\text{ V}$
■ 2단계: 최댓값과 최솟값의 합 계산
• $V_{out,\max} + V_{out,\min} = 20\text{ V} + 2\text{ V} = 22\text{ V}$
■ 최종 결과:
• 최댓값과 최솟값의 합은 $22\text{ V}$ (③번)