정논리를 적용할 때, 논리게이트에 대한 트랜지스터 회로의 표현으로 옳지 않은 것은? (단, , 는 입력이고 는 출력이다)
2023년 국가직 9급 전자공학개론 2번
2023년도 시행 • 2번 문항
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정답: 2번
■ 1단계: ②번 보기 회로 분석 (오답 판정)
• 두 개의 NPN 트랜지스터가 병렬로 연결되어 있고, 공통 풀업 저항($R_C$)을 통해 컬렉터 단자에서 출력 $F$를 취하는 구조입니다.
• 입력 $A$ 또는 $B$ 중 하나라도 High(1)이면 해당 트랜지스터가 ON되어 출력 단자가 접지(GND)와 연결되므로 출력 $F$는 Low(0)가 됩니다.
• 입력 $A$와 $B$가 모두 Low(0)일 때만 두 트랜지스터가 모두 OFF되어 풀업 저항에 의해 출력 $F$는 High(1)가 됩니다.
• 진리표에 따른 논리식:
$F = \overline{A + B}$ (NOR 게이트)
• 따라서 ②번 회로는 NOR 게이트로 동작하므로 "OR게이트"로 표기한 것은 옳지 않습니다.
■ 2단계: 나머지 보기 회로 검증
• ①번 (NOR 게이트):
입력 다이오드가 순방향으로 병렬 배치된 RTL/DTL 형태입니다. 입력 중 하나라도 High(1)이면 다이오드가 도통하여 BJT가 ON되고 출력 $F$는 Low(0)가 됩니다. 둘 다 Low(0)일 때 BJT가 OFF되어 $F$는 High(1)가 되므로 NOR 게이트가 맞습니다.
• ③번 (AND 게이트):
두 NPN 트랜지스터가 직렬로 연결되어 에미터 저항에서 출력을 취하는 구조입니다. $A$와 $B$가 모두 High(1)일 때만 두 소자가 동시에 ON되어 전원 전압이 출력단으로 전달($F = 1$)되므로 AND 게이트가 맞습니다.
• ④번 (NAND 게이트):
입력 다이오드가 반대 방향(캐소드가 입력단)으로 병렬 연결된 전형적인 DTL 구조입니다. 입력 중 하나라도 Low(0)이면 다이오드가 도통하여 BJT 베이스 전류를 접지로 빼앗아 BJT가 OFF되므로 출력 $F$는 High(1)가 됩니다. 두 입력이 모두 High(1)일 때만 다이오드가 차단되어 BJT가 ON되고 $F = 0$이 되므로 NAND 게이트가 맞습니다.
■ 최종 결과:
• 표현이 옳지 않은 것은 ②번
• 두 개의 NPN 트랜지스터가 병렬로 연결되어 있고, 공통 풀업 저항($R_C$)을 통해 컬렉터 단자에서 출력 $F$를 취하는 구조입니다.
• 입력 $A$ 또는 $B$ 중 하나라도 High(1)이면 해당 트랜지스터가 ON되어 출력 단자가 접지(GND)와 연결되므로 출력 $F$는 Low(0)가 됩니다.
• 입력 $A$와 $B$가 모두 Low(0)일 때만 두 트랜지스터가 모두 OFF되어 풀업 저항에 의해 출력 $F$는 High(1)가 됩니다.
• 진리표에 따른 논리식:
$F = \overline{A + B}$ (NOR 게이트)
• 따라서 ②번 회로는 NOR 게이트로 동작하므로 "OR게이트"로 표기한 것은 옳지 않습니다.
■ 2단계: 나머지 보기 회로 검증
• ①번 (NOR 게이트):
입력 다이오드가 순방향으로 병렬 배치된 RTL/DTL 형태입니다. 입력 중 하나라도 High(1)이면 다이오드가 도통하여 BJT가 ON되고 출력 $F$는 Low(0)가 됩니다. 둘 다 Low(0)일 때 BJT가 OFF되어 $F$는 High(1)가 되므로 NOR 게이트가 맞습니다.
• ③번 (AND 게이트):
두 NPN 트랜지스터가 직렬로 연결되어 에미터 저항에서 출력을 취하는 구조입니다. $A$와 $B$가 모두 High(1)일 때만 두 소자가 동시에 ON되어 전원 전압이 출력단으로 전달($F = 1$)되므로 AND 게이트가 맞습니다.
• ④번 (NAND 게이트):
입력 다이오드가 반대 방향(캐소드가 입력단)으로 병렬 연결된 전형적인 DTL 구조입니다. 입력 중 하나라도 Low(0)이면 다이오드가 도통하여 BJT 베이스 전류를 접지로 빼앗아 BJT가 OFF되므로 출력 $F$는 High(1)가 됩니다. 두 입력이 모두 High(1)일 때만 다이오드가 차단되어 BJT가 ON되고 $F = 0$이 되므로 NAND 게이트가 맞습니다.
■ 최종 결과:
• 표현이 옳지 않은 것은 ②번