2025년 전자공학개론 (국가직)

■ 1단계: 베이스 루프 KVL 및 베이스 전류($I_B$) 계산 • 베이스-이미터(B-E) 루프에 키르히호프 전압 법칙(KVL)을 적용합니다. $V_{BB} - I_B R_B - V_{BE} = 0$ • 주어진 조건($V_{BB} = 10\text{ V},\ R_B = 100\text{ k}\Omega,\ V_{BE} = 0.7\text{ V}$)을 대입: $I_B = \frac{V_{BB} - V_{BE}}{R_B} = \frac{10\text{ V} - 0.7\text{ V}}{100\text{ k}\Omega} = \frac{9.3\text{ V}}{100\text{ k}\Omega} = 0.093\text{ mA}$ ■ 2단계: 컬렉터 전류($I_C$) 계산 • BJT 활성영역에서 컬렉터 전류는 베이스 전류와 직류 전류이득($\beta_{DC}$)의 곱으로 주어집니다. $I_C = \beta_{DC} \cdot I_B = 100 \times 0.093\text{ mA} = 9.3\text{ mA}$ ■ 최종 결과: • $I_C = 9.3\text{ mA}$ (①번)

■ 1단계: 각 논리 게이트의 중간 출력식 분석 • 상단 NAND 게이트의 출력: $\overline{A \cdot B} = \overline{A} + \overline{B}$ (드모르간 법칙) • 하단 OR 게이트의 출력: $A + B$ ■ 2단계: 최종 AND 게이트 출력 $F$ 유도 및 전개 • 최종 출력 $F$는 NAND 출력과 OR 출력의 AND 연산입니다. $F = (\overline{A \cdot B}) \cdot (A + B) = (\overline{A} + \overline{B})(A + B)$ • 분배 법칙 적용: $F = \overline{A}A + \overline{A}B + A\overline{B} + \overline{B}B$ • 상보 법칙($\overline{A}A = 0,\ \overline{B}B = 0$) 적용: $F = 0 + \overline{A}B + A\overline{B} + 0 = \overline{A}B + A\overline{B}$ • 이는 XOR(배타적 논리합, $A \oplus B$) 연산식과 동일합니다. ■ 최종 결과: • $F = \overline{A}B + A\overline{B}$ (④번)

■ 1단계: 10진수 2025를 16으로 나누는 과정 반복 • 10진수를 16진수로 변환하기 위해, 몫이 0이 될 때까지 16으로 계속 나눈 후 그 나머지를 역순으로 읽습니다. • 첫 번째 나눗셈: $$2025 \div 16 = 126 \quad \text{--- 나머지: } 9$$ • 두 번째 나눗셈: $$126 \div 16 = 7 \quad \text{--- 나머지: } 14$$ - 이때, 16진수에서 10은 A, 11은 B, 12는 C, 13은 D, 14는 E, 15는 F로 표현하므로, 나머지 $14$는 **E**가 됩니다. • 세 번째 나눗셈: $$7 \div 16 = 0 \quad \text{--- 나머지: } 7$$ ■ 2단계: 나머지를 역순으로 조합 • 계산된 나머지를 아래(가장 마지막에 계산된 값)에서부터 위로 차례대로 적어줍니다. • 역순으로 표기: $7$, $E$, $9$ • 따라서 10진수 2025는 16진수로 **$7E9_{16}$** 이 됩니다. • 옳은 것은 ④번

■ 1단계: 전압분배를 통한 필터의 출력 전달함수식 표현 • 주어진 회로는 전형적인 임피던스 분배 회로입니다. 출력 전압 $V_{out}$은 전압분배 법칙에 의해 다음과 같이 정의됩니다: $$V_{out} = V_{in} \cdot \frac{Z_2}{Z_1 + Z_2}$$ ■ 2단계: 고역통과필터(HPF)의 주파수 특성 적용 • 고역통과필터(High-Pass Filter, HPF)는 저주파 성분을 차단하고 고주파 성분만을 통과시키는 필터입니다. - **저주파 영역($\omega \to 0$):** 출력 전압이 거의 0이어야 함 ($V_{out} \approx 0$) - **고주파 영역($\omega \to \infty$):** 출력 전압이 입력 전압과 거의 같아야 함 ($V_{out} \approx V_{in}$) ■ 3단계: 각 소자 조합의 특성 비교 및 분석 • **②번 조건 ($Z_1 = C$, $Z_2 = R$) 대입:** - $Z_1 = \frac{1}{j\omega C}$, $Z_2 = R$ 입니다. - 저주파($\omega \to 0$)일 때: $$Z_1 \to \infty \quad \rightarrow \quad V_{out} \approx V_{in} \cdot \frac{R}{\infty + R} = 0$$ (신호 차단) - 고주파($\omega \to \infty$)일 때: $$Z_1 \to 0 \quad \rightarrow \quad V_{out} \approx V_{in} \cdot \frac{R}{0 + R} = V_{in}$$ (신호 통과) - 따라서 $Z_1: C, Z_2: R$ 조합이 완벽하게 고역통과필터의 동작 특성을 만족합니다. • 옳은 것은 ②번

■ 1단계: 커패시터의 임피던스($Z_C$) 계산 • 각주파수 $\omega = 1\text{ rad/s}$에서 커패시터 $C = 1\text{ F}$의 임피던스: $Z_C = \frac{1}{j\omega C} = \frac{1}{j \cdot 1 \cdot 1} = -j = 1\angle -90^\circ\ \Omega$ ■ 2단계: 옴의 법칙을 이용한 전류($I$) 페이저 계산 • 전원 전압 $V = 10\angle 20^\circ\text{ V}$에 대해 회로에 흐르는 전류: $I = \frac{V}{Z_C} = \frac{10\angle 20^\circ}{1\angle -90^\circ}$ • 극좌표 나눗셈(크기는 나누고 위상은 뺄셈) 적용: - 크기: $\frac{10}{1} = 10$ - 위상: $20^\circ - (-90^\circ) = 110^\circ$ $I = 10\angle 110^\circ\text{ A}$ ■ 최종 결과: • $I = 10\angle 110^\circ\text{ A}$ (④번)

■ 1단계: 컬렉터 피드백 바이어스 회로의 KVL 식 유도 • 컬렉터 저항 $R_C$에는 $I_B + I_C = (\beta_{DC} + 1)I_B$의 전류가 흐릅니다. • 전원 $V_{CC}$에서 베이스-이미터 접합을 거쳐 접지로 향하는 KVL 방정식: $V_{CC} = (I_B + I_C)R_C + I_B R_B + V_{BE}$ $V_{CC} - V_{BE} = [(\beta_{DC} + 1)R_C + R_B]I_B$ ■ 2단계: 베이스 전류($I_B$) 계산 • 주어진 조건($V_{CC} = 10\text{ V},\ V_{BE} = 0.7\text{ V},\ R_B = 100\text{ k}\Omega,\ R_C = 2\text{ k}\Omega,\ \beta_{DC} = 100$) 대입: $10\text{ V} - 0.7\text{ V} = [(101)(2\text{ k}\Omega) + 100\text{ k}\Omega]I_B$ $9.3\text{ V} = (202\text{ k}\Omega + 100\text{ k}\Omega)I_B = 302\text{ k}\Omega \cdot I_B$ $I_B = \frac{9.3\text{ V}}{302\text{ k}\Omega} \simeq 0.0308\text{ mA}$ ■ 3단계: 컬렉터 전류($I_C$) 계산 • $I_C = \beta_{DC} \cdot I_B = 100 \times 0.0308\text{ mA} \simeq 3.08\text{ mA} \simeq 3.1\text{ mA}$ ■ 최종 결과: • $I_C \simeq 3.1\text{ mA}$ (②번)

■ 1단계: 비반전 슈미트 트리거 동작 조건 분석 • 출력이 연산증폭기의 비반전(+) 단자로 귀환되는 비반전 슈미트 트리거(Non-Inverting Schmitt Trigger) 회로입니다. • 주어진 조건: 포화 전압: $V_{OH} = +12\text{ V},\ V_{OL} = -12\text{ V}$ 저항: $R_1 = 500\ \Omega,\ R_2 = 1.5\text{ k}\Omega = 1{,}500\ \Omega$ • 비반전 단자 전압($v_+$): $v_+ = \frac{R_2 v_{in} + R_1 v_{out}}{R_1 + R_2}$ ■ 2단계: 문턱전압($V_{TL}, V_{TH}$) 계산 • 출력이 상태 반전(전이)하는 조건은 반전(-) 단자 기준 전압인 $0\text{ V}$를 넘는 순간($v_+ = 0$)입니다. $R_2 v_{in} + R_1 v_{out} = 0 \quad \rightarrow \quad v_{in} = -\frac{R_1}{R_2} v_{out} = -\frac{500}{1{,}500} v_{out} = -\frac{1}{3} v_{out}$ • 하한 문턱전압($V_{TL}$, 출력 $v_{out} = +12\text{ V}$ 상태에서): $V_{TL} = -\frac{1}{3} \times (+12\text{ V}) = -4\text{ V}$ • 상한 문턱전압($V_{TH}$, 출력 $v_{out} = -12\text{ V}$ 상태에서): $V_{TH} = -\frac{1}{3} \times (-12\text{ V}) = +4\text{ V}$ ■ 3단계: 전달특성 곡선 판단 • 비반전형 특성에 따라 $v_{in} > +4\text{ V}$ 일 때 출력은 $+12\text{ V}$가 되고, $v_{in} < -4\text{ V}$ 일 때 출력은 $-12\text{ V}$가 됩니다. • 따라서 $-4\text{ V} \sim +4\text{ V}$ 구간에서 히스테리시스를 갖는 전달특성 곡선은 그래프 ①번입니다. ■ 최종 결과: • 옳은 것은 ①번

■ 1단계: 입력 신호 기본 분석 • 입력 전압: $v_s(t) = V_m \sin(120\pi t)\text{ V}$ • 각주파수 $\omega = 120\pi = 2\pi f$ 이므로 입력 기본 주파수는: $f = \frac{120\pi}{2\pi} = 60\text{ Hz}$ ■ 2단계: 보기별 정오 판별 (전파 브리지 정류회로) • ①번 (오답 분석): 전파 정류기의 출력 파형은 주기가 절반($T/2$)으로 줄어들므로 주파수는 2배가 됩니다. $f_{out} = 2f = 2 \times 60\text{ Hz} = 120\text{ Hz}$ (60 Hz 설명은 틀림) • ②번 (오답 분석): 전파 정류기의 출력전압 직류 평균값: $V_{avg} = \frac{2V_m}{\pi}\text{ V}$ (선지의 $\frac{V_m}{\pi}$는 반파 정류기의 평균값이므로 틀림) • ③번 (옳은 설명): 정현파 신호를 전파 정류하면 음의 반주기가 위로 접혀 올라갈 뿐 파형의 제곱 평균에는 변화가 없으므로 실효값(RMS)은 원래 입력 정현파와 동일합니다. $V_{rms} = \frac{V_m}{\sqrt{2}}\text{ V}$ • ④번 (오답 분석): 브리지 정류회로에서 다이오드 하나에 걸리는 최대 역방향 전압(PIV, Peak Inverse Voltage)은 $V_m$ 입니다. ($2V_m$은 중간탭 전파 정류회로의 특성이므로 틀림) ■ 최종 결과: • 옳은 것은 ③번

■ 1단계: 2차 Sallen-Key 저역통과필터(LPF) 소자 조건 분석 • 연산증폭기를 이용한 전형적인 2차 샬렌-키(Sallen-Key) 저역통과필터 회로입니다. • 소자 값: $R_1 = R_2 = R = 1\text{ k}\Omega = 10^3\ \Omega$ $C_1 = C_2 = C = 2\ \mu\text{F} = 2 \times 10^{-6}\text{ F}$ ■ 2단계: 차단 주파수($f_C$) 유도 및 계산 • 2차 샬렌-키 LPF의 차단 주파수 공식: $f_C = \frac{1}{2\pi \sqrt{R_1 R_2 C_1 C_2}} = \frac{1}{2\pi RC}$ • 수치 대입: $f_C = \frac{1}{2\pi \times (10^3\ \Omega) \times (2 \times 10^{-6}\text{ F})} = \frac{1}{4\pi \times 10^{-3}} = \frac{1{,}000}{4\pi} = \frac{250}{\pi}\text{ [Hz]}$ ■ 최종 결과: • $f_C = \frac{250}{\pi}\text{ [Hz]}$ (①번)

■ 1단계: 귀환 발진기의 기본 원리 (바크하우젠 발진 조건) • 귀환 발진기는 외부 입력 신호 없이 회로 내부의 열잡음이나 전원 인가 시 발생하는 과도 신호를 정귀환(Positive Feedback)시켜 지속적인 교류 출력을 발생시키는 회로입니다. ■ 2단계: 보기별 정오 판별 • ①번 (옳은 설명): 발진기는 외부에서 입력 신호를 가해주지 않아도 내부 잡음 성분이 정귀환 루프를 돌면서 증폭되어 발진 신호를 만들어내므로 외부 입력 신호가 필요 없습니다. • ②번 & ③번 (오답 분석): - 발진 개시(시작) 조건: 초기에 신호 진폭을 키우기 위해 루프 이득이 1보다 커야 합니다 ($|A\beta| > 1$). - 발진 유지(정상상태) 조건: 일정한 진폭의 정상 상태 발진을 지속 유지하려면 루프 이득이 정확히 1이어야 합니다 ($|A\beta| = 1$). (②번과 ③번은 시작 조건과 유지 조건이 뒤바뀌어 설명되어 틀림) • ④번 (오답 분석): 정귀환 루프를 형성하여 신호가 보강 간섭을 이루려면 전체 루프의 위상 천이가 $0^\circ$ 또는 $360^\circ$ ($2\pi$의 정수배)가 되어야 합니다. (위상 천이가 $180^\circ$이면 부귀환이 되어 발진이 억제되므로 틀림) ■ 최종 결과: • 옳은 것은 ①번

■ 1단계: 커패시터 $C_1$의 충전 경로 및 충전 시정수($\tau_1$) 분석 • 충전 시에는 전원 $V_{CC}$로부터 저항 $R_1$을 통해 전류가 유입됩니다. • 이때 저항 $R_2$와 병렬로 연결된 다이오드 $D_1$이 순방향 바이어스가 되어 도통(Short)되므로, 충전 전류는 $R_2$를 우회하여 $D_1$을 통해 커패시터 $C_1$으로 들어갑니다. • 충전 경로의 등가 저항은 $R_1$이므로 충전 시정수는: $\tau_1 = R_1 C_1$ ■ 2단계: 커패시터 $C_1$의 방전 경로 및 방전 시정수($\tau_2$) 분석 • 방전 시에는 555 타이머 내부의 방전 트랜지스터(7번 핀)가 도통되어 접지로 연결됩니다. • 커패시터 $C_1$의 전하가 7번 핀 쪽으로 빠져나갈 때 다이오드 $D_1$은 역방향 바이어스가 걸려 차단(Open)됩니다. • 따라서 방전 전류는 오직 저항 $R_2$를 통해서만 7번 핀으로 흘러 빠져나가므로: $\tau_2 = R_2 C_1$ ■ 최종 결과: • $\tau_1 = R_1 C_1, \quad \tau_2 = R_2 C_1$ (③번)

■ 1단계: 델타($\Delta$) 결선을 와이($Y$) 결선으로 등가 변환 • 회로 상단의 브리지 형태를 이루는 세 저항 $2\ \Omega$, $4\ \Omega$, $5\ \Omega$의 $\Delta$ 결선을 $Y$ 결선으로 변환합니다. • $\Delta$ 저항의 합: $\sum R = 2\ \Omega + 4\ \Omega + 5\ \Omega = 11\ \Omega$ • $Y$ 결선으로 변환된 각 가지 저항: - 상단 가지 저항: $R_T = \frac{2 \times 4}{11} = \frac{8}{11}\ \Omega$ - 좌측 가지 저항: $R_L = \frac{2 \times 5}{11} = \frac{10}{11}\ \Omega$ - 우측 가지 저항: $R_R = \frac{4 \times 5}{11} = \frac{20}{11}\ \Omega$ ■ 2단계: 전체 등가 합성 저항($R_{tot}$) 계산 • 좌측 직렬 가지 저항: $R_{\text{left}} = R_L + 3\ \Omega = \frac{10}{11} + 3 = \frac{43}{11}\ \Omega$ • 우측 직렬 가지 저항: $R_{\text{right}} = R_R + 6\ \Omega = \frac{20}{11} + 6 = \frac{86}{11}\ \Omega$ • 두 가지의 병렬 합성 저항: $R_p = R_{\text{left}} \parallel R_{\text{right}} = \frac{\frac{43}{11} \times \frac{86}{11}}{\frac{43}{11} + \frac{86}{11}} = \frac{43 \times 86}{11 \times 129} = \frac{86}{33}\ \Omega$ • 전체 회로의 합성 저항: $R_{tot} = R_T + R_p = \frac{8}{11} + \frac{86}{33} = \frac{24 + 86}{33} = \frac{110}{33} = \frac{10}{3}\ \Omega$ ■ 3단계: 총전류 $I_S$ 계산 • 전원 전압 $V = 10\text{ V}$에 대해 회로에 흐르는 전류: $I_S = \frac{V}{R_{tot}} = \frac{10\text{ V}}{\frac{10}{3}\ \Omega} = 3\text{ A}$ ■ 최종 결과: • $I_S = 3\text{ A}$ (②번)

■ 기본 회로 파악 • 첫 번째 트랜지스터의 이미터 출력이 두 번째 트랜지스터의 베이스 입력으로 직접 연결되고, 두 트랜지스터의 컬렉터가 공통으로 묶인 달링턴(Darlington) 접속 회로입니다. (④번 설명 참) ■ 보기별 정오 판별 • ①번 (옳은 설명): 달링턴 페어의 합성 직류 전류이득은 각 트랜지스터 전류이득의 곱과 같으므로 매우 큰 전류이득을 갖습니다. $\beta_{\text{total}} \simeq \beta_1 \cdot \beta_2$ • ②번 (오답 분석 / 옳지 않은 것): 달링턴 증폭기는 기본적으로 컬렉터 공통(CC, 이미터 팔로워) 구조로 동작하므로 전압이득은 1에 가깝고 1보다 약간 작습니다 ($A_v \simeq 1$). 따라서 전압이득이 매우 크다는 설명은 옳지 않습니다. • ③번 (옳은 설명): 베이스 입력단에서 바라본 등가 입력 임피던스는 이미터 측 저항이 $\beta_1 \beta_2$ 배만큼 증폭되어 나타나므로 매우 높은 입력 임피던스($R_{in} \simeq \beta_1 \beta_2 R_E$)를 갖습니다. ■ 최종 결과: • 옳지 않은 것은 ②번

■ 1단계: BJT와 FET의 기본 특성 비교 • BJT (Bipolar Junction Transistor): - 전자와 정공 두 종류의 캐리어가 모두 전도에 참여하는 양극성(Bipolar) 소자입니다. - 베이스-이미터 접합이 순방향 바이어스되어 구동하므로 입력 저항이 작고, 베이스 전류로 컬렉터 전류를 제어하는 전류 제어형 소자입니다. • FET (Field Effect Transistor): - 전자 또는 정공 중 하나의 다수 캐리어만 전도에 참여하는 단극성(Unipolar) 소자입니다. - 게이트가 절연막($\text{SiO}_2$) 또는 역방향 접합으로 분리되어 직류 전류가 거의 흐르지 않으므로 입력 저항이 매우 큽니다. - 구조가 단순하고 점유 면적이 작아 고집적화(VLSI)에 유리합니다. ■ 2단계: 보기별 정오 판별 • ①번 (옳은 설명): FET(특히 MOSFET)는 소자 구조가 단순하고 전력 소모가 적어 BJT에 비해 집적도가 훨씬 높습니다. • ②번 (오답 분석 / 옳지 않은 것): BJT는 순방향 바이어스 접합을 통해 입력 전류가 흐르므로 입력 저항이 수 $\text{k}\Omega$ 수준으로 작습니다. 반면 FET는 게이트가 절연되어 있어 입력 저항이 $10^9\ \Omega$ 이상으로 매우 큽니다. 따라서 FET의 입력 저항이 BJT보다 작다는 설명은 옳지 않습니다. • ③번 (옳은 설명): FET는 전자(N채널) 또는 정공(P채널) 중 하나의 단일 캐리어 이동에 의해서만 전류가 형성됩니다. • ④번 (옳은 설명): BJT는 활성 영역 동작 시 $I_C = \beta I_B$ 관계를 만족하여 베이스 전류 $I_B$로 컬렉터 전류 $I_C$를 제어합니다. ■ 최종 결과: • 옳지 않은 것은 ②번

■ 1단계: 비반전 단자 전압($V_+$) 및 가상 접지 분석 • 이상적인 연산증폭기에 부귀환(Negative Feedback)이 연결되어 있으므로 가상 단락(Virtual Short)에 의해 $V_+ = V_-$ 가 성립합니다. • 비반전(+) 단자에는 입력 전압 $V_2 = 6\text{ V}$가 동일한 두 저항($1\text{ k}\Omega, 1\text{ k}\Omega$)에 의해 분배되어 인가됩니다. $V_+ = V_2 \times \frac{1\text{ k}\Omega}{1\text{ k}\Omega + 1\text{ k}\Omega} = 6\text{ V} \times \frac{1}{2} = 3\text{ V}$ • 따라서 반전(-) 단자의 전위도 동일합니다. $V_- = V_+ = 3\text{ V}$ ■ 2단계: 반전(-) 단자에서의 KCL 적용 및 출력전압 $V_o$ 계산 • 연산증폭기 내부 입력 단자로는 전류가 흐르지 않으므로, 반전 단자 노드에 KCL을 적용합니다 (입력 $V_1 = 2\text{ V}$). $\frac{V_1 - V_-}{1\text{ k}\Omega} = \frac{V_- - V_o}{1\text{ k}\Omega}$ • 양변의 저항을 약분하고 전압 값을 대입: $V_1 - V_- = V_- - V_o$ $2\text{ V} - 3\text{ V} = 3\text{ V} - V_o$ $-1\text{ V} = 3\text{ V} - V_o \quad \rightarrow \quad V_o = 4\text{ V}$ ■ 최종 결과: • $V_o = 4\text{ V}$ (④번)

■ 1단계: CMOS 논리게이트 회로 구조 및 논리식 판별 • 풀업 네트워크(PUN, 상단 PMOS): 두 PMOS가 직렬 연결되어 있어 $A = 0$ 이고 $B = 0$ 일 때만 도통되어 출력을 $V_{DD}(1)$로 연결합니다. • 풀다운 네트워크(PDN, 하단 NMOS): 두 NMOS가 병렬 연결되어 있어 $A$ 또는 $B$ 중 하나라도 1이 되면 도통되어 출력을 접지(0)로 연결합니다. • 따라서 이 회로는 전형적인 CMOS NOR 게이트 회로이며 출력식은 다음과 같습니다. $F = \overline{A + B}$ ■ 2단계: 입력 조합별 출력 $F$ 진리표 도출 • (가) $A = 0, B = 0$ 일 때: $F = \overline{0 + 0} = \overline{0} = 1$ • (나) $A = 0, B = 1$ 일 때: $F = \overline{0 + 1} = \overline{1} = 0$ • (다) $A = 1, B = 0$ 일 때: $F = \overline{1 + 0} = \overline{1} = 0$ • (라) $A = 1, B = 1$ 일 때: $F = \overline{1 + 1} = \overline{1} = 0$ ■ 최종 결과: • (가): 1, (나): 0, (다): 0, (라): 0 (③번)

■ 1단계: 데이터 교환(스위칭) 방식의 분류 • 회선교환(Circuit Switching) 방식: 통신을 시작하기 전에 송수신 간에 전용 물리적 통신 경로(회선)를 독점적으로 설정하여 데이터를 전송하는 방식입니다. (예: 기존 전화망 PSTN) • 패킷교환(Packet Switching) 방식: 전송할 데이터를 '패킷'이라는 작은 단위로 분할하여 전송하는 방식으로, 전송 경로 설정 방식에 따라 데이터그램(Datagram) 방식과 가상회선(Virtual Circuit) 방식으로 나뉩니다. ■ 2단계: 보기별 정오 판별 • ①번 (옳은 설명): 네트워크 토폴로지(배치 형태)에는 버스형, 링형, 성형(스타형), 망형(메시형) 등이 있습니다. • ②번 (오답 분석 / 옳지 않은 것): 데이터그램 방식과 가상회선 방식은 회선교환 방식이 아니라 '패킷교환 방식'의 하위 분류입니다. 따라서 회선교환 방식이 데이터그램과 가상회선으로 나뉜다는 설명은 옳지 않습니다. • ③번 (옳은 설명): 데이터 교환 방식에는 회선교환, 패킷교환, 메시지교환 등이 있습니다. • ④번 (옳은 설명): 네트워크 토폴로지는 노드의 위치와 노드 간 링크(케이블 연결 등)의 물리적 또는 논리적 배열 구성을 의미합니다. ■ 최종 결과: • 옳지 않은 것은 ②번

■ 1단계: 4비트 시프트 레지스터 동작 원리 • 클록의 상승 에지마다 이전 단의 출력이 다음 단으로 1비트씩 우측 시프트(이동)하는 직렬 입력 - 병렬 출력(SIPO) 시프트 레지스터입니다. • 비트 이동 관계: $Q_0(\text{next}) \leftarrow \text{Input}$ $Q_1(\text{next}) \leftarrow Q_0$ $Q_2(\text{next}) \leftarrow Q_1$ $Q_3(\text{next}) \leftarrow Q_2$ • 초기 상태: $Q_0 Q_1 Q_2 Q_3 = 0000$ ■ 2단계: 클록 에지($t_1 \sim t_5$)별 출력 상태 추적 • $t_1$ 에지 ($\text{Input} = 1$): $Q_0 Q_1 Q_2 Q_3 = 1000$ • $t_2$ 에지 ($\text{Input} = 1$): $Q_0 Q_1 Q_2 Q_3 = 1100$ • $t_3$ 에지 ($\text{Input} = 0$): $Q_0 Q_1 Q_2 Q_3 = 0110$ • $t_4$ 에지 ($\text{Input} = 1$): $Q_0 Q_1 Q_2 Q_3 = 1011$ • $t_5$ 에지 ($\text{Input} = 0$): $Q_0 Q_1 Q_2 Q_3 = 0101$ ■ 3단계: 구간($t_4 \sim t_5$)의 출력 결정 • $t_4$ 상승 에지에서 천이된 후 $t_5$ 에지가 들어오기 전까지의 출력 상태는 $t_4$ 시점의 출력인 $1011$을 그대로 유지합니다. ■ 최종 결과: • $Q_0 Q_1 Q_2 Q_3 = 1011$ (③번)

■ 1단계: 4변수 카르노 맵 그룹화(Grouping) • 4변수($A, B, C, D$) 카르노 맵에서 인접한 1들을 $2^n$ 단위로 최대한 크게 묶어 간소화합니다. ■ 2단계: 그룹별 주항(Prime Implicant) 유도 • 묶음 1 (8칸 그룹): 첫 번째 열($CD = 00$)과 네 번째 열($CD = 10$) 전체를 좌우로 감싸서 8칸을 묶습니다. 변수 $A, B, C$는 모든 상태(0과 1)로 변하여 소거되고, 공통적으로 $D = 0$ 상태를 유지합니다. $\rightarrow\ \overline{D}$ • 묶음 2 (4칸 그룹): 행 $AB = 01, 11$ ($B = 1$)과 열 $CD = 00, 01$ ($C = 0$)이 교차하는 4칸을 묶습니다. 공통 성분은 $B = 1, C = 0$ 입니다. $\rightarrow\ B\overline{C}$ • 묶음 3 (2칸 그룹): $(AB = 00, CD = 11)$ 위치의 1을 인접한 $(AB = 00, CD = 10)$과 함께 2칸으로 묶습니다. 공통 성분은 $A = 0, B = 0, C = 1$ 입니다. $\rightarrow\ \overline{A}\overline{B}C$ ■ 3단계: 간소화된 논리식 합(OR) 결합 • $F = \overline{A}\overline{B}C + B\overline{C} + \overline{D}$ ■ 최종 결과: • $F = \overline{A}\overline{B}C + B\overline{C} + \overline{D}$ (④번)

■ 1단계: 주요 특수 다이오드의 동작 특성 비교 • 광 다이오드(Photo Diode): 역방향 바이어스로 동작하며, 빛 에너지를 흡수하여 역방향 광전류를 발생시키는 수광 센서용 소자입니다. • 제너 다이오드(Zener Diode): 역방향 항복(Breakdown) 영역에서 소자가 파괴되지 않고 전류 변화에 관계없이 일정한 전압(제너 전압, $V_Z$)을 유지하도록 고농도로 도핑된 소자로, 전압 레귤레이터(정전압 회로) 및 기준전압원으로 사용됩니다. • 버랙터 다이오드(Varactor Diode): 역방향 바이어스 전압 크기에 따라 공핍층 두께가 변하여 정전용량(커패시턴스)이 가변되는 소자로, RF 동조 회로(Tuning Circuit)에 사용됩니다. • 발광 다이오드(LED): 순방향 바이어스 인가 시 전자와 정공의 재결합 에너지를 빛의 형태로 방출하는 발광 소자입니다. ■ 2단계: 핵심 기능에 부합하는 소자 판별 • 역방향 항복영역에서 동작하여 양단 전압을 일정하게 유지하는 소자는 제너 다이오드입니다. ■ 최종 결과: • 옳은 것은 ②번