다음 555 타이머 IC를 활용한 구형파 발생 회로가 정상동작할 때, 커패시터 의 충전속도를 결정하는 시정수 과 방전속도를 결정하는 시정수 는? (단, 모든 소자는 이상적이다)
2025년 국가직 9급 전자공학개론 11번
2025년도 시행 • 11번 문항
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정답: 3번
■ 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)
• 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)