제71회 전자기기기능장 실기 필답형 문제

실기 필답형 시험공부는 전혀 하지 않고 평소실력으로 보았다. 아마도 자격증을 취득해도 마땅히 용도가 없고 다른 재미있는 할 일이 많다 보니 내 스스로 열정이 식어 그런 것이 아닌가 싶기도 하다.
타종목 기능장 실기 필답형을 보는 사람들과 더불어 전자기기기능장 실기 필답형 시험을 주어진 1시간 30분에서 1시간만에 응시해서 봤다. 이러다 조금 지나면 응시자가 없어서 종목이 사라질 것 같은 기분이 들었다.
앞으로 주관기관인 한국산업인력공단에서 전기기능장 하고 전자기기기능장을 합쳐서 전기전자기능장이라는 종목으로 시행하는 것이 현실적이라 본다. 문제출제도 산업기술 발전의 현실을 반영 못하고 있어 아쉽게 생각된다. 시험 응시자들의 다양한 의견을 수렴해서 반영, 개선해야 한다. 
 
묵묵히 한길을 가고 있는 전자기기기능장에 도전하시는 분들을 위해 시험문제를 기억해서 글을 올린다.
조금이나마 도움이 되었으면 한다.
 

 

1. 회로도를 완성하시오.(배점10점) PCB 실크인쇄도, 부품면, 납땜면의 패턴도를 보고 점선안에 회로심벌을 정확히 그려넣고 참조자도 표기하고 접합점도 표기하는 형태였다. 회로도는 기억나는대로 작도를 해봤다.
 

2. 오실로스코프의 구형파발생부에 프로브를 물려 초기조정을 할시에 보정부족 파형 현상이 있을때 원인은 무엇이며 대책은? (배점5점)
   www.keysight.com  

Keysight Home

3. 전송선로특성에서 입력임피던스가 50오옴이고 부하가 100오옴일때 반사계수는?(배점5점)
전송선로 특성에서 입력 임피던스가 50옴이고 부하가 100옴일 때 반사계수를 계산하는 방법은 다음과 같습니다.
1. 반사계수 공식:
반사계수(Γ)는 다음과 같은 공식으로 계산됩니다.
Γ = (ZL - Z0) / (ZL + Z0)
* Γ: 반사계수
* ZL: 부하 임피던스 (100옴)
* Z0: 특성 임피던스 (50옴)
2. 계산:
주어진 값을 공식에 대입하여 계산합니다.
Γ = (100옴 - 50옴) / (100옴 + 50옴)
Γ = 50옴 / 150옴
Γ = 1/3
Γ = 0.33
따라서 반사계수는 1/3 또는 0.33입니다.

4. 다음과 같은 D/A회로에서 출력전압은? 문제풀이와 정답을 기입하시오.(배점5점)
#5V입력이면 1인 상태, 0V이면 0인 상태이다. 회로에서 입력은 비반전이나 반전입력의 결합이 되어야 한다.
 A   B   C  D
 1   0   1   1

제시된 D/A 회로는 연산 증폭기(LM358)를 사용한 가산 증폭기 회로입니다. 각 입력 전압은 저항을 통해 연산 증폭기의 입력 단자에 연결되고, 연산 증폭기는 이러한 입력 전압을 가중 합산하여 출력 전압을 생성합니다.
회로 분석

1. 입력 전압 및 저항 값:
   • A: 5V, R1 = 10kΩ
   • B: 0V, R2 = 20kΩ
   • C: 5V, R3 = 40kΩ
   • D: 5V, R4 = 80kΩ
2. 연산 증폭기 구성:
   • 비반전 입력(3번 핀)과 반전 입력(2번 핀)을 사용한 가산 증폭기입니다.
   • R5 = 10kΩ은 귀환 저항입니다.
3. 출력 전압 계산:
   • 가산 증폭기의 출력 전압은 각 입력 전압의 가중 합으로 계산됩니다.
   • 출력 전압(Vout) = -Rf * (Va/R1 + Vb/R2 + Vc/R3 + Vd/R4)
     • 여기서 Rf는 귀환 저항(R5)입니다.
     • Va, Vb, Vc, Vd는 각 입력 전압입니다.
4. 계산:
   • Vout = -10kΩ * (5V/10kΩ + 0V/20kΩ + 5V/40kΩ + 5V/80kΩ)
   • Vout = -10kΩ * (0.5 + 0 + 0.125 + 0.0625)
   • Vout = -10kΩ * (0.6875)
   • Vout = -6.875V

정답:

• 출력 전압(Vout) = -6.875V

5. 정전압레귤레이터 LM7912의 출력전압은 몇 V인가?(배점2점) -12V
6. 논리회로의 기능은?(배점5점) 전가산기

7. 괄호안의 동기식 카운터는?(배점5점)

8. 주파수를 파형으로 관측할수 있는 장비 두가지 무엇인가?(배점5점) 오실로스코프, 스펙트럼아날라이져

주파수 파형을 관측할 수 있는 주요 장비는 다음과 같습니다.

1. 오실로스코프(Oscilloscope):
   • 시간에 따른 전압 변화를 그래프로 표시하여 파형을 시각적으로 보여주는 장비입니다.
   • 주파수, 진폭, 주기, 파형의 모양 등 다양한 전기적 신호 특성을 분석할 수 있습니다.
   • 아날로그 오실로스코프와 디지털 오실로스코프 두 가지 주요 유형이 있습니다.
2. 스펙트럼 분석기(Spectrum Analyzer):
   • 주파수 영역에서 신호의 크기를 표시하는 장비입니다.
   • 특정 주파수 성분의 크기를 측정하고, 주파수 분포를 분석하는 데 사용됩니다.
   • 오실로스코프와 달리 시간 영역이 아닌 주파수 영역에서 신호를 분석합니다.

이 두 장비는 전기 및 전자 분야에서 주파수 파형을 관측하고 분석하는 데 필수적인 도구입니다.
 

9. 다음과 같은 회로에 톱날파형을 인가시 10usec,15usec 출력의 최고치와 최저치, 출력파형을 그리시오.(배점5점)

제시된 회로는 연산 증폭기(U1B)를 사용한 미분 회로입니다. 미분 회로는 입력 신호의 변화율에 비례하는 출력 신호를 생성합니다.
회로 분석

1. 회로 구성:
   • 입력 전압: ±5V 톱날 파형
   • 커패시터(C1): 0.0022uF
   • 저항(R2): 1kΩ
2. 미분 회로의 출력 전압:
   • 출력 전압(Vout) = -RC * (dVin/dt)
     • 여기서 R은 저항(R2), C는 커패시터(C1), dVin/dt는 입력 전압의 시간 변화율입니다.

톱날 파형 분석

• 톱날 파형은 일정한 기울기를 가지며 상승 또는 하강하는 파형입니다.
• 톱날 파형의 기울기(dVin/dt)는 시간당 전압 변화량으로 계산됩니다.

출력 전압 계산

1. RC 시정수 계산:
   • RC = R2 * C1 = 1kΩ * 0.0022uF = 2.2 * 10^-6 초 = 2.2usec
2. 톱날 파형의 기울기 계산:
   • 톱날 파형의 기울기는 시간 변화에 따른 전압 변화량입니다.
   • 톱날 파형의 기울기가 일정하다고 가정하면, 기울기는 5V / (상승 또는 하강 시간)으로 계산될 수 있습니다.
3. 출력 전압 계산:
   • Vout = -RC * (dVin/dt)
   • 톱날 파형의 상승 구간과 하강 구간에서 기울기의 부호가 반대이므로 출력 전압의 부호도 반대가 됩니다.

출력 파형

• 미분 회로의 출력 파형은 입력 톱날 파형의 기울기에 비례하는 구형파가 됩니다.
• 톱날 파형의 상승 구간에서는 음의 구형파가 생성되고, 하강 구간에서는 양의 구형파가 생성됩니다.
• 구형파의 크기는 톱날 파형의 기울기와 RC 시정수에 따라 결정됩니다.

10usec, 15usec 출력의 최고치와 최저치

• 톱날 파형의 기울기가 10usec 일때와 15usec일때를 가정하여 계산하여야 합니다.
• 10usec 일때 기울기는 5V/10usec = 0.5V/usec
• 15usec 일때 기울기는 5V/15usec = 0.33V/usec
• 10usec 일때 Vout = -2.2usec * 0.5V/usec = -1.1V
• 15usec 일때 Vout = -2.2usec * 0.33V/usec = -0.726V
• 출력의 최고치와 최저치는 톱날파형의 상승구간과 하강구간의 기울기에 따라 +,- 부호가 바뀝니다.

출력 파형 그리기

• 톱날 파형과 출력 구형파를 같은 시간축에 그려서 비교합니다.
• 톱날 파형의 기울기가 변하는 시점에서 출력 구형파의 극성이 바뀌도록 그립니다.
• 구형파의 크기는 계산된 출력 전압 값을 기준으로 그립니다.

주의 사항:

• 실제 회로에서는 연산 증폭기의 특성, 커패시터 및 저항의 오차 등으로 인해 계산된 값과 약간의 차이가 발생할 수 있습니다.

10. 다음과 같은 그림의 패키지는? (배점3점)
# 제조업체별로 명칭이 상이 QFN or HQFN(Quad Flat No Lead Type Package)