2017 7급 국가직 전자회로 1번 Q = f c B Q=\frac{f_c}{B} Q = B f c 이고,
f c = 150 ⋅ 600 = 300 \begin{equation} \begin{split} f_c&=\sqrt{150\cdot 600}\\ &=300 \end{split} \end{equation} f c = 150 ⋅ 600 = 300 이다. 산술평균이 아니다! 기하평균이다!
대역폭은
B = 600 − 150 = 450 \begin{equation} \begin{split} B&=600-150\\ &=450 \end{split} \end{equation} B = 600 − 150 = 450 이므로
Q = 300 / 450 = 2 3 \begin{equation} \begin{split} Q&=300/450\\ &=\frac{2}{3} \end{split} \end{equation} Q = 300/450 = 3 2 이니 답은 3번 이다.
2번 10 : 1 10:1 10 : 1 로 변압되니 2차측에 전달되는 전압의 최댓값은 11 11 11 V이다. 따라서 양의 주기를 가정했을 때, D 1 D_1 D 1 에 걸리는 최대 역전압을 계산해보면
P I V = 11 − 0.7 = 10.3 PIV=11-0.7=10.3 P I V = 11 − 0.7 = 10.3 이므로 답은 2번 이다.
3번 A = 1 A=1 A = 1 이면 X = 0 X=0 X = 0 이고, A = 0 A=0 A = 0 이면 X = 1 X=1 X = 1 이므로
이다. 또한 B = 1 B=1 B = 1 이면 Y = 0 Y=0 Y = 0 , B = 0 B=0 B = 0 이면 Y = X Y=X Y = X 이므로
Y = B ‾ X = A ‾ ⋅ B ‾ \begin{equation} \begin{split} Y&=\overline{B}X\\ &=\overline{A}\cdot\overline{B} \end{split} \end{equation} Y = B X = A ⋅ B 이므로 답은 3번 이다.
4번 ㄱ. 옳다. 순방향 전류를 구성하는 전자와 양공이 만나서 사라지며 그 에너지만큼의 빛을 내놓는다.
ㄴ. 옳다.
ㄷ. 버랙터 다이오드는 역방향 바이어스가 증가할수륵 커패시턴스는 감소한다.
C ∝ 1 V r e v e r s e C\varpropto \frac{1}{\sqrt{V_{reverse}}} C ∝ V re v erse 1 이다.
ㄹ. 순방향 바이어스를 인가하면 공핍 영역은 줄어든다. 전자와 양공이 가운데로 밀려오기 때문이다.
따라서 답은 1번 이다.
5번 오른쪽 게이트의 버블을 뒤로 넘기고 연산을 뒤집으면(드 모르간의 법칙)Y = A B ‾ ( A + B ) = ( A ‾ + B ‾ ) ( A + B ) = A B ‾ + A ‾ B \begin{equation} \begin{split} Y&=\overline{AB}(A+B)=(\overline{A}+\overline{B})(A+B)\\ &=A\overline{B}+\overline{A}B \end{split} \end{equation} Y = A B ( A + B ) = ( A + B ) ( A + B ) = A B + A B 이다. 제일 오른쪽 게이트의 버블을 뒤로 넘기고 연산을 뒤집자(드 모르간의 법칙). 그러면Y = ( A A B ‾ ) + ( B A B ‾ ) = ( A ( A ‾ + B ‾ ) ) + ( B ( A ‾ + B ‾ ) ) = A B ‾ + A ‾ B \begin{equation} \begin{split} Y&=(A\overline{AB}) + (B\overline{AB})\\ &=(A(\overline{A}+\overline{B}))+(B(\overline{A}+\overline{B}))\\ &=A\overline{B}+\overline{A}B \end{split} \end{equation} Y = ( A A B ) + ( B A B ) = ( A ( A + B )) + ( B ( A + B )) = A B + A B 이다. A = 1 A=1 A = 1 이면 Y = B ‾ Y=\overline{B} Y = B 이고 A = 0 A=0 A = 0 이면 Y = B Y=B Y = B 이다. 따라서Y = A B ‾ + A ‾ B Y=A\overline{B}+\overline{A}B Y = A B + A B 이다.B = 1 B=1 B = 1 이면 Y = A Y=A Y = A 이고 B = 0 B=0 B = 0 이면 Y = A ‾ Y=\overline{A} Y = A 이다. 따라서Y = A B + A ‾ ⋅ B ‾ Y=AB+\overline{A}\cdot\overline{B} Y = A B + A ⋅ B 이므로 다르다.따라서 답은 4번 이다.
6번 증폭률과 대역폭의 곱 G B GB GB 은 일정함을 이용하자. 60 60 60 dB는 1 0 3 10^3 1 0 3 배를 의미한다. 따라서
G B = 1 0 3 ⋅ 1 × 1 0 6 = 1 0 9 \begin{equation} \begin{split} GB&=10^3\cdot 1\times 10^6\\ &=10^9 \end{split} \end{equation} GB = 1 0 3 ⋅ 1 × 1 0 6 = 1 0 9 이다. 그리고 부궤환이 있을 때 증폭률은
1 + R 1 R 2 = 1.001 ≈ 1 1+\frac{R_1}{R_2}=1.001\thickapprox 1 1 + R 2 R 1 = 1.001 ≈ 1 이므로 dB로 바꾸면 A = 0 A=0 A = 0 이다.
또한
1 0 3 ⋅ 1 0 6 = 1 ⋅ B ⋅ 1 0 6 10^3\cdot 10^6=1\cdot B\cdot 10^6 1 0 3 ⋅ 1 0 6 = 1 ⋅ B ⋅ 1 0 6 에서
이므로 답은 1번 이다.
7번 V i n V_{in} V in 이 − 10 -10 − 10 까지 내려가면 커패시터에는
7 − 0.7 − ( − 10 ) = 16.3 7-0.7-(-10)=16.3 7 − 0.7 − ( − 10 ) = 16.3 가 충전된다. 따라서
V o u t = V i n + 16.3 V_{out}=V{in}+16.3 V o u t = V in + 16.3 이므로 답은 3번 이다.
8번 먼저 DC 전압이득이 10 10 10 이므로
1 + R 2 1 = 10 1+\frac{R_2}{1}=10 1 + 1 R 2 = 10 에서
R 2 = 9 k Ω R_2=9 k\Omega R 2 = 9 k Ω 임을 알 수 있다.
다음으로 차단주파수는 커패시터와 커패시터가 바라보는 저항인 R 1 R_1 R 1 에 의해 생기므로
2 π ⋅ 50 × 1 0 3 = 2 π × 1 0 9 R 1 ⇒ R 1 = 1 0 6 50 = 20 k Ω \begin{gather} 2\pi\cdot 50\times 10^3=\frac{2\pi\times 10^9}{R_1}\\ \Rightarrow R_1=\frac{10^6}{50}=20 k\Omega \end{gather} 2 π ⋅ 50 × 1 0 3 = R 1 2 π × 1 0 9 ⇒ R 1 = 50 1 0 6 = 20 k Ω 이다. 따라서 답은 2번 이다.
9번 가장 오른쪽 C C C 와 R R R 사이의 전압을 V V V 라 하자.
이 V V V 는 반전 증폭기에 입력되어
− V R f 1 s C + R = − V s C R f 1 + s C R -V\frac{R_f}{\frac{1}{sC}+R}=-V\frac{sCR_f}{1+sCR} − V s C 1 + R R f = − V 1 + s CR s C R f 로 증폭된다.
다음으로, V V V 는 가운데 C C C 의 왼쪽 전압 V 1 V_1 V 1 이 분배된 것이다.
식을 세우면
V 1 = V ( 1 + 1 s C R ∣ ∣ ( 1 s C + R ) ) = V ( 1 + 1 s C R s C + R 2 R + 1 s C + R ) = V ( 1 + s 2 R C + 1 s C R + s 2 C 2 R 2 ) \begin{equation} \begin{split} V_1&=V\left(1+\frac{\frac{1}{sC}}{R||\left(\frac{1}{sC}+R\right)}\right)\\ &=V\left(1+\frac{\frac{1}{sC}}{\frac{\frac{R}{sC}+R^2}{R+\frac{1}{sC}+R}}\right)\\ &=V\left(1+\frac{s2RC+1}{sCR+s^2C^2R^2}\right) \end{split} \end{equation} V 1 = V ( 1 + R ∣∣ ( s C 1 + R ) s C 1 ) = V ⎝ ⎛ 1 + R + s C 1 + R s C R + R 2 s C 1 ⎠ ⎞ = V ( 1 + s CR + s 2 C 2 R 2 s 2 RC + 1 ) 이다.
또한, 가운데 C C C 를 흐르는 전류는 왼쪽의 C C C 와 R R R 로부터 온 것이므로 식을 세우면
s C ⋅ ( V ⋅ ( 1 + s 2 R C + 1 s C R + s 2 C 2 R 2 ) − V ) = s C ( V ( s 2 R C + 1 s C R + s 2 C 2 R 2 ) ) = − V 1 R + s C ( − V s C R f 1 + s C R − V 1 ) = − V ( 1 + s 2 R C + 1 s C R + s 2 C 2 R 2 ) R + s C ( − V s C R f 1 + s C R − V ( 1 + s 2 R C + 1 s C R + s 2 C 2 R 2 ) ) \begin{equation} \begin{split} sC\cdot \left(V\cdot \left(1+\frac{s2RC+1}{sCR+s^2C^2R^2}\right)-V\right)&=sC\left(V \left(\frac{s2RC+1}{sCR+s^2C^2R^2}\right) \right)\\ &=-\frac{V_1}{R}+sC\left(-V\frac{sCR_f}{1+sCR}-V_1\right)\\ &=-\frac{V\left(1+\frac{s2RC+1}{sCR+s^2C^2R^2}\right)}{R}+sC\left(-V\frac{sCR_f}{1+sCR}-V\left(1+\frac{s2RC+1}{sCR+s^2C^2R^2}\right)\right) \end{split} \end{equation} s C ⋅ ( V ⋅ ( 1 + s CR + s 2 C 2 R 2 s 2 RC + 1 ) − V ) = s C ( V ( s CR + s 2 C 2 R 2 s 2 RC + 1 ) ) = − R V 1 + s C ( − V 1 + s CR s C R f − V 1 ) = − R V ( 1 + s CR + s 2 C 2 R 2 s 2 RC + 1 ) + s C ( − V 1 + s CR s C R f − V ( 1 + s CR + s 2 C 2 R 2 s 2 RC + 1 ) ) ⇒ s 2 2 C 2 R + s C = − s C R + s 2 C 2 R 2 R − s 2 R C + 1 R − s C ⋅ s C R ⋅ s C R f − s C ( s C R + s 2 C 2 R 2 ) − s 2 2 C 2 R − s C ⇒ s 2 2 C 2 R 2 + s C R = − s C R − s 2 C 2 R 2 − s 2 C R − 1 − s 3 C 3 R 2 R f − s 2 C 2 R 2 − s 3 C 3 R 3 − s 2 2 C 2 R 2 − s C R ⇒ s C R ( 1 + 1 + 2 + 1 ) + s 3 C 3 R 2 R f + s 3 C 3 R 3 = − s 2 C 2 R 2 ( 2 + 1 + 1 + 2 ) − 1 \begin{gather} \Rightarrow s^22C^2R+sC=-\frac{sCR+s^2C^2R^2}{R}-\frac{s2RC+1}{R}-sC\cdot sCR\cdot sCR_f-sC(sCR+s^2C^2R^2)-s^22C^2R-sC\\ \Rightarrow s^22C^2R^2+sCR=-sCR-s^2C^2R^2-s2CR-1-s^3C^3R^2R_f-s^2C^2R^2-s^3C^3R^3-s^22C^2R^2-sCR\\ \Rightarrow sCR(1+1+2+1)+s^3C^3R^2R_f+s^3C^3R^3=-s^2C^2R^2(2+1+1+2)-1 \end{gather} ⇒ s 2 2 C 2 R + s C = − R s CR + s 2 C 2 R 2 − R s 2 RC + 1 − s C ⋅ s CR ⋅ s C R f − s C ( s CR + s 2 C 2 R 2 ) − s 2 2 C 2 R − s C ⇒ s 2 2 C 2 R 2 + s CR = − s CR − s 2 C 2 R 2 − s 2 CR − 1 − s 3 C 3 R 2 R f − s 2 C 2 R 2 − s 3 C 3 R 3 − s 2 2 C 2 R 2 − s CR ⇒ s CR ( 1 + 1 + 2 + 1 ) + s 3 C 3 R 2 R f + s 3 C 3 R 3 = − s 2 C 2 R 2 ( 2 + 1 + 1 + 2 ) − 1 이다. 그리고 s = j ω s=j\omega s = jω 를 대입하면
j ω 5 C R − j ω 3 C 3 R 2 R f − j ω 3 C 3 R 3 = ω 2 6 C 2 R 2 − 1 j\omega 5CR-j\omega^3 C^3R^2R_f-j\omega^3C^3R^3=\omega^26C^2R^2-1 jω 5 CR − j ω 3 C 3 R 2 R f − j ω 3 C 3 R 3 = ω 2 6 C 2 R 2 − 1 인데, 좌변은 순허수이고 우변은 실수이므로 둘이 같가 위해서는 둘 다 0 0 0 이어야 한다.
따라서 우변을 0 0 0 으로 하면
ω = 1 6 C R \omega=\frac{1}{\sqrt{6}CR} ω = 6 CR 1 이다. 주어진 발진각주파수를 대입하여 풀면
1000 = 1 2.5 ⋅ 1 0 − 7 R ⇒ R = 1 2.5 ⋅ 1 0 − 4 = 4 k Ω \begin{gather} 1000=\frac{1}{2.5\cdot 10^{-7}R}\\ \Rightarrow R=\frac{1}{2.5\cdot 10^{-4}}=4 \text{ k}\Omega \end{gather} 1000 = 2.5 ⋅ 1 0 − 7 R 1 ⇒ R = 2.5 ⋅ 1 0 − 4 1 = 4 k Ω 이다. 이를 좌변에 대입해서 0 0 0 이 되게 하는 R R R 과 R f R_f R f 를 찾으면
− ω 2 C 2 R ( R f + R ) = 5 − C 2 R ( R f + R ) 6 C 2 R 2 = 5 − R f + R 6 R = 0 ⇒ 30 R = R f + R ⇒ R f = 29 R \begin{gather} -\omega^2C^2R(R_f+R)=5-\frac{C^2R(R_f+R)}{6C^2R^2}=5-\frac{R_f+R}{6R}=0\\ \Rightarrow 30R=R_f+R\\ \Rightarrow R_f=29R \end{gather} − ω 2 C 2 R ( R f + R ) = 5 − 6 C 2 R 2 C 2 R ( R f + R ) = 5 − 6 R R f + R = 0 ⇒ 30 R = R f + R ⇒ R f = 29 R 이므로
이고 답은 1번 이다.
이런 형태의 회로의 발진 주파수와 발진 조건은 외우는 것이 좋겠다.
10번
위 그림에서 제일 작은 상자 안의 저항은 50 50 50 , 그 다음 상자 안의 저항은 25 25 25 , 그 다음 상자 안의 저항은 50 50 50 , 그 다음 상자 안의 저항은 25 25 25 , 가장 큰 상자 안의 저항은 50 50 50 이다.
그리고 오른쪽 상자 안의 저항은 75 75 75 이므로 V V V 아래의 저항에는 50 ∣ ∣ 75 = 30 50||75=30 50∣∣75 = 30 의 저항이 연결되어 있다.
따라서 5 5 5 V가 전압 분배되어 V V V 가 되므로
V = 5 ⋅ 30 50 + 30 = 15 8 \begin{equation} \begin{split} V&=5\cdot \frac{30}{50+30}\\ &=\frac{15}{8} \end{split} \end{equation} V = 5 ⋅ 50 + 30 30 = 8 15 이다. 이 전압이 분배되어
V ′ = 15 8 ⋅ 50 25 + 50 = 5 4 = 1.25 \begin{equation} \begin{split} V'&=\frac{15}{8}\cdot \frac{50}{25+50}\\ &=\frac{5}{4}\\ &=1.25 \end{split} \end{equation} V ′ = 8 15 ⋅ 25 + 50 50 = 4 5 = 1.25 가 된다. 따라서 답은 2번 이다.
11번 V i n V_{in} V in 이 1 g m \frac{1}{g_m} g m 1 과 R S R_S R S 에 분배되고 그 중 R S R_S R S 에 분배되는 전압이 출력 전압이다.
따라서
∣ V o u t V i n ∣ = R S 1 g m + R S = 900 100 + 900 = 0.9 \begin{equation} \begin{split} \left|\frac{V_{out}}{V_{in}}\right|&=\frac{R_S}{\frac{1}{g_m}+R_S}\\ &=\frac{900}{100+900}\\ &=0.9 \end{split} \end{equation} ∣ ∣ V in V o u t ∣ ∣ = g m 1 + R S R S = 100 + 900 900 = 0.9 이므로 답은 2번 이다.
12번 V i n V_{in} V in 의 + + + 단에 V a V_a V a , − - − 단에 V b V_b V b 가 가해져서 V i n = V a − V b V_{in}=V_a-V_b V in = V a − V b 라 하고 중첩을 이용하자.
V a V_a V a 만 가해지는 상황을 먼저 생각해보면, 첫째 단은 비반전 증폭기로 작동하여
V a ( 1 + R 2 R 1 ) = V a ( 1 + 1 3 ) = 4 3 V a \begin{equation} \begin{split} V_a\left(1+\frac{R_2}{R_1}\right)&=V_a\left(1+\frac{1}{3}\right)\\ &=\frac{4}{3}V_a \end{split} \end{equation} V a ( 1 + R 1 R 2 ) = V a ( 1 + 3 1 ) = 3 4 V a 를 출력하고, 이 전압이 다시 오른쪽의 반전 증폭기로 들어가므로 최종 출력 전압은
V o u t a = 4 3 V a ⋅ − R 4 R 3 = − 4 V a \begin{equation} \begin{split} V_{out_a}&=\frac{4}{3}V_a\cdot\frac{-R_4}{R_3}\\ &=-4V_a \end{split} \end{equation} V o u t a = 3 4 V a ⋅ R 3 − R 4 = − 4 V a 이다.
다음으로 V b V_b V b 만 가해지는 상황을 생각해보자. 첫째 단의 비반전 증폭기의 입력이 0 0 0 이므로 출력도 0 0 0 이다.
따라서 오른쪽 단은 비반전 증폭기로 작동하므로 출력 전압은
V o u t b = V b ( 1 + R 4 R 3 ) = V b ( 1 + 3 ) = 4 V b \begin{equation} \begin{split} V_{out_b}&=V_b\left(1+\frac{R_4}{R_3}\right)\\ &=V_b(1+3)\\ &=4V_b \end{split} \end{equation} V o u t b = V b ( 1 + R 3 R 4 ) = V b ( 1 + 3 ) = 4 V b 이다.
둘을 종합하면
V o u t = V o u t a + V o u t b = − 4 ( V a − V b ) = − 4 V i n \begin{equation} \begin{split} V_{out}&=V_{out_a}+V_{out_b}\\ &=-4(V_a-V_b)\\ &=-4V_{in} \end{split} \end{equation} V o u t = V o u t a + V o u t b = − 4 ( V a − V b ) = − 4 V in 이므로 답은 3번 이다.
13번 포락선 검파기로서 AM 신호 복조에 사용할 수 있다. 고주파 신호가 걸릴 경우 C C C 가 도통되는 것에 가까워지므로 출력 전압은 0 0 0 에 가까워져 버린다. 따라서 저주파 신호가 통과하기 쉽다. RC 시정수가 크다는 말은 커패시터의 전압이 잘 방전되지 않는다는 뜻이므로 리플 전압은 줄어든다. 이전 값보다 더 큰 값(피크)이 들어올 때에만 다이오드가 도통되어 출력 쪽에 전달되므로 피크검파기로 사용할 수 있다. 그러므로 2번 이 옳지 않다.
14번 왼쪽 회로는 NOR 게이트이므로
A ‾ ⋅ B ‾ \overline{A}\cdot \overline{B} A ⋅ B 이다. 즉 A , B A,B A , B 중 하나라도 1 1 1 이면 0 0 0 이 출력된다.
만약 A = 1 A=1 A = 1 인 경우 B = 0 B=0 B = 0 이어야 Z = 1 Z=1 Z = 1 이고, B = 1 B=1 B = 1 인 경우 A = 0 A=0 A = 0 이어야 하므로
Z = A ⋅ B ‾ + A ‾ ⋅ B Z=A\cdot \overline{B}+\overline{A}\cdot B Z = A ⋅ B + A ⋅ B 이므로 답은 2번 이다.
15번 출력 쪽에 보이는 저항은
R L ∣ ∣ r o 1 ∣ ∣ r o 2 R_L || r_{o1} || r_{o2} R L ∣∣ r o 1 ∣∣ r o 2 이다. 여기에 M 1 M_1 M 1 과 M 2 M_2 M 2 가 입력 전압에 대해 각각 g m 1 , g m 2 g_{m1},g_{m2} g m 1 , g m 2 의 비율로 전류를 흘리므로 전압이득은
− ( g m 1 + g m 2 ) ( r o 1 ∣ ∣ r o 2 ∣ ∣ R L ) -(g_{m1}+g_{m2})(r_{o1}||r_{o2}||R_L) − ( g m 1 + g m 2 ) ( r o 1 ∣∣ r o 2 ∣∣ R L ) 이 되므로 답은 1번 이다.
16번 드레인 전류는
5 − 2.5 2.5 = 1 \frac{5-2.5}{2.5}=1 2.5 5 − 2.5 = 1 이다. 포화영역에서의 드레인 식은
I D = 1 2 k n W L ( V G S − V t n ) 2 I_D=\frac{1}{2}k_n\frac{W}{L}(V_{GS}-V_{tn})^2 I D = 2 1 k n L W ( V GS − V t n ) 2 이므로 값들을 대입하면
1 0 − 3 = 1 2 ⋅ 1 0 − 4 ⋅ W L ( 2.5 − 0.5 ) 2 = 2 ⋅ 1 0 − 4 ⋅ W L ⇒ W L = 5 \begin{gather} 10^{-3}=\frac{1}{2}\cdot 10^{-4}\cdot \frac{W}{L}(2.5-0.5)^2&=2\cdot 10^{-4}\cdot \frac{W}{L}\\ \Rightarrow \frac{W}{L}=5 \end{gather} 1 0 − 3 = 2 1 ⋅ 1 0 − 4 ⋅ L W ( 2.5 − 0.5 ) 2 ⇒ L W = 5 = 2 ⋅ 1 0 − 4 ⋅ L W 이므로 답은 2번 이다.
17번 인버터의 단 수를 3단으로 하면 지연 시간이 적어질 것이므로 발진주파수는 올라간다. 인버터의 단 수를 짝수단으로 하면 ( − ) × ( − ) = ( + ) (-)\times(-)=(+) ( − ) × ( − ) = ( + ) 이므로 어느 지점이든 현재 값이 그대로 유지된다. 따라서 발진하지 않는다. 지연시간이 더 작은 인버터를 이용하면 발진주파수는 당연히 올라갈 것이다. 인버터의 공급전압을 올리면 천이 시 전류가 많이 흐를 것이므로 채널 저항이 작아진다. 이는 다음 단의 입력 커패시턴스와 결합하여 만들어지는 시정수를 작게 한다는 뜻으로, 충전 시간이 짧아진다는 뜻이고 결국 발진주파수는 올라간다. 따라서 4번 이 옳지 않다.
18번 톱니파와 비교해서 V i n V_{in} V in 이 더 클 때 OPAMP에서는 큰 + + + 가 나오다가 작아지는 순간 큰 − - − 가 출력되고, 이에 따라 R 2 R_2 R 2 에서 D D D 로 전류가 흘러 멀티바이브레이터에 신호가 입력되어 펄스를 만들어내는데 단안정이므로 멀티바이브레이터는 짧은 시간 후 다시 0 0 0 을 출력한다.
따라서 주어진 회로는 펄스위치 변조 회로이므로 답은 3번 이다.
19번 먼저 표를 반으로 잘라보자. A A A 값이 0 0 0 이건 1 1 1 이건 Y Y Y 는 똑같은 진리값을 가지므로 Y Y Y 는 A A A 의 함수가 아니다. 따라서 일단 1번을 제외한다.
다음으로 다시 반으로 갈라보자. B = 0 B=0 B = 0 인 경우 Y Y Y 는 C ‾ D \overline{C}D C D 이다. 한편 x가 1 1 1 이라면 그냥 C C C 의 반전이니 간단할 것 같다.
이들을 조합하면
Y = ⋅ C ‾ + B ‾ ⋅ C ‾ ⋅ D = ⋅ C ‾ ( D + D ‾ ) + B ‾ ⋅ C ‾ ⋅ D = B C ‾ D + B C ‾ ⋅ D ‾ + B ‾ ⋅ C ‾ ⋅ D = B ⋅ C ‾ + C ‾ ⋅ D \begin{equation} \begin{split} Y&=\cdot \overline{C}+\overline{B}\cdot \overline{C}\cdot D\\ &=\cdot \overline{C}(D+\overline{D})+\overline{B}\cdot \overline{C}\cdot D\\ &=B\overline{C}D+B\overline{C}\cdot\overline{D}+\overline{B}\cdot \overline{C}\cdot D\\ &=B\cdot\overline{C}+\overline{C}\cdot D \end{split} \end{equation} Y = ⋅ C + B ⋅ C ⋅ D = ⋅ C ( D + D ) + B ⋅ C ⋅ D = B C D + B C ⋅ D + B ⋅ C ⋅ D = B ⋅ C + C ⋅ D 이므로 답은 4번 이다.
20번 V i n V_{in} V in 은 R S R_S R S 와 R 1 ∣ ∣ R 3 R_1||R_3 R 1 ∣∣ R 3 에 분배되므로
A 1 = R 1 ∣ ∣ R 3 R S + R 1 ∣ ∣ R 3 A_1=\frac{R_1||R_3}{R_S+R_1||R_3} A 1 = R S + R 1 ∣∣ R 3 R 1 ∣∣ R 3 이다.
또한, M 2 M_2 M 2 의 임피던스는 게이트와 드레인이 연결되어 있고, 게이트 전압에 의해 g m 2 g_{m2} g m 2 만큼의 전류가 흐르는데 이 전류가 바로 드레인으로부터 오는 전류이므로 M 2 M_2 M 2 는 마치 1 g m 2 \frac{1}{g_{m2}} g m 2 1 의 저항처럼 동작한다.
이 저항과 R 2 R_2 R 2 가 병렬된
R 2 ∣ ∣ 1 g m 2 R_2||\frac{1}{g_{m2}} R 2 ∣∣ g m 2 1 이 M 1 M_1 M 1 을 중심으로 했을 때의 위쪽 임피던스이고, 아래쪽 임피던스는
1 g m 1 + R 4 \frac{1}{g_{m1}}+R_4 g m 1 1 + R 4 이다.
따라서 증폭단의 증폭도는
A 2 = − (위쪽 임피던스) t e x t ( 아래쪽임피던스 ) = − R 2 ∣ ∣ 1 g m 2 1 g m 1 + R 4 \begin{equation} \begin{split} A_2&=-\frac{\text{(위쪽 임피던스)}}{\\text{(아래쪽 임피던스)}}\\ &=-\frac{R_2||\frac{1}{g_{m2}}}{\frac{1}{g_{m1}}+R_4} \end{split} \end{equation} A 2 = − t e x t ( 아래쪽임피던스 ) ( 위쪽 임피던스 ) = − g m 1 1 + R 4 R 2 ∣∣ g m 2 1 이다.
전체 전압이득은 이 둘의 곱이므로
V o u t V i n = A 1 ⋅ A 2 = ( − R 1 ∣ ∣ R 3 R S + R 1 ∣ ∣ R 3 ) ( R 2 ∣ ∣ 1 g m 2 1 g m 1 + R 4 ) \begin{equation} \begin{split} \frac{V_{out}}{V_{in}}&=A_1\cdot A_2\\ &=\left(-\frac{R_1||R_3}{R_S+R_1||R_3}\right)\left( \frac{R_2||\frac{1}{g_{m2}}}{\frac{1}{g_{m1}}+R_4}\right) \end{split} \end{equation} V in V o u t = A 1 ⋅ A 2 = ( − R S + R 1 ∣∣ R 3 R 1 ∣∣ R 3 ) ( g m 1 1 + R 4 R 2 ∣∣ g m 2 1 ) 이므로 답은 3번 이다.
앞에서도 소개한
(위쪽 임피던스) (아래쪽 임피던스) \frac{\text{(위쪽 임피던스)}}{\text{(아래쪽 임피던스)}} ( 아래쪽 임피던스 ) ( 위쪽 임피던스 ) 식은 직관적이고 유용하므로 잘 사용하자.