개념 한 쪽
멀티바이브레이터는 발진과 펄스 생성에 쓰이는 기본 회로군으로, 결합 방식에 따라 비안정·단안정·쌍안정으로 분류된다. 각 유형은 동작 특성과 목적이 다르므로 용도에 맞게 구분하고 기능을 이해해야 한다.
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출제기준 단원 「멀티바이브레이터 회로」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 발진주파수 변동 원인 판별 | 1 | 발진주파수 변화에 영향을 주는 요인을 가려내기 |
| 위상변조 파라미터 의미 | 1 | 위상변조 식에서 Δθ의 물리적 의미 파악하기 |
| 변조의 필요성 판단 | 1 | 통신에서 변조의 목적과 증폭과의 차이를 구별하기 |
멀티바이브레이터는 두 증폭단이 상호 결합된 회로로, 결합회로의 구성 방식이 회로의 동작 유형을 결정한다. 이 결합 방식에 따라 회로는 외부 입력 없이 계속 진동하는 비안정, 외부 트리거에 의해 일시적으로 상태가 변화하는 단안정, 외부 입력이 없어도 두 가지 상태 중 하나를 안정적으로 유지하는 쌍안정으로 나뉜다.
단안정 멀티바이브레이터는 한 번의 입력으로 일정 시간 펄스를 발생시키는 용도에 적합하다. 비안정 멀티바이브레이터는 지속적인 발진을 만들어 비정현파나 펄스를 출력하는 발진기로 사용된다. 쌍안정 멀티바이브레이터는 메모리 소자처럼 동작하여 입력이 바뀔 때만 상태가 전환되는 특징을 가진다.
시미트 트리거처럼 임계값을 이용해 입력을 두 상태로 전환하는 소자는 출력이 구형파가 되므로 디지털 신호 형성에 적합하다. 발진기의 주파수 안정성은 부하 변화, 온도 변화, 전원전압 변화 등 소자와 환경 요인에 의해 영향을 받으며, 발진조건 자체는 주파수 변동의 원인으로 보지 않는다.
변조 이론과 관련된 기본 개념도 출제 범위에 포함되며, 위상변조에서는 Δθ가 최대 위상편이를 나타내는 파라미터로 정의된다. 변조의 목적은 신호를 전송에 적합한 고주파 반송파에 실어 전송 효율을 높이고 다중화를 가능하게 하는 점이다.
멀티바이브레이터 분류 문제에서는 회로의 연결 방식이 핵심 판단 근거가 된다. 예를 들어, 외부 입력 없이 두 상태를 안정적으로 유지한다고 설명되면 쌍안정으로 분류한다. 입력에 대해 일시적으로만 반응하고 자동 복귀한다면 단안정으로, 외부 입력 없이 계속 진동하면 비안정으로 분류한다.
시미트 트리거 관련 문제에서는 입력 파형이 아날로그여도 출력은 포화 전환을 통해 '높음' 또는 '낮음'의 구형파가 된다는 점을 바로 적용한다. 발진주파수 변동 관련 문제에서는 온도·부하·전원전압 변화가 주된 원인이고, 발진조건은 발진 여부 판단의 기준이지 변동 원인으로 보지 않는 점을 적용한다.
발진주파수가 변동되는 주요원인과 관계가 먼 것은 ?
정답 ④ · 발진주파수 변동의 주요 원인과 거리가 먼 것을 고르는 문제이다. 발진주파수는 LC 회로 상수나 소자의 정전용량 등에 의해 결정되는데, 부하 변화와 주위온도 변화, 전원전압 변화는 모두 소자 특성을 바꾸어 주파수를 흔드는 변동 요인이다.
발진주파수는 회로 상수나 환경 변화에 민감하므로 발진조건 자체는 변동 원인이 아니다.
위상변조에서 신호파 is = Ism cos 2π fst의 진폭에 따라 위상을 θ = θc+Δθ cos 2π fst 와 같이 변화시켰을 때 얻어지는 피변조파 공식은 다음과 같다. i = Im sin(2π fct+ Δθ cos 2π fst)에서 Δθ가 의미하는 것은 ?
정답 ④ · 위상변조파 수식에서 Δθ의 의미를 묻는 문제이다. 괄호 안 전체가 순간 위상이고, Δθ는 변조 신호의 진폭에 비례하는 계수로서 반송파 위상이 변조파에 의해 최대 얼마나 치우치는지를 나타내는 최대 위상편이이다.
위상변조 식에서 코사인 항의 계수 Δθ는 반송파 위상이 변조파에 의해 최대 얼마나 치우치는지를 나타내는 최대 위상편이다.
다음 중 통신에 있어서 변조의 필요성에 대하여 잘못 설명된 것은?
정답 ③ · 통신에서 변조의 필요성에 대해 잘못 설명된 것을 고르는 문제이다. 변조는 신호를 반송파에 실어 주파수를 높임으로써 원거리 전송을 가능하게 하고, 주파수 분배를 통해 혼신을 줄이며, 안테나 소형화 등으로 설비 비용 절감에도 기여한다.
변조는 신호의 주파수를 높여 전송 효율을 높이는 것이므로 입출력 크기 변화는 변조의 목적이 아니다.
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