개념 한 쪽
펄스응용회로는 파형 발생, 신호 변환, 상태 저장 등 다양한 역할을 한다. 오실로스코프의 시간축 설정은 주기 측정에 직접 연결되며, 멀티바이브레이터의 종류는 회로 결합 방식으로 구분한다. 아날로그 음성 신호를 디지털로 바꾸는 표본화·양자화·부호화의 순서는 PCM으로 정의한다.
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출제기준 단원 「펄스응용회로의 기본」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 오실로스코프 주기 계산 | 1 | 주파수를 주기로 바꿔 스윕 타임으로 눈금 수를 구하는 절차 |
| 멀티바이브레이터 유형 판단 | 1 | 회로의 결합 방식에 따라 비안정·단안정·쌍안정을 가리는 능력 |
| 시미트 트리거 출력 파형 | 1 | 임계값 스위칭 특성으로 출력이 어떤 파형이 되는지 판별하는 것 |
오실로스코프에서 주파수를 화면상의 길이로 바꾸려면 먼저 주파수를 주기로 환산해야 한다. 예로 주파수 20kHz는 주기가 1/20000초로 0.05ms가 되며, 스윕 타임이 0.01ms/cm라면 한 주기는 화면에서 5cm가 된다. 따라서 스윕 타임 단위를 화면 길이 단위와 맞추어 나누는 절차만 알면 주기 길이를 정확히 구할 수 있다.
멀티바이브레이터는 회로 내부의 결합 방식, 즉 트랜지스터 간의 피드백 회로 구성에 따라 비안정, 단안정, 쌍안정으로 분류한다. 비안정은 외부 입력 없이 계속 발진하는 형태이고, 단안정은 외부 자극으로 일시적 펄스를 발생하며, 쌍안정은 외부 입력이 없더라도 두 상태 중 하나를 안정적으로 유지한다. 따라서 문제에서 '안정하게 상태를 유지'를 묻는다면 쌍안정을 떠올려야 한다.
PCM은 아날로그 신호를 디지털 신호로 바꾸는 방식으로 표본화, 양자화, 부호화의 순서를 따른다. 표본화는 시간적으로 신호를 끊어 샘플을 얻는 단계이고, 양자화는 각 샘플의 진폭을 근사치 단계로 나타내는 과정이며, 부호화는 이 양자화 값을 이진 부호로 변환하는 단계이다. 이 세 단계의 순서가 바뀌면 올바른 디지털 변환이 이루어지지 않는다.
시미트 트리거는 임계값을 기준으로 입력을 두 상태로 명확히 변환하는 비교기이며, 그 출력은 입력이 연속파라도 구형파 형태로 나오게 만든다. 발진기 분류에서는 하틀리·콜피츠·RC가 정현파 발진기로 분류되며, 블로킹 발진기 등은 스위칭 동작으로 사각파나 펄스를 내는 비정현파 발진기로 구분한다.
대표 계산: 주파수 20kHz의 신호 주기를 구하는 절차는 다음과 같다. 주기 T는 1/f로 구하므로 T = 1/20000 = 0.00005초 = 0.05ms가 된다. 오실로스코프의 스윕 타임이 0.01ms/cm라면 화면 1cm가 0.01ms를 나타내므로 주기의 화면 길이는 0.05ms ÷ 0.01ms/cm = 5cm가 된다. 따라서 화면에서 한 주기는 5cm를 차지한다.
회로 동작 구분 예시: 입력 없이 두 상태를 안정적으로 유지하는 특성을 묻는 문제에서는 쌍안정 멀티바이브레이터를 선택해야 한다. PCM의 단계 문제에서는 표본화 → 양자화 → 부호화의 순서를 확인하여 답을 결정한다.
20[㎑] 발진신호를 오실로스코프로 측정시 Sweep time=0.01[㎳/㎝] 상태에서 신호의 한 주기는 화면 눈금 몇 칸(㎝]을 차지하겠는가?
정답 ④ · 주파수 20[㎑]는 20,000[Hz]이며, 주기(T)는 주파수(f)의 역수인 T=1/f로 계산합니다. 따라서 T = 1 / 20,000 = 0.00005[s] = 0.05[ms]입니다.
주파수의 역수로 주기를 구한 후, 이를 스윕 타임으로 나누어 화면에 표시되는 주기 길이를 계산한다.
멀티바이브레이터에서 비안정, 단안정, 쌍안정의 구분은 무엇으로 결정되는가?
정답 ① · 멀티바이브레이터가 비안정, 단안정, 쌍안정 중 어느 것으로 동작하는지 무엇이 결정하는지를 묻는 문제이다. 멀티바이브레이터의 종류는 두 트랜지스터 증폭단을 결합하는 회로, 즉 결합회로(피드백 회로)의 구성 방식에 따라 결정된다.
멀티바이브레이터의 동작 상태는 트랜지스터 간 결합 방식인 피드백 회로의 구성에 따라 비안정, 단안정, 쌍안정으로 결정된다.
시미트 트리거 회로의 출력 파형은?
정답 ① · 시미트 트리거 회로가 출력하는 파형의 형태를 묻는 문제이다. 시미트 트리거는 히스테리시스 특성을 가진 비교기로, 입력이 상한 임계값과 하한 임계값을 넘을 때 출력이 두 포화 상태 중 하나로 급격히 전환된다.
시미트 트리거는 임계값을 이용해 입력 신호를 명확히 두 상태로 전환하므로 출력 파형은 구형파가 됩니다.
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