일정진폭, 일정 주파수로 전기 진동을 계속하여 신호를 발생하는 현상은?
- 발진
- 재생
- 증폭
- 궤환
정답과 해설 보기
정답 ① · 일정한 진폭과 주파수로 전기 진동을 스스로 계속 발생시키는 현형을 묻는 용어 정의 문제이다. 이러한 현상을 발진이라 하며, 발진 회로는 외부 입력 없이 일정한 주파수의 신호를 지속적으로 만들어낸다.
일정한 진폭과 주파수로 전기 신호를 지속적으로 발생시키는 현상을 발진이라고 한다.
개념 한 쪽
전자캐드기능사 펄스발생의 기본 — 발진과 펄스회로의 기초
펄스와 발진 회로의 기초 개념을 이해하면 펄스 신호 생성, 파형 변환, 아날로그-디지털 변환 과정의 동작 원리를 파악할 수 있다. 주파수와 주기 관계, 멀티바이브레이터의 동작 유형, 시미트 트리거의 출력 형태, 수정발진기의 작동 원리, 그리고 PCM의 처리 순서를 중심으로 핵심을 정리한다.
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시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「펄스발생의 기본」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 기본 용어 정의 판단 | 1 | 발진과 증폭 등 용어 의미를 구별하는 능력 묻기 |
| 오실로스코프 주기 계산 | 1 | 주파수를 주기로 바꿔 스윕 타임으로 눈금 수 계산하기 |
| 변조 방식 식별 | 1 | 아날로그를 디지털로 변환하는 방식 이름을 고르기 |
뜻
발진은 회로가 외부 입력 없이도 일정한 진폭과 주파수를 가진 전기 신호를 계속 발생하는 현상이다. 발진 회로는 신호를 '만드는' 역할을 하며 재생이나 증폭·궤환과 구분되는 기본 용어이다. 주파수와 주기는 서로 역수 관계에 있으므로 주파수를 알면 주기를 구할 수 있다.
멀티바이브레이터는 회로 구성에 따라 비안정, 단안정, 쌍안정으로 분류된다. 이 분류는 트랜지스터 간의 결합 방식, 즉 피드백 회로의 구성에 의해 결정된다. 비안정형은 입력 없이 계속 진동하고, 단안정형은 외부 자극 후 일시적으로 상태가 변하며, 쌍안정형은 외부 입력이 없더라도 두 상태 중 하나를 안정적으로 유지하여 메모리와 유사한 동작을 보인다.
시미트 트리거는 입력 신호를 임계값 비교를 통해 두 가지 출력 상태로 전환하는 소자로, 연속 입력파형을 구형파로 변환하는 특성이 있다. 히스테리시스 특성으로 인해 잡음에 덜 민감하게 스위칭 동작을 수행하므로 출력이 포화 상태로 뚜렷한 '높음/낮음'의 구형파가 된다.
수정발진기는 수정진동자의 압전 효과를 이용하여 안정한 주파수의 발진을 얻는다. 압전 효과는 수정에 전압을 가하면 기계적 진동이 생기고, 반대로 기계적 진동이 전압을 발생시키는 물리적 성질을 말한다. 이 특성 덕분에 수정발진기는 높은 주파수 안정도를 확보한다.
PCM(펄스부호 변조)은 아날로그 음성 신호를 디지털로 바꾸는 과정으로 표본화→양자화→부호화의 순서를 따른다. 표본화는 시간을 끊어 샘플을 얻는 과정이고, 양자화는 샘플의 진폭을 근사값으로 정하는 과정이며, 부호화는 양자화된 값을 이진수로 표현하는 과정이다.
예제
예1 — 오실로스코프 눈금 계산 풀이: 문제 조건에서 주파수 20 kHz는 주기가 T = 1/f = 1/20,000 = 0.00005초 = 0.05 ms가 된다. 스윕 타임이 0.01 ms/cm이면 화면 1 cm는 0.01 ms에 해당한다. 따라서 주기 길이(0.05 ms)를 1 cm당 시간(0.01 ms)으로 나누면 5(cm)가 되어 신호의 한 주기는 화면에서 5칸을 차지한다고 계산한다.
예2 — 멀티바이브레이터 유형 판단 접근: 회로의 결합 방식과 출력 동작을 관찰하여 분류한다. 외부 자극 없이 지속적으로 진동하면 비안정, 외부 자극에 의해 일시적으로 상태가 변했다가 복귀하면 단안정, 외부 자극이 없더라도 두 상태 중 하나를 유지하면 쌍안정으로 판단한다.
대표 기출 3문항
20[㎑] 발진신호를 오실로스코프로 측정시 Sweep time=0.01[㎳/㎝] 상태에서 신호의 한 주기는 화면 눈금 몇 칸(㎝]을 차지하겠는가?
- 1
- 2
- 2.5
- 5
정답과 해설 보기
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.
아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고 부호화하여 전송하는 방식으로 전화국 등의 유선 통신에서 사용되는 대표적인 변조방식은?
- 진폭 변조
- 펄스수 변조
- 펄스폭 변조
- 펄스부호 변조
정답과 해설 보기
정답 ④ · 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고 부호화하여 전송하는 대표적인 변조방식을 묻는 문제이다. 펄스부호 변조(PCM)는 아날로그 신호를 표본화, 양자화, 부호화의 과정을 거쳐 디지털 코드로 변환해 전송하는 방식으로, 전화국 등 유선 통신의 음성 전송에 널리 사용된다.
아날로그 신호를 디지털로 변환해 전송하는 방식은 펄스부호 변조(PCM)이다.
자주 묻는 물음
- 발진과 증폭의 차이는 무엇인가?
- 발진은 외부 입력 없이 회로가 자체적으로 일정한 진폭·주파수의 신호를 생성하는 현상이고, 증폭은 외부에서 들어온 신호의 세기를 키우는 동작으로 목적이 다르다.
- 멀티바이브레이터의 비안정·단안정·쌍안정을 어떻게 구분하나?
- 회로의 결합 방식과 출력 동작으로 구분한다. 비안정은 계속 진동, 단안정은 외부 자극 후 일시적 변화, 쌍안정은 외부 없이 두 상태 중 하나를 안정 유지한다.
- PCM 변환 순서는 어떻게 되나?
- 표본화(시간 축 샘플링) → 양자화(진폭 근사) → 부호화(이진 부호 변환)의 순서를 따른다.
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