해설 보기
정답RL = (12 − 4)/0.5 mA = 16 kΩ 입니다.
핵심 개념
드레인-게이트 자기바이어스 MOSFET의 부하저항 계산
게이트와 드레인 사이에 저항 Rg를 연결한 자기바이어스(다이오드 접속형) 증폭기입니다. 게이트 입력전류가 0이어서 Rg에 전류가 흐르지 않으므로 Rg 양단 전압강하도 0이 되고, 따라서 게이트 전압과 드레인 전압이 같아져 VDS = VGS 관계가 성립합니다. 이 조건에서 드레인 쪽 부하선 방정식 VDD = IDS·RL + VDS를 세우면 RL을 바로 구할 수 있습니다. 즉 RL = (VDD − VGS) / IDS 입니다. 또한 VDS = VGS이므로 VDS > VGS − Vth가 항상 만족되어 소자는 포화영역(활성영역)에서 동작한다는 점도 이 결선의 특징입니다.
선지별 해설
①RL = 4 kΩ이면 저항 전압강하가 0.5 mA × 4 kΩ = 2 V이므로 VDS = 12 − 2 = 10 V가 되어, VDS = VGS = 4 V라는 자기바이어스 조건과 맞지 않습니다.
②RL = 8 kΩ이면 전압강하가 0.5 mA × 8 kΩ = 4 V가 되어 VDS = 12 − 4 = 8 V입니다. VGS = 4 V와 같지 않으므로 조건을 만족하지 못합니다.
③Rg에 전류가 없어 VDS = VGS = 4 V이므로 RL 양단 전압은 12 − 4 = 8 V입니다. 따라서 RL = 8 V / 0.5 mA = 16 kΩ으로 정확히 일치합니다.
④RL = 24 kΩ이면 전압강하가 0.5 mA × 24 kΩ = 12 V가 되어 VDS = 0 V가 됩니다. 이는 트랜지스터가 완전히 도통해 버린 상태로 VDS = VGS 조건과 어긋납니다.
해설 보기
정답τ = 300 μs, T = 100 μs이므로 시정수는 반송파 주기의 3배입니다.
핵심 개념
포락선 검파회로의 시정수와 반송파 주기의 비교
다이오드와 RC 병렬회로로 구성된 포락선(다이오드) 검파회로입니다. 다이오드가 도통할 때 커패시터가 반송파 첨두값까지 충전되고, 다이오드가 차단되면 커패시터가 저항으로 방전하면서 포락선을 따라갑니다. 이때 방전 시정수 τ = RC가 반송파 주기 T보다 충분히 커야 리플이 작아지고, 동시에 변조 신호 주기보다는 작아야 대각선 왜곡(diagonal clipping)이 생기지 않습니다. 이 문제는 τ = RC와 반송파 주기 T = 1/f를 각각 계산해 그 비율 τ/T를 구하는 기본 계산 문제입니다.