해설 보기
정답폐루프 위상변이는 180°가 아니라 0°(또는 360°)여야 하므로 옳지 않은 설명입니다.
핵심 개념
정현파 발진기와 바크하우젠(Barkhausen) 발진 조건
정현파 발진기는 외부 입력 신호 없이 스스로 특정 주파수의 정현파를 만들어 내는 회로로, 증폭기 이득 A와 궤환회로 이득 β가 이루는 루프이득 Aβ가 발진 여부를 결정합니다. 발진이 유지되기 위한 조건을 바크하우젠(Barkhausen) 조건이라 하며, 루프이득의 크기가 |Aβ|=1이고 루프를 한 바퀴 돈 총 위상변이가 0°(또는 360°)여야 합니다. 시동 시에는 회로 내부의 미세한 잡음을 키워 발진을 성장시켜야 하므로 |Aβ|>1로 설계하고, 진폭이 커지면 증폭기의 비선형 포화로 이득이 자연히 줄어들어 정상상태에서 |Aβ|=1로 안정화됩니다. 즉 크기 조건과 위상 조건 두 가지를 함께 만족해야 안정적인 정현파 발진이 이루어집니다.
선지별 해설
①발진기는 회로 자체의 잡음 성분이 정궤환 루프를 돌면서 증폭·성장하여 출력을 만들어 냅니다. 따라서 별도의 외부 입력신호가 필요 없으며, 이것이 증폭기와 구별되는 발진기의 기본 특징입니다.
②정상상태에서는 루프이득의 크기가 정확히 1이어야 진폭이 커지지도 작아지지도 않고 일정한 정현파가 유지됩니다. 바크하우젠 조건의 크기 조건에 해당하는 옳은 설명입니다.
③시동(기동) 시에는 미세한 잡음을 키워 발진을 성장시켜야 하므로 루프이득이 1보다 커야 합니다. 진폭이 커지면 증폭기의 포화 특성으로 이득이 낮아져 결국 1에 수렴합니다.
④루프를 한 바퀴 돌았을 때의 총 위상변이는 0°(또는 360°)여야 정궤환이 되어 발진이 유지됩니다. 반전 증폭기의 180°는 궤환망이 만드는 또 다른 180°와 합쳐져 360°가 되는 것이며, 총 위상이 180°이면 부궤환이 되어 발진하지 않습니다.
해설 보기
정답0[V]와 −2A 사이를 오가는 파형 — 양의 첨두가 0에 고정된 부(−)클램퍼의 출력입니다.
핵심 개념
다이오드 클램퍼(clamper) 회로의 출력 파형
클램퍼는 직렬 커패시터와 병렬 다이오드로 구성되어, 파형의 모양과 진폭은 그대로 두고 직류 준위(DC level)만 이동시키는 회로입니다. RC 시정수가 신호 주기보다 매우 크면 커패시터 전압 Vc는 한 주기 동안 거의 변하지 않아 직류 전원처럼 동작하므로 출력은 Vo=Vi−Vc가 됩니다. 이 회로는 다이오드의 애노드가 출력 상단에, 캐소드가 접지 쪽에 연결되어 있어 Vo가 0보다 커지려 하면 다이오드가 도통합니다. 즉 양(+)의 첨두가 0[V]에 고정되는 부(−)클램퍼입니다. 입력이 +A인 구간에서 다이오드가 도통해 Vo=0이 되고 커패시터는 Vc=A로 충전되며, 입력이 −A로 바뀌면 다이오드가 차단되고 Vc=A가 유지되므로 Vo=−A−A=−2A가 됩니다.