디지털공학실험 8장 논리회로의간소화(결과)

소개글

디지털공학실험 8장 논리회로의간소화(결과)에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

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표 8-4
고장
번호
고장 내용
영 향
1
스위치 D용 풀업
저항이 개방됨
LED의 불의 제어가 제대로 되지 않는다. 풀업 저항이 없으면 제대로된 TTL레벨이 들어가지 않아서 인 것 같다.
2
NAND 게이트의
접지선이 개방됨
불이 전혀 켜지지 않는다. 소자에 와 GND는 꼭 연결되어 있어야만 소자가 작동을 한다.
3
실수로 330 저항 대신
3.3K이 사용됨
불이 약하게 켜진다. 약 5V가 걸리던 전압이 3.3K에 많이 걸려서 LED에는 작은 전압이 걸려서 약하게 켜진다.
4
LED가 반대 방향으로
연결됨
전혀 불이 들어오지 않는다. LED는 다이오드의 종류이기 때문에 방향성을 가지고 있다.
5
스위치 D가 접지로
단락됨
불이 켜지지 않는다. 0의 입력이 들어가기 때문에 마지막의 게이트에서 무조껀 HIGH를 출력하게 되어 있기 때문에 전혀 불이 들어 올수가 없다.
<실험 사진>
결과 및 토론
이번실험의 목적은 진리표를 작성을 할수 있고, 카르노맵을 이용해서 표현식의 간소화를 할줄 알며, 간소화된 식으로 회로를 작성 할수 있으면 된다. 1학기때에 디지털공학에서 가장 중요하게 배웠고, 시험에까지 나왔던 것이 카르노맵에 관한 것이었다. 그래서인지 카르노맵을 사용하는 것은 생각보다 쉽게 되었고, 그것을 가지고 회로를 만드는것도 생각보다 쉬웠다. 하지만 NAND로 모든 소자를 만들 수 있다는 것을 알고 있지만 막상 그것을 만들려고 하니 머리에 바로 딱! 떠오르지는 않았다. 일단은 우리가 필요한 것은 OR게이트만 만들면 되기 때문에 신호를 반전시켜서 NAND에 연결을 해주니 OR게이트는 완성이 되었다. 다음은 일부러 고장을 내어서 그 증상에 대해서 알아 보는 것인데 다른것은 당연하다고 생각을 하지만 제일 첫 번째 있는 고장 증상이 확실하게 이해 되지는 않는다. 내가 생각하기에 풀업저항을 개방시키게 되면 스위치만 연결이 되어 있고, 다른것은 연결이 되어 있지 않다면 상식적으로는 Low레벨이 들어가야 하는데 이 회로는 마음대로 동작을 하게 된 것이다. 아마도 TTL논리레벨을 제대로 맞춰주지 못해서 에러가 나는 것 같은데 정확한 이유는 모르겠다.
이번 실험에서 힘들었던 점은 분명히 내가 생각하기에는 제대로된 회로를 구성 하였다고 생각을 하고 회로를 실행 시켰지만 내가 생각하는 답은 나오지 않는 것이다. 이런 저런 생각을 해봐도 답은 나오지 않아서 bread보드를 바꾸어서 해보니 정확하게 회로가 작동을 하였다. 그리고 한 가지더 문제점이 있었다. 나도 모르게 와 GND를 거꾸로 연결을 하여서 소자가 열을 받게 되었고, 타버리는 것이다. 하지만 그것도 모르고 계속 실험을 하였더니 소자가 작동을 하긴 하는데 작동은 마음대로 하는 것이다. 이 문제가 발생한 이유는 내가 점검을 해보지 않은 이유도 있지만 전원이 들어오는 회선의 색을 똑같이 해버린 이유도 있는 것 같다. 다음부터는 (+)는 붉은색으로 할 것이고, (-)는 검은색으로 하면은 해깔리지 않게 실험을 성공적으로 할수 있을 것이다.
마지막으로 이 실험에서 오차는 없는 것 같다. 보통 디지털 실험에서는 전압(V)를 측정하는 것이 아니면 오차는 없을 것 같다.
결과 및 토론
이번 실험에서는 무효 BCD-코드 감지기에 대한 진리표를 작성하고 또한 카르노맵을 이용하여 표현식을 간소화, 다시 간소화된 표현식을 구현한 후 회로를 구성하는 실험이었다. 실험순서 2에서는 실험순서 1에서 만든 진리표로 카르노맵을 완성하는 단계에서 최소 SOP식을 추출하여 무효한 코드에 대한 표현식을 찾는 실험이었는데 SOP식을 해석하면 DB+DC 가 되지만 POS식으로 바꾸면 1이 아닌 0으로 그룹을 만들어서 D(B+C)임을 알 수가 있다. 실험순서 7에서는 회로에 결함을 일으켜서 그 영향을 보는 실험인데 고장번호 1, 5는 그 영향이 똑같다는 것을 알 수 있을 것이다. 그리고 고장번호 3은 저항을 10배 큰 저항을 사용하면 전류가 약해지므로 당연히 LED의 불빛이 약해지는 것을 짐작할 수 있었을 것이다. 고장번호 4는 LED를 반대 방향으로 연결하는 것인데 이것 역시 +와 -를 반대로 꽂으면 그 회로는 정상적인 기능을 할 수가 없으므로 LED에 불이 안 들어오는 것을 예상할 수가 있었다. 심층 탐구 실험에서는 3으로 나누어 떨어지는 BCD 수에 대한 진리표와 그것에 대한 카르노맵을 구성, 맵으로부터 읽은 최소 SOP식을 알아내고 NAND 게이트로만 회로를 구성하는 실험이었는데 꼭 SOP가 아니어도 POS로도 회로를 구현하는데 문제가 없다는 것을 알았다. 이번 실험은 LED가 변하는 모습을 관찰하면서 이론상으로만 하던 것을 실제로 실체와 시켜보니 정말 신기하고, 실험이란 과목에 조금 더 흥미를 얻게 되었다.
♠ 참고 자료 ♠
● 심층탐구 실험 예상
표 8-5 3으로 나누어 떨어지는 BCD 수에
대한 진리표
BA
DC
00
01
11
10
00
0
0
1
0
01
0
0
0
1
11
0
0
0
0
10
0
1
0
0
입 력
출 력
D C B A
X
0 0 0 0
0
0 0 0 1
0
0 0 1 0
0
0 0 1 1
1
0 1 0 0
0
0 1 0 1
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0 1 1 0
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1 0 0 1
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1 0 1 0
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1 1 0 1
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0
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그림 8-4 무효 BCD-코드 감지기 진리표에 대한
Karnaugh 맵
맵으로부터 읽은 최소 SOP:
X = ABCD + ABCD + ABCD
▶ 회로도
● 카르노 맵 ( Karnaugh )
ㆍ맵은 여러 개의 사각형으로 구성 ㆍ각각의 사각형은 민텀을 표시 ㆍ출력값에 따라 각 사각형에 0이나 1을 표시(일반적으로 0은 공백으로 놓아둠) ㆍ인접한 민텀끼리 묶어서 공통된 부분만을 표시 ㆍ민텀(Minterm) : 진리표(Truth Table)에서 그 결과 1이 되는 변수들의 각 조합
1개, 2개, 4개, 8개, 16개의 1로 구성될 수 있으며, 가능한 한 많은 수의 1이 포함되도록 그룹을 만들어 준다. 각 그룹에는 타 그룹에는 속하지 않고 오직 해당 그룹에만 속한 1이 적어도 하나 이상은 있어야 한다.

키워드

디지털공학,   디지털공학실험,   논리회로의간소화