5주차-실험15 결과 - 플립플롭의 기능

소개글

5주차-실험15 결과 - 플립플롭의 기능에 대한 보고서 자료입니다.

목차

실험
비고 및 고찰
설계 및 고찰

본문내용

것이 PRESET과 CLEAR에 0과 1중 어느 값을 넣어야할지 고민하다가 처음에 1을 입력시켰더니 결과 값이 0으로만 나와서 0으로 재입력 시켜서 시뮬레이션 값을 얻었습니다. 나중에 그 이유에 대해 생각해보니, NOR게이트는 두 입력이 모두 0일 때만 1을 출력하므로 한쪽의 입력이 1로 고정되어있다면 그 결과 값은 항상 0이 나오는 것이 당연하였습니다. 이 점을 고려하여 실험을 할 때는 두 입력에 0을 주었습니다. 그리고 미리 구해둔 진리표와 일치한 결과 값을 이끌어낼 수 있었습니다. R-S 래치와 R-S 플립플롭의 차이점인 enable입력은 이 입력이 활성 되어있을 때만 SET이나 RESET기능이 작동하게 됩니다.
실험 (5)는 D 플립플롭의 기능에 대해 알아보는 실험이었습니다. D 플립플롭은 D 래치에 CLK (clock)이 있다는 것이라고 생각할 수 있습니다. 이 회로는 처음 D입력이 0일 때, 변화하는 CLK 값에 따라 달라지는 Q값을 관찰하고, D입력이 1일 경우에 대해서도 변화하는 결과 값을 고려하여 진리표를 작성하고 실험을 하여 결과값을 이끌어 낼 수 있었습니다.
실험 (6)은 SN7474 소자 (D 플립플롭)를 이용하여 그 기능을 알아보는 실험이었습니다. 실험 (6)은 PRESET과 CLEAR과 CLK값에 따라 변화하는 Q값을 관찰하는 실험이었고, D 플립플롭의 진리표를 참고하면서 올바른 결과값이 나오는지 확인하면서 실험을 하여 올바른 결과 값을 출력시킬 수 있었습니다.
실험 (7)은 SN7476 소자 (JK 플립플롭)를 이용하여 JK 플립플롭의 기능을 확인해보는 실험이었습니다. JK 플립플롭은 J입력은 출력을 1로 SET하는 기능을 하고, K는 0으로 RESET시키며, J=K=0이면, 이전데이터를 유지시키고, J=K=1이면 출력을 반전시키는 기능을 합니다. 그것을 고려하여 진리표를 작성하였고 진리표와 같은 측정값을 구할 수 있었습니다.
실험 (8)은 JK 플립플롭의 출력파형을 관찰하는 실험이었습니다. 실험 (8) 결과 사진은 Q의 파형이고, 의 파형은 clock pulse 파형과 헷갈려서 측정하지 못하였습니다. 하지만 결과 파형은 Q와 반대의 값을 가진 파형일 것이라는 것은 쉽게 유추할 수 있습니다.
이번 실험으로 래치가 기억소자라는 것을 확인할 수 있었고, 여러 래치와 플립플롭들의 기능들을 확인할 수 있었습니다. 디지털 실험에서 0에 해당하는 0[V]와 1에 해당하는 5[V]의 완벽한 값을 측정하기 힘든 이유는 기기 내부의 저항을 무시할 수 없고, 파워 서플라이에서 완전한 5[V]값을 줄 수 없는 등 작은 영향을 미치는 요인들이 매우 많기 때문입니다. 그래서 실험을 하면서 일반적으로 0~0.5V 정도의 값은 0으로, 4.5~5.5V 정도의 값은 1로 생각하고 진리표와 비교하여 일치하면 그 실험이 올바른 것으로 생각할 수 있습니다. 이번 실험에서는 그 외에 다른 잘못된 값이 나온 실험은 없었다고 생각됩니다.
설계 및 고찰
(1) 다음은 자동차 보안 시스템이다. lock 신호가 1인 상태에서 (L=1) 외부 진동(Vibration)이 오면 (V=1) lock 신호가 해제 (L=0)되기 전까지 경고(siren=1)가 울리는 보안 시스템을 설계하시오. 단, R-S 플립플롭과 NOT, AND만을 사용하여 설계하시오. (준비물 : SN7402, SN7404, SN7408)
(2) 디지털 회로에 있어서 입력신호로 사용되는 기계적인 스위치(토글 스위치 등)는 bouncing이라 불리는 문제가 발생한다. 이것은 스위치를 한쪽에서 다른 쪽으로 밀었을 때 안정적으로 다른 쪽에 정지되지 않고 탄성에 의해 접촉이 단속적으로 되다가 최종적으로 원한느 위치에 머물게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 vouncing이 되지 않도록 debouncing 회로를 기계적 스위치 다음에 연결하여 디지털 회로에 입력하면 안정적인 0→1, 또는 1→0의 천이가 일어난다. (준비물 : SN7402, 저항)
① NOR Gate 2개와 2개의 저항으로 debouncing회로를 만들어라.
② 기계적 스위치만을 사용한 경우와 기계적 스위치 다음에 debouncing 회로를 연결한 경우의 출력 파형을 오실로스코프로 비교하라.
(4) 실험 3에서 R=S=1 일 때 Q, Q는 어떤 상태의 출력을 내는가? 이러한 조건을 금지 입력이라고 하는 이유는?
⇒ R=S=1 일 때 Q와 는 둘 다 0의 값이 출력되었습니다. 이 값은 상태가 변화된 것이 아니고 이전의 값을 유지하여 그대로 출력한 것으로 볼 수 있습니다. R=S=1이 금지입력인 이유는, 이 입력이 들어갔을 경우 Q와 의 상태가 계속 0과 1이 반복되는 상태가 됩니다. 이 상태가 부정상태인데, 이러한 상태가 발생되는 입력이 금지입력입니다.
(5) 실험 5와 실험 6에서 level trigger와 edge trigger 동작의 차이점을 설명하라. 또, D latch와 D flip-flop과의 차이점은?
⇒ 실험 5에서는 level trigger가 동작하였는데 level trigger는 clock의 상태가 high-level과 low-level로 나뉘는데, 레벨에 따라 high-level일 때는 계속 동작하고 low-level일 때는 정지하게 됩니다.
실험 6에서 동작한 edge trigger는 clock이 바뀔 때 순간적으로 작용합니다. clock이 상승하는 rising edge나 clock이 하강하는 falling edge에서만 순간적으로 작용하게 됩니다.
D latch와 D flip-flop의 차이점은 작동하게 하는 신호가 enable (제어신호-level변화)인지 clock인지에 차이가 있습니다.
(6) 실험 4에서 PRESET와 CLEAR는 각각 어떤 역할을 하는가?
⇒ PRESET과 CLEAR이 연결 되어있는 소자가 둘 다 7402소자(NOR게이트)입니다. NOR게이트가 두 입력이 모두 0일 때만 1을 출력시킨다는 것을 이용하여, 1을 입력시켰을 때 항상 출력이 0인 것을 이용할 수 있습니다. 이러한 점을 이용하여 PRESET과 RESET은 클럭의 변화에 상관없이 출력상태를 변화시킬 수 있는 비동기 제어입력의 역할을 할 수 있습니다.

키워드

기초회로실험,   보고서,   예비,   결과