디지털 회로 실험 및 설계 - Multiplexer, DeMultiplexer 실험, JK Flip Flop 순차회로 실험 1

소개글

디지털 회로 실험 및 설계 - Multiplexer, DeMultiplexer 실험, JK Flip Flop 순차회로 실험 1에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험목표
2. 관련이론
3. 데이터 시트
4. PSpice 시뮬레이션

본문내용

력 단자 중에서 하나로 데이터를 내보내는 조합 논리회로이다. 이러한 특징 때문에 데이터 분배기나 채널 분배기라고도 한다.
위 그림은 4출력 디멀티플렉서의 기호이다. 이 디멀티플렉서는 4개의 출력(Y0 ~ Y3)중에서 하나를 선택하여 입력 데이터를 내보낸다. 이를 위해 선택 신호 S1, S2가 사용된다.
위 그림은 4출력 디멀티플렉서의 진리표이다. 입력 데이터 Di은 선택 신호 S1, S2에 의해 선택된 단자로 출력된다. 예를 들어 선택 신호 S1, S2가 1, 0 이면 출력 Y2로 입력 데이터 Di가 전달된다.
비동기 카운터
카운터(Counter)는 입력되는 클록 펄스를 계수하는 디지털 회로로, 계수기라고도 한다. 카운터는 플립플롭으로 구성하며, 디지털 계측기를 비롯한 여러 디지털 시스템에 사용된다.
카운터는 계수 방식에 따라 2^n진 카운터와 시프트 카운터로 구분한다. 또한 계수가 증가하는 업 카운터와 감소하는 다운 카운터로 구분한다.
2^n진 카운터에서 n은 카운터를 구성하는 플립플롭의 개수를 나타낸다. 예를 들어 2개의 플립플롭은 2^2 = 4이므로 4진 카운터를 구성할 수 있다. 4진 카운터는 0~3을 계수한다.
업 카운터는 계수가 증가하는 카운터이다. 예를 들어 4지 업 카운터의 초기 상태를 ‘00’으로 설정하면 클록 펄스가 주어질 때마다 01-10-11로 증가하고, 클록 펄스가 계속 주어지면 ‘00’으로 돌아가 계수 동작을 반복한다.
반대로 다운 카운터는 계수가 감소하는 카운터이다. 예를 들어 4진 다운 카운터의 초기 상태를 ‘11’로 설정하면 클록 펄스가 주어질 때마다 10-01-00 으로 감소하고, 클록 펄스가 계속 주어지면 ‘11’로 돌아가 계수 동작을 반복한다.
카운터는 클록 펄스의 연결 방법에 따라 비동기 카운터와 동기 카운터로 구분한다.
비동기 카운터는 클록 펄스를 첫 번째 플립플롭에만 연결한다. 나머지 플립플롭들은 앞단의 출력이 클록 펄스로 작용하며, 그에 따라 비동기 카운터의 플립플롭은 각각 다른 타이밍으로 동작한다. 비동기 카운터는 플립플롭의 동작 타이밍이 다르므로 동기 카운터보다 속도가 느리다. 반면에 회로가 단순하다는 장점이 있다.
동기 카운터
동기 카운터는 회로의 모든 플립플롭에 클록 펄스를 동시에 인가한다. 따라서 각 플립플롭의 상태가 동시에 정해지며 동기화되어 동작하게 된다. 이러한 특징 때문에 동기 카운터는 비동기 카운터보다 동작 속도가 빠르다. 반면 회로가 복잡하다는 단점이 있으며, 단계적인 설계 과정이 필요하다
동기 카운터는 JK 플립플롭, D 플립플롭, T 플립플롭 등으로 설계한다. 밑의 사진은 D 플립플롭 또는 T 플립플롭을 이용한 동기 카운터의 설계 과정이다.
3. 데이터시트
※ 이번에 사용한 소자는 74LS153, 74LS139A, 74LS73A입니다.
데이터 시트 분석
74LS153 소자는 멀티플렉서 소자로서, 16번이 VCC인 것이 특징이고, 적정 입력 전압은 약 2볼트, 적정 출력 전압은 약 2.5~ 3.5 볼트를 보인다.
74LS139 소자는 디멀티플렉서 소자로서, 16번이 VCC인 것이 특징이고, 적정 입력 전압은 약 2볼트, 적정 출력 전압은 약 2.5~ 3.5 볼트를 보인다.
74LS73 소자는 JK 플립플롭 소자로서, 여태까지의 소자와 다르게, 입력이 Q와K 두 개가 각각 13번과 3번 핀인 것이 특징이며, 적정 입력 전압은 약 2볼트, 적정 출력 전압은 약 2.5~ 3.5 볼트를 보인다.
4. PSpice 시뮬레이션 회로도 및 결과
실험1) 4-to-1 MUX를 구성하고, S1과 S0의 입력신호에 따른 출력 Y를 작성하시오.
회로도
시뮬레이션 결과
논리상태 작성표 (Pspice 시뮬 결과 10us까지)
Input
Output(Y)
D3
D2
D1
D0
S1S0-00
S1S0-01
S1S0=10
S1S0=11
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
1
0
0
1
0
1
0
0
1
0
1
1
0
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0






1
1
0
1
1
0
1
1
1
1
1
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
실험2) 1-to-4 MUX를 구성하고, S1과 S0, Y의 입력신호에 따른 출력 D0~D3를 작성하시오.
회로도
시뮬레이션 결과
논리상태 작성표 (Pspice 시뮬 결과 10us까지)
Input
Output
SELECT
Data
D3
D2
D1
D0
S1
S0
Y
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
0
1
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
1
0
1
0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
0
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
실험3) 4-to-1 MUX를 74LS153으로 구성하고, S1과 S0, STROBE의 입력신호에 따른 출력 Y를 아래표에 작성하시오.
회로도
시뮬레이션 결과
논리상태 작성표 (Pspice 시뮬 결과 10us까지)
Input
Output
SELECT
STROBE
G\'
Y
B
A
X
X
H
X
0
0
L
0
0
1
L
1
1
0
L
1
1
1
L
0
실험4) 1-to-4 DeMUX를 74LS139로 구성하고, S1과 S0, Strobe의 입력신호에 따라 출력 Y0~Y3를 아래표에 작성하시오.
회로도
시뮬레이션 결과
논리상태 작성표 (Pspice 시뮬 결과 10us까지)
Input
Output
SELECT
STROBE
G\'
Y0
Y1
Y2
Y3
S1
S0
X
X
H
X
X
X
X
0
0
L
0
1
1
1
0
1
L
1
0
1
1
1
0
L
1
1
0
1
1
1
L
1
1
1
0
실험5) JK Flip-Flop을 이용한 비동기 카운터를 설계하고, 오실로스코프를 사용하여 파형을 측정하시오.
회로도
시뮬레이션 결과
실험6) JK Flip-Flop을 이용한 동기 카운터를 설계하고, 오실로스코프를 사용하여 파형을 측정하시오.
회로도
시뮬레이션 결과
실험7) JK Flip-Flop 플립플롭을 이용한 비동기 카운터와 MUX를 설계하고, S1,S0의 입력에 따른 출력 파형(Y)을 오실로스코프를 사용하여 측정하시오.
회로도
시뮬레이션 결과

키워드

디지털회로실험및설계,   Multiplexer,   DeMultiplexer,   순차회로