디지털 회로 실험 및 설계 - Multiplexer, DeMultiplexer 실험, JK Flip Flop 순차회로 실험 2

소개글

디지털 회로 실험 및 설계 - Multiplexer, DeMultiplexer 실험, JK Flip Flop 순차회로 실험 2에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 회로도
2. 이론값
3. 실험결과
4. 결과분석

본문내용

, Y의 입력상태에 따라 출력 D0~D3를 아래표에 작성하시오.
회로도
이론값
Input
Output
SELECT
Data
D3
D2
D1
D0
S1
S0
Y
0
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실제 실험 결과
Input
Output
SELECT
Data
D3
D2
D1
D0
S1
S0
Y
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
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0
결과분석
- 여러 출력 단자 중에서 하나로 데이터를 내보내는 조합 논리회로인 DeMUX를 잘 활용한 실험 결과였다.
- 이론값대로 결과 잘 나왔고, 전압 레벨 또한 High는 4.45V 정도, Low는 0.18V 정도로 잘 나왔다.
실험 3) 4-to-1 MUX를 74LS153로 구성하고, S1과 S0, Strobe의 입력신호에 따른 출력 Y를 아래표에 작성하시오.
회로도
이론값
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
Input
Output
SELECT
STROBE
G\'
Y
B
A
X
X
H
L
0
0
L
0 (L)
0
1
L
1 (H)
1
0
L
1 (H)
1
1
L
0 (L)
실제 실험 결과
결과분석
- 여러 입력 데이터 중에서 하나를 선택하는 조합 논리회로인 MUX를 잘 활용한 실험 결과였다.
- 이론값대로 결과 잘 나왔고, 전압 레벨 또한 High는 4.3V 정도, Low는 0.12V 정도로 잘 나왔다.
실험 4) 1-to-4 DeMUX를 74LS139로 구성하고, S1과 S0, Strobe의 입력신호에 따라 출력 Y0~Y3를 아래표에 작성하시오.
회로도
이론값
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
실제 실험 결과
Input
Output
SELECT
STROBE
G\'
Y0
Y1
Y2
Y3
S1
S0
X
X
H
1
1
1
1
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
결과분석
- 여러 출력 단자 중에서 하나로 데이터를 내보내는 조합 논리회로인 DeMUX를 잘 활용한 실험 결과였다.
- 이론값대로 결과 잘 나왔고, 전압 레벨 또한 High는 4.3V 정도, Low는 0.16V 정도로 잘 나왔다.
실험 5) JK Flip-Flop을 이용한 비동기 카운터를 설계하고, 오실로스코프를 사용하여 파형을 측정하시오.
회로도
이론값
실제 실험 결과
※ S0 = 2분주 ※ S1 = 4분주
※ S2 = 8분주 ※ S1 = 16분주
결과분석
- 클록 펄스를 첫 번째 플립플롭에만 연결한 비동기 카운터로써, 나머지 플립플롭들은 앞단의 출력이 클록 펄스로 작용하는 것을 볼 수 있었다.
- 클록에 NOT 게이트가 있으므로 상향 게이트라고 볼 수 있고, 그러므로 2분주, 4분주, 8분주, 16분주의 결과가 나오는 것을 확인할 수 있었다.
실험 6) JK Flip-Flop을 이용한 동기 카운터를 설계하고, 오실로스코프를 사용하여 파형을 측정하시오.
회로도
이론값
실제 실험 결과
※ S0 = 2분주 ※ S1 = 4분주
※ S2 = 8분주 ※ S1 = 16분주
결과분석
- 회로의 모든 플립플롭에 클록 펄스를 동시에 인가하는 동기 카운터로 설계한 회로이다.
- 클록에 NOT 게이트가 있으므로 상향 카운터라고 볼 수 있고, 그러므로 각각 2분주, 4분주, 8분주, 16분주의 결과가 나오는 것을 확인할 수 있었다.
실험 7) JK Flip-Flop 플립플롭을 이용한 비동기 카운터와 MUX를 설계하고, S1,S0의 입력에 따른 출력파형(Y)을 오실로스코프를 사용하여 측정하시오.
회로도
결과분석
- 이 회로는 시간이 없어서 실패했는데, 이론을 바탕으로 결과 예측 및 분석을 해보자면, 위 회로는 JK F.F을 활용한 비동기 카운터로서, 클럭에 NOT게이트가 있어 상향 카운터로 보인다.
- 그러므로 첫 번째 AND 게이트는 00이므로 2분주, 두 번째 AND 게이트는 01이므로 4분주, 세 번째 AND 게이트는 10이므로 8분주, 마지막 네 번째 AND 게이트는 11이므로 16분주의 출력파형을 보일 것이다.
오차분석
※ 이론분석, 시뮬레이션 결과와 실험결과 비교는 각 실험에서 했기 때문에 바로 오차가 발생하는 이유를 분석해보겠다.
- 첫째로, 전류의 값은 자연적인 현상을 인간이 임의적인 수로 나타낸 것이라는 것이다. 물론, 우연치 않게 소수점 한자리 수준으로 딱딱 떨어지는 전류의 값도 측정 되겠지만 대부분 디지털 멀티미터에 측정되는 전류의 값을 보면, 소수점 셋째 자리까지 나타나게 되는데, 그 값들이 고정되지 않고 아주 미세하게 끊임없이 바뀐다. 그러므로 정확하게 이론상으로 구해지는 전류의 값을 구하기는 어렵다. 실험하며 측정했던 전류의 값도, 디지털 멀티미터에 표시된 계속해서 바뀌는 전류의 값에서 소수점 한 ~두자리까지만 보고 대략적인 값을 측정한 것이다.
- 둘째로, 점퍼선에서도 저항은 존재한다는 것이다. 그러므로 전류가 그 점퍼선을 이동하면서 자연스럽게 그 점퍼선 상에 있는 자그마한 저항의 영향을 받기 때문에 시뮬레이션의 결과처럼 이상적이론적 결과는 현실적으로는 불가능하기 때문에 오차가 생긴 것이다.
- 셋째로는, 브래드 보드의 불확실성이다. 실험에 사용했던 브래드 보드는 2021년 초에 인터넷을 통해 구입했던 것으로, 브래드 보드 뿐만 아니라 모든 전자 기기는 보관했던 장소의 온도와 습도 등 환경적인 요인에 따라 조금씩 부식이 일어날 수도 있기 때문에 내가 사용했던 브래드 보드 역시 이론에 가까운 완벽한 상태가 아니었을 가능성이 크기 때문에, 오차가 발생했을 가능성 또한 크다고 생각한다.

키워드

디지털회로실험및설계,   Multiplexer,   DeMultiplexer,   순차회로