디지털 회로 실험 및 설계 - 부울대수와 카르노맵, RS Flip Flop 실험 2

소개글

디지털 회로 실험 및 설계 - 부울대수와 카르노맵, RS Flip Flop 실험 2에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 회로도
2. 이론값
3. 실험결과
4. 결과분석

본문내용

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실험 1 풀이과정
Y가 1이 되는 식만 뽑아내면, A\'B\'C , A\'BC\' , A\'BC , AB\'C 이 식들을 카르노맵을 이용하여 간소화 시키면,
BC
A
00
01
11
10
0
0
1
1
1
1
0
1
0
0
고로 Y = B\'C + A\'C + A\'B가 되고, 이를 논리회로로 표현하면
이론값)
A
B
C
Y
0
0
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0
0
0
1
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실험결과)
A=0, B=0, C=0, Y=0 A=1, B=0, C=0, Y=0
A=1, B=1, C=0, Y=0 A=1, B=1, C=1, Y=0
A=0, B=0, C=1, Y=1 A=0, B=1, C=0, Y=1
A=0, B=1, C=1, Y=1 A=1, B=0, C=1, Y=1
A
B
C
Y
출력전압
0
0
0
0
0.15V
0
0
1
1
4.5V
0
1
0
1
4.51V
0
1
1
1
4.47V
1
0
0
0
0.2V
1
0
1
1
4.27V
1
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0
0
0.34V
1
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1
0
0.19V
결과분석
- 논리레벨 H 단계도 4.4V 정도로 충분히 잘 나왔고, 논리레벨 L 단계에서 완전 0V가 나오진 않았지만, 0.xxxV 정도 측정되어서 거의 흡사했다. 대체적으로 이론값과 비슷하게 나왔다.
실험 3-1) RS Flip-Flop
1. 다음 회로를 시뮬레이션하고 표를 작성하시오. (NOR 게이트)
실험 3-1 회로도
실험 3-1 시뮬레이션
이론값)
S
R
Q
Q\'
0
1
1
0
0
0
1
1
1
0
0
1
1
1
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1
실험결과)
S
R
Q
Q 출력전압
Q\'
Q\' 출력전압
0
1
1
4.4V
0
0.6V
0
0
1
4.4V
1
4.4V
1
0
0
0.18V
1
4.4V
1
1
1
4.4V
1
4.4V
0
0
1
4.4V
1
4.4V
실험 3-2) RS Flip-Flop
2. 다음 회로를 시뮬레이션하고 표를 작성하시오. (NAND 게이트)
실험 3-2 회로도
실험 3-2 시뮬레이션
이론값)
S
R
Q
Q\'
0
1
0
1
0
0
0
1
1
0
1
0
1
1
0
0
0
0
0
1
실험결과)
S
R
Q
Q 출력전압
Q\'
Q\' 출력전압
0
1
0
0.15V
1
4.2V
0
0
0
0.17V
1
4.2V
1
0
1
4.2V
0
0.15V
1
1
0
0.13V
0
0.14V
0
0
0
0.12V
1
4.2V
실험 3-3) RS Flip-Flop
3. 다음 회로도를 시뮬레이션하고 표를 완성하시오.
실험 3-3 회로도
실험 3-3 시뮬레이션
이론값)
S
R
CLK
Q
Q\'
0
1
0 → 1
0
1
0
1
1 → 0
0
1
0
0
0 → 1
0
1
0
0
1 → 0
0
1
1
0
0 → 1
1
0
1
0
1 → 0
1
0
0
0
0 → 1
1
0
0
0
1 → 0
1
0
1
1
0 → 1
0
0
1
1
1 → 0
0
1
S
R
CLK
Q
Q\'
0
1
0 → 1
0
1
0
1
1 → 0
0
1
0
0
0 → 1
0
1
0
0
1 → 0
0
1
1
0
0 → 1
1
0
1
0
1 → 0
1
0
0
0
0 → 1
1
0
0
0
1 → 0
1
0
1
1
0 → 1
1
1
1
1
1 → 0
0
1
실험결과)
S
R
CLK
Q
Q 출력전압
Q\'
Q\' 출력전압
0
1
0 → 1
0
0.3V
1
4.4V
0
1
1 → 0
0
0.3V
1
4.1V
0
0
0 → 1
0
0.2V
1
4.2V
0
0
1 → 0
0
0.2V
1
4.3V
1
0
0 → 1
1
4.3V
0
0.4V
1
0
1 → 0
1
4.2V
0
0.55V
0
0
0 → 1
1
4.2V
0
0.6V
0
0
1 → 0
1
4.3V
0
0.5V
1
1
0 → 1
0
0.3V
0
0.3V
1
1
1 → 0
0
0.2V
1
4.2V
S
R
CLK
Q
Q 출력전압
Q\'
Q\' 출력전압
0
1
0 → 1
0
0.5V
1
4.45V
0
1
1 → 0
0
0.4V
1
4.23V
0
0
0 → 1
0
0.17V
1
4.4V
0
0
1 → 0
0
0.6V
1
4.5V
1
0
0 → 1
1
4.2V
0
0.5V
1
0
1 → 0
1
4.5V
0
0.35V
0
0
0 → 1
1
4.3V
0
0.35V
0
0
1 → 0
1
4.45V
0
0.32V
1
1
0 → 1
1
4.34V
1
4.5V
1
1
1 → 0
0
0.2V
1
4.4V
결과분석
- 논리레벨 H 단계도 4.4V 정도로 충분히 잘 나왔고, 논리레벨 L 단계에서 완전 0V가 나오진 않았지만, 0.xxxV 정도 측정되어서 거의 흡사했다. 대체적으로 이론값과 비슷하게 나왔다.
2. 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,   부울대수,   카르노맵,   RS Flip Flop