디지털공학실험 4장 논리게이트-1(예비)

소개글

디지털공학실험 4장 논리게이트-1(예비)에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

언된다. 다른 예는 그림에 설명되어 있다.
기본 논리 게이트들에 대한 기호들이 그림 4-3에 그려져 있다. 그림에는 이전부터 사용되고 있는 구별되는 모양 기호들과 근래에 들어 사용되고 있는 ANSI/IEEE 직사각형 기호들을 함께 나타내었다. ANSI/IEEE기호에는 수행되는 논리 연산의 형태를 표시하기 위한 작은 기호가 포함되어 있다. 구별되는 모양 기호들은 AND, OR 및 반전이라는 표준 부울 연산을 즉시 알아볼 수 있게 하므로 아직도 매울 널리 사용되고 있다. 이 기호들은 각각의 게이트들이 그림 4-1에 보인 것과 같이 양의 논리 기호 또는 등가인 음의 논리 기호로 표현될 수 있기 때문에 논리 네트워크의 분석을 가능케 한다. 위 두 가지 형태의 기호 모두 이번 실험에서 사용된다.
AND, OR 및 반전 함수와 더불어 두 개의 또 다른 기본 게이트들도 논리 설계자들에게 매우 중요하다. 이들은 NAND와 NOR 게이트로서 이들에서는 각각 AND와 OR의 출력 부분이 반전된다. NAND외 NOR 게이트는 그 만능적 성질 때문에 매우 중요하다. 즉 이들은 AND, OR 및 반전 함수를 포함하여 다른 부울 논리 함수들을 합성하는데 상용된다.
가끔은 기본 게이트로도 분류되는 게이트 XOR외 XNOR 게이트가 있다. 이들 게이트에는 항상 2개의 입력이 있으며 기호는 그림 4-3(f)과 (g)와 같다. XOR 게이트의 출력은 A나 B가 HIGH이나 둘 다 HIGH일 때는 그렇지 않다. 즉 입력이 서로 다를 때만 출력이 HIGH가 된다. XNOR 경우에는 정반대이다. 즉 두 입력이 동일할 때만 출력이 HIGH가 된다. 이러한 이유로 인한 XNOR 게이트는 일치 게이트라고 불리기도 한다. XOR는 실험 5에서 좀 더 다루기로 한다.
게이트들의 논리연산은 가능한 입력과 출력을 모두 보여주는 진리표로 정리될 수 있다. AND, OR, INVERT, XOR 및 XNOR의 진리표를 표 4-1(a)에서 (e)까지에 제시하였다. 표에서는 양의 논리 HIGH와 LOW를 표시하는데 각각 1과 0을 사용하였다. 음의 논리를 나타낸 그림 4-1을 제외하면 이 교재에서는 양의 논리만을 사용하며 1과 0은 각각 HIGH와 LOW를 의미한다.
이번 실험에서는 NAND와 NOR 게이트 및 이들 게이트의 몇 가지 조합에 대한 진리표를 시험해 볼 것이다. 어떤 두 개의 진리표가 동일하다면 그에 해당되는 논리회로도 등가라는 사실을 기억하라.
■ 실험순서
▶ 논리 연산
1. 부록 A에서 7400 quad 2-입력 NAND 게이트와 7402 quad 2-입력 NOR 게이트의 연결 다이어그램을 찾아보라. 이들 IC 각각에는 4개의 게이트들이 포함되어 있다. Vcc와 접지를 해당 핀에 연결하라. 보고서의 표 4-2에 주어진 대로 가능한 모든 입력의 조합을 연결하여 NAND 게이트 하나를 테스트하라. 논리 1은 1KΩ의 직렬저항을 통해 연결하고, 논리 0은 접지에 직접 연결하라. 표 4-2에 논리 출력과 측정된 전압을 기록하라. 출력 전압 측정에는 디지털 멀티미터를 사용하라.
2. NOR 게이트 하나에 대해서도 실험 순서 1을 반복하고 결과를 표 4-3에 기록하라.
3. 그림 4-4와 그림 4-5의 회로를 구성하라. 입력에 0과 1을 연결하고 각 경우의 출력전압을 측정하여 표 4-4와 표4-5를 완성하라.
4. 그림 4-6의 회로를 구성하고 표 4-6을 완성하라. 이 회로는 아무 데에도 쓸모가 없는 것으로 생각될 수 있으나 실은 버퍼로 사용될 수 있다. IC내에서의 증폭으로 인해 버퍼는 보다 큰 드라이브 전류를 제공한다.
5. 그림 4-7의 회로를 구성하고 표 4-7을 완성하라. 이 회로의 진리표는 기본 게이트 중 하나의 진리표와 동일함을 주목하라(이 회로와 관련하여 의미되는 바는 무엇인가?)
6. 그림 4-8과 그림 4-9의 회로에 대해 실험순서 5를 반복하고 표4-8과 표4-9를 완성하라.
■ 심층 탐구
그림 4-10의 회로는 그림 4-(a)에서 (e)까지의 게이트 중 하나와 동일한 진리표를 갖는다. 모든 입력의 조합을 테스트하여 표 4-10을 완성하라. 등가 게이트는 어느 것인가?
♠ 참고 자료 ♠
● 인버터
Pspice로 구현한 인버터
▶ 인버터는 반전을 시키는 소자이다.
▶ 입력을 0,1을 주었을 때 출력이 1,0으로 바뀌는 것을 시뮤렐이션으로 볼수 있다.
▶ NAND의 2개의 입력에 같은 파형을 넣으면 인버터와 같은 기능을 한다는 것을 위의 시뮬레이션에서 볼수 있다.
● AND 게이트
Pspice로 구현한 AND 게이트
▶ AND 게이트는 1과 1이 들어왔을 때에만 1을 출력하는 성질을 가지고 있다.
▶ 입력을 00, 01, 10, 11을 주었을 때 시뮬레이션을 보면 11만 1이 나오는 것을 알수 있다.
▶ NAND의 게이트를 거쳐서 반전이된 AND를 볼수 있는데 여기서 다시 NAND를 가지고 인버터를 만들어주면 AND와 같은 것을 확인 할수 있다.
● OR 게이트
Pspice로 구현한 OR 게이트
▶ OR 게이트는 하나의 입력이라도 1이 들어오면 1을 출력한다.
▶ 입력을 00, 01, 10, 11을 주었을 때 시뮬레이션을 보면 하나라도 1이 들어오면 출력이 1이라는 것을 알수 있다.
▶ NAND의 게이트로 인버터를 2개 만들어서 다시 NAND로 결합 시켜주면 OR게이트와 같다는 것을 알수 있다.
● XOR 게이트
Pspice로 구현한 XOR 게이트
▶ XOR 게이트는 더하기와 비슷하다고 생각하면 된다. 0과 1이 들어오면 1을 출력 한다.
▶ 입력을 00, 01, 10, 11을 주었을 때 시뮬레이션을 보면 1과 1이 들어오면 0이라는 것은 한자리 위로 1이 올라갔다는 것을 의미하기도 한다.
▶ XOR를 이용하면 가산기도 설계를 할 수 있다.
● 카르노맵
▶ 카르노맵은 부울대수를 간단하게 할 때 편리하게 쓸수 있다.
▶ 간소화 방법
최소항의 값이 1인 경우 카르노맵에 표시
서로 이웃한 ‘1’들을 묶는다. ( 16 > 8 > 4 > 2 )
묶을 때 맵은 평면이 아니라 ‘구’로 생각한다.
변하지 않는 변수(값이 일정한 변수)를 찾는다.
같은 묶음은 변수 곱, 다른 묶음 변수는 합으로 연결한다.

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디지털공학실험,   디지털공학,   논리게이트