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1. 아날로그 및 디지털 회로 설계실습
아날로그 및 디지털 회로 설계실습은 전자전기공학 분야에서 중요한 교과목이다. 이 실습을 통해 학생들은 다양한 디지털 회로 구성요소에 대한 이해를 높이고 실제 회로 설계 능력을 기를 수 있다.
첫 번째 실습인 'Stopwatch 설계 (동기순서 논리회로)'는 카운터, 분주회로, 클럭 회로, 디코더 등 디지털 회로 설계의 핵심 요소를 다룬다. 목적은 Stopwatch 설계를 통해 이러한 디지털 회로 구성요소에 대한 이해를 높이고 데이터시트 분석 및 회로 설계 능력을 배양하는 것이다. 실습에 필요한 부품으로는 Inverter, NAND gate, NOR gate, AND gate, OR gate, 7-Segment, BCD Decoder, BCD 카운터, counter 등이 사용된다.
설계 실습 계획서에는 4가지 단계가 포함된다. 첫째, 기본적인 클럭 생성 회로 및 카운터 회로를 테스트한다. 둘째, 2자리 숫자 표시 및 최대 숫자 제어를 위해 BCD 10진 카운터 2개를 연결한다. 셋째, 3자리수 표시를 위해 BCD 10진 카운터 3개를 연결하고 reset 기능을 추가한다. 넷째, 추가 기능 스위치를 설계에 포함시킨다.
두 번째 실습인 '래치와 플립플롭'에서는 순차식 논리회로의 기본 소자인 래치와 플립플롭의 종류와 동작 조건을 확인한다. 특히 RS 래치의 특성을 분석하고 상태도를 그리는 것이 주요 목표이다. 사용되는 부품은 Inverter와 NAND gate이다.
마지막 실습인 '7-segment / Decoder 회로 설계'에서는 7-segment와 Decoder의 원리를 이해하고 관련 회로를 설계한다. 7-segment/Decoder 진리표를 작성하고 Karnaugh 맵을 이용하여 간소화된 불리언식을 구한다. 또한 Decoder와 7-segment를 이용한 7-segment 구동 회로를 설계한다. 사용되는 부품으로는 저항, Decoder, Inverter, 7-segment, Switch 등이 있다.
이와 같이 아날로그 및 디지털 회로 설계실습은 디지털 회로 구성요소에 대한 이해와 실제 회로 설계 능력 배양을 목표로 한다. 학생들은 이 실습을 통해 데이터시트 분석, 불리언식 도출, 회로 구현 등 전자공학 분야의 핵심 역량을 기를 수 있다.
1.1. 실습 12. Stopwatch 설계 (동기순서 논리회로)
Stopwatch 설계는 카운터, 분주회로, 클럭 회로, 디코더 등 다양한 디지털 회로 구성요소에 대한 이해를 높이고 Datasheet를 읽고 분석하는 능력과 원하는 회로를 설계할 수 있는 능력을 배양하는 것이 목적이다. 이를 위해 기본적인 클럭 생성 회로 및 카운터 회로 테스트, 2자리 숫자 표시 및 최대 숫자 제어, 3자리 숫자 표시(시간표현) 카운터 설계, 추가 기능 스위치 추가 등의 설계 실습을 진행한다.
먼저, 기본적인 클럭 생성 회로 및 카운터 회로를 테스트한다. 이를 통해 클럭 신호 발생과 카운터 회로 동작을 확인할 수 있다. 다음으로, 2자리 숫자 표시 및 최대 숫자 제어를 위해 12.1에서 설계한 회로 2개를 연결하여 BCD 10진 카운터 2개를 사용하여 2자리 수를 표시하는 카운터 회로를 구현한다. 이어서 3자리 숫자 표시(시간표현) 카운터 설계를 위해 12.1에서 설계한 회로를 3개(BCD 10진 카운터 3개)를 연결하여 3자리수를 표시하는 카운터 회로를 설계한다. 마지막으로, 추가 기능 스위치를 추가하여 Pulse에 스위치를 연결하는 등의 추가 기능도 구현해본다.
이러한 설계 실습을 통해 Stopwatch 제작에 필요한 다양한 디지털 회로 설계 기술을 익힐 수 있다. 특히 카운터, 디코더, 분주회로 등의 동작 원리와 구현 방법을 이해하게 되며, Datasheet 분석 능력과 원하는 회로를 설계할 수 있는 능력을 배양할 수 있다.
1.1.1. 목적
Stopwatch 설계를 통하여...
