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1. 디지털 논리 회로 실험
1.1. 기본 논리 게이트
1.1.1. NOT Gate
NOT 게이트는 반전 게이트라고도 불리며, 입력 신호의 상태를 반대로 출력하는 디지털 논리 회로이다. 입력 신호가 0일 때 출력 신호는 1이 되고, 입력 신호가 1일 때 출력 신호는 0이 된다. 이러한 특성으로 인해 NOT 게이트는 디지털 회로에서 널리 활용되며, 다른 논리 게이트들과 결합되어 다양한 기능을 수행할 수 있다.
실험 1-1에서는 7404 IC 내부의 6개 NOT 게이트 중 1개를 선정하여 NOT 게이트 회로를 구성하였다. 7404 IC의 7번 핀을 접지하고, 14번 핀에 +5V 전압을 인가한 뒤, 1번 핀에 입력 신호를 넣고 2번 핀에서 출력을 관찰하였다. 입력 A의 상태를 0과 1로 변화시키면서 출력 F의 상태를 기록한 결과, 입력값이 0일 때 출력값은 1(5.071mV)이 나오고, 입력값이 1일 때 출력값은 0(0.062mV)이 나오는 것을 확인할 수 있었다. 이는 이론적 예상과 일치하는 결과이다.
NOT 게이트는 디지털 회로에서 매우 기본적이면서도 중요한 논리 게이트이다. 단일 입력 신호를 반전시켜 출력하는 NOT 게이트는 다른 논리 게이트와 함께 사용되어 다양한 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, NOT 게이트와 AND 게이트를 결합하면 NAND 게이트를, NOT 게이트와 OR 게이트를 결합하면 NOR 게이트를 구현할 수 있다. 또한 NOT 게이트는 메모리 회로, 연산 회로, 제어 회로 등 디지털 시스템 설계 전반에 걸쳐 사용된다.
따라서 NOT 게이트는 디지털 논리 회로에서 매우 기본적이면서도 필수적인 논리 게이트라고 할 수 있다.
1.1.2. NOT Gate를 이용한 출력 전압의 관찰
NOT Gate를 이용한 출력 전압의 관찰은 전압입력에 따른 출력전압의 변화를 관찰하는 실험이다. 실험방법은 7404 IC의 핀 배치도를 참조하여 게이트 6개 중 1개를 선정하여 NOT Gate 회로를 구성한다. 7404의 7번 핀은 접지하고 14번 핀에 +5V 전압을 인가한다. 1번 핀에 입력전압 Vi를 표와 같이 변화시키며 2번 핀에서 출력전압 Vo를 측정하여 기록한다.
실험 결과, 입력전압 Vi를 0~2V까지 인가하였을 때 출력전압 Vo는 거의 5.0V에 근접하는 값이 측정되었다. 반면 입력전압 Vi를 3~5V로 증가시켰을 때는 출력전압 Vo가 점차 감소하여 3.050mV~0.158V의 값을 나타냈다. 이를 통해 NOT Gate는 입력전압이 낮을 때 높은 출력전압을 내보내고, 입력전압이 높아질수록 출력전압이 낮아지는 특성을 가짐을 알 수 있었다.
이러한 NOT Gate의 전압 변환 동작 원리는 디지털 논리회로에서 매우 중요하다. 낮은 입력전압을 높은 출력전압으로 변환함으로써 디지털 신호를 효과적으로 증폭하고 처리할 수 있기 때문이다. NOT Gate는 단순한 논리 게이트지만 디지털 회로 구현의 기본 구성요소로서 다양한 응용 분야에서 활용된다.
1.1.3. AND Gate
AND Gate는 논리 회로에서 매우 기본적이면서도 중요한 게이트 중 하나이다. AND Gate는 두 개의 입력 신호 A와 B가 입력되면 두 신호가 모두 1일 때에만 출력 신호 F가 1이 되는 게이트이다.
실험 방법은 7408 IC 핀 배치도를 참조하여 게이트 4개 중 1개를 선정하여 AND Gate 회로를 구성하는 것이다. 7408의 7번 핀은 접지하고 14번 핀은 +5V 전압을 인가한다. 1번 핀과 2번 핀에 입력신호를 인가하고 3번 핀에서 출력을 관찰한다. 입력 A, B의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 F의 상태를 기록한다.
실험 결과, 입력 A와 B가 모두 1일 경우에만 출력 F가 1이 되고, 입력 중 0이 하나라도 있으면 출력 F가 0...
