아주대 논리회로실험 예비6-시프트 레지스트와 카운터

소개

예비 보고서
실험6. 시프트 레지스터와 카운터

(1) 시프트레지스터로 만들어진 링카운터의 구조와 동작원리에 대해 조사하라.

링 카운터(ring counter)에 대한 설명을 위해 그림에 D 플립플롭으로 구성된 4비트 링 카운터 회로도를 나타내었다. 회로도로부터 알 수 있듯이 링 카운터의 각 D 플립플롭은 자신의 왼쪽에 있는 플립플롭의 출력을 입력으로 받아들이도록 차례로 연결되어 있으며 맨 오른쪽 플립플롭의 출력은 맨 왼쪽 플립플롭의 입력으로 연결되어 있으므로, 클럭펄스가 하나씩 입력될 때마다 Q3 값은 Q2로, Q2 값은 Q1로, Q1값은 Q0으로, Q0 값은 Q3으로 순환된다. 따라서 만일, 회로의 초기 상태 값이 Q3Q2Q1Q0=1000 이었다면 클럭 펄스가 하나씩 인가될 때마다 1000, 0100, 0010, 0001, 1000, 0100, ... 와 같은 순서로 상태 값이 변화될 것이다. 그런데 만일, 회로의 초기 상태 값이 Q3Q2Q1Q0=0000 이거나 Q3Q2Q1Q0=1111인 경우에는 클럭이 인가된다 하더라도 상태 값에 변화가 없게 된다. 따라서 링 카운터가 일반적으로 의미가 있기 위해서는 상태 값을 0000이나 1111이 아닌 다른 값으로 초기화한 후 사용하여야 한다. 그림 (b)의 상태천이도는 링 카운터의 가장 일반적인 상태 천이도이다. 그렇다면 이제 상태 값을 초기화하려면 어떻게 해야 하는가를 생각해 보자. 가장 손쉽게 생각할 수 있는 방법은 플립플롭의 비동기식 Preset, Clear 단자를 이용하는 것이다. 즉 회로의 초기 상태 값이 Q3Q2Q1Q0=1000이 되도록 만들려면 맨 왼쪽 플립플롭(Q3)의 Preset 단자와 나머지 플립플롭들의 Clear 단자에 잠시 동안 active 신호를 인가해주면 된다. 즉 Preset과 Clear 단자가 active-low 신호에 의해 동작하는 경우에는 잠시 동안 0을 인가하면 되고, active-high 신호에 의해 동작하는 경우에는 잠시 동안 1을 인가해 주면된다. 일반적으로 볼 때 링 카운터가 정상적으로 동작하기 위해 회로의 초기 상태 값이 반드시 Q3Q2Q1Q0=1000 이어야만 하는 것은 아니며 0100, 0010, 0001 중 하나로 초기화 되어도 상관없다. 즉 Q3, Q2, Q1, Q0 들 중 어느 하나만 1이고 나머지들은 0이면 된다. 따라서 원하는 초기 설정값에 따라 대응 되는 하나의 플립플롭 Preset 단자와 나머지 플립플롭들의 Clear 단자에 active 신호를 인가하면 된다.

(2) 비동기식 카운터와 동기식 카운터에 대해 알아보라.

목차

(1) 시프트레지스터로 만들어진 링카운터의 구조와 동작원리에 대해 조사하라.
(2) 비동기식 카운터와 동기식 카운터에 대해 알아보라.
(3) 8단의 2진 카운터에서 카운트할 수 있는 최대 값은 얼마인가?
(4) 2진 리플 카운터에 대해 알아보라.

본문내용

링 카운터(ring counter)에 대한 설명을 위해 그림에 D 플립플롭으로 구성된 4비트 링 카운터 회로도를 나타내었다. 회로도로부터 알 수 있듯이 링 카운터의 각 D 플립플롭은 자신의 왼쪽에 있는 플립플롭의 출력을 입력으로 받아들이도록 차례로 연결되어 있으며 맨 오른쪽 플립플롭의 출력은 맨 왼쪽 플립플롭의 입력으로 연결되어 있으므로, 클럭펄스가 하나씩 입력될 때마다 Q3 값은 Q2로, Q2 값은 Q1로, Q1값은 Q0으로, Q0 값은 Q3으로 순환된다. 따라서 만일, 회로의 초기 상태 값이 Q3Q2Q1Q0=1000 이었다면 클럭 펄스가 하나씩 인가될 때마다 1000, 0100, 0010, 0001, 1000, 0100, ... 와 같은 순서로 상태 값이 변화될 것이다. 그런데 만일, 회로의 초기 상태 값이 Q3Q2Q1Q0=0000 이거나 Q3Q2Q1Q0=1111인 경우에는 클럭이 인가된다 하더라도 상태 값에 변화가 없게 된다. 따라서 링 카운터가 일반적으로 의미가 있기 위해서는 상태 값을 0000이나 1111이 아닌 다른 값으로 초기화한 후 사용하여야 한다. 그림 (b)의 상태천이도는 링 카운터의 가장 일반적인 상태 천이도이다. 그렇다면 이제 상태 값을 초기화하려면 어떻게 해야 하는가를 생각해 보자. 가장 손쉽게 생각할 수 있는 방법은 플립플롭의 비동기식 Preset, Clear 단자를 이용하는 것이다.

참고자료

· 없음