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  • Combinational Logic 실험 #1 (반가산기 , 전가산기)
    Combinational Logic 실험 #1 (반가산기 , 전가산기) 평가A좋아요
    Combinational Logic 실험 #11. Abstract이번 실험은 combinational logic의 몇 가지 회로인 Half Adder와 Full Adder, Multiplexer를 Breadboard에 구현하여 동작을 확인한다. 또한 Breadboard에 여러 종류의 게이트 IC를 연결하여 좀더 복잡한 회로를 구현해 본다.2.실험 과정ⅰHalf Adder를 설계하여 breadboard위에 구현하시 오. 이때 canonical form으로 구현하시오.ⓐ회로를 꾸미기 전에 Half-Adder의 결과값의 해당 자리 bit (S)과 상위 자리로 넘어가는 carry bit(C) 각각의 Canonical form을 구한다.ⓑ각각의 Canonical form을 보고 OR gate, AND gate, INVERTOR만을 이용한 회로를 구상하고, Breadboard 위에 회로를 구성한다.ⓒPower supply를 이용해 전원은 4V를 걸어주고, 스위치를 작동에 따른 LED 점등을 관찰하여 구현한 회로가 Half-Adder의 진리표에 맞게 작동하는 관찰 하고, 그때의 전압을 측정한다.ⅱFull Adder를 설계하여 breadboard위에 구현하시 오. 이때 canonical form으로 구현하시오.ⓐ회로를 꾸미기 전에 Full-Adder의 결과값의 해당 자리 bit (S)과 상위 자리로 넘어가는 carry bit(C) 각각의 Canonical form을 구한다.ⓑ각각의 Canonical form을 보고 OR gate, AND gate, INVERTOR만을 이용한 회로를 구상하고, Breadboard 위에 회로를 구성한다.ⓒPower supply를 이용해 전원은 4V를 걸어주고, 스위치를 작동에 따른 LED 점등을 관찰하여 구현한 회로가 Full-Adder의 진리표에 맞게 작동하는 관찰 하고, 그때의 전압을 측정한다.3.실험 결과 및 토론ⅰHalf Adder를 설계하여 breadboard위에 구현하시 오. 이때 canonical form으로 구현하시오.ⓐ회로를 꾸미기 전에 Half Adder를 canonicalform으로 나타내 보았다.S=x′y+xy′=m1+m2C=xy=m3ⓑPower supply를 이용해 전원은 4V를 걸어주고, 스위치를 작동에 따른 LED 점등을 관찰하여 구현한 회로가 Half-Adder의 진리표에 맞게 작동하는 관찰 하고, 그때의 전압을 측정한다.xyCS000.171V0.168v010.171V2.087V100.171V2.085V112.070V0.164VⅱFull Adder를 설계하여 breadboard위에 구현하시 오. 이때 canonical form으로 구현하시오.ⓐ회로를 꾸미기 전에 Half Adder를 canonical form 으로 나타내 보았다.C=x′yz+xy′z+xyz′+xyz=m3+m5+m6+m7S=x′y′z+x′yz′+xy′z′+xyz=m1+m2+m4+m7xyzCS0000.164V0.183V0010.164V2.034V0100.164V2.032V0112.037V0.181V1000.164V2.035V1012.036V0.180V1102.036V0.182V1112.035V2.035Vⅲ4-1Multiplexer를 설계하여 breadboard위에 구현하시오. 이때 canonical form으로 구현하시오.(이번 실험에서는 시간관계상 생략)※Multiplexer란?멀티플렉서(multiplexer) 또는 mux는 여러 아날로그 또는 디지털 입력 신호 중 하나를 선택하여 선택된 입력을 하나의 라인에 전달하는 장치이다.ⓐ회로를 꾸미기 전에 4-1Multiplexer를 canonical form으로 나타내 보았다.S1S0Y00I001I110I211I34.실험 후 토론이번 실험에서는 AND, OR, INVERTER IC를 이용하여 Half Adder, Full Adder를 만들어보았다.먼저 Half Adder를 만들 때에는 구현해야 하는 C값과 S값이 비교적 간단했기 때문에 회로 자체도 큰 복잡함 없이 간단하게 설계할 수 있었다.Half Adder에서 C와 S의 값을 Canonical form으로 나타낼 수 있었다.그 값은 S=x′y+xy′=m1+m2, C=xy=m3가 나왔는데 x와 y 모두 Input으로 넣어준 x와 y의 값이 적었기 때문에 7404IC, 7408IC, 7432IC들을 하나씩만 써서 간단하게 회로를 꾸밀 수 있었다.반면, Full Adder에서 C값과 S값을 Canonical form로 나타내게 되면S=x′y′z+x′yz′+xy′z′+xyz=m1+m2+m4+m7,C=x′yz+xy′z+xyz′+xyz=m3+m5+m6+m7이 나오는데 넣어준 Input의 값이 xyz로 비교적 많았고 이를 이용해서 만들어야 하는 S와 C의 값이 복잡했기 때문에 회로를 꾸밀 때 IC들과 도선을 많이 연결해야 해서 실수의 우려가 있었다. 이러한 실수를 줄이기 위해서는 도선의 길이를 최소화하거나 IC개수를 줄여야 한다.5.실험 고찰? Maxterm에 대해 조사하여 2-1과 2-2식을 Maxterm 을 이용하여 나타내어라xyzMintermsMaxterms000x'y'z'm0x+y+zM0001x'y'zm1x+y+z'M1010x'yz'm2x+y'+zM2011x'yzm3x+y'+z'M3100xy'z'm4x'+y+zM4101xy'zm5x'+y+z'M5110xyz'm6x'+y'+zM6111xyzm7x'+y'+z'M7f1 = x'y'z+xy'z'+xyz = m1+m4+m7 (2-1)f2 = x'yz+xy'z+xyz'+xyz = m3+m5+m6+m7 (2-2)위 두 식은 Minterm의 합으로 나타낸 것이다.Minterm은 위의 조건들에서만 1이고 나머지 조건에서 0이된다. 반면, Maxterm은 위의 조건들에서는 0이고 나머지가 1이다.∴ f1=(x+y+z)(x+y'+z)(x+y'+z')(x'+y+z')(x'+y'+z)=M0M2M3M5M6f2=(x+y+z)(x+y+z')(x+y'+z)(x'+y+z)=M0M1M2M4? 2-to-1 Multiplexer를 만들고 2-to-1 Multiplexer 2 개를 이용하여 4-to-1 Multiplexer를 만들어라.먼저, 2 to 1 Multiplexer를 만들어보자.우선 2 to 1 Multiplexer의 진리표를 생각해보면:SX0D01D1이 진리표를 가지고 회로를 그리게 되면다음으로 4 to 1 Multiplexer의 진리표를 생각해보자.S1S0Y00I001I110I211I3이를 이용하여 2 to 1 Multiplexer 2개를 이용하여 4 to 1 Multiplexer를 만들면
    공학/기술| 2018.06.11| 4페이지| 1,000원| 조회(233)
    태그 반가산기, 전자회로, 전가산기, ic
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  • 전자회로 : 실험 장비 및 디지털 게이트 IC들
    전자회로 : 실험 장비 및 디지털 게이트 IC들
    실험 장비 및 디지털 게이트 IC들1.Abstract전자회로 실험에 필요한 장비사용법(Bread Board,멀티미터,전원공급장치)을 익히고 디지털 게이트 IC에 대해 조사한 후 동작을 확인한다.→ 7400IC, 7402IC, 7404IC, 7408IC, 7432IC, 7486IC2.실험 과정ⅰ장비소개⑴Bread Board: IC나 저항 등의 소자 들을 꽂을 수 있도록 작은 구멍들로 구성되어 있는 빵 모양의 긴 판.⑵멀티미터: 회로 실험을 할 때 결과를 전압이나 전류의 측정값으로부터 얻어야 하거나 사용하는 회로 부품의 특성 값을 측정할 때 쓰는 장비⑶전원공급장치(Power supply): 전자회로와 그곳에 사용되는 모든 IC들에게 전압을 공급하고 그 전압 레벨을 조절해주는 장치ⅱ실험 A: 아래 회로도를 참고하여 breadboard에 구현하고 스위치를 이용하여 LED를 점등하는 실험을 수행한다. 전원은 4V사용.ⓐ멀티미터를 이용하여 사용한 저항 값 (330 Ohm)을 측정해 보고, 스위치의 동작에 따라 변하는 V1의 전압값을 측정한다.ⅲ실험 B: 디지털 게이트 IC의 데이터시트를 인터 넷에서 찾아 각 핀의 기능을 그림10과 같은 그림 으로 정리한다.ⅳ실험 C:디지털 게이트 IC들의 동작을 회로를 꾸며 확인해 본다.3.실험 결과 및 토론A-ⓐ: 1)멀티미터를 이용하여 측정한 저항 값: 303.6 Ohm2)스위치 동작에 따라 변하는 V1의 전압 값:스위치 전압VON0.002OFF2.009B:〈74LS00 IC〉〈74LS02 IC〉〈74LS04 IC〉〈74LS08 IC〉〈74LS32 IC〉〈74LS86 IC〉C:1)74LS00 IC(NAND GATE)의 Truth TableXYF0.002V0.003V2.056V0.001V4.03V2.058V4.029V0.002V2.057V4.036V4.037V0.192V2)74LS02 IC(NOR GATE)의 Truth TableXYF0.001V0.002V2.080V0.002V4.032V0.194V4.032V0.005V0.195V4.030V4.034V0.183V3)74LS04 IC(INVERTER GATE)의 Truth TableXF0.001V2.078V4.036V0.156V4)74LS08 IC(AND GATE)의 Truth TableXYF0.001V0.001V0.181V0.001V4.033V0.186V4.033V0.001V0.187V4.035V4.034V2.076V5)74LS32 IC(OR GATE)의 Truth TableXYF0.001V0.002V0.161V0.001V4.035V2.079V4.035V0.002V2.078V4.032V4.033V2.077V6)74LS86 IC(XOR GATE)의 Truth TableXYF0.001V0.001V0.132V0.001V4.028V2.097V4.029V0.003V2.099V4.036V4.036V0.151V74LS00 IC74LS02 IC74LS04 IC74LS08 IC74LS32 IC74LS86 IC실험 후 토론: 실험에서 회로를 구성하기 전 기본적으로 Bread Board나 Power Supply, Multimeter의 특성과 사용방법에 대해 배우고 이들을 서로 연결하였다.실험 A에서는 Logic Gate인 IC를 사용하지 않고 스위치와 LED와 저항만을 Bread Board에 연결하여스위치를 ON/OFF했을 때 LED가 점등되는지 안되는지 확인해보았다. 먼저, 스위치를 ON했을 경우에 전압을 4V를 주면 LED 양단 전압이 0V가 된다. 따라서 전류가 흐르지 않아 LED가 점등이 되지 않는다.그리고 스위치를 OFF했을 경우에는 V1에 전압이 2.009V가 걸리면서 LED가 점등되게 된다. 전압이 4V가 아닌 2.009V가 걸리는 이유는 회로에 LED가 있기 때문이다. LED는 발광다이오드인데 빛을 내기위해서는 일정 값 이상의 입력전압이 필요하다.빛을 내기 시작하는 그때의 전압 값을 문턱 전압이라 하는데 그 이상의 전압을 걸어주면 빛을 내게 되는 것이다. 따라서 출력 전압은 문턱전압에서 입력전압을 뺀 값이다. 이 실험에서의문턱 전압을 계산해 보면 , 4V-2.009V=1.991V이다.또한 위 실험 7408 IC에서 스위치를 둘 다 ON시켰을 때 LED에 흐르는 전압 값이 0이 아니라 0.2V에 가까운 0.181V가 나오는 것을 확인 할 수 있었다. 이것은 스위치 자체에 저항이 약간 있어 전위차가 발생하여 생기는 전압 값이다. 다른 모든 실험에서의 경우에서도 마찬가지이다.그리고 멀티미터를 이용하여 저항의 크기를 재었는데 303.6 Ohm이 나왔다. 여기서 이 저항의 오차율을 계산하면 (330-303.6)/330*100=8%가 나오게 된다.실험을 진행할 때 주의해야 하는 것이 있는데 먼저, 회로를 다 꾸미기 전에 Power supply에 전원을 키게 될 경우, 쇼트가 날 수 있기 때문에 회로를 다 꾸미고 난 후에 전원을 킬 수 있도록 한다. 그리고 도선을 피복시킨 후 Bread Board에 연결 할 때에도 너무 얕게 연결하면 회로가 연결이 안 될 우려가 있고, 너무 깊게 연결하면 쇼트가 날 수 있으니 주의해야 한다. 또한 회로를 꾸밀 때, IC위에 도선이 지나가게 구성하면 수정할 때 번거로울 수 있으므로 도선을 평면상에 연결 할 수 있도록 한다.그리고 7400 IC는 1,2번에 Input 값이 들어지만 7402 IC처럼 2,3번에 Input이 들어가는 IC와 7404 IC처럼 하나의 Input만이 들어가는 IC가 있기 때문에 회로를 꾸밀 때 주의하여야 한다.4.결론 및 고찰전원 공급 장치는 회로에 전원을 공급하는 역할을 한다. 이 전원 공급 장치에는 전류 공급 제한 기능이 있는데 필요 이상의 전류가 회로에 공급될 경우 회로에 연결되어 있는 IC나 다른 소자들을 파손 시킬 수 있기 때문에 이 기능이 필요한 것이다. 하지만 우리가 실험할 때에는 4V라는 비교적 낮은 전압을 썼기 때문에 이 실험에서는 이 기능을 확인해 볼 수는 없었다.또한 우리는 멀티미터를 이용하여 회로의 연결 및 단락(쇼트)을 확인 할 수 있었는데 내가 알고자 하는 소자의 양쪽 노드에 멀티미터의 두 프로브를 연결하면 회로가 정상적으로 연결되어 있는지를 알 수 있었다. 또한 회로 단락을 확인하는 방법은 알고자 하는 소자의 양 노드에 프로브를 갖다 대면 저항 값이 0이 나오게 되는데 이 부분이 바로 단락이 일어난 곳이다. 왜냐하면 단락이라 하는 것은 2단자 사이의 저항 값이 0인 상태를 말하는 것이기 때문이다.우리가 사용한 7400시리즈 IC에는 중간에 LS라고 쓰여져 있는데 LS뿐 아니라 HC로 표시된 것들도 있다. 먼저 우리가 사용한 LS는 Low Power + Schottky의 약자이고, 74L의 저소비전력과 74S의 고속 동작의 특징 이용한 IC이다. 이는 저전력으로 괜찮은 성능을 보여주는 절충적인 BJT(Bipolar Junction Transistor) device이며 현재 표준으로 사용되는 시리즈 중 하나이다.또한, HC는 High Speed CMOS의 약자로 CMOS 공정으로 만들어 지며 고속의 동작과 CMOS 특유의 저전력 소비를 특징으로 하는 IC이다.
    공학/기술| 2018.06.11| 4페이지| 1,000원| 조회(150)
    태그 전자회로, ic, 디지털 게이트
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