[A+ 결과] 논리회로 실험 BASIC GATE(AND NAND NOR OR)[사진 및 파형 모두첨부]

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[A+ 결과] 논리회로 실험 BASIC GATE(AND NAND NOR OR)[사진 및 파형 모두첨부]에 대한 보고서 자료입니다.

목차

2-input AND gate

3-input AND gate

AND GATE 구성

Boolean ep. of 3-input AND Gate

TRUTH TABLE OF 3 INPUT AND GATE

3-INPUT OR , NAND , NOR GATE

OR GATE 구성

NAND GATE 구성

NOR GATE 구성

De Morgan's theorem을 증명하고 설명

XOR gate의 입출력 값을 측정

각각 회로의 출력 특징 비교

회로 분석

실험 종합

본문내용

1
176.8mV(L)
176.5mV(L)
5.4V(H)
182.2mV(L)
183.4mV(L)
1
1
0
5.4V(H)
174.5mV(L)
5.3V(H)
5.1V(H)
5.1V(H)
1
1
1
5.1V(H)
5.3V(H)
5.2V(H)
5.2V(H)
5.3V(H)
【 TRUTH TABLE OF FIG 4-2 】
드모르간의 법칙이란 집합 A와 집합 B가 있을 때, 집합 A와 B의 여집합을 A'와 B'라고 하고, 그 합집합 A∪B와 교집합 A∩B의 여집합을 (A∪B)'와 (A∩B)'라고 할 때, (A∪B)' =A'∩B'와 (A∩B)'=A'∪B'라는 법칙인데, 이번 실험의 Boolean equation을 드모르간의 법칙을 통해 간단히 나타낼 수 있었다. 참고로 드모르간의 1법칙과 2법칙은 다음과 같다.
드모르간의 제 1법칙 : (A+B)' = A'B'
드모르간의 제 2법칙 : (A·B)' = A'+B'
5. 예비보고서 (4）에서 구성한 XOR gate의 입출력 값을 측정하고 TRUTH TABLE을 작성하라.
XOR GATE FIG.5
Boolean ep
A B = (A B) + (A B) = C
INPUT
OUTPUT
A
B
C
0
0
51.4mV(L)
0
1
5.45V(H)
1
0
5.42(H)
1
1
19.4mV(L)
【 TRUTH TABLE OF FIG 4-2 】
6. 그림 4와 같이 각각의 회로를 구성한 후 그 결과를 측정하여 TRUTH TABLE을 만들고, 각 회로의 특징과 TRUTH TABLE 을 비교 설명하라.
FIG.6-1
INPUT
OUTPUT
A
B
C
Y
0
0
0
5.45V(H)
0
0
1
234.2㎷(L)
0
1
0
242.1㎷(L)
0
1
1
211.4㎷(L)
1
0
0
243.2㎷(L)
1
0
1
221.1㎷(L)
1
1
0
245.6㎷(L)
1
1
1
246.2㎷(L)
【 TRUTH TABLE OF FIG 6-1 】
6-1의 74HC05의 특성과 PULL UP저항의 역할에 대해서 알아보는 실험 이다. IC 74HC05가 제대로 동작하기 위해서는 PULL-UP저항이 필요한데, 저항이 제대로 작동하였기 때문에 출력이 제대로 나올 수 있었다.
FIG.6-2
INPUT
OUTPUT
A
B
C
Y
0
0
0
377.7mV(L)
0
0
1
189.2mV(L)
0
1
0
195.4mV(L)
0
1
1
189.7mV(L)
1
0
0
184.4mV(L)
1
0
1
178.9mV(L)
1
1
0
161.5mV(L)
1
1
1
188.8mV(L)
【 TRUTH TABLE OF FIG 6-2 】
6-2회로는 6-1과 같은 회로에 PULL-UP저항만은 제거한 형태이다. 앞에서 말한바와 같이 74HC05 IC 는 PULL-UP 저항을 필요로 하듯이, OUTPUT Y 출력은 모두 LOW값이 나왔고, 그 값도 상황에 따라 많이 차이가
났었다. 다시 말해 PULL-UP 저항이 필요한 회로이다.
FIG.6-3
INPUT
OUTPUT
A
B
C
Y
0
0
0
5.24V(H)
0
0
1
88.4㎷(L)
0
1
0
89.2㎷(L)
0
1
1
92.4㎷(L)
1
0
0
87.6㎷(L)
1
0
1
90.1㎷(L)
1
1
0
92.4㎷(L)
1
1
1
92.2㎷(L)
【 TRUTH TABLE OF FIG 6-3 】
6-3 회로에서는 74HC04를 사용하였다. 앞에서 사용한 74HC05와 달리 PULL-UP저항 없이도 OUTPUT값이 잘 출력 되는 걸로 보아 74HC04의 특성을 알 확인 할 수 있었다.
◈회로 분석
6번 문제를 해결하기 위해서는 예비 보고서에서 미리 조사해놓은 open-collector에 대한 개념 이해가 필요하다. 일반적으로 트랜지스터와 트랜지스터를 연결하여 만드는 TTL회로에서 콜렉터를 개방한 회로를 open-collector라고 한다. (1), (2)를 보면 gate들의 A, B, C 입력 후 inverter를 거쳐 생성된 A, B, C를 한꺼번에 모아서 wired gate를 이루었다. 보통 트랜지스터에서는 입력이 low이면 트랜지스터가 도통 상태(두 지점 간에 서로 도선이나 접촉자로 연결이 되어 전류가 잘 흐르게 된 상태, 즉 저항이 0에 가까운 상태로 된 것을 의미)로서 흡입 전류를 받아들이기 때문에 출력 low가 되지만 high이면 트랜지스터가 차단 상태로서 콜렉터가 개방되므로 출력 전압이 나타나지 않게 된다. 이러한 출력 전압의 형태를 바로 잡아 주기 위하여, pull-up 저항이 필요하다. 1번 회로를 분석해 본다면 따라서 1번 회로는 NOT회로이므로 입력전압이 low일 때 논리적으로 high 값이 들어오게 되므로 회로는 차단 되게 된다. 따라서 모든 게이트들이 low값을 받게 되면 모든 회로는 차단되므로 출력전압 Y값은 풀업저항에 걸린 5V의 값과 같은 값을 갖게 된다. 하지만 셋 중에 하나의 gate라도 high 값을 받게 되면 트랜지스터가 흡입 전류를 받아들이게 되므로 풀업저항에 걸린 전압을 통해 들어온 전류를 가져가므로 출력 전압 Y에는 O의 값이 나오게 된다. 하지만 2번회로에서와 같이 풀업저항이 없게 되면 트랜지스터가 완전 개방되게 되므로 트랜지스터의 기능을 상실하게 된다. 따라서 어느 값이 나올지도 모르게 된다. 그러한 이유로 모두 Low값이 출력되었고, 그 차이또한 3배 가까이 나게 되었다. 3번 회로는 NOT gate의 출력단자를 AND gate로 묶어 줌으로써 open-collector가 아닌 회로를 구성하게 되었다. 따라서 NOT gate와 AND gate에 의한 논리 값이 출력되게 되었다.
◈실험 종합
논리회로 실험을 위한 기본BASIC GATE에 대한 특성을 연구해 봤다. 각 GATE별로 BOOL공식과 출력 값을 비교해 보면서 이론과 현실의 관련성을 판단해 볼 수 있었다. 거대한 SYSTEM을 구성하는 하나의 소자인 IC 분석을 통하여. IC 별 특성과, 논리 회로의 기본 개념을 이해할 수 있었다. 근 3년 만에 해보는 실험이라 많이 더디고, 힘들었지만, 그 원리를 알게 되니 정말 재미있는 시험이었다. 미숙한 실력으로
PSPICE를 이용했지만, 앞으로는 점차 나아질 거라 믿고, 꾸준히 도전해야 겠다.

키워드

BASIC,   BASIC GATE,   AND ,   OR,   NAND,   NOR,   XOR,   논리회로 실험