[결과]실험15. D래치 및 D 플립-플롭

목차

실험 일자
실험 조
실험자 성명

실험 주제

실험에 사용된 부품

실험 회로도

데이터 및 관찰내용

결과 및 결론

비고 및 고찰

평가 및 복습 문제

본문내용

Q when ON
Q
실험순서 5:D 래치 회로에 관한 관찰 내용
회로도
상 태
결 과
Enable=H
→ LED blink
(D입력이 HIGH일 때, Latch가 set되고
D입력이 LOW일 때, Latch가 reset된다.)
Enable=L
Green LED ON상태
Yellow LED 에 연결된 Q을 short
→ LED OFF
Q을 다시 Yellow LED 에 연결
→ Yellow LED ON
　
Q
실험 사진의 지정표시와 화살표는 실험과정에따른 회로의 변화를 표시하기 위해 사용하였습니다.
실험순서 6:간단한 침입자 경보장치에 관한 관찰 내용 - - - - - - - - - - - -
회로도
상 태
결 과
창문
경보장치
ON/OFF
초기화
NC switch
Enable
Reset
short
(창문닫힘)
Ready
(ON)
안함
Open
(창문열림)
short
경보장치에서 창문이 열린 후 다시 닫혔으나(NC switch가 shortOpenshort)
경보가 꺼지지않음(LED ON상태 유지)
실험순서 6:간단한 침입자 경보장치에 관한 관찰 내용 - - - - - - - - - - - -
회로도
상 태
결 과
창문
경보장치
ON/OFF
초기화
NC switch
Enable
Reset
short
Reset
short
Standby
(OFF)
안함
Open
경보장치를 초기화 한 후(Reset), 경보장치를 끄고(Enable=Standby)
창문을 열었더니 경보장치가 작동하지 않음(LED OFF상태 유지)
실험순서 7&8:셋업 시간에 관한 관찰 내용
회로도
< 실험 7 > < 실험 8 >
그림에서 봤을 때 실험 8번이 전압이 더 상승한 것을 알 수 있다.
실험순서 10:D플립-플롭에 관한 관찰 내용
회로도
심층 탐구:D플립-플롭의 응용, 패리티 테스트 회로
회로도
상 태
결 과
Data switch
0
1
D플립-플롭은 입력되는 CLK가 0에서 1로 변하는 시점에 출력 Q와 Q값이 변한다.
Data switch가 HIGH에 연결되었을 때 패리티가 고정되고(우측 2개의 LED hold)
Data switch가 LOW에 연결되었을 때 CLK가 0에서 1로 변하는 시점에 패리티가 변화한다.(우측 2개의 LED unstable)
결과 및 결론 :
S-R 래치
스위치를 A에 접촉한 후 떨어뜨렸다 다시 A에 접촉해도 래치에 의해 불이 꺼졌다 켜지지 않음
스위치를 A에 연결 : S에 LOW입력, Q가 LOW로 출력, Yellow LED ON
스위치를 B에 연결 : R에 LOW입력, Q가 LOW로 출력, Green LED ON
D 래치
D=HIGH, EN=HIGH : 래치 SET(Q)
D=LOW, EN=HIGH : 래치 RESET(Q)
∴ EN=HIGH ⇒ Q=D
EN=LOW ⇒ 이전 상태 유지(D값 무관)
D 플립-플롭
실험 7, 8에서 확인했을 때 셋업시간이 없어서 파형이 동등하게 출력된다.
실험 10에서 확인했을 때 상승 엣지에서 파형이 변하여 출력된다.
심층 탐구
Data switch=HIGH : 패리티 고정
Data switch=LOW : CLK가 0에서 1로 변하는 시점에 패리티가 변화
비고 및 고찰 :
이번 실험은 래치와 플립플롭회로와 응용회로를 구성하고 시험해보는 실험이었다.
래치와 플립플롭은 같은 기능을 수행하지만 그 기능을 수행하는 시점의 차이가 있는데
Enable 제어신호를 갖는 래치는 제어신호가 1인 동안 입력값이 변화하면 그에 따라 출력값이 변화하고 제어신호가 0일때는 입력과 무관하게 출력은 이전 상태를 유지하지만
반면에 플립플롭은 CLK가 0에서 1로 변화되는 시점에만 출력값이 변한다.
이번 실험을 통해 이 차이를 확실히 확인하였다.
D 래치는 EN=1일 때만 입력값이 달리짐에 따라 출력값이 변화하였고, D플립플롭은 CLK가 0에서 1로 변화하는 시점에서만 출력값이 변화하였다.
이번 실험에서 어려웠던 부분은 D 플립-플롭 회로를 구현할 때 7404인버터가 불량이여서 시간이 오래 걸렸다. 오실로스코프 파형이 계속 이상하게 나와서 인버터를 여러 번 바꾸어 가면서 실험하였다. 그리고 잡음이 많이 나와서 예쁜 파형을 만들려고 주파수를 많이 올렸다. 그리고 실험시간 안에 못해서 실험 10번에 오실로스코프 파형을 제대로 관찰하지 못한 점이 이번 실험에서 가장 아쉬운 부분인 것 같다.
평가 및 복습 문제 :
1. a. 그림 15-3의 되튐에 의한 영향 제거 회로가 DT(double-throw) 스위치에 대해서만
사용되는 이유는?
DT 스위치를 사용할 때 발생하는 되튐현상을 active-Low 입력 S-R 래치가 막아주기 때문이다. 정상적인 상태에서 S 와 R 입력이 (1,0)이면 래치는 RESET 상태에 있게 된다. 그리고 S 와 R 입력을 (0,1)으로 주면 래치는 SET 상태가 된다. 이때 스위치 되튐에 의해 S입력이 1로 되돌아 가더라도 S 와 R 입력이 (1,1)일 때 상태불변이므로 Q출력은 SET상태를 유지한다. 따라서 래치의 Q출력은 아무 잡음없이 LOW에서 HIGH로 깨끗하게 변하며 되튐에 의한 전압 스파이크가 제거된다. 반대의 경우(SET→RESET)에도 마찬가지로 HIGH에서 LOW로 잡음 없이 전이된다.
b. 스위치의 되튐에 의한 영향을 제거하는데 NOR 게이트가 사용될 수 있겠는가?
NOR게이트를 사용하면 Active-HIGH 입력 S-R 래치가 된다. 이 래치는 S 와 R 입력이 둘다 1일 때 동작 무효 조건이 되므로 스위치의 되튐에 의한 영향을 제거하는데 사용할 수 없다.
2. S-R 래치와 비교할 때 게이티드 D 래치의 장점은 무엇인가?
D 래치는 S-R 래치의 동작 무효 조건을 하드웨어적으로 방지한 래치로서, EN과 D라는 하나의 입력만을 가지고 있다. EN이 HIGH이면 Q출력값=D입력값 이고, EN이 LOW이면 Q출력값은 D입력값과 무관하게 이전 상태를 유지한다. S-R래치와 비교할 때 동작 무효조건이 없는 것이 장점이다.
4. 침입자 경보장치는 다음의 엇갈려 연결된 두 개의 NOR 게이트로도 구성할 수 있다.
NOR 게이트를 사용하여 실험순서 6의 경보장치와 동일한 기능을 하도록 회로를 설계하라.

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