[최신디지털공학] 실험.14 D래치와 D플립플롭 {실험 목표, 사용 부품, 이론 요약, 데이터 및 관찰 내용, 평가 및 복습 문제}

소개글

[최신디지털공학] 실험.14 D래치와 D플립플롭 {실험 목표, 사용 부품, 이론 요약, 데이터 및 관찰 내용, 평가 및 복습 문제}에 대한 보고서 자료입니다.

목차

실험14
D래치와 D플립플롭

실험 목표
사용 부품
이론 요약
실험순서


실험 14 보고서

실험 목표:
데이터 및 관찰 내용:
평가 및 복습 문제

본문내용

FF 되어야 한다.
Q 출력 스위치가 OPEN 되게 되면 LED의 전압강하는 발생하지 않게 된다.
그결과 항상 LED는 OFF가 되게 될것이다.
(LED를 +를 연결해놓고 -를 연결안했다라는 의미랑 동일하기에)
5.그림 14-5의 도난 경보기가 올바르게 동작되지 않는다고 가정하여라. ENABLE 스위치가 작동(ready)위치에 있지만 입력 스위치 중 하나가 개방(open)되어도 led에 불이 들어오지 않는다. 이 같은 고장에 대해 적어도 세 가지의 이유를 제시해 보아라. 가장 가능성이 있는 이유에 대해 원으로 표시해 보아라.
도난방지 우측 회로는 액티브-LOW입력 S-R래치의 회로랑 일부를 제외하고 비슷하다고 봐도 무방하다. 그러면 S-R래치의 진리표를 체크해보면
LED가 ON이되려면 S-R래치 입력은 S=0,R=1 (래치 SET상태)가 되어야 한다.
문제 조건에서 ENABLE가 작동위치라고 하였다.
그러면 래치 이전 7400 NAND게이트에는 입력1에는 각각 1 , 1 입력이 들어가 있다.
스위치가 OPEN되어 HIGH입력이 들어가야하므로 상단 NAND게이트입력 1 , 1 =출력 0이 되어 LED가 ON이 되어야한다.
그런데 LED 불이 들어오지 않는다면 원인으로는 S-R래치입력에 01 입력이 되지 않았고 Q 출력은 1이라는것,LED입력전압을 감안해서 문제를 해결을 해보게되면 가능한 원인으론
①LED 5V의 미입력 혹은 입력전압의 330Ω저항의 개방
일단 LED에 5V가 인가되지가 않는다면 LED에 불이 들어오지 않게 되는건 당연하다.
HIGH출력이라도 TTL논리의 출력전압은 낮기에 LED를 ON시키기에는 무리가 있을것이다.
②RESET 버튼이 항상 눌려 있을 경우
RESET버튼이 항상 눌려있게된다면 Q 출력 NAND게이트 (Negative-OR)에는 한쪽입력은 항상 0이 인가될것이다. 0이 들어가게되면 어떠한 결과와 상관없이 0*X=1 을 출력하므로 LED는 OFF가 된다. (LED가 ON되려면 LOW출력이 나와야함)
③진리표의 무효조건. 즉 S-R 입력이 0 0 일 경우
스위치가 OPEN시 LED가 ON들어와야 정상이다. 즉 NC스위치 1이 입력이 된다. (시작점)
만약 스위치의 5V의 저항을 개방시켜 개방입력을 넣게 되더라도 1이 입력이 된다.
ENABLE 작동상태라고 했으니. 5V 1.0KΩ 개방되더라도 항상 상위 NAND 게이트에는 1 1 입력이 들어가면 항상 0을 출력한다.
그래서 불변상태 S-R 1 1 인 경우는 고려할 수가 없다.
즉 S입력은 항상 0이라는것을 감안하면 S-R 0 0 입력 무효조건입력상태일 경우 LED가 OFF될것이다. 그것을 고려하면
2번째 NAND게이트의 개방이 될경우나 NOR게이트에 결선을 안하고 NC스위치를 직접연결한 경우를 고려할 수가 있을것이다.
고찰
이번실험의 목표는 래치(latch)가 SPDT 스위치의 바운스(bounce)를 제거하는 방법에 대한 증명과 4개의 NAND 게이트와 하나의 인버터로부터 게이트된(gated) D래치를 구성과 테스트를 하는 실험이다
이번실험은 실험은 생각보다 해야할 분량도 많았고 솔직히 latch라는 회로가 좀 어려웠다.
기존실험처럼 단순히 * + > = 등 비교 덧셈 곱셈등 단순 산술이아니라 유지시키는 회로이기 때문이다. 이번실험을 통해 불변(이전상태기억) , 래치 SET (Q=1) ,래치 RESET(Q=0)상태를 확인해보앗다. SET 상태에 LED가 들어온뒤 불변상태의 입력을 두 개되면 LED가 지속적으로 표현이 된다는 사실을 알수있었고 이실험을 통해 S-R래치의 진리표를 체크해볼수 있었다.
그후 래치회로에서 추가적으로 ENABLE HIGH LOW입력과 펄스파형의 입력을 넣었을때의 테스트를 추가로 진행 하였다.
펄스파형을 넣고 ENABLE HIGH일경우에는 출력신호가 10->01->10->01반복적으로 들어가게되어 LED가 반복적으로 적색->녹색->적색->녹색 사실을 파악하여 SET->RESET->SET이 반복적으로 수행하는걸 파악할수 있었다.
ENABLE LOW입력을 넣게되는경우는 S-R입력에 항상 0 0 입력으로 무효조건을 테스트하는것이다. 불변조건 테스트 출력결과는 Q=1 Q =1로 출력결과가 나타난다.
즉 불변조건은 기존상태를 유지하는 조건이다. 우리는 LOW유지 첫실험에서는 적색 LED가 켜졌다. 그후 출력을 단락시키고 빼면 단락시킨LED램프 ON,ON 유지를 확인하여 불변상태를 테스트 하였다..
그후 도난방지기 실험을 통하여 S-R래치를 어떠한곳에 쓰일수 있는지 에 관한 예시에대한 실험테스트를 하였다. 도난방지기의 창문이나 출입문이 열었을때 LED가 ON이 된다. 그런데 다시 창문이 닫히더라도 LED는 OFF가되면안된다. 이부분에서 R-S래치 불변(이전상태기억)을 이용하여 회로가 구성되었다는 사실을 깨달을수 있었다.
이 실험이후로 D플립플롭에관한실험을 진행하였다.
솔직히 D플립플롭에대한 내용은 상당히 어려웠고 이해를 하기가 힘들었다. 참고서적을 통해 다음과같은 내용을 알수있었고
※D플립플롭은 D입력이 HIGH이면 클럭펄스 상승에지에 SET이 되며, D입력이 LOW이게 될경우에 RESET이 되며 클럭펄스 상승에지에서 저장이 된다.
이내용을 토대로 플립플롭의 진리표를 확인하는 실험이 었다는걸 깨달았다. 실험테스트 결과 D입력을 클럭펄스가 아닌 Q 출력을 넣게 될경우에는 파형이 클럭펄스 상승에지상태일때 마다 출력이 변한다는 결론을 알수 있었다.
이번실험을 RS래치의 응용에 관한 사용 예시(도난경보시스템)와 사용에 관련된 부분에대해서 알게 되었고 D플립플롭의 동작에대해서 알수 있었다.
우리실험은 일부 문제점이 발생하여 잘못된결과를 한가지를 얻었으며 실험 , 지연펄스제거 CLR LOW입력 실험사진미비(실수로찍지못하였습니다. 오실로 파형만 찍게되었습니다.), 비동기입력이 안나오게된결과)가 되었다. 문제의 원인으로는 실험기구의 오작동,실험결선의 문제등이 있을수 있을것이다. 이외를제외한 실험은 성공적으로 할수있었고 이번실험의 양은 많고 내용이해가 어려워서 실험이 조금 기존실험에 조금 힘들었던 실험이었으며 래치회로 d플립플롭에 관해 알수 있었다.

키워드

실험14,   D래치,   D플립플롭,   최신디지털공학실험14,   D래치와 D플립플롭,   최신디지털공학실험