Transcript 어셈블러로 배우는 마이크로프로세서 8051기반의 이론, 실습, 구현

어셈블러로 배우는 마이크로프로세서
제2장
어셈블러로 배우는 마이크로프로세서
8051기반의 이론, 실습, 구현
-1-
chapter 02.
전자부품 및 회로설계의 기초
어셈블러로 배우는 마이크로프로세서
제2장
학습 목표
 하드웨어 설계에 필요한 전자부품의 종류 및 특성
을 파악한다.
 회로도 작성에 필요한 사항을 이해한다.
 아날로그 소자의 기본적인 설계방법을 이해한다.
 디지털 IC 소자의 기본적인 설계방법을 이해한다.
-3-
어셈블러로 배우는 마이크로프로세서
제2장
목
차
1. 개 요
2. 전자 부품의 종류 및 사용방법
3. 회로도의 해석
-4-
어셈블러로 배우는 마이크로프로세서
제2장
1. 개 요
1.1 전압, 전류, 저항
 전압
전기를 흘리는 힘을 나타내는 것(단위 : 볼트([V])
 전류
흐르는 전기의 양을 나타내는 것(단위 : 암페어([A])
 저항
전기를 흐르기 어렵게 하는 요소나 부품을 의미 (단위 : 옴([Ω])
수류 = 전류
저항
수압 = 전압
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1.2 직류와 교류
 직류(DC: Direct Current)
전기가 항상 같은 방향으로 일정하게 흐르는 상태를 말하는 것으로 건전지에
서 흐르는 전류가 직류
 교류(AC: Alternating Current)
주기적으로 전기가 흐르는 방향이 바뀌어 플러스(+)와 마이너스(-)가 교대로
나타나는 상태를 말하는 것으로 가정에 들어오는 전기가 교류
전압
전압
시간
시간
직류
교류
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1.3 주파수와 주기
 주파수(frequency)
주기적인 파형이 1초 동안에 진동한 횟수를 의미(단위: 헤르츠, Hz)
 주기(period)
주기적인 파형이 1 회 반복하는데 걸리는 시간을 의미
주파수와
주기와의 관계
1초
1 초에 1번 진동 = 1Hz
1 초에 2번 진동 = 2Hz
1 초에 1000번 진동 = 1kHz
 Duty cycle
Duty Cycle 
tw
100[%]
T
-7-
T
1
,
f
f 
1
T
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1-4. 회로의 기본법칙
 오옴의 법칙(Ohm’s law)
오옴의 법칙은 직류 전원의 전압과 회로에 흐르는 전류의 관계를 나타낸 것으
로서 “회로에 흐르는 전류의 크기는 기전력의 크기에 비례하고 저항의 크기에
반비례 한다.” 라고 정의
전류 I [A ]
기전력
E [V ]
저항
R []
-8-
E  RI
I
E
R
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제2장
 키르히호프의 법칙(Kirchhoff's Law)
제1법칙 : 전류가 흐르는 길에서 들어오는 전류와 나가는 전류의 합이 같다
제2법칙 : 회로에 가해진 전원전압과 소비되는 전압강하의 합은 같다
1[]
2[]
3[]
1[V]
2[V]
3[V]
V=6[V]

Ii 

기전력  전압강하
Io
키르히호프의 법칙 제2법칙
키르히호프의 법칙 제1법칙
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2. 전자 부품의 종류 및 사용방법
 전자 부품의 종류
능동부품
입력과 출력을 갖추고 있으며，전기를 가한 것만으로 입력과 출력에 일정한
관계를 갖는 소자를 능동 소자라고 부른다. 트랜지스터, IC, 다이오드, 연산 증
폭기 등이 있다.
수동부품
부품 스스로 아무 동작도 할 수 없지만 능동 소자와 조합되었을 때 그 기능을
발휘하는 부품으로 저항, 코일, 콘덴서 등이 있다.
 보조부품
소자의 접속 및 고정하기 위한 부품으로 커넥터, 기판, 단자, 스위치, 선재 등이
있다.
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 전자 부품의 사용방법
 부품의 종류
동일한 부품이라도 여러 가지 종류가 있으며 각 종류별로 독특한 특성이 있으
므로 그 특성이나 특징을 잘 이해하고 사용
 부품의 규격
각 부품에는 규격이 정해져 있으므로 규격을 잘 이해하고 능숙하게 다루는 것
이 설계의 기본
 최대 정격
각각의 부품에는 최대 정격이 있으며 그 범위 내에서 사용
 외형 및 크기
부품에는 동일한 종류라도 크기가 다양하므로 특징을 파악한 후 크기를 결정
 발열의 고려
전자 부품의 대부분은 동작 시 발열하는 특징이 있으므로 전원이나 대전류를
취급하는 부품에 대해서는 방열을 충분히 고려
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2.1 저항
 저항의 종류
저항을 기능에 따라 나누면 고정 저항과 가변 저항으로 나눌 수 있으며 일반적
으로 저항이라고 하면 고정 저항을 의미
고정 저항
가변 저항
어레이 저항
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 고정 저항
 탄소 피막 저항: 가격이 저렴하고 가장 많이 사용
 금속 피막 저항: 온도특성이 좋은 고 정밀도(0.1%~0.5%)저항이므로 고정밀도가 필
요할 때에 사용
 시멘트 저항: 대전력이 요구되는 회로에 사용
 권선저항: 안정성이 좋은 정밀저항이므로 계측기에 주로 사용
 어레이(Array) 저항: 여러 개(4~10개 정도)의 저항을 하나의 패키지 형태로 한 것이
며, 디지털 회로처럼 동일한 회로에 다수의 저항이 필요한 경우 사용
탄소 피막 저항
금속 피막 저항
권선 저항
어레이 저항
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시멘트 저항
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 가변 저항
 가변저항(variable resister)이란 저항을 가변할 수 있는 부품
 볼륨타입: 샤프트를 외부에 내고 손잡이로 변화시키는 형태
 반고정 타입: 드라이버 등으로 돌리는 형태이며, 한번 변경하면 움직이지
않는 경우에 사용하며 주로 성능 조정용으로 사용
반고정 타입
볼륨타입
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 저항치 및 컬러코드
0
1
2
3
4
5
6
7
8
 저항의 단위: (옴, Ohm)
1000 = 103 = 1k
(Ex
(Ex
(Ex
(Ex
1)
2)
3)
4)
갈색,
황색,
등색,
황색,
흑색,
자색,
등색,
녹색,
적색,
등색,
황색,
갈색,
1000,000 = 106 = 1M
금색
금색
금색
은색
: 10100 = 1000() = 1(K) (오차 5% )
: 47103 = 47k (오차 5%)
: 33104 = 330k (오차 5%)
: 45101 = 450 (오차 10%)
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9
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 저항의 기능과 용도
전류의 흐름을 제한하는 것으로 전기회로를 순조롭게 동작하도록 하는 기능
을 가지고 있는 것이 저항이며 전기 회로에서 중요한 부품 중 하나이다.
Dry Cell
1.5V
Dr y Cell
1.5V
Dr y Cell
1.5V
Dry Cell
1.5V
Dry Cell
1.5V
R
발광하지 않는다
전류가 너무 흐른다
VR  3  2  1[V]
R
이상적인 동작 상태
저항의 양단에
걸리는 전압
VR
1[V]

 67[]
I LED 0.015[A]
LED에 흐르는 전류(I LED
15[mA]인 경우 저항값
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)가
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 정격전력
P[W]  V [V]  I [A]
 소비 전력은 정격전력의 1/2이하로 사용
 직렬접속과 병렬접속
R  R1  R2  R3  ......
1
1
1
1



 ......
R R1 R2 R3
R1=10[]
R1=10[]
R2=40[]
R2=40[]
R
10  40  50[]
R
직렬접속
병렬접속
1 1
1 1
 

R 10 40 8
R  8[]
직렬의 경우는 저항이 많으면 합성 저항은 커지며,
병렬의 경우는 저항이 많을수록 합성 저항은 반대로 작아진다.
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2.2 콘덴서
 콘덴서의 기능
 전기를 저장하거나 방출하는 축전지로서의 기능
 직류를 통과하지 않는 성질을 이용하는 기능
 콘덴서의 단위 : [ F ]
[ pF ] = 10-12 ,
[F ] = 10-6
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 콘덴서의 주요 용도
 다이오드와 정류회로를 구성하여 교류를 직류로 만듬.
Smoothing Circuit
 펄스를 콘덴서의 충전 시간을 이용해서 시간 지연을 만듬.
Timer Circuit
Time Lag
Waveform
Shaping
Circuit
 저항과 함께 구성하여 여러 신호 중에서 저주파 신호만을 꺼냄.
Low-pass Filter
 저항과 함께 구성하여 여러 신호 중에서 고주파수 신호만을 꺼냄.
High-pass Filter
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 콘덴서의 종류
 전해 콘덴서
 정격 전압(2V~500V)이 있으며, 비교적 용량이 크다(0.1μF~15000μF).
 ±의 극성이 있으며, ２개의 리드선 중 긴 쪽이 플러스 극이다.
 직류 회로의 전원 필터나 교류 회로의 커플링(coupling)으로 사용한다.
 탄탈 콘덴서
 정격 전압(3V~35V)이 있으며, 비교적 용량(0.1μF~220μF)이 크다.
 ±의 극성이 있으며, ２개의 리드선 중 긴 쪽이 플러스 극이다
 전해 콘덴서보다 주파수 특성(DC~수 10MHz)이 좋기 때문에 노이즈 진폭
제한기나 바이패스, 커플링, 전원필터로서 사용한다.
전해 콘덴서
탄탈 콘덴서
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 콘덴서의 종류(Cont’d)
 세라믹 콘덴서
 정격 전압(25V~3kV)이 있으며, 비교적 용량(수pF~수 μF)이 작다.
 극성이 없으며 허용오차(±10%, ±20%)가 크다.
 고주파용 바이패스, 동조용, 고주파 필터로서 사용함
 바리콘
 외부에 샤프트가 있어서 손잡이로 가변할 수 있으며, 주로 라디오의 동조
용으로 사용
 트리머(Trimmer)
 샤프트가 없고 조정용 드라이버를 이용한 미세 조정용 형태
세라믹 콘덴서
에어 바리콘
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트리머
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 콘덴서 용량
 전해 콘덴서, 탄탈 콘덴서
 세라믹 콘덴서
 오차의 표시
Ｊ：5％ 이내
Ｋ：10％이내
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Ｍ：20％이내
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 세라믹 콘덴서(Cont’d)
48 × 102 = 4800 [pF] = 0.0048 [F]
오차 J = ± 5 %
20 × 103 = 20000 [pF] = 0.02 [F]
오차 K = ± 10 %
표시
변환치
단위
101
100
pF
102
0.001
μF
103
0.01
μF
104
0.1
μF
223
0.022
μF
333
0.033
μF
473
0.047
μF
474
0.47
μF
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2.3 다이오드
 다이오드 기능 및 종류
 정류효과 : 순방향(애노드케소드)으로만 전류가 흐르며, 그 역방향은 거
의 전류가 흐르지 않는 기능(교류를 직류로 변환하는 효과)
Anode
P
N
Anode
Cathode
Cathode
 순방향과 역방향 특성
Cathode
V
Cathode
Flow of
electricity
Anode
Flow of electricity
Flow of electricity
I
R
Cathode
Anode
Cathode
Anode
Anode
Flow of
electricity
Flow of
electricity
역방향 바이어스
순방향 바이어스
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 다이오드 종류
 범용 다이오드
가장 기본적인 다이오드로 게르마늄과 실리콘 다이오드로 분류한다. 대부분의 용도
(검파, 정류, 스위칭 등 )에 사용되며 순방향 전압 강하는 0.7[V] 정도
 쇼트키 베리어 다이오드
고속 스위칭이나 마이크로파대의 믹서 등에 사용되고 있으며, 순방향 전압 강하는
0.2[V] 정도로 매우 낮은 것이 특징
 PIN 다이오드
특수한 PN 접합구조이며, 고주파 회로의 스위칭용에 사용
 제너 다이오드
어느 일정 전압 이상이 되면 역방향 전류가 급격하게 흐르는 특성이 있어서 정전압 회
로나 기준 전압용으로서 사용
◀
◀
◀
◀
◀
◀
범용 게르마늄 다이오드
범용 게르마늄 다이오드
범용 실리콘 다이오드
쇼트키 베리어 다이오드
제너 다이오드
제너 다이오드
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2.4 트랜지스터
 트랜지스터의 동작 설명
C( Collector)
B( Base)
C( Collector)
B( Base)
E( Emitter)
NPN Type
(2SC, 2SD)
E( Emitter)
PNP Type
(2SA, 2SB)
베이스(수도벨브),
콜렉터(수도꼭지),
에미터(수도배관)
 수도벨브를 작은힘(베이스의 입력신호)으로 제어하여 수도꼭지에서 많은 물이 나오
며, 물의 양(콜렉터 흐르는 전류)을 조절한다고 생각하면 이해하면 된다.
 트랜지스터는 증폭(아날로그 신호)과 스위칭(디지털 신호) 기능을 한다
 트랜지스터의 종류
Transistors
Bipolar Transistors
NPN Type
PNP Type
Unipolar Transistors
Junction Type
FET(J-FET)
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MOS Type
FET(J-FET)
GaAs Type
FET(J-FET)
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 트랜지스터의 종류(허용전력에 따른 분류 )
 소신호 트랜지스터: 비교적 작은 전류 (300[mA] 이하)를 취급할 때 사용하
는 트랜지스터이며, 최대 콜렉터 전류가 500[mA] 이하이고, 최대 콜렉터
손실이 1[W] 미만의 트랜지스터
 대전류용 트랜지스터 : PC 가 1[W] 이상의 것을 의미한다. 소신호 트랜지스
터에 비해 최대 콜렉터 전류와 최대 콜렉터 손실이 크고 발열에 대비하여 형
상도 크고 금속으로 쉴드(shield) 되어 있거나 방열판이 첨부
소신호 트랜지스터
대전류용 트랜지스터
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 트랜지스터 규격표
최대정격 (Ta=25 ℃)
항 목
기호
정격
단위
콜렉터 베이스간 전압
VCBO
60
V
콜렉터 에미터간 전압
Vceo
50
V
에미터 베이스간 전압
VEBO
5
V
콜렉터 전류
IC
150
mA
베이스 전류
IB
50
mA
콜렉터 손실
PC
400
mW
접합부 온도
TI
125
℃
보관온도
Tstg
-55 ~ 125
℃
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2.5 집적회로(IC)
 패키지별 분류
SIP
ZIP
DIP
QFP
SOP
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 디지털 IC
 종류
 SSI (Small Scale Integrated)
 MSI (Middle Scale Integrated)
 LSI (Large Scale Integrated)
 VLSI (Vary Large Scale Integrated)
 동작속도
형
명
동작속도
비
고
74LS 시리즈
15ns
표준적인 제품
74ALS 시리즈
11ns
표준 고속 타입
74F 시리즈
６ns
특히 고속의 타입
74AS 시리즈
５ns
특히 고속의 타입
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 디지털 IC (Cont’d)
 프로그램 가능 IC
EPROM
FPGA(Field Programmable
Gate Array)
27C256 : 27은 EPROM, C는 CMOS 타입, 256은 256kbit 즉, 32kbyte
27C512 : 27은 EPROM, C는 CMOS 타입, 512는 512kbit 즉, 64kbyte
27C010 : 27은 EPROM, C는 CMOS 타입, 010은 1Mbit 즉, 128kbyte
27C040 : 27은 EPROM, C는 CMOS 타입, 040은 4Mbit 즉, 512kbyte
62256 : 62는 SRAM, 256은 256kbit 즉, 32kbyte
68512 : 68은 Low Power SRAM, 512는 512kbit 즉, 64kbyte
681000 : 68은 Low Power SRAM, 1000은 1Mbit 즉, 128kbyte
28C16 : 28은 EEPROM, C는 CMOS 타입, 16은 16kbit 즉, 2kbyte
28C64 : 28은 EEPROM, C는 CMOS 타입, 64는 64kbit 즉, 8kbyte
29C010 : 29는 Flash 메모리, C는 CMOS 타입, 010은 1Mbit 즉, 128kbyte
29C040 : 29는 Flash 메모리, C는 CMOS 타입, 040은 4Mbit 즉, 512kbyte
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제2장
 아날로그 IC
 연산 증폭기(OP Amp: Operational Amplifier )
기본 기능은 선형 증폭이며 아날로그 입력을 일정한 비로 증폭하고 출력
하는 기능을 갖고 있다.
 증폭율이 상당히 높기 (105 이상) 때문에 회로 설계상 무한대의 증폭 비율
을 갖는 이상적인 증폭기로서 취급 할 수 있다.
 이 무한대의 증폭율을 전제로 하면 피드백 회로를 구성할 때 증폭율을 저
항의 비율 만으로 결정 할 수 있어서 연산 증폭기라 할 수 있다.

+
외형
회로도 기호
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제2장
 아날로그 IC (Cont’d)
 ３단자 레귤레이터
레귤레이터의 기능은 출력전압을 항상 일정하게 유지하는 작용을 하며 출력
전류나 입력 전압의 변화에 대해서도 안정된 출력 전압을 유지한다.
 파워 앰프용 IC
전용의 아날로그 IC의 대표적인 것으로 오디오의 출력 앰프로 소형 저출력부
터 대형 고출력 앰프까지 다양한 종류가 있다.
 모터 제어용 IC
DC 모터의 회전 방향 제어나 속도 제어 등이 가능한 IC가 있고 마이크로프로
세서와 접속하여 각종 복잡한 제어가 가능한 것도 있다.
３단자 레귤레이터
파워 앰프용 IC
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모터 제어용 IC
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2.6 광 관련 반도체 부품
 발광 다이오드(LED)

반도체에 특정한 불순물이 혼입되면 PN 접합에 순 방향 전류가 흐를 때 불순물
의 종류에 따라 특정한 파장의 빛이 방출되는 원리를 이용

색상의 종류는 적색, 녹색, 황색이 주류이며 최근에는 청색 발광 다이오드가 개
발되어 빛의 ３원색이 가능해저서 전(全) 컬러의 화상 표시가 가능
발광 다이오드(LED)
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제2장
 적외선 발광 다이오드
LED의 일종으로 적외선(infra red) 파장의 빛을 발생하도록 만든 발광 다이오
드이며, 텔레비전 등의 리모콘(remote control)에서 신호 송신용으로 많이 이용
되고 있으며 다양한 크기와 형태가 있다.
적외선 발광 다이오드
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 수광 소자
 포토 다이오드
포토 다이오드의 접합부에 빛을 쬐면 발광 다이오드와 반대의 원리로 빛 에
너지에 의하여 전류가 흐르고 흐른 전류는 빛의 세기에 비례한다.
 포토 트랜지스터
포토 다이오드와 동일한 원리이며, 트랜지스터의 베이스에 빛이 입사하면 콜
렉터 전류가 흐르는 원리를 이용한 것이다.
 Cds 셀
Cds 소자는 빛이 입사하면 전기 저항이 작아지는 특성을 이용한 것이다. 감
도는 좋으나 응답 속도가 포토 다이오드나 포토 트랜지스터보다 느리다.
Cds 셀
포토 트랜지스터
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제2장
 7-세그먼트
숫자를 표시하기 위해 7개의 LED를 실장한 소자로서,７개의 소자로 숫자를 표
시할 수 있게 되어있기 때문에 ７-세그먼트라고 불리고 있다.
 애노드 공통(common anode)
다이오드의 모든 애노드는 일반적으로 +5[V]에 연결되어서 불을 켜기를 원
하는 다이오드들에 0[V]를 가하면 된다.
 캐소드 공통(common cathode)
다이오드의 모든 캐소드가 0[V]에 연결되어서 불을 켜기를 원하는 다이오드
들에 +5[V]를 가하면 된다.
7-세그먼트 외관
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제2장
 액정 표시기(LCD)
최근에 마이크로 컴퓨터의 표시부에 많이 사용되고 있다. 표시 문자의 크기
나 문자 수 등에 따라 많은 종류가 있으며 사용 목적에 따라 적당한 것을 선
택하여 사용한다. 마이크로컴퓨터의 표시용으로 많이 사용되며 영어나 일어
를 표시할 수 있는 것이 일반적이다.
액정 표시기(LCD)
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제2장
 포토 커플러와 포토 리플렉터
 포토 커플러(photo coupler)
발광 다이오드와 포토 다이오드 또는 포토 트랜지스터를 마주보게 배치한 소
자이며, 컴퓨터와 외부 기기의 접속 등 전기적으로 절연하는 경우 사용
 CDS 포토 커플러
CDS 소자와 발광 다이오드를 마주보게 배치하고 몰드한 소자로 피드백 회
로의 절연이 필요할 때 사용
 포토 리플렉터
포토 커플러와 같이 적외선 발광 다이오드와 포토 다이오드를 일체 성형하였
으나 마주보지 않고 나란히 배치하여 발광 다이오드의 빛이 수광 소자로 입
사하는 것이 아니고 장애물 등 검지하려는 물체나 형상에서 반사하는 빛을
수광 소자에서 받아 작동한다.
포토 커플러
- 39 -
어셈블러로 배우는 마이크로프로세서
제2장
2.7 기타 소자
 발진소자
 세라믹 진동자
수정 진동자 정도의 정밀도가 불필요하고, 비교적 가격이 저렴한 경우
 수정 진동자
안정된 발진 소자로서 입수가 용이하고, 주파수 범위도 넓으며 발진 회로도
비교적 간단하기 때문에 많은 면에서 사용
 수정 발진 유니트
최근 많이 쓰여지고 있는 것으로 미리 수정 진동자와 전자 회로를 조합시켜
서 유니트화 한 것이 있다. 안정된 발진을 위한 전자회로가 내장되어 있으
며 전원만 접속하면 신호가 출력되기 때문에 편리하게 사용할 수 있다.
세라믹 진동자
수정 진동자
- 40 -
수정 발진 유니트
어셈블러로 배우는 마이크로프로세서
제2장
 스위치 류
외부 조작 스위치
 DIP 스위치
 로터리 스위치
 디지털 스위치

DIP 스위치
외부 조작 스위치
디지털 스위치
로터리 스위치
- 41 -
어셈블러로 배우는 마이크로프로세서
제2장
 기구부품
IＣ 소켓
 방열판(heat sink)
 스피커(speaker)
 전자 부저(buzzer)

IＣ 소켓
방열판(heat sink)
스피커(speaker)
전자 부저(buzzer)
- 42 -
어셈블러로 배우는 마이크로프로세서
제2장
3. 회로도의 해석
3.1 회로도의 기본적인 규칙
 회로도의 기본적인 요소
부품의 명칭 또는 종류: 어떠한 부품들을 사용하는가?
 사용하고 있는 부품의 정수: 부품의 정수는 얼마인가?
 부품 사이의 접속 관계: 각 부품들은 어떻게 연결되었나?

- 43 -
어셈블러로 배우는 마이크로프로세서
제2장
 접속과 교차
T자형 교차점은 접속된 것이다.
 +자형 교차점에 점이 있으면 접속된 것이며 그렇지 않은 것은 접속되지 않
은 것이다.
 +자형 교차점에 반원이 있으면 접속되지 않은 것이며 그렇지 않은 것은 교
차한 것이다.

반원표시는
교차한 것임
T자형표시는
접속된 것임
이 생략됨
-
+
2k
+
0.1
F가 생략됨
점을 찍은 것은
접속된 것임
- 44 -
어셈블러로 배우는 마이크로프로세서
제2장
 회로도상의 기본 단위
전기정수
기호
의미
사용 예
전압
V
Volt(볼트)
V，mV，V, kV
전류
A
Ampere(암페어)
A，mA，A
전력
W
Watt(와트)
W，mW，W, kW
저항
Ω
Ohm(옴)
Ω，ｋΩ，ＭΩ
인덕턴스
Ｈ
Henry(헨리)
H，mH
정전용량
Ｆ
Farad(패럿)
pF， Ｆ(uF)
주파수
Hz
Hertz(헤르츠)
Hz，KHz，MHz，GHz
기호
단위
읽는법
M
1000000(=106 )
mega(메가)
k
1000(=103)
kilo(킬로)
m
0.001(=10-3)
mili(밀리)

0.000001(=10-6)
micro(마이크로)
n
0.000000001(=10-9)
nano(나노)
p
0.000000000001(=10-12)
pico(피코)
- 45 -
어셈블러로 배우는 마이크로프로세서
제2장
 전원과 그라운드
Vcc
+5V
 회로도에 표시되지 않는 것

전원 및 그라운드의 접속

디지털 IC의 전원 및 그라운드

실장 레이아웃이나 배선의 방법

부품의 종류 (콘덴서나 저항)

기구 부품 관련

기능이나 타이밍 관련
- 46 -
어셈블러로 배우는 마이크로프로세서
제2장
3.2 트랜지스터 회로의 기본 설계법
 트랜지스터의 규격
 허용 전압 관점
컬렉터-에미터간 최대정격전압(Vceo)를 기준으로 하며 실제 1/2 이하의 전압
에서 사용하는 것이 좋다.
 허용 전류 관점
컬렉터 최대정격전류(Ic)를 초과해서는 안되며 실제 1/2 이하에서 사용
 증폭률 관점
직류 전류증폭율(hfe)로 단순하게 입력전류의 몇 배가 되어 출력되는지 계산
하면 되지만 트랜지스터마다 편차가 있으므로 최소값을 기준으로 설정한다.
 주파수 대역폭 관점
사용 가능한
주파수 
- 47 -
이득대역폭 ( f t )
직류전류증폭율 (h fe )
어셈블러로 배우는 마이크로프로세서
제2장
 디지털 회로에서 사용법




큰 전류나 높은 전압의 제어 : 7-세그먼트 제어, 모터나 릴레이 등의 드라이브, 전원
의 On/Off，조명등 제어
전압레벨의 변환 : 광 센서나 마이크의 신호 증폭 및 변환
직류전압 증폭 : A/D 변환 입력 신호 증폭 및 센서 출력의 증폭
큰 부하 제어
Vcc
Vcc
부
하
디지털 IC
IC
R2
IB
디지털 IC
R1
부
하
IC
IB
high 출력(전류유출)
low 출력(전류유입)
 R1, R2 결정
부하전류 IC가 100[mA]이고, hfe=100, IB=1mA, 디지털 IC의 전원을 5[V]라고 하면, VBE
는 약 0.6[V]로 일정하기 때문에 약 4.4[KΩ]이나 약간의 여유를 주어서 3.3[KΩ] 정도면
적당하다.
IC
5V  0.6V
IB 
R1  R2 
h fe
- 48 -
1mA
 4.4K
어셈블러로 배우는 마이크로프로세서
제2장
 부하가 코일인 경우
트랜지스터로 드라이브하는 부하가 모터나 릴레이처럼 코일부하일 때는 역기전력
에 주의해야 한다. 즉 코일의 전류를 on/off할 때 순간적으로 역방향의 높은 전압이
코일의 양단에 발생하여 트랜지스터의 컬렉터-에미터간에 가해져서 경우에 따라
트랜지스터가 파손될 수도 있다.
Vcc
코일부하
디지털 IC
다이오드를
추가하여
역기전력을
흡수한다
R1
코일 부하제어에서의 트랜지스터 사용법
- 49 -
어셈블러로 배우는 마이크로프로세서
제2장
 전압레벨 변환 방법(실제 회로)
각종 센서류는 출력 전압이 낮아서 디지털 회로에 직접입력으로 사용하기 부적절하므
로 트랜지스터로 전압레벨을 증폭하여 사용한다.
V cc
RC
센
서
R1
V cc
디지털
회로
RC
R2
센
서
V 
RC   CC   I C
 2 
센서의 출력이 0.6[V] 이상일 때
- 50 -
디지털
회로
R1
센서의 출력이 0.6[V] 이하일 때
어셈블러로 배우는 마이크로프로세서
제2장
 아날로그 회로에서 사용법

아날로그 신호를 증폭하기 위한 기본 회로는 대부분 에미터 접지 회로를 사용하며
최대한 깨끗하게 입력신호를 증폭해야 한다.

VCC : Given, hfe=100, ft : 가능한 큰 것 사용
V cc
RC
입력
C in
A-D
변환기
R2
R1
Re
Ce
아날로그 회로에서의 트랜지스터 사용법
 컬럭터 저항 결정
RC는 무신호시 출력전압이 전원 전압의 1/2이 되도록 한다. 예를 들어 VCC=5[V],
IC=2[mA]라면 RC =1.25 k = 약 1k)
V 
RC   CC   I C
 2 
- 51 -
어셈블러로 배우는 마이크로프로세서
제2장
 에미터 저항 결정
에미터 저항 RE는 입력신호가 1[V] 이상이 되어도 출력이 포화하지 않도록 하여
신호를 깨끗하게 증폭 할 수 있도록 한다.
 저항값의 결정은 대략 RC 의 1/5∼1/10 정도면 충분하다. 예를 들어 VCC =5[V],
IC=2[mA]라면 RC=1.25k 이므로 RE는 1KΩ÷5=200이다.

 베이스 저항 결정


VB=ICRE+0.6이므로 예를 들어, 2mA200+0.6=1.0V
hfe=100인 경우 Ib=0.02mA
Ib 

IC
h fe
베이스 저항은 베이스 전류의 10배 이상의 전류가 흐르게 하여 베이스 전류 및
베이스 전압이 변동하지 않도록 하며, R1과 R2는 다음과 같이 계산한다. 예를 들
면 R1=20[K], R2=5[K]이다.
Vb
V  Vb
R2 
R1  CC
10  I C
10  I C
- 52 -
어셈블러로 배우는 마이크로프로세서
제2장
 커플링 콘덴서(Cin)의 용량결정
교류신호를 증폭하는 경우 직류전압과 무관하게 하기 위해 커플링 콘덴서가 필
요하며, 입력신호의 최저 주파수 fc에 대하여 충분히 무시할 수 있는 임피던스가
되도록 해야 한다.
 입력 임피던스 Rin=R1//R2 . 예를 들면 fc =20Hz인 경우 Cin>2F이므로 4.7F 정
도를 사용하면 된다.

fc 
1
2RinCin
 바이패스 콘덴서 (Ce)의 결정

에미터의 콘덴서도 최저 주파수에 대하여 충분히 낮은 인피던스가 되도록 정해
야 하며 다음 식으로 구해진다. 예를 들면 Ce>40F 이므로 100F 정도를 사용하
면 된다.
Ce 
1
2f c Re
직류증폭시는 Cin 이나 Ce 는 불필요하므로 사용하지 않는다.
- 53 -
어셈블러로 배우는 마이크로프로세서
제2장
 연산 증폭기의 기본 설계법
 연산 증폭기의 기본
두 개의 차동입력과 하나의 출력이 있으며，전원 공급용 핀이 두 개 있다. 기본적
인 동작은 두 입력 단자간 전압의 차이를 증폭하여 출력하는 것이다.
+전 원
차동
입력
-
출력
+
-전 원
연산 증폭기 기호
증폭도가 무한대에 가깝다는 것이 큰 장점이며
부궤환을 걸어서 실용적인 증폭기로 동작시킨다.
- 54 -
어셈블러로 배우는 마이크로프로세서
제2장
 비교기 설계
비교기는 두 입력 전압의 차이를 검출하여 어느 쪽이 크고 작은지를 출력하는 회
로이다. 연산 증폭기를 비교기(comparator)로 사용할 때에는 부궤환(positive
feedback)을 걸지 않고 정궤환 (positive feedback)을 사용한다.
 V+>V-이면 출력은 (+)쪽으로 포화하며, V+<V-이면 출력은 (-)쪽으로 포화한다.

VV+
Vout
+
 반전 증폭기(inverting amplifier)

반전 증폭기는 기본적인 부궤환 회로를 실현한 회로이며, 입력에 비하여 극성이
바뀌어 출력되기 때문에 반전 증폭기라고 한다.
R2
Vi
R1
+
Vo
- 55 -
AV 
Vo
R
 2
Vi
R1
어셈블러로 배우는 마이크로프로세서
제2장
 비반전 증폭기(non-inverting amplifier)

비반전 증폭기는 전압을 반전시키지 않고 설정한 증폭도에 따라 증폭한다.
R2
R1
Vi
+
AV 
Vo
Vo
R
 1 2
Vi
R1
 Voltage follower
Voltage follower는 매우 간단한 회로로서 동작도 입력 전압을 그대로 출력 하는
것으로 매우 단순한 것이지만 시스템을 설계하는데 있어서 중요한 역할을 한다.
 이 회로를 사용하는 목적은 크게 임피던스의 변환과 회로의 분리이다.

Vi
+
AV 
Vo
- 56 -
Vo
1
Vi
어셈블러로 배우는 마이크로프로세서
제2장
 저주파 증폭회로의 설계

직류에서부터 10KHz 이하의 신호를 증폭하는 회로를 말하며 이러한 회로는 A/D
변환을 위해 센서신호 등 미세한 전압을 증폭하거나 디지털 회로에서 검출 가능
한 전압으로 증폭하는데 사용된다.
R3
R1  R2
+5V
R1
V in
R4
R2
V out
+
 연산 증폭기의 규격
① 전원 전압 범위 (Supply Voltage Range)
② 이득 대역폭 (Gain-Bandwidth)
③ 최대 출력전압 (Output Swing)
④ 단일전원으로 사용 가능한가?
- 57 -
AV  1 
R3  R4
R1
어셈블러로 배우는 마이크로프로세서
제2장
 디지털 회로의 기본 설계법
 데이터의 래치
마이크로컴퓨터 등의
컴퓨터로부터 출력된
출력상태를 유지하기
립플롭이나 래치같은
출력명령으로 외부에 데이터를 출력할 때 실제로 마이크로
데이터는 한 순간간밖에 출력되지 않는데 이것을 계속에서
위해 사용하는 것이 래치(latch)회로다. 이를 위해서는 D 플
IC를 사용한다.
2
3
4
5
6
7
8
9
4
2
D PR
Q
3
CP
CLR
Q
5
6
11
1
1
74HC74(D flip flop)
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
D8
Q1
Q2
Q3
Q4
Q5
Q6
Q7
Q8
19
18
17
16
15
14
13
12
CLK
OC
bus latch driver(74HC574)
- 58 -
어셈블러로 배우는 마이크로프로세서
제2장
D
D
CP
(Strobe)
CP
(Strobe)
정상적으로
저장됨
불안정하여
저장여부 블투명
래치 회로의 타이밍 도
 정논리와 부논리

클록신호에 부논리가 많이 사용되고 있는데 그 이유는 디지털 IC의 노이즈(noise)
마진에 차이가 있기 때문이다. 범용 디지털 IC는 high 레벨쪽의 노이즈 마진이 크
기 때문에 중요한 신호인 클록은 평상시 high 상태로 두어 노이즈에 민감한 반응
을 하지 않도록 하고 있는 것이다.
전압레벨
정 논리
부 논리
+5[V]
HIGH=1
HIGH=0
0[V]
LOW=0
LOW=1
- 59 -
어셈블러로 배우는 마이크로프로세서
제2장
 디코더 IC의 사용법
인에이블(enable) 단자를 이용하여 출력 핀 전체를 제어 가능하며, 응용 예는 마이
크로컴퓨터의 주변기기 어드레스의 디코더에 이용한 것이다.
선택단자
C B A
0 0 0
0 0 1
0 1 0
0 1 1
1 0 0
1 0 1
1 1 0
1 1 1
X X X
X X X
X X X
디코더 IC 74138
입력
출력
인에이블
G1 G2A G2B Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0
1
0
0
1 1 1 1 1 1 1 0
1
0
0
1 1 1 1 1 1 0 1
1
0
0
1 1 1 1 1 0 1 1
1
0
0
1 1 1 1 0 1 1 1
1
0
0
1 1 1 0 1 1 1 1
1
0
0
1 1 0 1 1 1 1 1
1
0
0
1 0 1 1 1 1 1 1
1
0
0
0 1 1 1 1 1 1 1
0
X
X
1 1 1 1 1 1 1 1
X
1
X
1 1 1 1 1 1 1 1
X
X
1
1 1 1 1 1 1 1 1
74138 IC의 진리표
- 60 -
어셈블러로 배우는 마이크로프로세서
제2장
 디코더 IC의 사용법(Cont’d)
 마이크로컴퓨터의
입출력 명령을 실행하면 어드레스 버스(A0~A7)에는 특정 디바
이스의 어드레스가 포함되어 있으며 입출력에 관한 신호인 것을 알리기 위해 IORQ
신호가 같은 타이밍에 출력된다. 어드레스 버스에서 나오는 어드레스는 특정한 주
변기기를 지정하기 위한 것으로 어떤 디바이스를 지정했는지 그 어드레스를 추출
하기 위해 디코더 IC를 사용한다．
마이크로컴퓨터
8
어드레스 버스
8
데이터 버스
IORQ
입/출력 타이밍
제어
RD
WR
Address bus
A0~A7
Address bus
A0~A7
Data bus
D0~D7
IORQ
IORQ
RD
WR
디코더
출력
디코더
출력
Data bus
D0~D7
데이터 출력
데이터 입력
- 61 -
어셈블러로 배우는 마이크로프로세서
제2장
 디코더 IC의 사용법(Cont’d)
 ８비트를
전부 디코드한 경우 디바이스 어드레스로 00H에서 07H이 지정될 때 디
코더 출력 중 어느 하나가 low가 된다. 또한 이 회로에서는 입출력 명령인 것을 나
타내는 IORQ 신호도 함께 디코더 IC의 인에이블 핀에 접속하여 입출력 명령일 때
만 디코더 출력이 나오게 하고 있다.
이
디코드 출력 중 하나를 선택신호로 사용하면 출력명령 시 어느 디바이스에 출
력하는 것인지 알 수 있으며 해당 디바이스를 선택하는 어드레스로 사용할 수 있
다.
1
A0
A1
A2
A3
2
3
6 G1
4 G2A
5 G2B
A4
A5
A6
A7
IORQ
８비트 디코드하는 예
- 62 -
Y0
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
Y7
74HC138
15
14
13
12
11
10
9
7
어셈블러로 배우는 마이크로프로세서
제2장
 디코더 IC의 사용법(Cont’d)
 실제
회로에서 출력명령이 실행되면 출력된 WR 신호를 래치의 클록신호로 사용
하고 있다.
이
회로에서는 디바이스 어드레스가 01H일 때 디코더 출력 Y1이 low로 되고 데이
터 버스(D0~D7) 신호를 래치 IC (74HC541)에 래치하여 출력한다.
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
WR
2
3
4
5
6
7
8
9
1
19
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
G1
G2
Y0
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
Y7
15
14
13
12
11
10
9
7
74HC541
1
A0
A1
A2
A3
2
3
6 G1
4 G2A
5 G2B
A4
A5
A6
A7
IORQ
Y0
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
Y7
74HC138
- 63 -
18
17
16
15
14
13
12
11
실제 디코딩 회로
어셈블러로 배우는 마이크로프로세서
제2장
 3-State 버퍼의 사용법
 마이크로컴퓨터의
버스에 접속하는 경우에 버스버퍼용 IC를 사용하는데 이것은
데이터 버스가 3-스테이트 라고 하는 특수한 조건을 사용하고 있다. 이 3-스테
이트의 의미는 통상 디지털 IC는 high 또는 low의 두 가지 값으로 동작하지만 3스테이트는 high나 low 외에 그 어느 쪽도 아닌 상태, 즉 하이 임피던스 상태가 하
나 더 존재 하기 때문에 3-스테이트 라고 불리고 있다.
Address bus
Microprocessor
bus
Data bus
Address
decoder
Bus buffer
Address
decoder
Bus buffer
CS
주변기기
RD
주변기기
74HC245
2
3
4
5
6
7
8
9
19
1
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
G
DIR
Y0
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
Y7
18
17
16
15
14
13
12
11
Internal
bus
at write
at read
마이크로컴퓨터 시스템에서 버스버퍼 사용 예
- 64 -
실제 버스 버퍼용 IC 사용 예