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Chapter 13. 논리회로 실험 • 논리회로를 구성하고 측정할 수 있다. • 기본 논리게이트, 조합논리회로, 순서논리회로의 동작 특성을 실험 을 통해 이해할 수 있다. • 다양한 논리회로의 동작 특성을 시뮬레이션을 통해 이해할 수 있다. • 응용 논리회로를 설계할 수 있다. 01. 실험 개요 08. 코드 변환기 02. 기본 논리게이트 09. 플립플롭 03. 불 대수와 드모르간의 정리 10. 비동기식 카운터 04. XOR 게이트 11. 동기식 카운터 05. 가산기와 감산기 12. 레지스터 06. 디코더와 인코더 13. 멀티바이브레이터 07. 멀티플렉서와 디멀티플렉서 01 실험 개요 1. TTL/CMOS IC의 핀 번호 Notch point 1 2 3 4 5 6 7 Index hole 14 13 12 11 10 9 8 01 실험 개요 TTL/CMOS IC 명명법 14 13 12 M 1 2 11 10 9 8 MC74F00N 3 4 5 6 7 패키지 외형 N : Plastic DIP J : Ceramic DIP W : Flat Pack 제조회사 SN : Texas Instrument MC : Motorola DM : National Semiconductor IM : Intersil N : Signetics MM : Monolithic Memories P : Intel H : Harries F : Fairchild AM : Advanced Micro Devices CD : RCA HD : Hitach DN/MN : Mitsubishi MB : Fujitsu TC : Toshiba HY : Hyundai GD : GoldStar K- : Samsung 시리즈명 74 : TTL 40 : CMOS 기능에 따른 고유번호 회로타입 H : High Speed L : Low Power F : Fast S : Schottky LS : Low Power Schottky AS : Advanced Schottky ALS : Advanced Low Power Schottky HC : High Speed CMOS(CMOS compatible) HCT : High Speed TTL-type CMOS (LS TTL compatible) AC : Advanced fast CMOS ACT : Advanced fast TTL-type CMOS(AC TTL compatible) 01 실험 개요 2. 저항값 읽는 법 저항의 단위: (옴, Ohm) 1,000= 103 = 1K 1,000,000= 106 = 1M 네 번째 띠는 오차범위를 나타낸다. 네 번째 띠의 색이 금색이면 ±5%(J), 은색이면 , ±10%(K)이며, 색이 없으면 ±20%(M)를 나타낸다. 검정 갈색 빨강 주황 노랑 녹색 청색 보라 회색 흰색 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 제4색띠(오차) 제3색띠(승수) 제2색띠(둘째숫자) 제1색띠(첫째숫자) 금색(5%) 빨강(2) 검정(0) 갈색(1) (갈색, 검정, 빨강) 102: 10102 = 1000 = 1k 저항값이 1K이고 오차가 5%라는 의미는 10000.05=50이므로 실제 이 저항 을 멀티메타로 측정하면 950~1050 사이의 값이 측정된다. 01 실험 개요 저항값 계산 예 • (예 1) 녹색, 청색, 검정, 금색: 56100 = 56 (오차 ±5%) • (예 2) 주황, 주황, 갈색, 금색: 33101 = 330 (오차 ±5%) • (예 3) 빨강, 보라, 주황, 금색: 27103 = 27K (오차 ±5%) • (예 4) 노랑, 보라, 노랑, 금색: 47104 = 470K (오차 ±5%) • (예 5) 갈색, 검정, 녹색, 은색: 10105 = 1M (오차 ±10%) 허용 오차 ±1%의 고정밀도 저항은 유효숫자가 3자리수로 되며 이것을 컬러 코드로 표현하기 위해 5개의 색띠를 사용하고 있다. 갈색(1%) 검정(0) 보라(7) 주황(3) 빨강(2) (빨강, 주황, 보라, 검정) 2370: 237100 = 237 01 실험 개요 칩 저항, 반고정 저항, 가변저항의 경우에는 저항에 바로 숫자를 표기하며, 저항값 계산은 색 띠로 표시한 경우와 동일하다. 471 102 칩 저항 반고정 저항 가변저항 01 실험 개요 3. 커패시터 용량 읽는 법 커패시터의 기능 전기를 저장하거나 방출하는 축전지로서의 기능 직류를 통과하지 않는 성질을 이용하는 기능 커패시터의 단위 : [ F ] [ pF ] = 10-12 , [F ] = 10-6 커패시터의 용량 케이스에 - 극성표시 10F/16V 전해 커패시터, 탄탈 커패시터 : 외부에 표기되어 있음 다리가 긴쪽이 + 10F/16V + 01 실험 개요 20 103 482J 세라믹 커패시터, 마일러 커패시터 20: 20 pF 103: 10103 pF = 0.0110-6 F = 0.01F 482: 48102 pF = 0.004810-6 F = 0.0048F 오차의 표시는 J는 5% 이내, K는 10%이내, M은 20%이내이다. 예 (예 1) 0.24 0.24F (예 2) 33 33pF (예 3) 151 150 pF (예 4) 474 0.47F 01 실험 개요 4. 논리실험 장치 논리실험장치(logic lab unit)는 각종 디지털 IC를 사용한 회로의 설계 및 실험 을 위하여 제작된 장비 디지털 회로 및 아날로그 회로의 설계와 실험에도 사용 가능 디지털 회로의 실험에 필요한 각종 주변장치를 자체에 갖추고 있으며 모든 장 치들의 부착 위치는 능률적인 실험을 할 수 있도록 고안되어 있다. 논리실험장치 패널의 기능 설명 POWER ON POWER 스위치 이 스위치는 AC 전원입력 220V를 on-off한다. OFF BUZZER BUZZER 버저(buzzer) 입력 jack으로 2∼5V, 1mA 이하의 driver 전력에 의하여 동작한다. 또한 DC 출력이 과부하(overload) 시에도 버저가 울리게 되 어 있다. 01 실험 개요 LOGIC LAB UNIT COMMON MODE COMMON MODE D ANODE C B A D C B A ANODE AMPERE DC 0 VOLTS 1 CATHODE CATHODE DC 0 15 0.2 5 0.5 +5V + + + + + + M 100k +9V 500k BUZZER + 10 10k 1Hz AC 5V 10Hz FREQUENCY Hz 0 0 0 DC OVER LOAD kHz -15V GND +15V POWER ON 1 OFF 3 2 4 5 6 8 7 9 10 11 HI HI HI HI HI HI HI HI HI HI HI LO LO LO LO LO LO LO LO LO LO LO - 01 실험 개요 ∼60Hz 출력 AC 5V(RMS)가 출력되며, 이는 AC 60Hz를 이용하여 clock signal 및 time base 등으로 사용할 수 있도록 하였다. AC 5V 가변저항기 10K, 500K 회로 실험할 때 시정수 가감 또는 입력 level 가변 등에 이용할 수 있다. ~은 500K으로 고정되어 있고, ~ 또는 ~의 저항값을 가변시키는 것을 말한다. 예를 들어, ~의 저항값이 100K이면, 반드시 ~의 저항값은 400K이다. ( 100K+400K=500K) 10k 500k ① ② 500k ③ DC +5V 및 +9V 출력 +5V +9V DC 전원 공급 출력으로 디지털 회로 실험에 필요한 +5V의 전원을 공급한다. +9V는 아날로그 회로 실험에 사용한다. DC 15V 출력 -15V GND +15V -15V 및 +15V는 OP-AMP 등과 같이 +, - 전원이 필요한 경우 에 사용한다. 01 실험 개요 전류계(Current Meter) AMPERE DC 0 1 전류계는 +5V 출력회로에 직렬로 연결되어 있으며, 이는 +5V의 부하 전류를 지시한다. 0.2 0.5 COMMON MODE 스위치 COMMON MODE ANODE CATHODE LED Indicator의 입력극성을 선택하는 스위치이다. 즉 입력 이 “0”일 때 또는 TTL의 open collector 출력에서 LED에 불 이 들어오게 하려면 이 COMMON MODE 스위치를 “ANODE” 에 두어야 하며, 입력이 “1”일 때 LED에 불이 들어오게 하려 면 이 스위치를 “CATHODE”에 두어야 한다. 대부분의 실험 은 COMMON MODE 스위치를 “CATHODE”에 둔다. LED Indicator D C B A 이는 좌우 4개씩 8개로써 BCD 입출력이나 8 bit binary 입 출력 또는 개별적으로 디지털 회로의 출력이나 입력상태를 모니터할 수 있게 한다. 2-Digit 디스플레이 2-digit로써 binary 입력에 따라 16진수 0∼9 및 A∼F까 지 디스플레이한다. 01 실험 개요 전압계 내부저항 100K으로 DC 0∼15V 범위를 지시한다. VOLTS DC 0 15 5 10 주파수 출력 단자 1Hz 10Hz FREQUENCY 디지털 회로에 필요한 연속 클록을 제공할 수 있다. 이는 1Hz, 10Hz 구형파가 동시에 출력된다. 가변 주파수 출력은 토글 (toggle) 스위치의 위치에 따라 1Hz~999Hz와 1KHz~999KHz의 구형파가 출력된다. Hz 0 0 0 kHz 푸쉬 버튼 Logic 스위치 이 스위치는 control logic 입력 등을 제공할 수 있다. 이 스 위치를 누르면 상승에지(↗)와 하강에지(↘)의 출력을 나타 낸다. IC를 동작시키기 위해 클록을 인가하는 경우에 사용 한다. 1 Data 스위치 3 2 HI HI HI LO LO LO 5~11개의 토글 스위치들은 모두 “0”과 “1”(즉 L과 H)의 논리 레벨을 출력한다. 이들은 디지털 회로의 데이터 입력 이나 제어 입력을 임의로 조작하면서 실험할 수 있게 한다. 이들 논리 레벨을 출력하는 모든 스위치는 접점 debounce 회로를 가지고 있다. 01 실험 개요 푸쉬 버튼 스위치 이 버튼 입력의 접점은 접지가 되지 않은 floating 상태의 접점출력을 나타낸다. 회로의 중간에 직렬로 삽입하여 onoff 조작 등을 시킬 수 있다. + M 100k - 전압계 입력 단자 전압계 사용 시 입력단자에 측정하고자 하는 곳을 연결한다. 100K은 내부 저항이다. 브레드보드(Breadboard) + 논리회로 연결 블록 + 전원 연결 블록 01 실험 개요 5. 실험 및 회로 구성 시 주의 사항 전원은 +5V와 접지(GND)를 먼저 연결한다. 그러나 전원 스위치는 off시켜 둔다. . + + + + + + +5V 브레드보드에 +5V와 GND를 연결한 상태 01 실험 개요 데이터 스위치 및 LED 표시장치 등의 연결과 조작이 편리하도록 브레드보드에 02 실험 1: 기본 논리게이트 1 입력 A의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 F의 상태를 기록하여라. A F 1 2 A F 0 7404 1 7404 : GND(7번), +5V(14번) 02 실험 1: 기본 논리게이트 실험용 보드 배선도 LED - F + 7404 A - HI SW + LO A F 02 실험 1: 기본 논리게이트 2 1번 핀에는 입력전압 Vi를 표와 같이 입력하고 2번 핀에서는 출력전압 Vo를 멀티메타로 관찰하여 기록하여라. ② +5V ① 10K ① ② 1 Vi ③ 2 Vo ③ top view bottom view 3 5 7404 7404 : GND(7번), +5V(14번) Vi[V] 0 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 2 Vo[V] ▋검토1▋ 실험 결과를 이용하여 논리레벨 Low와 High의 전압범위를 결정하여라. ▋검토2▋ 데이터 시트를 참조하여 실험 결과를 비교 검토하여라. 02 실험 1: 기본 논리게이트 실험용 보드 배선도 + 10k 7404 멀티미터 0.00 + Vi Vi Vo Vo V 02 실험 1: 기본 논리게이트 3 입력 A, B의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 F의 상태를 기록하여라. A B 1 2 7408 3 7408 : GND(7번), +5V(14번) ▋검토 ▋ F A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 F 2입력 AND 게이트인 7408 IC를 사용하여 3입력 AND 게이트를 구성하여라. 02 실험 1: 기본 논리게이트 실험용 보드 배선도 LED - F + 7408 A - B HI HI SW + LO A B F LO 02 실험 1: 기본 논리게이트 4 입력 A, B의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 F의 상태를 기록하 여라. A B 1 2 7432 3 7432 : GND(7번), +5V(14번) F A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 F ▋검토 ▋ 2입력 OR 게이트인 7432 IC를 사용하여 3입력 OR 게이트를 구성하여라. 02 실험 1: 기본 논리게이트 5 입력 A, B의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 F의 상태를 기록하여라. A B 1 2 7400 3 7400 : GND(7번), +5V(14번) F A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 F ▋검토 ▋ 3입력 NAND 게이트인 7410 IC를 사용하여 2입력 NAND 게이트를 구성하여라. 02 실험 1: 기본 논리게이트 6 입력 A, B의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 F의 상태를 기록하여라. A B 2 3 7402 1 7402 : GND(7번), +5V(14번) ▋검토 ▋ F A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 F 3입력 NOR 게이트인 7427 IC를 사용하여 2입력 NOR 게이트를 구성하여라. 02 실험 1: 기본 논리게이트 7 입력 A와 제어단자 E의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 F의 상태 를 기록하여라. E E 1 A 2 3 F 74125 74125 : GND(7번), +5V(14번) 0 0 1 1 A 0 1 0 1 F ▋검토 ▋ 3상태 버퍼 IC인 74126의 동작원리를 설명하고 74125와 비교하여라. 02 실험 1: 기본 논리게이트 8 입력 A, B, C 의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 F의 상태를 기록하여라. A 1 B 2 7400 3 4 5 7400 6 9 C 7400 : GND(7번), +5V(14번) 10 7400 8 F A 0 0 0 0 1 1 1 1 B 0 0 1 1 0 0 1 1 C 0 1 0 1 0 1 0 1 F ▋검토 ▋ 2입력 NAND 게이트인 7400 IC를 사용하여 4입력 NAND 게이트를 구성하여라. 02 실험 1: 기본 논리게이트 실험용 보드 배선도 C F LED - F + 7400 A - B HI C HI HI SW + LO A B LO LO 02 실험 1: 기본 논리게이트 9 입력 A, B, C 의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 F의 상태를 기록하여라. A 2 B 3 7402 1 5 6 7402 4 8 9 C 7402 : GND(7번), +5V(14번) ▋검토 ▋ 7402 10 F A 0 0 0 0 1 1 1 1 B 0 0 1 1 0 0 1 1 C 0 1 0 1 0 1 0 1 F 2입력 NOR 게이트인 7402 IC를 사용하여 4입력 NOR 게이트를 구성하여라. 03 실험 2: 불 대수와 드모르간의 정리 1 입력 A, B의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 F와 G의 상태를 기 록하여라. A B 1 2 7400 4 3 F 5 7400 7400 : GND(7번), +5V(14번) 6 G A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 F G ▋검토 ▋ 실험 결과 입력이 A와 B, 출력이 G라면 이 회로는 어떤 게이트처럼 동작하는지 논리식으로 검토하여라. 03 실험 2: 불 대수와 드모르간의 정리 2 입력 A, B의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 F와 G의 상태를 기록하여라. A B 2 3 7402 5 1 F 6 7402 7400 : GND(7번), +5V(14번) 4 G A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 F G ▋검토 ▋ 실험 결과 입력이 A와 B, 출력이 G라면 이 회로는 어떤 게이트처럼 동작하는지 논리식으로 검토하여라. 03 실험 2: 불 대수와 드모르간의 정리 3 입력 A의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 F와 G의 상태를 기록 하여라. A 1 3 2 4 F 7404 7404 7404 : GND(7번), +5V(14번) ▋검토 ▋ G A 0 1 0 1 F G 실험 결과 입력이 A, 출력이 G인 경우 이 회로는 어떤 게이트처럼 동작하는지 논리식으로 검토하여라. 03 실험 2: 불 대수와 드모르간의 정리 4 • 입력 A의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 F의 상태를 기록하여라. • 입력 A에 1KHz, 5V인 구형파를 인가하였을 때 F에서의 출력파형을 오실로스코프로 관찰하여 그려 보아라. 1KHz, 5V 구형파는 논리실험장치에 있는1 것을 사용할 수도 있다. A 1 2 7404 2 7408 3 F 7404 : GND(7번), +5V(14번) 7408 : GND(7번), +5V(14번) A 0 1 0 1 F A F ▋검토 ▋ 7404에서의 전파지연시간을 고려한 경우와 이 시간을 무시한 경우, 출력 파형을 비교하여라. 03 실험 2: 불 대수와 드모르간의 정리 실험용 보드 배선도 LED - F + 7404 7408 A HI - SW + LO A F 03 실험 2: 불 대수와 드모르간의 정리 실험용 보드 배선도 + 1Hz 10Hz Ch-A FREQUENCY 7404 Hz 0 0 1 kHz 7408 오실로스코프 A F + 1KHz, 5V 구형파를 논리실험장치에 있는 것을 사용한 경우 Ch-B 03 실험 2: 불 대수와 드모르간의 정리 5 • 입력 A의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 F의 상태를 기록하여라. • 입력 A에 1KHz, 5V인 구형파를 인가하였을 때 F에서의 출력파형을 오실로스코프로 관찰하여 그려 보아라. 1KHz, 5V 구형파는 논리실험장치에 있는 것을 사용할 수도 있다. 1 A 1 7404 A 7432 F 2 0 2 1 0 7404 : GND(7번), +5V(14번) 1 3 F 7432 : GND(7번), +5V(14번) A F ▋검토 ▋ 7404에서의 전파지연시간을 고려한 경우와 이 시간을 무시한 경우, 출력 파형을 비교하여라. 03 실험 2: 불 대수와 드모르간의 정리 6 입력 A, B의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 F의 상태를 기록하여라. A 1 2 1 7404 B 3 2 7408 4 7404 3 F A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 F 7404 : GND(7번), +5V(14번) 7408 : GND(7번), +5V(14번) ▋검토 ▋ 실험 결과 이 회로가 어떤 게이트처럼 동작하는지 논리식으로 검토하여라. 03 실험 2: 불 대수와 드모르간의 정리 7 입력 A, B의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 F의 상태를 기록하 여라. A 1 2 1 7404 B 3 2 7432 4 3 F A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 F 7404 7404 : GND(7번), +5V(14번) 7432 : GND(7번), +5V(14번) ▋검토 ▋ 실험 결과 이 회로가 어떤 게이트처럼 동작하는지 논리식으로 검토하여라. 03 실험 2: 불 대수와 드모르간의 정리 8 입력 A, B의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 F와 G의 상태를 기록하여라. 1 A 2 B 7400 9 10 4 5 3 7400 7400 12 8 F 13 7400 6 7400 : GND(7번), +5V(14번) 11 G A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 F G ▋검토 ▋ 실험 결과를 토대로 입력이 A, B이고 출력이 F인 경우와 출력이 G인 경우 이 회로는 각각 어떤 게이트처럼 동작하는지 논리식으로 검토하여라. 03 실험 2: 불 대수와 드모르간의 정리 실험용 보드 배선도 G F LED + F G A B 7400 - HI HI SW + LO A B LO 03 실험 2: 불 대수와 드모르간의 정리 9 입력 A, B의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 F와 G의 상태를 기록하여라. A 2 3 B 7402 8 9 5 6 1 7402 7402 10 F 11 12 4 7432 : GND(7번), +5V(14번) 7402 13 G A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 F G ▋검토 ▋ 실험 결과를 토대로 입력이 A, B이고 출력이 F인 경우와 출력이 G인 경우 이 회로는 각각 어떤 게이트처럼 동작하는지 논리식으로 검토하여라. 03 실험 2: 불 대수와 드모르간의 정리 10 입력 A, B의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 F와 G의 상태를 기록하여라. A B 1 2 3 7400 1 2 F 7404 3 4 2 7404 5 3 7402 6 1 G A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 F 7404 7400 : GND(7번), +5V(14번) 7402 : GND(7번), +5V(14번) 7404 : GND(7번), +5V(14번) ▋검토 ▋ 실험 회로가 어떤 게이트처럼 동작하는지 논리식으로 검토하여라. G 03 실험 2: 불 대수와 드모르간의 정리 실험용 보드 배선도 LED + 7400 7404 F G A B 7402 - HI HI + LO LO SW A B F G 03 실험 2: 불 대수와 드모르간의 정리 11 입력 A, B의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 F와 G의 상태를 기록하여라.2 3 1 7402 2 1 F 7404 A 3 4 1 7404 2 B 5 7400 6 3 G A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 F 7404 7400 : GND(7번), +5V(14번) 7402 : GND(7번), +5V(14번) 7404 : GND(7번), +5V(14번) ▋검토 ▋ 실험 회로가 어떤 게이트처럼 동작하는지 논리식으로 검토하여라. G 04 실험 3: XOR 게이트 1 입력 A, B의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 F의 상태를 기록하 여라. A 1 2 1 2 7408 3 7404 1 2 4 B 3 4 5 7408 7432 3 F A B 0 0 0 1 1 1 0 1 6 7404 7404 : GND(7번), +5V(14번) 7408 : GND(7번), +5V(14번) 7432 : GND(7번), +5V(14번) ▋검토 ▋ 실험 회로가 어떤 게이트처럼 동작하는지 논리식으로 검토하여라. F 04 실험 3: XOR 게이트 2 입력 A, B의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 F의 상태를 기록하여라. 4 A 5 1 2 B 7400 7400 6 12 3 13 9 10 7400 7400 11 F A B 0 0 0 1 1 1 0 1 F 8 7400 : GND(7번), +5V(14번) ▋검토1 ▋ 실험 회로가 어떤 게이트처럼 동작하는지 논리식으로 검토하여라. ▋검토2 ▋ 실험 회로에서 NAND 게이트를 모두 NOR 게이트로 변경하면 어떤 게이트처럼 동작하는지 검토하여라. 04 실험 3: XOR 게이트 3 입력 A, B의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 F의 상태를 기록하여라. A B 1 2 7486 3 F 7486 : GND(7번), +5V(14번) A B 0 0 0 1 1 1 0 1 F ▋검토1 ▋ XOR 게이트의 논리식을 여러 형태로 표현하여라. ▋검토2 ▋ 강의실의 전등을 켜기 위한 스위치가 앞문과 뒷문에 각각 한 개씩 있다. 전등을 켜기 위해서는 한 개의 스위치만 on되어야 하고, 두 개의 스위치가 모두 on 또는 off 되었을 경우에는 꺼져야 한다. 전등이 on되었을 때의 출력을 High, off되었을 때 출력을 Low라고 할 때, 이 조건을 만족시키는 논리회로를 설계하여라. 04 실험 3: XOR 게이트 4 입력 A, B, C의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 F의 상태를 기록하여라. C B A 1 2 7486 3 4 5 7486 7486 : GND(7번), +5V(14번) 6 F A 0 0 0 0 1 1 1 1 B 0 0 1 1 0 0 1 1 C 0 1 0 1 0 1 0 1 ▋검토 ▋ 실험 결과를 토대로 A=0일 때와 A=1일 때 어떻게 동작하는지 검토하여라. F 04 실험 3: XOR 게이트 5 입력 A, B의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 F1, F2, F3의 상태를 기록하여라. 1 2 1 2 7408 3 F1 7404 A B 1 3 7486 2 5 6 F2 6 F3 7404 4 3 4 5 7408 A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 7404 7404 : GND(7번), +5V(14번) 7408 : GND(7번), +5V(14번) 7486 : GND(7번), +5V(14번) ▋검토 ▋ 실험 결과를 토대로 이 회로의 동작을 설명하여라. F1 F2 F3 04 실험 3: XOR 게이트 6 입력 데이터 A(A3∼A0)와 B(B3∼B0)를 표와 같이 변화시키면서 출력 A>B, A=B, A<B의 상태를 기록하여라. 데이터 A +5V 15 3 A3 A=B 13 12 A2 데이터 B 10 A1 1 A0 A3 0 1 0 0 0 A2 1 0 0 1 1 A1 1 1 1 0 1 A0 0 0 1 1 1 B3 11 B2 B1 +5V 9 B0 VCC 16 7485 2 A<B 4 A>B 14 A>B A=B A<B 5 6 7 B3 1 1 0 0 1 B2 0 0 1 1 1 B1 0 0 0 0 0 B0 0 1 0 1 0 A>B GND A=B 8 A<B 04 실험 3: XOR 게이트 실험용 보드 배선도 A3 B2 A2 A1 B1 A0 B0 LED + A>B A=B A<B 7485 A3 - A2 A1 A0 B3 B2 B1 B0 HI HI HI HI HI HI HI HI LO LO LO LO LO LO LO LO SW + B3 A>B A=B A<B 04 실험 3: XOR 게이트 7 입력 A, B, C, D, E의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 P의 상태를 기록하여라. A B C 1 2 7486 3 4 5 7486 7486 : GND(7번), +5V(14번) 6 9 10 D 7486 8 12 13 E A 0 0 0 1 1 B 0 1 1 0 1 C 0 0 0 1 1 D 0 0 1 1 1 11 7486 E 1 1 1 1 1 P P ▋검토1 ▋ 실험 결과를 토대로 회로의 동작을 설명하여라. ▋검토2 ▋ 실험 회로는 짝수 패리티 발생기이다. 홀수 패리티 발생기가 되도록 회로를 수정하여라. 05 실험 4: 가산기와 감산기 1 입력 A, B의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 S, C의 상태를 기록하여라. A B 1 7486 2 1 2 7408 3 S 3 C A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 S C 7408 : GND(7번), +5V(14번) 7486 : GND(7번), +5V(14번) ▋검토 ▋ 실험 결과를 토대로 이 회로가 반가산기로 동작함을 논리식으로 검토하여라. 05 실험 4: 가산기와 감산기 2 입력 A, B의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 D, K의 상태를 기록하여라. 1 A B 7486 2 1 2 1 2 7408 3 D 3 K A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 D 7404 7404 : GND(7번), +5V(14번) 7408 : GND(7번), +5V(14번) 7486 : GND(7번), +5V(14번) ▋검토 ▋ 실험 결과를 토대로 이 회로가 반감산기로 동작함을 논리식으로 검토하여라. K 05 실험 4: 가산기와 감산기 3 입력 An, Bn, Cn-1의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 Sn, Cn의 상태를 기록하여라. 1 An Bn 2 7408 1 2 1 2 3 7486 3 7408 4 An 0 0 0 0 1 1 1 1 Bn 0 0 1 1 0 0 1 1 5 Cn-1 0 1 0 1 0 1 0 1 Sn Cn 3 Cn 4 5 Cn-1 7432 7486 6 6 Sn 7408 : GND(7번), +5V(14번) 7432 : GND(7번), +5V(14번) 7486 : GND(7번), +5V(14번) ▋검토 ▋ 실험 결과를 토대로 이 회로가 전가산기로 동작함을 논리식으로 검토하여라. 05 실험 4: 가산기와 감산기 4 입력 An, Bn, Kn-1의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 Dn, Kn의 상태를 기록하여라. An 1 2 1 2 7404 7408 Bn 1 2 1 2 3 7486 3 3 4 7404 4 5 7408 4 5 Kn-1 An 0 0 0 0 1 1 1 1 Bn 0 0 1 1 0 0 1 1 Kn-1 0 1 0 1 0 1 0 1 Dn Kn 7486 7432 3 Kn 6 6 Dn 7404 7408 7432 7486 : : : : GND(7번), GND(7번), GND(7번), GND(7번), +5V(14번) +5V(14번) +5V(14번) +5V(14번) ▋검토 ▋ 실험 결과를 토대로 이 회로가 전감산기로 동작함을 논리식으로 검토하여라. 05 실험 4: 가산기와 감산기 5 입력 C0, A4~A1, B4~B1의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 상태를 기록하여라. 데이터 A 데이터 B +5V 1 3 A4 14 8 A3 10 A2 16 A1 4 B4 7 B3 11 B2 7483 C4 15 2 6 GND B4 B3 B2 B1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 5 13 12 9 A4 A3 A2 A1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 VCC C0 C0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 B1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 C4 4 3 2 1 ▋검토 ▋ 실험 결과가 올바른지 검토하여라. 05 실험 4: 가산기와 감산기 6 두 입력 데이터 A4~A1, B4~B1 를 표와 같이 변화시키면서 출력 상태를 기록하여라. A4 B4 A3 B3 A2 B2 A1 B1 SUB 1 2 4 14 B4 6 3 4 A3 7 A2 B2 15 2 A1 11 B1 VCC C0 6 +5V 11 10 7483 13 8 8 B3 C4 12 7486 A4 16 10 7486 7486 7486 3 1 9 5 9 GND 5 13 12 05 실험 4: 가산기와 감산기 SUB 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 A4 A3 A2 A1 B4 B3 B 2 B1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 C4 4 3 2 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 ▋검토 ▋ 실험 결과를 토대로 SUB=0일 때와 SUB=1일 때, 회로는 어떻게 동작하는지 검토하여라. 06 실험 5: 디코더와 인코더 1 입력 B, A의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 Y3~Y0의 상태를 기록하여라. 1 2 B 2 1 7408 3 Y0 7408 6 Y1 7408 8 Y2 7408 11 Y3 4 5 7404 : GND(7번), +5V(14번) 7408 : GND(7번), +5V(14번) 7404 A 4 3 9 10 7404 12 13 B 0 0 1 1 A 0 1 0 1 Y3 Y2 Y1 ▋검토1 ▋ 실험 회로에서 active-high로 동작하는 인에이블(enable) 단자를 추가하려는 경우 변경된 회로를 설계하여라. ▋검토2 ▋ 실제로 회로 구성에 사용되는 디코더는 active-low에서 동작하는 형태가 많다. 그 이유는 무엇인가? Y0 06 실험 5: 디코더와 인코더 2 입력 D3~D0 의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 B, A의 상태를 기록하여라. D0 NC D1 1 2 7432 4 D2 D3 5 D3 0 0 0 1 7432 D2 0 0 1 0 3 A 6 B D1 0 1 0 0 7432 : GND(7번), +5V(14번) D0 1 0 0 0 B A ▋검토 ▋ 실험 결과를 보면 어느 한 순간에 입력 중 오직 한 입력만이 1이어야 정상적으로 동작할 수 있다는 제약이 있다. 예를 들어, 입력 D1과 D2가 동시에 1이 되면 출력은 BA=11이 되어 마치 입력 D3=1인 것처럼 동작한다. 또 다른 문제점은 모든 입력이 0인 경우와 D0=1인 경우 모두 출력 BA=00이 되어 서로 구별이 안 된다는 점이다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 4×2 인코더를 06 실험 5: 디코더와 인코더 3 입력 D, C, B, A의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 상태를 입력 기록하여라. 12 13 D 14 C +5V 15 B A VCC 16 7442 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 9 8 10 GND 9 8 11 출력 D C B A 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ▋검토 ▋ 데이터 시트를 참조하여 BCD 코드가 아닌 데이터가 입력되는 경우 출력은 어떻게 되는지 검토하여라. 06 실험 5: 디코더와 인코더 4 • 디코더/드라이버인 7447 IC와 7-세그먼트를 이용하여 임의의 10진수를 표시하는 회로 • 7-세그먼트는 공통 에노드형인 FND 507을 사용하고, COM 단자에 연결한 330Ω 저항은 보호용이다. • 회로를 구성하고 입력 D, C, B, A의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 상태를 기록하여라. +5V A B C D +5V 7 A 1 B 2 C 6 D 3 LT 7447 4 BI/RBO 5 RBI 8 GND VCC a b c d e f g g 16 13 12 11 10 9 15 14 FND 507 a b c d e f g f COM a b +5V 330 COM f a g e d e d COM c b c 06 실험 5: 디코더와 인코더 10진수 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 D 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 C 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 B 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 A 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 a b c d e f g 표시 ▋검토 ▋ 7447 대신에 7448 IC를 사용한다면 회로를 어떻게 수정해야 하는지 설명하여라. 06 실험 5: 디코더와 인코더 5 입력 C, B, A의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 Y7~Y0의 상태를 기록하여라. 입력 +5V 3 2 C B 5 4 1 A +5V 6 G2A G2B G1 VCC 16 74138 GND Y7 7 Y6 9 Y5 10 Y4 11 Y3 12 Y2 13 Y1 14 8 Y0 15 출력 C B A 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0 06 실험 5: 디코더와 인코더 6 입력 EI, D7~D0의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 상태를 입력 기록하여라. 5 4 3 2 1 13 12 11 +5V 10 EI D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 VCC 16 74148 GND 8 A2 6 A1 7 A0 GS 14 9 EO 15 출력 EI 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 D7 × 1 0 1 1 1 1 1 1 1 D6 × 1 × 0 1 1 1 1 1 1 D5 × 1 × × 0 1 1 1 1 1 D4 × 1 × × × 0 1 1 1 1 D3 × 1 × × × × 0 1 1 1 D2 × 1 × × × × × 0 1 1 D1 × 1 × × × × × × 0 1 D0 × 1 × × × × × × × 0 A2 A1 A0 GS EO 07 실험 6: 멀티플렉서와 디멀티플렉서 1 입력 E, S1, S0, I3~I0의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 F의 상태를 기록하여라. I0 I1 I2 I3 2 4 2 4 5 9 10 12 13 1 2 4 5 9 10 12 13 6 7420 6 7420 8 7420 6 7420 8 7404 S1 S0 E 1 3 5 1 2 4 5 7420 6 F 7404 : GND(7번), +5V(14번) 7420 : GND(7번), +5V(14번) 07 실험 6: 멀티플렉서와 디멀티플렉서 E S1 S0 I3 I2 I1 I0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 × 0 0 0 0 1 1 1 1 × 0 0 1 1 0 0 1 1 × 0 1 × × × × × × × × × 0 1 × × × × × × × × × 0 1 × × × × × × × × × 0 1 F 07 실험 6: 멀티플렉서와 디멀티플렉서 2 입력 E, S1, S0의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 D3~D0의 상태를 기록하여라. 7404 : GND(7번), +5V(14번) 7410 : GND(7번), +5V(14번) 1 2 13 7404 S1 3 4 5 7404 2 1 4 3 7404 S0 6 5 7404 E E S1 S0 1 0 0 0 0 × 0 0 1 1 × 0 1 0 1 11 D3 8 9 7404 10 D2 D1 D0 7410 7410 9 10 11 7410 1 2 13 7410 12 D0 6 D1 8 D2 12 D3 07 실험 6: 멀티플렉서와 디멀티플렉서 3 입력 E, S1, S0, D3~D0의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 Y의 상태를 기록하여라. 입력 +5V 1 E 2 14 3 4 D3 D2 5 D1 6 D0 VCC S1 16 74153 S0 GND 8 Y 7 출력 E 1 0 0 0 0 0 0 0 0 S1 S0 D3 D2 D1 D0 × 0 0 0 0 1 1 1 1 × 0 0 1 1 0 0 1 1 × × × × × × × 0 1 × × × × × 0 1 × × × × × 0 1 × × × × × 0 1 × × × × × × Y 07 실험 6: 멀티플렉서와 디멀티플렉서 4 입력 C, B, A, I의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 Y7~Y0의 상태를 기록하여라. 입력 +5V 3 6 4 5 입력 I 2 C +5V 1 B A G1 VCC 16 G2A G2B 74138 GND 8 Y7 7 Y6 9 Y5 10 Y4 Y3 11 12 Y2 13 Y1 14 Y0 15 출력 C B A I 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0 07 실험 6: 멀티플렉서와 디멀티플렉서 5 입력 A, B, Cin의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 S, Cout의 상태를 기록하여라. Cin 1 7404 +5V 2 3 4 1C3 1C2 B 14 5 6 1C1 1C0 +5V 13 12 11 10 2C3 2C2 2C1 2C0 A 16 S0 1G 74153 2 VCC 2G S1 1Y 7 2Y 9 S Cout GND 1 15 8 ▋검토 ▋ 74153 IC를 이용하여 XOR 게이트를 구성하여라. A B Cin 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 S Cout 08 실험 7: 코드 변환기 1 입력 B4~B0의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 G4~G0의 상태를 기록하여라. B4 B3 1 2 B2 4 B1 5 9 10 B0 12 13 7486 7486 7486 7486 7486 : GND(7번), +5V(14번) G4 B4 B3 B2 B1 B0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 G4 3 6 8 G3 G2 G1 G3 G2 ▋검토 ▋ 실험 결과를 토대로 어떤 회로인지 동작을 설명하여라. G1 G0 11 G0 08 실험 7: 코드 변환기 2 입력 G4~G0의 상태를 표와 G4 같이 변화시키면서 출력 B4~B0의 상태를 기록하여라. G3 1 G2 2 4 5 G2 G1 G0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 B4 8 B2 B3 B2 ▋검토 ▋ 실험 결과를 토대로 어떤 회로인지 동작을 설명하여라. B1 B1 G0 12 13 7486 G3 B3 10 7486 6 7486 : GND(7번), +5V(14번) G4 9 7486 7486 3 B4 G1 B0 11 B0 08 실험 7: 코드 변환기 3 입력 A, B, C, D의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 W, X, Y, Z의 상태를 기록하여라. A B 1 3 C D 5 9 7404 2 4 6 8 1 2 7400 4 5 7400 9 10 7400 12 13 7400 : GND(7번), +5V(14번) 7404 : GND(7번), +5V(14번) 7410 : GND(7번), +5V(14번) 11 9 10 7400 3 3 4 5 7410 6 W 8 X 12 Y 6 9 10 11 7410 8 1 2 13 7410 11 Z 7410 8 08 실험 7: 코드 변환기 A 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 B 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 C 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 D 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 W X Y ▋검토 ▋ 실험 결과를 토대로 어떤 회로인지 동작을 설명하여라. Z 08 실험 7: 코드 변환기 4 입력 A, B, C, D의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 W, X, Y, Z의 상태를 기록하여라. 2 1 Z 7404 D C 1 2 4 5 1 2 3 7408 7432 3 4 5 7408 6 7404 12 7408 10 9 A Y 6 13 12 13 5 6 4 3 7404 B 7432 7408 7432 11 X 11 8 10 9 7432 8 W 7404 : GND(7번), +5V(14번) 7408 : GND(7번), +5V(14번) 7432 : GND(7번), +5V(14번) 08 실험 7: 코드 변환기 A 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 B 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 C 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 D 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 W X ▋검토 ▋ BCD 코드를 9의 보수로 변환하는 회로를 설계하여라. Y Z 09 실험 8: 플립플롭 1 입력 S와 R의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 Q, Q의 상태를 기록하여라. R 2 3 7402 5 S 6 7402 1 Q 4 Q 7402 : GND(7번), +5V(14번) S 1 0 0 0 1 R 0 0 1 0 1 Q Q 09 실험 8: 플립플롭 2 입력 S와 R의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 Q, Q의 상태를 기록하여라. S 1 2 7400 4 R 5 7400 3 Q 6 Q 7400 : GND(7번), +5V(14번) S 1 1 0 1 0 R 0 1 1 1 0 Q Q 09 실험 8: 플립플롭 3 입력 E, S, R의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 Q, Q의 상태를 기록하여라. R 1 2 7408 3 2 3 7402 1 Q 4 Q E 5 4 S 5 7408 6 6 7402 7402 : GND(7번), +5V(14번) 7408 : GND(7번), +5V(14번) E S R 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 Q Q 09 실험 8: 플립플롭 4 입력 E, S, R의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 Q, Q의 상태를 기록하여라. S 1 2 7400 3 4 5 7400 6 Q 11 Q E 12 9 R 10 7400 8 13 7400 7400 : GND(7번), +5V(14번) E S R 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 Q Q 09 실험 8: 플립플롭 5 입력 E, D의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 Q, Q의 상태를 기록하여라. 1 D 1 2 7400 3 4 5 7404 7400 6 Q 11 Q 2 E 12 9 10 7400 8 13 7400 : GND(7번), +5V(14번) 7404 : GND(7번), +5V(14번) 7400 E 0 0 1 1 0 0 1 1 D 0 1 0 1 0 1 0 1 ▋검토 ▋ NOR 래치로 이루어진 D 플립플롭을 구성하고 특성을 확인하여라. Q Q 09 실험 8: 플립플롭 6 입력 E, D의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 Q, Q의 상태를 기록하여라. 2 D E D Q 16 Q 1 0 0 1 1 0 1 0 1 7475 13 E 7475 : GND(12번), +5V(5번) ▋검토 ▋ E 단자의 역할을 설명하여라. Q Q 09 실험 8: 플립플롭 7 입력 E, J, K의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 Q, Q의 상태를 기록하여라. K 1 2 13 7411 12 2 3 7402 1 Q 4 Q E J 3 4 5 5 7411 6 6 7402 E J K 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 7402 : GND(7번), +5V(14번) 7411 : GND(7번), +5V(14번) ▋검토 ▋ NAND 래치로 이루어진 JK 플립플롭을 구성하고 특성을 확인하여라. Q Q 09 실험 8: 플립플롭 8 입력 CP, PR, CLR, J, K의 상태를 표와 같이 변화시키면서 출력 Q의 상태를 기록하여라. 2 4 CP J 1 16 PR Q 15 7476 K CLR Q 14 3 7476 : GND(13번), +5V(5번) CP PR 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 CLR 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 ▋검토 ▋ 비동기 입력인 PR과 CLR 단자의 역할을 설명하여라. J 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 K 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 Q 09 실험 8: 플립플롭 9 클록펄스(CP)를 인가하였을 때, 출력 Q의 상태를 기록하고 출력 파형을 타이밍 도에 그려보아라. 클록펄스를 인가하기 전에 CLR은 접지 후 +5V에 접속한다. +5V 2 4 CP J 1 16 PR Q 15 7476 K CLR Q 14 3 CP Q CP Q Q 7476 : GND(13번), +5V(5번) ▋검토 ▋ 이 회로가 T 플립플롭으로 동작하는지 검토하여라. 09 실험 8: 플립플롭 10 클록펄스(CP)를 인가하였을 때, 출력 Q의 상태를 기록하고 출력 파형을 타이밍 도에 그려보아라. 클록펄스를 인가하기 전에 CLR은 접지 후 +5V에 접속한다. +5V 4 2 D PR Q 5 7474 CP 3 CLR Q 6 1 CP Q CP Q Q 7476 : GND(13번), +5V(5번) ▋검토 ▋ 이 회로가 T 플립플롭으로 동작하는지 검토하여라. 10 실험 9: 비동기식 카운터 1 • CLR을 Low로 하여 모든 플립플롭의 출력을 0으로 초기화한 후, High로 한다. • 클록펄스(CP)를 순차적으로 인가하면서 출력 D, C, B, A의 상태를 표에 기록하여라. +5V +5V +5V +5V A B 2 4 CP J 1 16 PR 7 Q 15 CLR 3 9 J 6 7476 K C Q 12 PR 2 Q CLR 11 4 J 1 7476 K D Q 8 CLR 7476 : GND(13번), +5V(5번) 16 PR 7 Q CLR 3 9 J 6 7476 K 15 Q 12 PR Q 7476 K CLR 8 Q 11 10 실험 9: 비동기식 카운터 CP 1 2 3 4 5 6 7 8 9 D C B A CP D C B A 10 11 12 13 14 15 16 17 18 ▋검토1 ▋ 실험회로는 클록펄스(CP)의 하강에지에서 동작한다. 상승에지에서 동작하는 4비트 비동기식 상향 카운터를 설계하여라. ▋검토2 ▋ 실험회로를 수정하여 0부터 12까지만 카운트하고 정지하는 회로를 설계하여라. 10 실험 9: 비동기식 카운터 3 클록펄스(CP)를 순차적으로 인가하면서 출력 B, A의 상태를 표에 기록하여라. A +5V B +5V 2 4 CP J 1 16 PR 7 Q CLR 3 J 6 7476 K 15 9 Q 12 PR 1 Q 7476 K CLR Q 11 2 7400 3 CP 1 2 3 4 5 6 B A 8 7400 : GND(7번), +5V(14번) 7476 : GND(13번), +5V(5번) ▋검토 ▋ 측정한 결과를 타이밍도로 그리고, 그 결과가 0부터 2까지 카운트하는 3진 상향 카운터임을 검토하여라. 10 실험 9: 비동기식 카운터 4 클록펄스(CP)를 순차적으로 인가하면서 출력 D, C, B, A의 상태를 표에 기록하여라. +5V +5V +5V A B 2 4 CP J 1 16 PR Q 15 CLR 9 J 6 Q 12 K 7400 : GND(7번), +5V(14번) 7476 : GND(13번), +5V(5번) 1 2 3 4 5 6 D PR Q 11 CLR 4 C B J 1 16 Q 8 3 D 2 7476 3 CP C 7 7476 K +5V 7 9 PR Q 15 6 7476 K CLR J 12 Q 3 PR Q 11 7476 K CLR Q 8 1 7400 A 2 CP D C B A 7 8 9 10 11 12 ▋검토 ▋ 0부터 12까지 계수하는 비동기식 13진 카운터를 설계하기 위해 실험회로를 10 실험 9: 비동기식 카운터 5 클록펄스(CP)를 순차적으로 인가하면서 출력 QD, QC, QB, QA의 상태를 표에 기록하여라. +5V 7493 1 CP 14 Input B Input A VCC QA QB QC QD 2 R0(1) 3 R0(2) GND 5 12 9 8 11 10 CP 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 QD QC QB QA 10 실험 9: 비동기식 카운터 6 클록펄스(CP)를 순차적으로 인가하면서 출력 QD, QC, QB, QA의 상태를 표에 기록하여라. +5V CP 7493 1 CP 14 Input B Input A VCC QA QB QC QD 2 R0(1) 3 R0(2) GND 5 12 9 8 11 10 QD QC QB QA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 ▋검토 ▋ 7493 IC를 이용하여 0부터 9까지 계수하는 10진 카운터를 설계하여라. 단, 논리게이트는 사용하지 않고 리셋입력(R0(1), R0(2))만을 이용한다. 10 실험 9: 비동기식 카운터 7 클록펄스(CP)를 순차적으로 인가하면서 출력 QD, QC, QB, QA의 상태를 표에 기록하여라. +5V 7492 1 CP 14 Input B Input A VCC QA QB QC QD 6 R0(1) 7 R0(2) GND 5 12 11 9 8 10 CP 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 QD QC QB QA 10 실험 9: 비동기식 카운터 8 클록펄스(CP)를 순차적으로 인가하면서 출력 QD, QC, QB, QA의 상태를 표에 기록하여라. +5V 7490 1 CP 14 Input B Input A 2 R0(1) 3 R0(2) 6 R9(1) 7 R9(2) VCC QA QB QC QD GND 5 12 9 8 11 10 CP 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 QD QC QB QA 11 실험 10: 동기식 카운터 1 • CLR을 Low로 하여 모든 플립플롭의 출력을 0으로 초기화한 후, High로 한다. • 클록펄스(CP)를 순차적으로 인가하면서 출력 D, C, B, A의 상태를 표에 기록하여라. A B C 1 2 4 3 7408 5 D 6 7408 +5V 2 4 CP J 1 16 PR 7 Q 15 CLR 3 J 6 7476 K 9 Q 12 PR 2 Q 11 CLR 8 CLR 7408 : GND(7번), +5V(14번) 7476 : GND(13번), +5V(5번) J 1 7476 K 4 Q 16 PR 7 Q 15 CLR 3 J 6 7476 K 9 Q 12 PR Q 7476 K CLR 8 Q 11 11 실험 10: 동기식 카운터 CP 1 2 3 4 5 6 7 8 9 D C B A CP 10 11 12 13 14 15 16 17 18 D C B A 11 실험 10: 동기식 카운터 2 • PR을 Low로 하여 모든 플립플롭의 출력을 1로 초기화한 후, High로 한다. • 클록펄스(CP)를 순차적으로 인가하면서 출력 D, C, B, A의 상태를 B C 표에 기록하여라.A +5V 3 4 J 1 16 8 CLR Q 15 PR J 6 7476 K 9 Q 14 2 12 3 4 CLR Q 11 1 7476 K PR J Q 16 10 8 9 CLR Q 15 6 7476 K 7 PR J Q 12 14 7476 K 2 7408 : GND(7번), +5V(14번) 7476 : GND(13번), +5V(5번) 2 4 7408 PR 7 CP PR 1 CLR Q 11 3 5 7408 6 Q D 11 실험 10: 동기식 카운터 CP 1 2 3 4 5 6 7 8 9 D C B A CP 10 11 12 13 14 15 16 17 18 D C B A 11 실험 10: 동기식 카운터 3 • CLR을 Low로 하여 모든 플립플롭의 출력을 0으로 초기화한 후, High로 한다. • 클록펄스(CP)를A 순차적으로 인가하면서 출력 C, B, A 의 상태를 표에 B C 기록하여라. 1 2 4 3 7408 5 6 7408 +5V 2 4 CP J 1 16 PR Q 15 K CLR 9 J 6 7476 3 CLR 7 Q 12 PR 2 Q 11 CLR 8 J 1 7476 K 4 Q 16 PR Q 15 7476 K CLR 3 Q 14 7408 : GND(7번), +5V(14번) 7476 : GND(13번), +5V(5번) 11 실험 10: 동기식 카운터 CP 1 2 3 4 5 6 7 C B A 10진수 ▋검토 ▋ 이 카운터는 몇 진 카운터인지 검토하여라. 11 실험 10: 동기식 카운터 4 클록펄스(CP)를 순차적으로 인가하면서 출력 QD, QC, QB, QA , RCO 의 상태를 표에 기록하여라. +5V 7 10 1 D C B A CP LOAD 6 5 4 3 2 9 Enable P RCO Enable T QD CLEAR D 74161 C B A CLK LOAD QC 15 11 12 QB 13 QA VCC(16) GND(8) 14 74161 : GND(8번), +5V(16번) 11 실험 10: 동기식 카운터 CP 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 LOAD 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 D 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 C 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 B 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 A 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 QD QC QB QA RCO 10진수 11 실험 10: 동기식 카운터 5 • CLR을 Low로 하여 카운터의 출력을 0으로 초기화한 후, 다시 High로 한다. • 클록펄스(CP)를 순차적으로 인가하면서 출력 QD, QC, QB, QA 의 +5V 상태를 표에 기록하여라. 7 10 6 5 4 3 9 CP CLR 1 2 7408 3 2 1 15 Enable P RCO Enable T 11 D QD C 12 B QC 74161 A LOAD QB 13 CLK QA VCC(16) GND(8) CLEAR 6 7408 : GND(7번), +5V(14번) 7410 : GND(7번), +5V(14번) 74161 : GND(8번), +5V(16번) 14 7410 3 4 5 11 실험 10: 동기식 카운터 CP 1 2 3 4 5 6 7 QD QC QB QA 10진수 CP 8 9 10 11 12 13 14 QD QC QB QA 10진수 ▋검토 ▋ 74161 IC를 이용하여 0부터 9까지 계수하는 동기식 10진 카운터를 설계하기 위하여 실험회로를 수정하여라. 11 실험 10: 동기식 카운터 6 클록펄스(CP)를 순차적으로 인가하면서 출력 QD, QC, QB, QA 의 상태를 표에 기록하여라. +5V 7 10 6 5 4 3 1 CP 2 9 Enable P Enable T D C B 74161 A CLEAR QD QC 11 12 QB 13 QA CLK RCO LOAD VCC(16) GND(8) 14 15 1 7404 2 7404 : GND(7번), +5V(14번) 74161 : GND(8번), +5V(16번) 11 실험 10: 동기식 카운터 CP 1 2 3 4 5 6 7 QD QC QB QA CP 8 9 10 11 12 13 14 QD QC QB QA ▋검토1 ▋ RCO의 역할에 대해 검토하여라. ▋검토2 ▋ 4부터 15까지 계수하는 12진 동기식 카운터를 설계하기 위해 실험회로를 수정하여라. 11 실험 10: 동기식 카운터 7 • INIT를 Low로 하여 카운터의 출력을 0001(= QDQCQB QA)로 한다. • INIT를 High로 하고 클록펄스(CP)를 순차적으로 인가하면서 출력 QD , QC , QB , QA의 상태를 표에 기록하여라. +5V 7 10 6 5 4 3 1 7400 : GND(7번), +5V(14번) 7408 : GND(7번), +5V(14번) 74161 : GND(8번), +5V(16번) CP INIT 1 2 7408 3 2 9 15 Enable P RCO Enable T 11 D QD C 12 B QC 74161 A CLEAR QB 13 CLK QA 14 VCC(16) GND(8) LOAD 3 1 7400 2 11 실험 10: 동기식 카운터 CP 1 2 3 4 5 6 7 QD QC QB QA CP 8 9 10 11 12 13 14 QD QC QB QA ▋검토 ▋ 3부터 12까지 계수하는 동기식 10진 카운터를 설계하기 위해 실험회로를 수정하여라. 11 실험 10: 동기식 카운터 8 • INIT를 Low로 하여 링 카운터의 상태가 1000(=ABCD)임을 확인한다. • INIT를 High로 하여 링 카운터를 동작시킨다. • 단일펄스를 인가하면서 출력상태를 기록하여라. A B C D +5V 1 2 D CLR 10 Q 5 12 7474 3 D PR Q 9 2 7474 11 PR 4 D PR Q 4 INIT CP 7474 : GND(7번), +5V(14번) 13 5 12 7474 3 CLR 10 D PR 7474 11 CLR 1 CLR 13 Q 9 11 실험 10: 동기식 카운터 CP 1 2 3 4 5 A B C D CP 6 7 8 9 10 A B C D 11 실험 10: 동기식 카운터 9 • PR을 Low로 하여 모든 플립플롭의 상태가 1111(=ABCD)이 되도록 한다. • PR 을 High로 하여 존슨 카운터를 동작시킨다. • 단일펄스를 인가하면서 출력상태를 기록하여라. A B C D +5V 1 2 D 13 CLR Q 5 12 7474 3 4 CLR Q 9 2 7474 Q PR D 1 11 PR 10 PR CP 7474 : GND(7번), +5V(14번) D 13 CLR Q 5 12 7474 Q 3 4 CLR Q 9 7474 Q PR D 11 PR 10 Q 8 11 실험 10: 동기식 카운터 CP 1 2 3 4 5 A B C D CP A B 6 7 8 9 10 ▋검토 ▋ JK 플립플롭을 이용하여 존슨 카운터를 설계하여라. C D 12 실험 11: 레지스터 1 • CLR을 Low로 하여 모든 플립플롭의 출력을 0으로 초기화한 후, High로 한다. • 데이터(I)를 입력하고 클록펄스(CP)를 순차적으로 인가하면서 출력 A, B, C, D의 상태를 표에 기록하여라. A B C D +5V 4 I 2 D PR 10 Q 5 12 7474 3 D PR Q 9 2 7474 11 CLR 4 D PR Q 1 CLR CP 7474 : GND(7번), +5V(14번) 13 5 12 7474 3 CLR 10 D PR 7474 11 CLR 1 CLR 13 Q 9 12 실험 11: 레지스터 CP 1 2 3 4 5 6 7 8 9 I 1 1 1 1 0 0 0 0 1 A B C D ▋검토 ▋ JK 플립플롭인 7476 IC와 NOT 게이트인 7404 IC를 사용하여 실험 회로와 같은 시프트 레지스터를 설계하여라. 12 실험 11: 레지스터 2 • A를 Low로 하고 CLR을 Low에서 High로 한다(모든 출력을 Clear). • A를 High로 하면, 입력에 High가 인가된다. • 단일펄스를 1개 인가하면, 첫 번째 출력이 나온다. 그 후 7개의 단일펄스를 인가하여 8개의 출력상태를 기록하라(클록펄스의 수 1~8). • A를 Low로 하면 입력에 Low가 가해진다. • 단일펄스를 8번 인가하여 8개의 출력상태를 기록하라(클록펄스의 수 데이터 출력 9~16). 13 데이터 입력 +5V CLR CP 1 A 2 B 9 8 QH 12 QG 11 QF 10 6 QE QD 5 QC +5V 4 3 QB QA VCC 74164 CLEAR CP 14 GND 7 12 실험 11: 레지스터 CP QH QG QF QE QD QC QB QA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 ▋검토 ▋ 74164 IC 2개를 사용하여 16비트 직렬입력-병렬출력 시프트 레지스터를 설계하여라. 12 실험 11: 레지스터 3 • CLR을 Low로 하여 레지스터의 출력을 0으로 초기화한 후, High로 한다. • 제어모드(S1S0), 시프트 방향(R, L), 병렬입력(A, B, C, D)를 변경하고 클록펄스(CP)를 순차적으로 인가하면서 출력 QA~QD의 상태를 표에 기록하여라. 데이터 출력 15 모드 선택 9 10 11 13 14 QA QB 12 QC +5V QD S0 VCC 16 74194 S1 GND CP CLR 1 R 2 Shift Right Serial Input A 3 B 4 C 5 병렬입력 D 6 L 7 Shift Left Serial Input 8 12 실험 11: 레지스터 CP S1 S0 R L A B C D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × 0 1 × × 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 × × × 0 1 × × × 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 QA QB QC QD 12 실험 11: 레지스터 4 • PR을 Low로 하여 모든 플립플롭의 출력을 1로 초기화한 후, High로 한다. • 클록펄스(CP)를 순차적으로 인가하면서 출력 A, B, C, D의 상태를 표에 기록하여라. A B C D +5V 1 2 D 13 CLR Q 5 12 7474 3 CLR Q 9 2 7474 Q PR D 1 11 PR 4 D 13 CLR Q 12 7474 3 Q Q PR 10 4 3 CLR 11 PR 10 1 7486 D Q 7474 PR CP 7474 : GND(7번), +5V(14번) 7486 : GND(7번), +5V(14번) 5 2 Q 9 12 실험 11: 레지스터 CP 1 2 3 4 5 6 7 8 A B C D CP A B C D 9 10 11 12 13 14 15 16 ▋검토 ▋ 실험 회로에서 XOR 게이트의 입력을 A와 D로 변경하였을 경우 난수의 발생은 어떻게 되는지 검토하여라. 12 실험 11: 레지스터 5 • SH/LD를 Low로 하고 클록펄스를 인가하면, 링 카운터의 상태가 1000 으로 초기화된다. • SH/LD 를 High로 하여 링 카운터를 동작시킨다 • 단일펄스를 인가하면서 출력상태를 기록하여라. 2 J 3 K SH/LD CP +5V +5V 1 4 A CLR B +5V 7 C D VCC 16 74195 9 SH/LD 10 CLK 6 5 GND 8 QA QB QC QD 15 14 13 12 QA QB QC QD 12 실험 11: 레지스터 CP 1 2 3 4 5 QA QB QC QD CP QA QB QC QD 6 7 8 9 10 ▋검토1 ▋ 링 카운터를 8비트로 확장하기 위해 두 번째 74195를 어떻게 연결해야 하는지 검토하여라. ▋검토2 ▋ 실험 회로를 응용하여 존슨 카운터를 구성하여라. ▋검토3 ▋ 74195의 9번 핀은 SH/LD 로 표시된다. 이 핀이 High와 Low일 때, 어떤 동작이 일어나는지 검토하여라. 13 실험 12: 멀티바이브레이터 1 • A와 B점에서의 파형을 오실로스코프로 관찰하여 그려 보아라. • A점에서의 파형은 오실로스코프의 Ch-A, B점에서의 파형은 Ch-B로 관찰한다. • 관찰한 파형의 주기와 듀티 사이클을 산출하여라. 2 1 3 7404 4 6 5 7404 0.1F B 7404 1K 7404 : GND(7번), +5V(14번) A 측정점 A점에서의 파형 B점에서의 파형 주기(T) 듀티 사이클(%) ▋검토 ▋ 실험을 통하여 얻은 주파수는 이론식과 어느 정도의 오차가 있는지 검토하여라. 13 실험 12: 멀티바이브레이터 실험용 보드 배선도 + Ch-A 7404 0.1F 오실로스코프 1K - A B + A B Ch-B 13 실험 12: 멀티바이브레이터 2 • 회로에서 가변저항 500을 0V에서부터 서서히 변화시켜 출력레벨이 High에서 Low로 바뀌었을 때의 입력전압(UTL: Upper Trigger Level)을 측정하여라. • 다시 입력전압을 서서히 감소시켜 출력전압이 Low에서 High로 바뀌었을 때의 입력전압(LTL: Lower Trigger Level)을 측정하여라. +5V ① 500 ③ ② Vi 1 2 Vo 7414 구분 (VT+, UTL) (VT-, LTL) 측정치[V] 7414 : GND(7번), +5V(14번) ▋검토1 ▋ 가변저항 대신에 7414의 1번 핀에 정현파 4VP-P, 1KHz를 인가한 경우 출력파형을 간략하게 스케치하고, 그 결과를 검토하여라. ▋검토2 ▋ 데이터 시트를 참조하여 74LS14와 74HC14의 UTL과 LTL을 비교 검토하여라. 13 실험 12: 멀티바이브레이터 실험용 보드 배선도 + ② Vi Vo ① ③ 7414 멀티미터 0.00 + Vi Vo ② ① top view ③ bottom view V 13 실험 12: 멀티바이브레이터 3 • 출력 Vo에서의 파형을 오실로스코프로 관찰하여 그려보아라. • 관찰한 파형의 듀티 사이클과 주기를 측정하여 산출하여라. +5V 27K 10K 8 4 Reset VDD 7 Dis. 3 Out 6 Thr. 555 2 Trig. 0.1F Ctrl 5 GND 1 Vo 0.01F ▋검토 ▋ 주파수와 듀티 사이클의 실험값과 이론값의 오차에 대해 검토하여라. 13 실험 12: 멀티바이브레이터 실험용 보드 배선도 + 10K 27K Ch-A 555 0.01F + 0.1F 오실로스코프 Vo Ch-B 13 실험 12: 멀티바이브레이터 4 • 펄스 발생기를 단일펄스(50s)로 고정시켜 인가한 후, 출력 Q에서의 펄스 폭 tw를 오실로스코프로 측정하여라. • 오실로스코프의 수평 스위프(sweep) 속도를 조정하여 펄스가 수평눈금과 일치시킨 후, 펄스 발생기를 10kHz로 전환하여라. 이 경우의 출력 Q의 파형을 그려보아라. • 커패시터 C를 10F로 바꾸고 단일펄스로 전환하여 펄스 폭을 측정하여라. +5V C=1F R=27K 10 11 + 펄스 발생기 단일펄스 +5V, 50s Cext Rext 6 3 Q A1 4 A2 74121 5 B Q 1 ▋검토 ▋ 실험을 통하여 얻은 펄스 폭이 이론값과 어느 정도의 오차가 있는지 검토하여라. 13 실험 12: 멀티바이브레이터 실험용 보드 배선도 Function Generator - 1.0000000 kHz + 27K 1F 1 F 파형발생기 Ch-A 74121 오실로스코프 + Ch-B 13 실험 12: 멀티바이브레이터 5 • 펄스 발생기를 단일펄스(50s)로 고정시켜 인가한 후, 출력 Q에서의 펄스 폭 tw를 오실로스코프로 측정하여라. • 오실로스코프의 수평 스위프(sweep) 속도를 조정하여 펄스가 수평눈금과 일치시킨 후, 펄스 발생기를 10kHz로 전환하여라. 이 경우의 출력 Q의 파형을 그려보아라. • 펄스 발생기의 주파수를 감소시켜 출력 Q가 Low가 될 때의 주파수를 구하여라. +5V C=1F R=27K + 14 1 펄스 발생기 단일펄스 +5V, 50s 2 +5V Cext A B 3 C D 15 Rext 13 Q 74123 Q 4 ▋검토 ▋ 실험을 통하여 얻은 펄스 폭이 이론값과 어느 정도의 오차가 있는지 검토하여라. 13 실험 12: 멀티바이브레이터 6 • 펄스 발생기를 단일펄스(50s)로 고정시켜 인가한 후, 출력(타이머 555의 3번 핀)에서의 펄스 폭 tw를 오실로스코프로 측정하여라. • 오실로스코프로 그려보아라. C양단의 출력과 RL 양단의 파형을 관찰하여 • RA=10M, C=10F일 때, LED가 점등되는 시간을 이용하여 출력에서의 펄스 폭 tw를 측정하여라. +5V RA=10K 펄스 발생기 단일펄스 +5V, 50s 2 1 7404 C=0.01uF 4 8 Reset VDD 7 Dis. Out 3 2 Trig. 555 6 Thr. RL=1K 330 LED Ctrl 5 GND 1 0.01uF 7404 : GND(7번), +5V(14번) ▋검토 ▋ 실험을 통하여 얻은 펄스 폭이 이론값과 어느 정도의 오차가 있는지 검토하여라. 감사합니다