논리게이트의 특성

소개글

실험 목적
논리케이트는 디지털 회로를 구성하는 기본단위이다. 논리 게이트(TTL74LS04)입출력의 전기적 특성을 실험을 통해 알아보고, 논리식을 조합 논리 회로로 구현하고 실험을 통해 진리표를 얻어 본다.

많이 참조하세요.^^

목차

실험 목적
① 논리게이트란 무엇인가?

② 부울 함수란 무엇인가?
▲부울 대수?
▲부울 식과 진리표

③ 기본 논리게이트 6개
▲ AND ▲ OR
▲ NOT ▲ NAND
▲ XNOR ▲ NOR

④ CMOS 가 무엇인가?

⑤ TTL 이란 무엇인가?

⑥ 전압레벨 및 잡음여유

<연습문제에 포함된 정리된 자료>
▲팬아웃(fan-out) ▲드모르간 법칙
▲잡음 여유

본문내용

■1 논리 게이트 는 논리적 결정을 하기 위한 전자 회로로서, 대부분의 디지털 시스템은 이러한 구조로 이루어져 있다. 디지털 시스템에서는 이진법을 사용하여 모든 연산을 수행한다. 이진법 연산에는 부울 대수가 사용되고, 부울 대수의 함수를 논리식이라 한다. 논리식을 구현하는 기본적인 단위를 논리 게이트라 하는데 기본적인 논리 게이트로는 AND, OR, NOT, NOR, NAND, XOR 게이트 등이 있다.
논리 게이트는 오늘날 여러 가지 형태로 집적 회로 내에 이용되고 있으며, 일반적으로 논리 게이트는 저항, 다이오드, 트랜지스터 등을 이용하여 구현하며, 가장 널리 보급되는 종류는 TTL(Transistor-Transistor Logic), ECL(emitter coupled logic), MOS(metal-oxide semiconductor), 그리고 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 등이다.
TTL은 5400(사용 온도 범위가 -55℃ ~ -125℃인 군사용)시리즈와 7400(사용 온도 범위가 0℃~75℃인 민간용)시리즈 제품들이 있다. CMOS는 TTL 7400/5400 시리즈와 핀 호환이 되는 7400/5400 시리즈, 호환이 안 되는 4000 시리즈가 생산되고 있다.
논리 게이트에서 이진수를 나타내는 데는 접압 준위(Voltage level)를 이용한다. 즉, 하나의 전압 준위를 이진법의 “0”에 대응시키고, 다른 하나의 전압 준위를 “1”에 대응시키는 것이다. 이때 높은 전압을 “1”, 낮은 전압을 “0”에 대응시키는 것을 정논리(Positive logic)라 하고, 이와 반대로 높은 전압을 “0”, 낮은 전압을 “1”에 대응시키는 것을 부논리(negative logic)라 한다.
논리게이트의 외형 은 보통 직사각형으로 양쪽에 핀(pin)이 달려있는 DIP(Dual Inline package)형태로 되어 있다. 핀 번호는 핀들이 아래를 향하도록 하고 글씨가 쓰여 있는 쪽을 위에서 보았을 때, [그림4.1]과 같이 표시 기호로부터 반시계 방향으로 1,2,3, …의 순서로 부여된다.
TTL게이트의 형식번호는, 예를 들어 “74LS00"과 같이 표기한다. 여기서 74는 7400 시리즈(54인 경우는 5400 시리즈)를 나타낸다. LS는 저전력(Low-Power Schottky)의 약자로 TTL 회로의 구현 방식 중 하나를 표시한다. 방식에 따라 S, H, L, LS 등이 있고 동작 속도와 소비 전력에서 다른 특성을 보인다. 아무 표시가 없는 경우는 표준 방식을 의미한다.
일반적으로 저전력 숏키 방식을 가장 많이 쓰며, 우리 실험에서도 저전력 숏키 TTL을 사용한다. 참고로, CMOS의 경우도 여러 종류가 있는데 [표4.1]에 이들의 특성을 정리 하였다. 한편, 마지막 번호는 게이트의 종류를 표시한다. 예를 들어, 00은 QUAD 2-Input NAND 게이트, 02는 Quad 2-Input NOR 게이트, 04는 Hex Inverter 게이트를 의미한다.
최근의 7400/5400 시리즈 CMOS 소자는 CMOS 기술의 발전으로 인해 훨씬 적은 전력 소모와 넓은 잡음 여유폭으로 TTL 정도의 동작 속도를 낼 수 있느며, 또 더 고속의 CMOS 소자들도 생산되고 있다. 그러나 CMOS 소자는 T시 소자보다 전류 구동 능력이 매우 떨어지므로, 전류 구동 능력이 중요한 회로에 사용할 경우에는 소자의 최대 공급 전류 및 싱크(sink) 전류를 확인하고 사용해야 한다.

참고 자료

없음