본문내용
1. 실험 개요
1.1. 실험 목적
실험의 목적은 기본 논리 게이트의 동작특성을 이해하고, 실제 논리 회로를 구성하여 이론과 실제 논리 게이트가 동일한지 확인 및 증명하는 것이다."
1.2. 실험 장비
1.2.1. 기초 전기 전자 통신 실습장비(HBE-Basic iLAB)
기초 전기 전자 통신 실습장비(HBE-Basic iLAB)은 검증된 회로를 기반으로 모듈화하여 기초전기, 전자, 통신, 디지털 논리회로등의 실습을 하나의 장비에서 실습할 수 있도록 기본 계측기(DMM, F/G, OSC and DAQ)가 내장 되어 있는 통합장비이다. AC Power, Varible DC Power, Variable Resistor와 아날로그, 디지털 스위치 등을 이용하여 Bread board의 회로를 구성하여 Speaker, FND, LED 등의 출력장치를 이용할 수 있다."
1.2.2. Breadboard
Breadboard은 아두이노 보드, 센서모듈, 소자부품 등 아두이노용 각종 부품들을 별도의 납땜 작업 없이 간단히 핀을 꽃는 작업으로 임시 회로를 구성해 볼 수 있는 임시용 기판이다. 크기 별 다양한 종류가 있어 구성해보고자 하는 회로의 규모에 따라 선택할 수 있다.
Breadboard에서는 실험 2장에 걸쳐 AND, OR, NOT, NOR, XOR, XNOR, NAND 게이트의 동작 특성을 실험하였다. 각각의 게이트 IC를 Breadboard에 꽂아 스위치 입력에 따른 LED 출력을 확인하여 이론과 실제 값이 일치하는지 검증하였다.
입력 스위치의 조합에 따른 출력 LED의 점등 여부를 통해 각 게이트의 진리표를 작성하였다. 예를 들어 AND 게이트의 경우 A, B 입력이 0, 0일 때 출력 LED가 꺼지고, 0, 1 / 1, 0일 때 출력 LED가 켜졌으며, 1, 1일 때만 출력 LED가 켜지는 것을 확인하였다. 이를 통해 AND 게이트의 동작 원리를 이해할 수 있었다.
또한 7486 XOR IC와 7400 NAND IC를 사용하여 XOR, XNOR 게이트의 회로도를 구성하고 실험을 진행하였다. 이를 통해 기본 게이트들을 조합하여 복잡한 논리 회로를 구현할 수 있음을 확인하였다.
실험 과정에서 일부 부품 배치의 오류로 인한 문제가 발생하였지만, 팀원들 간의 토론과 재실험을 통해 이를 해결해 나갔다. 이번 실험을 통해 Breadboard를 활용한 논리 게이트 회로 구성 및 분석 능력을 향상시킬 수 있었다.
1.2.3. 직접회로(Integrated Circuit : IC)
직접회로(Integrated Circuit : IC)는 하나의 반도체 기판에 다수의 능동소자(트랜지스터, 진공관 등)와 수동소자(저항, 콘덴서, 저항기 등)를 초소형으로 집적, 서로 분리 될 수 없는 구조로 만든 완전한 회로기능을 갖춘 기능소자이다. IC는 전자기기의 소형화, 경량화, 고기능화에 크게 기여하였으며, 전자기기 발전의 핵심 부품으로 자리 잡았다.
IC는 크게 아날로그 IC와 디지털 IC로 구분할 수 있다. 아날로그 IC는 연속적인 신호를 처리하며, 전압 증폭이나 필터링 등의 기능을 수행한다. 반면 디지털 IC는 0과 1의 디지털 신호를 처리하며, 논리 게이트, 레지스터, 메모리 등의 기능을 담당한다.
IC의 대표적인 종류로는 논리 게이트 IC, 연산증폭기 IC, 타이머 IC, 메모리 IC 등이 있다. 논리 게이트 IC는 AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR 등의 기본적인 논리 게이트를 집적한 소자이며, 이를 이용하여 다양한 디지털 회로를 구현할 수 있다.
이처럼 IC는 전자기기의 핵심 부품으로서 소형화, 경량화, 고성능화에 기여하였고, 아날로그 및 디지털 회로 설계에 널리 활용되고 있다.
2. 실험 결과
2.1. HBE-Basic iLAB
2.1.1. AND 게이트
HBE-Basic iLAB의 AND 게이트 모듈에서는 두 입력단자 A와 B에 다양한 입력값을 인가하여 출력단자 Z의 상태 변화를 관찰하였다. 입력 A와 B 각각을 0과 1로 변화시켜가며 출력 Z의 값을 확인한 결과, 입력 A와 B가 모두 1일 때에만 출력 Z가 1이 되는 것을 확인할 수 있었다. 이는 AND 게이트의 진리표와 일치하는 동작 특성이다.
구체적으로, A=0, B=0일 때 출력 Z는 0이었고, A=0, B=1일 때와 A=1, B=0일 때에도 출력 Z는 0이었다. 반면 A=1, B=1일 때 출력 Z가 1로 나타났다. 이를 통해 AND 게이트는...
