[예비보고서] 11.카운터 설계

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문서 내 토픽

• 1. 4진 비동기 카운터

  교재 이론부의 그림 14-2는 2개의 JK Flip Flop을 이용한 4진 비동기 카운터를 나타낸다. 입력 클럭 펄스 2개마다 Q1 출력은 1개의 펄스를 만들게 되며, Q1 펄스 신호 2개마다 Q2 출력은 1개의 펄스를 만들 것이다. 즉, 1MHz 펄스가 입력된다면 Q1 신호의 주파수는 주파수가 절반이 되므로 0.5MHz, Q2 신호의 주파수는 Q1 신호 주파수의 절반이 되므로 0.25MHz이다.

• 2. 8진 비동기 카운터 설계

  11-3-1에서 설계한 4진 비동기 카운터는 2개의 JK Flip Flop으로 구현하였다. 이번에 설계할 8진 비동기 카운터는 여기에서 하나의 Flip Flop을 더하여 설계한다. 본 문항에서 주어진 조건대로, 버튼 스위치와 직류 전압원을 이용하여 버튼을 누르는지 여부에 따라 pulse가 입력될 수 있게끔 설계하였다. 또한, Q1, Q2, Q3 출력 신호에 LED를 연결하여 카운터 상태에 따라 LED에 점등되도록 하였다.

• 3. 10진 비동기 카운터 설계

  본 문항에서 16진 비동기 카운터와 리셋을 이용하여 10진 비동기 카운터를 설계하는 방법을 제시하였다. 그 방법으로, 11-3-2에서 설계한 8진 비동기 카운터에 JK Flip Flop을 하나 추가하여 총 4개의 Flip Flop을 사용하되, 16진 비동기 카운터에 대하여 0부터 9까지의 state만을 사용하기 위해 나머지 state는 리셋 회로를 이용하여 관여하지 않게 한다.

• 4. 16진 동기 카운터 회로도

  앞서 비동기 카운터 회로는 JK Flip Flop의 출력을 다음 level의 CLK로 들어가게끔 하였다. 그림 11-1에서 알 수 있듯이, 동기 카운터 회로는 단일 CLK 입력이 회로를 구성하는 모든 Flip Flop의 클럭으로 들어가게 된다. 또한, 그림 11-1에서 AND 게이트를 활용하여 특정한 이전 Q 신호가 동시에 High인 경우에만 다음 Q 신호를 출력하도록 하였다. 이러한 8진 동기 카운터를 바탕으로 16진 동기 카운터를 설계하였다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

• 1. 4진 비동기 카운터

  4진 비동기 카운터는 간단한 구조와 동작 원리를 가지고 있어 초보 전자 회로 설계자들에게 좋은 학습 주제가 될 수 있습니다. 이 카운터는 클럭 신호에 동기화되지 않고 각 단계가 이전 단계의 출력에 의해 순차적으로 동작하는 특징이 있습니다. 이를 통해 카운터의 동작을 이해하고 응용할 수 있는 기회를 제공합니다. 또한 4진 체계에 대한 이해도 높일 수 있어 더 복잡한 디지털 회로 설계로 나아가는 데 도움이 될 것입니다.

• 2. 8진 비동기 카운터 설계

  8진 비동기 카운터는 4진 비동기 카운터보다 복잡한 구조를 가지고 있지만, 더 많은 상태를 표현할 수 있어 다양한 응용 분야에 활용될 수 있습니다. 이 카운터의 설계 과정에서는 플립플롭의 상태 천이와 논리 게이트의 조합을 통해 8진 계수 동작을 구현해야 합니다. 이를 통해 디지털 논리 회로 설계 능력을 향상시킬 수 있으며, 더 나아가 순차 논리 회로에 대한 이해도를 높일 수 있습니다. 또한 8진 체계에 대한 이해도 향상에 도움이 될 것입니다.

• 3. 10진 비동기 카운터 설계

  10진 비동기 카운터는 실생활에서 가장 많이 사용되는 숫자 체계인 10진수를 표현할 수 있는 중요한 디지털 회로입니다. 이 카운터의 설계 과정에서는 4진 및 8진 비동기 카운터보다 더 복잡한 논리 회로를 구현해야 합니다. 플립플롭의 상태 천이와 논리 게이트의 조합을 통해 10진 계수 동작을 구현하는 것이 핵심입니다. 이를 통해 디지털 논리 회로 설계 능력을 크게 향상시킬 수 있으며, 더 나아가 순차 논리 회로에 대한 깊이 있는 이해도를 기를 수 있습니다. 또한 10진 체계에 대한 이해도 향상에도 도움이 될 것입니다.

• 4. 16진 동기 카운터 회로도

  16진 동기 카운터는 4진, 8진, 10진 비동기 카운터보다 더 복잡한 구조를 가지고 있지만, 더 많은 상태를 표현할 수 있어 다양한 응용 분야에 활용될 수 있습니다. 이 카운터의 설계 과정에서는 클럭 신호에 동기화된 플립플롭의 상태 천이와 논리 게이트의 조합을 통해 16진 계수 동작을 구현해야 합니다. 이를 통해 디지털 논리 회로 설계 능력을 크게 향상시킬 수 있으며, 더 나아가 동기 논리 회로에 대한 깊이 있는 이해도를 기를 수 있습니다. 또한 16진 체계에 대한 이해도 향상에도 도움이 될 것입니다.