홍익대학교 디지털논리실험및설계 10주차 예비보고서 A+

본 내용은 " 홍익대학교 디지털논리실험및설계 10주차 예비보고서 A+ " 의 원문 자료에서 일부 인용된 것입니다. 2023.03.23

문서 내 토픽

• 1. 비동기식 카운터와 동기식 카운터의 작동 원리와 차이점

  비동기식 카운터와 동기식 카운터는 특정한 상태가 반복적으로 발생하는 순서가 2진수의 순서를 따르는데, 상태 변화는 LSB 부분을 클록 펄스의 트리거 에지가 발생할 때마다 계속해서 변하게 만들고 다음 단계의 상태는 이전 단계의 상태들이 모두 1일 때만 변하게 만듦으로써 구현할 수 있습니다. 비동기식 카운터는 카운터 내의 Flip-flop들이 공통의 클록 펄스를 사용하지 않기 때문에 상태 변화가 동시에 일어나지 않고 시간 지연이 누적되지만, 동기식 카운터는 모든 Flip-flop들이 공통의 클록 펄스에 의해 동시에 상태가 변합니다.

• 2. Positive edge triggered D flip-flop 7474를 이용한 회로 결선

  7474는 positive edge triggered D flip-flop이므로, negative edge triggered D flip-flop으로 구성된 회로와 동작하려면 Q'를 다음 단계의 클록 펄스 입력단에 연결해야 합니다.

• 3. 십진 카운터 동작 원리 (응용 실험 1)

  [그림 3] 회로는 [그림 1] 회로에 10진수 10(1010)을 부분적으로 디코딩하는 NAND 게이트를 추가하여, Q1과 Q3가 동시에 1이 되면 모든 D flip-flop의 (CLK)'에 Active 신호를 주어 강제로 0(0000) 상태가 되도록 합니다. 따라서 [그림 3] 회로는 0(0000) ~ 9(1001) 2진수의 순서로 상태가 반복적으로 변하여 십진 카운터로 동작합니다.

• 4. 십진 카운터 동작 원리 (응용 실험 2)

  응용 실험 2의 [그림 4] 회로는 [그림 2] 회로에 게이트를 추가하여 9(1001)가 발생된 것을 감지하고 다음 클록 펄스의 트리거 에지에서 0(0000) 상태가 되도록 합니다. 따라서 [그림 4] 회로도 0(0000) ~ 9(1001) 2진수의 순서로 상태가 반복적으로 변하여 십진 카운터로 동작합니다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

• 1. 비동기식 카운터와 동기식 카운터의 작동 원리와 차이점

  비동기식 카운터와 동기식 카운터는 각각 다른 작동 원리를 가지고 있습니다. 비동기식 카운터는 각 플립플롭이 독립적으로 동작하여 입력 신호가 변경될 때마다 상태가 변화합니다. 이에 반해 동기식 카운터는 공통된 클럭 신호에 동기화되어 동작하므로, 모든 플립플롭이 동시에 상태를 변화시킵니다. 비동기식 카운터는 구현이 간단하지만 속도가 느리고 오류 발생 가능성이 높은 반면, 동기식 카운터는 속도가 빠르고 안정적이지만 구현이 복잡합니다. 따라서 응용 분야에 따라 적절한 카운터 방식을 선택해야 합니다.

• 2. Positive edge triggered D flip-flop 7474를 이용한 회로 결선

  Positive edge triggered D flip-flop 7474는 클럭 신호의 상승 에지에 동기화되어 동작하는 기본적인 메모리 소자입니다. 이를 이용하여 다양한 회로를 구현할 수 있는데, 예를 들어 D 입력에 신호를 연결하고 클럭 입력에 주기적인 펄스를 인가하면 D 입력의 값이 클럭 신호의 상승 에지에 맞춰 출력으로 전달됩니다. 또한 D 입력을 고정값으로 연결하고 클럭 입력에 펄스를 인가하면 토글 동작을 하는 플립플롭 회로를 구현할 수 있습니다. 이처럼 7474 D 플립플롭은 다양한 응용 회로 구현의 기본 소자로 활용될 수 있습니다.

• 3. 십진 카운터 동작 원리 (응용 실험 1)

  십진 카운터는 0부터 9까지의 숫자를 순차적으로 카운팅하는 기본적인 디지털 회로입니다. 이를 구현하기 위해서는 4개의 D 플립플롭을 사용하여 BCD(Binary Coded Decimal) 코드로 숫자를 표현합니다. 각 플립플롭의 출력이 특정 조합을 이루면 그 값이 십진수로 표현되는 것입니다. 응용 실험 1에서는 이러한 십진 카운터 회로를 구현하고, 클럭 신호에 따라 숫자가 순차적으로 증가하는 것을 관찰할 수 있습니다. 이를 통해 십진 카운터의 동작 원리와 구현 방법을 이해할 수 있습니다.

• 4. 십진 카운터 동작 원리 (응용 실험 2)

  십진 카운터 응용 실험 2에서는 십진 카운터 회로에 추가적인 기능을 구현하는 것을 다룹니다. 예를 들어 리셋 기능을 추가하여 카운터를 초기화할 수 있고, 카운트 방향을 변경하여 증가 또는 감소 동작을 할 수 있습니다. 또한 특정 값에서 카운터가 멈추도록 하거나, 특정 값에 도달하면 출력 신호를 내보내는 등의 기능을 구현할 수 있습니다. 이를 통해 십진 카운터의 활용도를 높이고, 다양한 응용 분야에서 활용할 수 있습니다. 이러한 실험을 통해 십진 카운터의 동작 원리와 응용 방법을 심도 있게 이해할 수 있습니다.