아날로그 및 디지털 회로 설계 실습 결과보고서11 카운터 설계

본 내용은 " 아날로그 및 디지털 회로 설계 실습 결과보고서11 카운터 설계 " 의 원문 자료에서 일부 인용된 것입니다. 2023.09.07

문서 내 토픽

• 1. 비동기 8진 카운터 설계

  이 실습에서는 3개의 flip-flop 소자를 사용하여 비동기 8진 카운터를 설계하였습니다. 스위치를 on/off 할 때마다 카운팅이 되도록 하였고, falling edge triggered 소자를 사용하여 스위치를 1->0으로 변경할 때 카운팅이 되도록 하였습니다. 또한 chattering 현상을 방지하기 위해 스위치 하단에 capacitor를 추가로 연결하였습니다. 결과적으로 스위치를 off 상태에서 두 번 클릭할 때마다 숫자가 한 번씩 카운팅 되었습니다.

• 2. chattering 현상

  chattering 현상은 스위치 작동에 따라 나타나는 상태진동으로, 스위치를 클릭하였을 때 순간적으로 0->1->0->1이 다회 반복되는 현상입니다. 이로 인해 스위치를 한 번만 클릭하였음에도 1->0이 되는 구간이 발생하여 카운팅이 되었습니다.

• 3. 동기 16진 카운터 설계

  16진 동기 카운터를 설계하기 위해 4개의 JK Flip Flop과 2개의 AND gate를 사용하였습니다. 동기 카운터이기 때문에 각각의 Flip Flop에 모두 같은 CLK 신호가 동시에 입력되도록 회로를 구성하였습니다. 또한 16진 카운팅이 제대로 이행되는지 확인하기 위해 4개의 LED를 연결하였습니다.

• 4. Function generator 사용

  동기 16진 카운터 회로의 입력으로 Function generator를 사용하여 1Hz의 Square wave를 연결하였습니다. Offset voltage는 1.5V, Vpp는 3V로 설정하여 실제 인가되는 입력 신호가 Vmax=6.2V, Vmin=-0.2V로 목표하던 입력 신호에 가까운 것을 확인하였습니다.

• 5. 회로 설계 문제 해결

  16진 동기 카운터 회로를 구성할 때 초반에 결과가 원하는 대로 나타나지 않았습니다. 가장 작은 자리 bit를 출력하는 Flip Flop의 CLK 신호에 Vdd 값이 잘못 연결되어 있어 LED가 계속 켜져 있는 문제가 있었습니다. 이를 해결하기 위해 회로를 다시 살펴보고 문제를 찾아 수정하였습니다. 앞으로 이런 실수를 방지하기 위해 회로 구성을 더 꼼꼼히 살펴볼 예정입니다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

• 1. 비동기 8진 카운터 설계

  비동기 8진 카운터 설계는 디지털 회로 설계에서 중요한 부분입니다. 이 설계에서는 각 비트가 독립적으로 동작하므로 회로가 간단해지고 속도가 빨라집니다. 하지만 진리표 작성, 플립플롭 선택, 타이밍 분석 등 설계 과정이 복잡합니다. 또한 진리표 오류나 타이밍 문제로 인한 오동작 가능성이 있어 주의가 필요합니다. 이를 해결하기 위해서는 철저한 설계 검증과 시뮬레이션이 필요합니다.

• 2. chattering 현상

  chattering 현상은 기계적 스위치나 릴레이 등에서 발생하는 문제로, 스위치가 on/off 상태를 빠르게 반복하는 것을 말합니다. 이로 인해 회로가 오동작할 수 있어 해결이 필요합니다. 주요 원인으로는 기계적 진동, 접점 마모, 접점 오염 등이 있습니다. 이를 해결하기 위해서는 디바운싱 회로 사용, 접점 재질 개선, 접점 청소 등의 방법을 고려할 수 있습니다. 또한 회로 설계 시 chattering 현상을 고려하여 대책을 마련해야 합니다.

• 3. 동기 16진 카운터 설계

  동기 16진 카운터 설계는 디지털 회로 설계에서 중요한 부분입니다. 이 설계에서는 모든 비트가 동시에 변경되므로 비동기 방식에 비해 회로가 복잡해지지만, 타이밍 문제가 적습니다. 설계 과정에서는 진리표 작성, 플립플롭 선택, 타이밍 분석 등이 필요합니다. 또한 카운터 출력을 디코더나 7세그먼트 디스플레이 등과 연결하여 활용할 수 있습니다. 이 설계에서도 진리표 오류나 타이밍 문제로 인한 오동작 가능성이 있어 주의가 필요합니다.

• 4. Function generator 사용

  Function generator는 다양한 파형을 생성할 수 있는 중요한 계측 장비입니다. 이를 통해 회로의 동작을 확인하고 분석할 수 있습니다. Function generator를 사용할 때는 출력 파형의 주파수, 진폭, 오프셋 등을 적절히 설정해야 합니다. 또한 회로의 특성에 맞는 파형을 선택하고, 부하 변화에 따른 출력 변화를 관찰해야 합니다. Function generator를 효과적으로 활용하기 위해서는 장비 사용법 숙지와 더불어 회로 동작 원리에 대한 이해가 필요합니다.

• 5. 회로 설계 문제 해결

  회로 설계 문제 해결은 전자공학 분야에서 매우 중요한 능력입니다. 문제 해결을 위해서는 회로 동작 원리에 대한 깊이 있는 이해, 문제 분석 능력, 창의적 사고가 필요합니다. 먼저 문제의 원인을 정확히 파악하고, 관련 이론과 설계 기법을 적용하여 해결책을 찾아야 합니다. 또한 시뮬레이션, 실험, 측정 등을 통해 해결책을 검증하고 개선해 나가는 과정이 중요합니다. 회로 설계 문제 해결 능력은 실무에서 매우 유용하며, 지속적인 학습과 경험 축적이 필요합니다.