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A/D Converter 와 D/A Converter 디지털 회로실험 보고서

1. 실험 목적- D/A Converter와 A/D Converter의 기본원리를 이해한다.- D/A Converter와 A/D Converter의 회로를 구성한다.2. 실험 과정실험1) 사다리형 D/A 변환기- 그림과 같이 회로를 구성한 후 LM741에V _{+} ``=``+15[V`],V _{-} ``=``-15[V`]. +5[V]는 공급전압+15V 와 가변저항의 조합으로부터 얻는다. 74LS191의bar { Load} 단자를+5V에 연결한다. 그리고 함수발생기로부터 1Hz를 74LS191 CLK에 주며, CLK과 2진 정보 출력에 LED와 저항330 OMEGA을 연결한다.실험2) 4비트 계수형 A/D 변환기- 그림과 같이 회로를 구성한 후 LM741에V _{+} ``=``+15[V`],V _{-} ``=``-15[V`]. +5[V]는 공급전압+15V 와 가변저항의 조합으로부터 얻는다. 74LS191의bar { Load} 단자(11번)를+5V에 연결한다. 그리고 함수발생기로 부터 10Hz를 AND 게이트의 CLK에 주며, CLK와 2진 정보 출력에 LED와 저항330 OMEGA을 연결한다.-사용기기 및 부품실험 1) Breadboard, DC power supply(함수발생기, 오실로스코프,74LS191 1개, 저항 20KΩ 5개, 저항 10KΩ 3개, 저항 1KΩ 2개, 저항 6.8KΩ 1개, 저항 330Ω5개, 적색 LED 5개, LM741 (OP Amp) 1개, 가변저항, 가변저항 드라이버실험 2) 실험 1의 부품, 제너다이오드(5V, 1W) 1개, LM339N(Voltage Comparator) 1개, 74LS08 1개, 가변저항 1개-실험 결과실험 1) 사다리형 D/A 변환기< 회로 결선 완료 후 동작하는 사진>표 17-2 사다리형 D/A 변환회로 결과표입 력 전 압[V`]출력전압[V`]Q_DQ_CQ_BQ_AV_o00000.0300010.500100.9600111.2701001.7701012.1701102.60111310003.410013.810104.210114.61100511015.411105.811116.24실험 2) 4비트 계수형 A/D 변환기표 17-3 계수형 A/D 변환회로 결과표입력전압(V_{i{n}} `[V`])2진 정보 (LED ON, OFF)D3 (MSB)D2D1D0 (LSB)000*************001**************************91001101010-토의실험 1) 사다리형 D/A 변환기D/A Converter란 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 전자 장치이다.D/A 변환기의 기본 기능은 디지털 표현에서 아날로그 신호를 재구성하는 것으로, 이 작업은 이산 디지털 값을 시간에 따라 변하는 연속 아날로그 전압 혹은 전류로 변환한다.이번 실험에서는 R(10K)과 2R(20K)의 두 개 저항을 사다리 형태로 연결한 사다리형 D/A 변환회로를 구성한 후,Q_D,Q_C,Q_B,Q_A의 입력 전압(1 또는 0)에 따라 출력전압V_o를 확인하는 과정을 수행한다.모든 회로를 결선한 후에Q_D,Q_C,Q_B,Q_A 입력전압을 0000~1111까지 증가시키면 출력전압이 점차 증가하는 결과값을 얻을 수 있다.LM741의 출력 전압V_0는V _{o} `=` {2} over {3} ` LEFT ( 1`+` {R _{2}} over {R _{1}} ` RIGHT ) `` TIMES {V _{r}} over {2 ^{4}} TIMES LEFT ( (1or0) TIMES 2 ^{0} `+`(1or0) TIMES 2 ^{1} `+`(1or0) TIMES 2 ^{2} `+`(1or0) TIMES 2 ^{3} RIGHT )를 통해 계산이 가능하다.공식을 이용하여 직접 수식으로 계산한 이론값은 0, 0.416, 0.83, 1.25, 1.66, 2.08, 2.5, 2.91, 3.33, 3.75, 4.16, 4.58, 5, 5.41, 5.83, 6.25로 실험값은 이론값과 오차가 발생한다.이러한 오차는 회로 구성을 위해 사용한 저항 자체의 오차와 전선 그리고 브레드보드 의 자체 저항으로 인해 발생 가능하다.또한 가변저항으로 +5V를 맞출 때 정확하게 맞춰지지 않아서 오차가 발생할 가능성도 존재한다.그 전 실험까진 5V 혹은 0V만 다뤘는데 이번엔 +15V와 ?15V를 다루고, 가변저항도 처음 사용해보아서 어렵다고 느껴졌지만 직접 실험을 진행해보면서 점차 익숙해졌다.OP AMP의 2번 단자와 6번 단자를 저항으로 연결해야 하는데 이 부분에서 착오가 생겨서 시간이 지연되었지만 전선 연결이 헷갈렸던 부분을 하나하나 체크하여, 원인을 찾아서 올바른 결과값을 도출할 수 있었다.실험 2) 4비트 계수형 A/D 변환기이번 실험에서는 A/D 변환기에 대해 다루는데 이는, 아날로그-디지털 변환기라고도 불리며 아날로그 신호를 디지털 데이터로 변환하는 데 사용되는 전자 장치이다. 아날로그 신호를 디지털 회로로 처리하거나 분석해야 하는 많은 디지털 시스템에서 필수적인 구성 요소로 통신, 오디오 처리, 데이터 수집 시스템, 의료 기기 및 아날로그 신호를 디지털 형태로 처리, 저장 혹은 전송해야 하는 다양한 분야에서 유용하게 사용된다.실험 2에서는 계수형 A/D 변환기 회로를 구성하는데 이는 D/A 변환기와 제어로직, 비교기, 2진 카운터 등으로 이루어져있다.계수형 A/D 변환기는 변환속도가 상대적으로 느려서 응답 속도가 빠르지 않은 회로에 주로 응용되고 있다.회로를 구성한 후에 로드 단자를 접지에 연결하여 2진 카운터의 값이 모두 0이 되도록 한 후 다시 +5V 단자에 연결해준다.그 후, 입력전압에 따라서 2진 정보값인 D3(MSB), D2, D1, D0(LSB) 변화를 알아본다.가변저항으로 비교기의 +단자에V_"in"을 가해줬을 때 카운팅을 하다가Q_{D}Q_{C}Q_{B}Q_{A}로 이루어진 2진 정보값 출력이V_"in"이 되었을 때 멈춘다.

공학/기술| 2024.05.17| 6페이지| 2,500원| 조회(107)

컨버터, 디지털회로실험, 디회실, D/A컨버터/A/D컨버터

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<디지털회로실험>인코더,디코더와 코드변환기 평가A+최고예요

1. 실험 목적1) 인코더(Encoder, 부호기)와 디코더(Decoder, 해독기)의 동작 원리를 이해하고 구성한다.2) 인코더와 디코더의 구성 방법을 익혀 각종 코드를 변환할 수 있는 코드변환기 회로의 동작 원리와 구조를 이해하고 구성한다.2. 실험 과정실험 1) 2X4 디코더-그림과 같이 회로를 결선한 후, 출력을 살펴보기 위해 D0, D1, D2, D3에 각각 LED와 저항을 연결한다.-출력이 1일 경우 LED에 불이 켜진다.(그림 8-5)실험 2) BCD-to-10진 디코더 회로- 그림과 같이 회로를 결선한 후, 출력을 살펴본다.- 출력이 0일 경우 LED에 불이 켜진다.(그림 8-6)실험 3) BCD to Gray 코드변환기- 그림과 같이 회로를 결선한 후, 함수발생기 Out1에서 얻으며, 주파수는 10Hz로 맞춘다.- -CLR 단자를 GND에 연결하여 출력을 초기화 시킨 후 다시 5V에 연결한 상태에서 실험을 시작한다.- -출력이 1일 경우 LED에 불이 켜진다.(그림8-8)3. 사용기기 및 부품실험 1)DC power supply, 74LS04 1개, 74LS08 1개, 저항 330Ω 4개, 적색 LED 4개실험 2)DC power supply, 74LS42 1개, 저항 330Ω 10개, 적색 LED 10개실험 3)DC power supply, 74LS86 1개, 74LS04 1개, 74LS73 2개, 저항 330Ω 3개, 적색 LED 3개, 함수 발생기4. 실험 결과실험 1) 2X4 디코더 ABD0D1D2D30*************0010110001실험 2) BCD-to-10진 디코더 회로BCD 입력10진 출력ABCDY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y8Y**************************1**************************11******************************************************************************11111110실험 3) BCD to Gray 코드변환기BCD 입력Gray 코드 출력ABCA'B'C'00*************0**************************1111005. 토의이번에 진행한 5주차 실험은 인코더(Encoder)와 디코더(Decoder)의 동작원리, BCD to Excess-3 코드변환기와 BCD to Gray 코드변환기에 대해 이해하고 직접 2X4 디코더와 BCD-to-10진 디코더 회로, BCD-to-Excess-3 코드변환기를 구성하는 것이다.실험 1. 2X4 디코더먼저, 디코더는 인코더의 역기능인 디지털 데이터를 아날로그 데이터로 변환하는 역할을 수행하는 논리회로로, N비트 2진 입력코드를 M(M≤2N)개의 출력선 중의 단 한 개와만 연관시키는 회로이다.디코더는 active high와 active low로 나누어지는데 active high는 활성화된 신호가 1, 비활성화된 신호가 0인 동작 상태이고, active low는 활성화된 신호가 0, 활성화되지 않은 신호가 1인 동작 상태이다.실험 1에서는 active high로 동작하지만 많은 경우에 디코더 설계는 active low 출력으로 동작한다.A와 B를 각각 접지에 연결하여 0의 신호를 주면 D0인 첫 번째 LED만 켜지고, A만 접지에 연결하고 B는 5V에 연결하였을 때엔 D1인 두 번째 LED만 켜졌다.다음으로, A에 5V, B에 0V를 가했을 때, D2인 세 번째 LED만 켜지며, A와 B 모두 5V를 가했을 때엔 D3인 네 번째 LED만 켜지는 결과를 얻게 되었다.실험을 진행하면서 착오로 인해 저항과 LED의 위치를 바꿔서 연결하는 실수를 했었다.이후에 저항과 LED에 위치를 다시 연결하였는데도 결과가 제대로 나오지 않았지만 7404칩과 7408칩을 새로운 칩으로 교체하고 나서 실험을 성공적으로 마칠 수 있었다.이번 실험으로 인하여 회로를 완벽하게 구성했다고 확신이 드는데도 불구하고 결과가 정확하게 나오지 않을 때엔, 칩을 새 걸로 바꿔 봐야 된다는 것을 깨달았다.더 빨리 새 칩으로 교체할 생각을 했다면 이른 시간 내에 실험을 끝낼 수 있었을거란 생각에 많이 아쉬움이 남았다.실험 2) BCD-to-10진 디코더 회로BCD-to-10진 디코더는 2N개의 입력 코드가 모두 이용되지 않고 어떤 특정 코드들만 이용되는 디코더로, BCD 코드를 10진수로 변환한다.먼저, A~D 입력에 모두 0의 신호를 주면 0000(10진수:0) 이므로 Y0에서만 출력이 0V이므로 +5V와 전위차로 인해 전류가 흐르기 때문에 LED가 켜지게 되었다.다음으로, A, B, C에 0의 신호를 주고 D에만 1의 신호를 주면 0001(10진수:1)이므로 Y1의 출력이 0V가 되어서 LED가 켜졌다.실험 2를 수행할 때엔 실험 1에서 겪었던 저항과 LED 연결 실수를 반복하지 않기 위해서 주의했기 때문에 빠른 시간 내에 성공적으로 실험을 마칠 수 있었다.실험 3) BCD to Gray 코드변환기2진수를 gray 코드로 변환하는 과정은 먼저, 2진수의 MSD는 그대로 gray 코드의 MSD가 되고, 2진수의 MSD와 다음 입력 비트를 XOR 하면 gray 코드의 다음 비트 값이 된다.이와 같은 동작을 반복하며 BCD to gray 코드변환기는 작동한다.BCD를 Gray 코드로 변환시키는 이점은 연속된 값에서 1비트만 변경되므로 에러가 적다는 것이지만 연산 동작에선 적합하지 않고 A/D 변환기, 입출력장치, 주변 장치 등에서 숫자를 표현할 때 사용된다.

공학/기술| 2023.10.24| 8페이지| 2,000원| 조회(162)

디코더, 인코더, 디지털회로실험, 코드변환기

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디지털회로실험 <여러가지기본논리함수들>

디지털 회로 실험 2주차 실험보고서실험 1) 여러 가지 기본 논리 함수들그림 2-1 X-OR 게이트 등가회로그림 3-4 NAND 게이트를 이용한 RS래치 회로실험 3) RS 래치 기반 chatterless 스위치그림 3-5 RS래치 이용한 chatterless 스위치 회로-실험 결과실험 1)ABY000011101110Y=0 일 때의 오실로스코프 결과값 Y=1 일 때의 오실로스코프 결과값실험 2)RSQbar Q*************1010011실험 3)R(CH1)과 Q(CH2)에서의 파형측정 위치측정 파형RQ-토의실험 1은 74LS04, 74LS08, 74LS32 칩 각각 1개씩 사용하여 X-OR 게이트 등가회로를 구성하는 실험이다.X-OR 등가회로는 A, B 두 개의 입력이 서로 같지 않을 때만 출력이 1이 되는 논리회로로, 위 실험에서의 신호 1 입력은 5V의 전압을 주는 것을 의미하고, 신호 0 입력은 접지에 연결하는 것을 의미한다.출력값 Y는 오실로스코프로 확인을 할 수 있는데 처음엔 Y 값의 변화가 없다고 착각했지만 교수님께 여쭤본 후에야 신호 1일 때 그래프가 5V 위치로 평행이동한다는 것을 깨달았다.실험 전날 실험 파일을 보고 혼자 예습했을 땐 이해가 잘 가지 않아서 걱정을 했지만 교수님 이론 강의를 집중해서 수강하고 주요 내용을 필기하여 실험할 때엔 큰 어려움 없이 진행할 수 있었다.교수님이 강조하신 내용인 게이트 칩의 데이터시트를 확인한 후에 부착하고 칩에GND와 Vcc 연결하는 것부터 먼저 진행하니 나머지 전선 연결하기가 훨씬 더 수월했다.실험 2는 NAND 게이트로 구성한 RS 래치(RS-Latch)의 동작원리를 이해하는 실험이다.R(Reset)에 1, S(set)에 0을 입력하면 Q=0, bar Q=1로 Reset 상태가 되고, R=0, S=1 일 때엔 Q=1, bar Q=0이 되어 Set 상태가 된다.R=1, S=1이 되면 전 상태와 동일하게 유지되는데 이를 불변이라고 하며 R=0, S=0이면 출력 Q와 bar Q는 동일하게 1이 되어 플립플롭의 정의에 어긋나게 되어 이러한 상태를 부정이라고 정의한다.위 실험값에서도 R=0, S=1을 입력하여 Q=1, bar Q=0의 출력을 얻은 후, R=1, S=1을 입력하였는데 이전과 불변한 것을 관찰할 수 있었다.또, R=0, S=0을 입력하여 Q와 bar Q값 모두 1로 동일하게 출력된 것도 관찰 가능했다.실험 중에 오실로스코프를 5V로 설정하지 않아서 처음에 관찰이 제대로 안되었었다.기본 설정들이 제대로 되어 있어야 정확한 결과값을 볼 수 있기 때문에 하나하나 세심하게 신경 써야겠다고 생각했다.실험 3은 RS 래치 기반 chatterless 스위치의 구성과 동작원리를 이해하는 실험이다.chattering 이란 스위치의 접점이 계패 될 때 기계에서 발생하는 진동으로 회로의 오동작 원인이 되며 접점의 소모를 재촉하게 되므로 방지 조치가 필요하다.이러한 chattering 현상을 제거하기 위해 RS 래치가 사용되며, 한 번에 ON-OFF 또는 OFF-ON 동작이 나타나게 하는 스위치가 필요한데 이러한 스위치를 chatterless 스위치라고 한다.

공학/기술| 2023.10.24| 5페이지| 1,500원| 조회(120)

논리함수, 디지털회로실험, 디회실

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디지털회로실험 동기식 카운터, 비동기식 카운터 평가A+최고예요

1. 실험 목적실험1,2)- 비동기식 카운터(Asynchronous Counter)의 동작원리를 이해하고 구성한다.실험3)- 동기식 카운터(Synchronous)의 동작원리를 이해하고 Presettable Up/Down 10진 counter를 구성한다.2. 실험 과정실험 1) MOD-16 DOWN 카운터 회로와 7-segment 표시- 그림과 같이 회로를 결선한 후, PR을 접지에 연결했다가 다시 +5V에 연결한다.- 함수 발생기로부터 1Hz의 클럭펄스를 입력한 후에 CK단자, 출력 A, B, C, D에 연결한 LED를 통해 결과를 측정한다.실험2) 비동기 10진 카운터와 디코더를 이용한 7-segment 표시기- 그림과 같이 회로를 결선한다.- 7490칩의 14번 핀에 클럭펄스를 입력한 후 7-segment로 결과를 관찰한다.실험 3) Presettable Up/Down 10진 counter- 74LS190 칩을 이용하여 그림과 같이 회로를 구성한다. (출력단에 실험2에서 사용했던 7-segment를 연결한다.)- 표에 따라 신호를 다르게 입력한 후, 7-segment로 결과를 확인한다.-사용기기 및 부품실험 1) Breadboard, DC power supply, 함수발생기, 74LS76 1개, 저항 330Ω 5개, 적색 LED 5개실험 2) Breadboard, DC power supply, 함수발생기, 74LS90 1개, 74LS47 1개, 저항 330Ω 7개, 7-segment 1개실험 3) Breadboard, DC power supply, 함수발생기, 저항 330Ω 7개, 7-segment 1개, 74LS190 1개, 74LS47개-실험 결과실험 1) MOD-16 DOWN 카운터 회로와 7-segment 표시표 15-2 MOD-16 DOWN 카운터의 파형 PRCKDCBA01111111111downarrow(1)11101downarrow(2)11011downarrow(3)11001downarrow(4)10111downarrow(5)10101downarrow(6)10011downarrow(7)10001downarrow(8)01111downarrow(9)01101downarrow(10)01011downarrow(11)01001downarrow(12)00111downarrow(13)00101downarrow(14)00011downarrow(15)00001downarrow(16)1111실험2) 비동기 10진 카운터와 디코더를 이용한 7-segment 표시기표 15-3 측정 결과 R0(1), R0(2)(pin 2, 3)R9(1), R9(2)(pin 6, 7)CK가) 7-segment 표시10000000downarrow(1)100downarrow(2)200downarrow(3)300downarrow(4)400downarrow(5)500downarrow(6)600downarrow(7)700downarrow(8)800downarrow(9)900downarrow(10)0실험 3) Presettable Up/Down 10진 counter표 16-2 측정 결과구 분데이터 입력CK7-segment 표시SW1(bar{EN})SW2(bar{U}/D)SW3(bar{LOAD})DCBA0000*************010000downarrow(1)10010000downarrow(2)20010000downarrow(3)30010000downarrow(4)40010000downarrow(5)50010000downarrow(6)60010000downarrow(7)70010000downarrow(8)80010000downarrow(9)90010000downarrow(10)01010000표 16-3 측정 결과 R0(1), R0(2)(pin 2, 3)R9(1), R9(2)(pin 6, 7)CK나) 7-segment 표시01900900downarrow(1)800downarrow(2)700downarrow(3)600downarrow(4)500downarrow(5)400downarrow(6)300downarrow(7)200downarrow(8)100downarrow(9)000downarrow(10)9-토의실험 1) MOD-16 DOWN 카운터 회로와 7-segment 표시비동기 카운터는 각각의 플립플롭의 출력이 다음 플립플롭의 클럽 입력신호가 되는 카운터를 의미한다.이렇게 부르는 이유는 첫 번째 플립플롭만이 Clock purse에 반응하고, 나머지 모든 플립플롭은 Clock purse에 동기되지 않은 상태에서 출력을 바꾸기 때문이다.비동기식 카운터는 동작 및 논리회로의 구성이 단순하고 용이하다는 장점이 있지만, 각 플립플롭을 통과할 때 마다 지연시간이 누적된다는 단점이 있다.따라서 비동기식 카운터는 속도와 정확도가 중요하지 않은 간단한 응용 프로그램에서 이진수 값을 계산하는 데에 유용하게 사용된다.위 그림은 2개의 J/K플립플롭을 사용하여 MOD-4 비동기카운터를 구성한 것으로, 신호가 4분할 된 것을 나타낸다.MOD-number은 2의 n승(n=플립플롭의 개수)이므로 이번 실험에서는 4개의 J/K 플립플롭을 사용하여 16분할된 신호를 출력하게 되는 것을 알 수 있다.실험을 진행할 때 가장 먼저 회로를 결선한 후 프리셋을 통해 D, C, B, A 각각이 1, 1, 1, 1부터 시작되도록 한다.그 후, 출력이 1 1 1 1 → 1 1 1 0 → 1 1 0 1 순서로 변화하는 것을 관찰할 수 있다7476C칩의 접지 번호 착오가 있어서 결과가 정상적으로 나오지 않았었지만 오류의 원인을 찾다가 금방 발견하여서 실험을 잘 마무리할 수 있었다.실험 2) 비동기 10진 카운터와 디코더를 이용한 7-segment 표시기두 번째 실험은 첫 번째 실험과 유사하지만 결과가 LED를 통하여 이진수로 나타나지 않고 7-segment(FND 507)을 이용해 10진수로 표시된다.7490칩 2,3번 핀을 처음에 5V에 연결했다가 GND에 연결하고, 6,7번 핀은 계속 GND에 연결해놓는다.그 후, 7-segment를 통해 0~9 까지 출력이 변화하는 과정을 관찰할 수 있게 된다.지난 7-segment 실험에서도 7-segment와 7447칩을 연결하는 전선에서 실수가 있어서 값의 오류가 있었는데 이번에도 같은 실수를 범해버렸다.실수했던 부분이므로 더 집중해서 연결을 해야 했는데 그러지 못해 많은 아쉬움이 남았다.다음 시계 프로젝트에서 7-segment를 다룰 때는 절대 전선 연결에서의 실수가 없도록 주의를 기울일 것이다.실험 3) Presettable Up/Down 10진 counter실험 3은 동기식 카운터에 대해 다룬다.동기식 카운터는 비동기식 카운터에 비해 높은 정확성과 신뢰성을 갖는다.모든 플립플롭이 동일한 클럭펄스에 동기화되므로 각 플립플롭의 출력이 안정적이고 예측 가능하므로 오류가 발생할 가능성이 낮아진다.동기식 카운터는 비동기식 카운터처럼 지연시간이 누적된다는 문제를 일으키지 않고 클럭 신호를 증가시킬 수 있다.그러나 동기식 카운터는 공통 클럭 신호와 동기식 작동을 보장하는 데에 필요한 추가 제어 회로가 필요하기 때문에 비동기식 카운터보다 더 많은 회로 구성요소를 필요로 해서 비동기식 카운터보다 설계가 더 복잡하다는 단점이 있다.따라서, 동기식 카운터는 정확성과 신뢰성이 중요하고 속도가 최우선 순위가 아닌 응용 프로그램에서 이진수 값을 계산하는 데 유용하게 사용된다.실험 3에서는 실험 2에서 사용했던 7-segment를 똑같이 이용하여 출력단Q_A ``, ``Q_B``, ``Q_C``, ``Q_D에 연결해준다.bar{EN}은 0,rmoverline U rm/rmD은 0,bar{Load}은 0, 그리고 DCBA 모두 0의 신호를 줬을 때 7-segment의 출력이 0이 되는지를 확인한 후, 다시bar{Load}를 1로 놓고 표 16-2에 결과표를 작성하였다.그 후, 입력 단자 DCBA에 0 1 1 1을 인가한 상태에서bar{Load}을 0으로 놓았다가 다시 1로 위치시키고 출력을 관찰하여 표 16-3의 결과표를 작성하였다.마지막으로,rmoverline U rm/rmD를 1로 놓고 입력 단자 DCBA에 1 0 0 1 을 인가한 다음bar{Load}을 0으로 놓았다가 다시 1로 위치시키고 출력을 관찰하여 표 16-4의 결과표를 작성하였다.실험 3의 회로를 결선한 후 처음 결과를 확인하였을 땐 7-segment에 숫자가 올바르게 표시되지 않았다.

공학/기술| 2023.10.24| 7페이지| 2,000원| 조회(277)

비동기식 카운터, 동기식카운터, 디지털회로실험, Asynchronous Cou..

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디지털회로실험 시프트 레지스터, 링카운터, 존슨카운터 평가A+최고예요

1. 실험 목적실험1)시프트 레지스터(Shift Registers)의 구조와 동작특성을 이해하고 사용법을 익힌다.실험2,3)? 시프트 카운터의 구조와 동작특성을 이해한다.② 링 카운터와 존슨 카운터의 동작특성을 이해하고 사용법을 익힌다.2. 실험 과정실험 1) 시프트 레지스터(Shift Registers)-그림과 같이 회로를 결선한 후 CLK입력으로 함수발생기를 사용하여 0.2Hz의 주파수를 준다.- 2번 단자엔 5V를 인가하고 1번 단자에 직접 0 또는 1의 입력을 준다.- CLR를 0으로 뒀다가 다시 1의 입력을 준다.- 클럭펄스 입력부분과 출력핀들에 각각 LED와 저항 330Ω을 연결하여 출력값을 확인한다.실험2) 링 카운터- 그림과 같이 링 카운터 회로를 결선한 후 함수 발생기로 1Hz의 주파수를 준다.- 클록 펄스 입력 단자와 각 출력에 LED와 저항 330Ω을 연결한다.- 초기값으로 프리셋과 클리어 단자에 각각 0의 신호를 준 후, 프리셋을 제거한 상태에서 클리어를 0에서 1의 신호로 바꿔준 후에 프리셋을 0 → 1로 전환한다.실험 3) 존슨 카운터- 그림과 같이 존슨 카운터 회로를 결선한 후 함수 발생기로 1Hz의 주파수를 준다.- 클록 펄스 입력 단자와 각 출력에 LED와 저항 330Ω을 연결한다.- 클리어에 0의 신호를 주어서 출력이 모두 0으로 초기화 되는지 확인한 후 다시 클리어 단자를 Vcc에 연결한다.-사용기기 및 부품실험 1) Breadboard, DC power supply, 함수발생기, 74LS164 1개, 저항 330Ω 9개, 적색 LED 9개실험 2) Breadboard, DC power supply, 함수발생기, 74LS76 2개, 저항 330Ω 5개, 적색 LED 5개실험 3) Breadboard, DC power supply, 함수발생기, 74LS76 2개, 저항 330Ω 5개, 적색 LED 5개-실험 결과실험 1) 시프트 레지스터(Shift Registers)표 13-2 클록펄스 인가시 출력상태 결과표CLR01InBInA클록출력1x11001100uparrowuparrowuparrowuparrowuparrowuparrowuparrowuparrowA011001100B001100110C000110011D000011001E000001100F000000110G000000011H000000001실험2) 링 카운터표 14-3 링 카운터 출력결과CLRPR(4번째 FF7번 pin)클록펄스수Q_3Q_2Q_1Q_0**************************downarrow(1)100011downarrow(2)010011downarrow(3)001011downarrow(4)000111downarrow(5)100011downarrow(6)010011downarrow(7)001011downarrow(8)0001실험 3) 존슨 카운터표 14-4 존슨 카운터 출력결과CLR클록펄스수Q_3Q_2Q_1Q_000000100001downarrow(1)10001downarrow(2)11001downarrow(3)11101downarrow(4)11111downarrow(5)01111downarrow(6)00111downarrow(7)00011downarrow(8)00001downarrow(9)1000-토의실험 1) 시프트 레지스터(Shift Registers)시프트 레지스터는 2진식 정보를 좌 혹은 우로 shift 시킬 수 있는 레지스터이다.시프트 레지스터의 논리적 배치는 한 플립플롭의 출력이 다음 플립플롭의 입력에 연속적으로 종속 연결된 형태로 되어있다,모든 플립플롭은 동일한 clock purse를 받아 다음 단계로의 shift가 발생한다.시프트 레지스터를 직렬 입력-직렬 출력, 직렬 입력-병렬 출력, 병렬 입력-직렬 출력, 병렬 입력- 병렬 출력으로 구분할 수 있다.이번 실험에서 다루는 시프트 레지스터는 8-bit 직렬 입력- 병렬 출력 시프트 레지스터로, 각 플립플롭으로부터 데이터 출력을 동시에 받아온다.I_{n}B,I_{n}A 두 개의 입력이 존재하며Q_{A},Q_{B},Q_{C},Q_{D},Q_{E},Q_{F},Q_{G},Q_{H} 8개의 출력을 지닌다.I_{n}A를 손으로 직접 +5V에 두 번, 접지에 두 번 연결하여 입력을 주면 clock purse의 상승 엣지마다 값이 shift되는 것을 관찰 가능했다.실수 없이 성공적으로 실험을 완료하여 올바른 값을 빠르게 얻을 수 있었다.실험 2) 링 카운터(Ring counter)링카운터는 일반적으로 이용되는 시프트 레지스터 카운터 중 하나로, 마지막 플립플롭의 값이 처음 플립플롭으로 shift 되도록 연결된 순환 shift 레지스터이다.링카운터가 정상적으로 구동되기 위해서는 초기에 1개의 플립플롭만이 1의 상태를 가지고 나머지 플립플롭들은 모두 0의 상태를 가져야 한다.그러므로 Clock purse가 공급되기 전에 모든 Clear 단자에 0V를 인가하고Q_0~Q_3 출력이 모두 Clear 되는지 확인한 후에 모든 Clear 단자에 5V를 인가하여 초기상 태를 조절해 준다.회로가 링 카운터로서 동작하려면Q_0 출력은 1로 만들어야 하기 때문에 나머지 플립플롭의 PR(preset)에는 5V를 인가하고 맨 오른쪽의 PR은 접지에 연결한 후, PR을 다시 제거한 다음V_cc에 연결한다.실험 중간에 전선 연결 실수로 쇼트가 나서 칩을 바꿨는데도 값이 제대로 안 나와서 시간이 많이 지체되었었다,나중에서야 브레드보드의 오른쪽 편에 다시 회로를 구성하여 제대로 된 결과를 얻을 수 있었다.쇼트가 났을 때엔 번거롭더라도 늦지않게 실험을 정상적으로 마무리하기 위해선 칩만 바꾸는 것이 아니라 아예 다른 브레드보드 혹은 브레드보드의 다른 편에 연결해야겠다고 다짐했다.실험 3) 존슨 카운터(Johnson counter)존슨 카운터는 링 카운터와 유사하지만, 마지막 플립플롭의 보수 출력이 처음 플립플롭의 입력으로 연결된다는 차이점이 있다.

공학/기술| 2023.10.24| 7페이지| 2,000원| 조회(232)

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