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울산대학교 디지털실험결과24 디지털 조합 논리회로와 순서 논리회로

디지털 실험 24장. 디지털 조합 논리회로와 순서 논리회로학번 : 이름 :디지털 실험 24장. 디지털 조합 논리회로와 순서 논리회로학번 : 이름 :1. 실험 결과(1) 조합회로스위치 0001일 경우 decoder에 표시되는 값 1스위치 0100일 경우 decoder에 표시되는 값 4스위치 0111일 경우 decoder에 표시되는 값 7③ 그림 24-2에 사용한 LED는 공통 Anode이다. 만약 공통 Cathod로 제작된 다이오드들을 사용한다면 회로를 어떻게 수정하여야 하는지 설명하라.A : 공통 Anode일 경우 LED의 +극끼리 묶어버리고, LED의 Vcc를 5V로 가하고 각각의 LED -극에 Vcc나 GND가 연결해줘야 불이 들어온다. 반대로 공통 Cathod일 경우 LED의 -극끼리 묶어 GND로 연결하고, +극에 GND 또는 Vcc를 연결하여 LED의 발광을 확인한다.(2) 동기식 순서회로그림 24-4 입력순서를 검출하기 위한 순서 논리회로(12조 조원 실험 사진 참고)입력(AB)1*************11111001출력00010000010표 24-2 입력순서와 출력⑤ NAND와 NOR Gate를 선호하는 이유는 무엇인지 설명하라.A : NAND와 NOR Gate는 모든 Gate로 대체하여 표현할 수 있어 실험에서 선호한다. 다른 Gate AND나 OR 같은 경우에는 NOR, NAND Gate를 만들 수 없어 이를 Universal Gate라고도 표현한다.2. 검토 및 토의이번 실험의 목적은 입력의 조합에 따라서만 출력이 결정되는 단순한 조합회로와, 현재의 입력과 과거 상태에 따라 출력과 다음 상태가 결정되는 순서회로의 동작원리를 확인하는 실험이다. 먼저 첫 번째 실험은 7-Segment 발광 다이오드와 Decoder를 통해 조합회로를 진행하는 실험이다. 회로를 구성하여 브레드보드의 스위치의 입력에 따라 decoder에 출력되는 값을 통해 입력 스위치 0000부터 1111까지 설정을 하면 0~9까지는 물론 벗어나는 숫자까지 이론과 동일하게 나왔으며 조합회로의 특성을 알 수 있는 실험이 됐다.두 번째 실험은 동기식 순서회로이다. 다수의 IC칩에 주어진 순서의 입력을 주고 출력을 주며 입력 값에 따라 출력을 줄 때 전압 변화를 통해 출력값이 0과 1을 확인할 수 있는 실험이 되겠지만, 이번 실험에서는 원하는 결과값이 나오지 않았다, 실험에서 정상적으로 작동하지 않은 요인을 살펴보자면 IC칩 10개의 IC칩이 모두 정상 상태였는지, 회로를 구성할 때 IC칩의 입력 값과 출력 값을 연결할 때 회로 구성 오류인 것을 예상할 수 있었다. 두 번째 실험을 통해 NAND와 NOR Gate를 사용함으로 거의 모든 게이트로 연결할 수 있는 점을 알 수 있었으며, Flip-Flop출력 형태에서 초기 상태로 돌아오면서 현재의 상태 값과 비교하면서 알아가는 실험이 된 것 같다. 세 번째 실험까지는 진행하지 못하였지만 이 실험은 Feedback과 RC를 이용한 출력 Pulse 폭을 조절하는 실험이 되겠다. 주파수에 따라 출력파형의 변화되면서 100Hz일 때 500Hz일 때 파형의 형태를 비교하여 단일 Pulse가 공급되면서 RC값에 비례하는 파형을 얻게 되는 실험이다. 디지털 마지막 실험을 통해 회로를 구성하는 것 과정부터 결과까지 온전하게 진행되어야 오차라는 것이 생기지 않을뿐더러 입력과 과거 상태에 따라 출력상태가 확연히 바뀌는 부분을 배울 수 있었다.

공학/기술| 2021.03.20| 2페이지| 2,000원| 조회(232)

A+, 울산대학교, 결과, 결과레포트, 2020, 실험1

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울산대학교 디지털실험예비24 디지털 조합 논리회로와 순서 논리회로

디지털회로 24. 디지털 조합 논리회로와 순서 논리회로학번 : 이름 :1. 실험 목적입력의 조합에 따라서만 출력이 결정되는 단순한 조합회로와, 현재의 입력과 과거 상태에 따라 출력과 다음 상태가 결정되는 순서회로의 동작원리를 확인한다.2. 실험 이론디지털 조합회란 가산기, 감산기, Multiplexer, Decoder 등과 같이 입력이 변하면 이들의 조합에 따라 출력이 곧바로 결정되는 회로이다. 따라서 조합회로는 동작이 매우 단순하며 실험할 내용도 간단한다. 그러나 디지털 순서회로는 현재의 입력과 과거의 상태에 따라 출력과 다음 상태가 결정되는 회로이다. 순서회로는 다시 CLock를 사용하는지의 여부에 따라 동기와 비동기 회로도 분류할 수 있다. 비동기 회로는 입력이 1개만 변하는 것을 가정하여 설계하는 Fundamental Sequential 회로를 주로 많이 다룬다. 따라서 회로설계가 동기식 순서회로처럼 간단하지 않다. 그러나 비동기 회로는 Clock이 없으므로 반도체 면적을 많이 차지하지 않고 빠른 동작을 이룰 수 있는 장점이 있다.동기식 순서회로는 출력이 동작하는 시기에 따라 Mealy와 Moore로 구분한다. MEaly 방식은 입력이 도달하면 현재 상태와 입력조합에 따라 바로 출력을 제공하지만, Moore 방식은 상태변수를 이용하여 출력을 얻는다. 따라서 Mealy 방식이 Moore 보다 출력을 빠르게 제공할 수 있으며 상태의 개수가 적을 수 있다.회로를 설계할 때는 회로가 차지하는 면적, 속도, 전력손실 등의 요인을 모두 고려하여야 한다. 이미 말했다시피 회로의 면적이나 게이트 수를 줄이기 위하여 최소화를 할 경우에는 Hazard가 발생할 가능성이 높으며, 전력손실을 줄이기 위해서는 Switching의 변화가 적도록 상태할당을 하여야 한다. 디지털 회로에서 Bit들의 변화가 많으면 발진과 유사한 현상이므로 가까운 회로에 영향을 미치게 되므로 복합적인 문제들을 모두 고려하여야 한다.IC로 디지털 회로를 구현할 때 Transmission Gate를 이용할 수 있으나 이 Gate의 단점은 디지털 회로의 장점과는 달리 잡음이 그대로 출력에 전달된다는 것이다. 그리고 조합회로는 Multiplexer를 이용하여 모두 구현할 수 있음을 이론에서 다루었다.끝으로 실험에서 디지털 입력은 스위치를 이용하여 논리 0과 1을 제공하는데 이들은 기준전압과 임의의 전압을 공급하는 것이다. 이때 스위치가 이동하는 순간에 인덕터나 커패시터의 기생용량들 때문에 전압이 떨리는 현상이 발생한다. 즉, 0에서 1로, 또는 1에서 0으로 한번만 변하는 것이 여러 개의 변화가 발생할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 그림 24-1과 같은 Latch 회로를 이용하면 떨림을 막을 수 있다. 실험 장치에는 이미 이런 기능이 포함되어있다.

공학/기술| 2021.03.20| 3페이지| 2,000원| 조회(277)

A+, 예비, 울산대학교, 예비레포트, 2020, 실험1

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울산대학교 디지털실험결과22 디지털 논리회로의 전압특성과 지연시간

디지털 실험 22장. 디지털 논리회로의 전압특성과 지연시간 학번 : 이름 : 디지털 실험 22장. 디지털 논리회로의 전압특성과 지연시간 학번 : 이름 : 1. 실험 결과 그림 22-4 Gate 전압측정 회로 / 측정 파형 TTL V _{IH} : 1.45V V _{OH} : 4.2V V _{Noise``High} : 2.75V V _{IL} : 950mV V _{OL} : 1.2V V _{Noise``Low} : 350mV 표 22-1 게이트 동작전압 그림 22-5 Fan-Out 측정 개수 출력전압 변화와 NOT 게이트 시간차 (TTL) 0 39ns 4 55ns 표 22-2 Fan-Out에 따른 출력전압의 변화 Fan-Out 0개 일 때 출력파형 Fan-Out 4개 일 때 출력파형 (2) Gate 지연시간 시간측정 그림 22-8 RC 회로의 영향(0.001μF, 0.047μF, 1μF일 때) 조합 시간 지연시간 0에서 1로 1에서 0으로 a 0.001μF 98ns 1.25ns b 0.047μF 4.05μs 1.5μs c 1μF 60μs 20μs 표 22-6 부하 커패시터의 변화에 따른 지연시간 측정 2. 검토 및 토의 이번 실험의 목적은 2진수를 전압으로 처리하는 디지털 논리회로의 동작전압, 지연시간 등을 측정하여 회로의 특성을 파악하는 실험이다. 먼저 지연시간을 측정하기 위해 부록의 TTL Gate 연결그림을 보며 입력과 출력 번호에 맞게 연결하였고, 그 번호에 맞게 전압 5V를 주어 잡음여유를 측정하는 실험이 되겠다. 첫 번째 실험에서 TTL에서 unknown 구간이 비교적으로 이론값에 비해 좁은 작동 전압 범위를 가졌다고 알 수 있었다. 오차 범위가 발생한 원인으로는 IC 칩들의 접지의 길이에 흐르는 전압이 더 길게 걸치면서 오실로스코프에 적용되는 파형의 형태가 구분이 가기 힘들어 접지의 길이를 짧게 사용하기도 하였으며, 내부 저항의 오차 등이 발생하였고, 게이트 전력손실에 관한 오차가 되겠다. Fan-Out 실험은 출력전압 변화와 시간차를 측정하여 Gate의 지연시간을 측정하는 실험이 되겠다. 다수의 칩을 사용해 브레드보드에 구성하여 시간차를 측정하였는데 파형의 형태가 비슷한 걸 보아 Fan-Out의 개수가 증가함에도 형태가 크게 변동하지 않는다는 점을 알 수 있었다. 이번 실험에서 처음 접해보는 실험인지 같은 조원뿐만 아니라 다른 조원들도 헤매는 모습을 볼 수 있었다. 그만큼 시간에 오래 걸리면서 정확성 있는 실험을 하지 못하였고, 이에 정확하지 않은 오실로스코프의 파형의 절제선을 육안으로 지정함으로 이 또한 오차원인이 될 수 있다. 이번 실험을 통해서 논리 1과 논리 0을 사용하여 아날로그 신호가 아닌 디지털 논리 회로를 구성함으로 부의 논리를 구하는 실험을 조금이나마 이해할 수 있었으며, noise margin은 입력과 출력이 게이트를 통과 하면서 발생하는 전압 구간의 차이를 말하는 것을 알 수 있다.

공학/기술| 2021.03.20| 2페이지| 2,000원| 조회(358)

A+, 울산대학교, 결과, 결과레포트, 2020, 실험1

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울산대학교 디지털실험예비22 디지털 논리회로의 전압특성과 지연시간

디지털회로 22. 디지털 논리회로의 전압특성과 지연시간학번 : 이름 :1. 실험 목적2진수를 전압으로 처리하는 디지털 논리회로의 동작전압, 지연시간 등을 측정하여 회로의 특성을 파학한다. (동작 주파수를 높게 변화시키면서 실험할 것)2. 실험 이론모든 디지털 기기들은 디지털 논리회로에서 배운 부울대수의 AND, OR, NOT의 3개로 연산하는 장치이다. 이 3가지 동작들을 결합하면 NAND, NOR, Exclusive OR, Multiplexer, Exclusive NOR, Flip-Flop 등과 같은 확장된 논리연산과 저장기능을 만들 수 있다. 이미 실험한 아날로그 회로에서 신호들의 연속 값은 연속이지만, 디지털 논리회로는 0(False)과 1(True)의 2개의 논리 값만 사용한다. 논리는 전기회로에서 전압으로 처리된다. 논리 1은 회로에 따라 5V이기도 하지만, 어떤 회로는 12V일 수 있다. 사용하는 전압의 크기가 일정 범위 이내에 있을 때를 논리 1 논리 0으로 간주한다. 예를 들면, 3.5V에서 5V까지를 논리 1로 취급하고, 0V에서 1.5V까지를 논리 0으로 처리할 수 있다. 그림 22-1은 전압을 논리 0과 1로 표시한 것이다. 입력과 출력이 처리하는 전압의 영역이 다소 차이가 있도록 하여야 Gate들의 전압 변동에 영향을 적게 받는다. 이를 Noise Margin이라고 하는데 높은 쪽의 범위는V _{Noise`High} =V _{OH} -V _{IH}이며, 낮은 쪽의 영역은V _{Noise`Low} =V _{IL} -V _{OL}로 정의한다. 중간의 영역은 확실히 0과 1이라고 할 수 없는 미지의 구간이다. 실제로는 2개로 구분한 전압값들 보다 더 세분화된 영역으로 나누어 해석한다. 예를 들면, 같은 논리 1이라고 하여도 “Strong 1"과 ”Weak 1" 등으로 구분한다. 이와 같이 신호를 구분하여 처리하면 논리 1(또는 0)의 구간 내에서 어떤 잡음이 발생하여도 1(또는 0)로 처리가 되므로 안전한 동작을 할 수 있다. 그리고 높은 전압을 논리 1로 처리하는 것을 정의 논리라 하고, 낮은 전압을 논리 1로 처리하는 것을 부의 논리라고 한다.그림 22-3은 Inverter Gate의 입출력 변화를 시간과 전압으로 표시한 것이다. 입력이 변화하고 출력이 변화할 때까지는 어느 정도의 시간이 지연된다. 지연시간은 회로내부의 커패시터와 저항 때문에 발생한다. 이러한 시간의 변화를 그림에 표시하였듯이 입력과 출력의 전압변화가 50%를 기준으로 출력이 1에서 0으로 변할 때를 하강지연시간(t _{PHL})과 상승지연시간(t _{PLH})으로 구분한다. 반면 신호입력의 전압이 10%에서 90%까지 변화를 상승시간(Rising Time)이라고 부른다.Gate 형태들에는 Schmitt Trigger, Schottky Diode라는 용어들이 있다. Schmitt Trigger는 잡음이 많은 경우 자화곡선과 같이 작용하여 2진수로 만드는 회로로 트랜지스터나 연산 증폭기를 이용하여 만들 수 있다. Schottky Diode는 빠른 동작과 낮은 전압강하를 가능하게 만드는 다이오드로 TTL회로에서 이용되었다.3. 시뮬레이션(1) 동작 전압측정그림 22-4 Gate 전압측정 회로TTLV _{IH} : 2.619VV _{OH} : 4.545VV _{noise`high} : 1.926VV _{IL} : 499.95μVV _{OL} : 2.476VV _{noise`low} : 2.476VCMOSV _{IH} : 3VV _{OH} : 4.545VV _{noise`high} : 1.545VV _{IL} : 499.95μVV _{OL} : 3.077VV _{noise`low} : 3.077V표 22-1 게이트 동작전압--------------------------------------------------------------------------------개수출력전압 변화와 NOT 게이트 시간차TTLCMOS05V6V45V6V12

공학/기술| 2021.03.20| 5페이지| 2,000원| 조회(359)

A+, 예비, 울산대학교, 예비레포트, 2020, 실험1

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울산대학교 전자실험결과5 발광 다이오드(LED) 및 제너 (Zener) 다이오드 평가A+최고예요

전자 실험 5장. 발광 다이오드(LED) 및 제너 (Zener) 다이오드학번 : 이름 :전자 실험 5장. 발광 다이오드(LED) 및 제너 (Zener) 다이오드학번 : 이름 :1. 실험 결과표시값100Ω330Ω1kΩ1kΩ3.3kΩ측정값101Ω328Ω0.986kΩ0.987kΩ3.271kΩ(1) LED 동작실험그림 5-1 LED 회로이론측정이론측정이론측정이론측정VE(V)00112233VD(V)00111.7231.841.7991.98VR(V)00000.2770.191.2011.05ID(mA)00002.7671.912.00610.5이론측정이론측정이론측정이론측정VE(V)445566VD(V)1.832.031.8492.061.8642.07VR(V)2.171.983.1512.94.1363.89ID(mA)21.719.831.5052941.36438.9표 5-1 공급전압에 대한 각 전압 및 전류 값그림 5-2 LED V-I 특성곡선④ 그림 5-3과 같은 회로에서 LED가 어떻게 동작되며V _{R}은 몇 볼트가 될 것으로 예상하는지 설명하고 실험하여 확인하라.A : 그림 5-3과 같은 회로는 실리콘 다이오드가 추가되는데 실리콘 다이오드가 순방향 바이어스가 이루어지지 않고 역방향 바이어스로 이루게 되면서 전류가 흐르지 않아V _{R}의 값이 0볼트가 되고 LED는 불이 켜지지 않게 된다.(2) 제너 다이오드 동작실험그림 5-4 제너 다이오드 회로이론측정이론측정이론측정이론측정VE(V)00224466VZ(V)00224464.83VR(V)000000.0801.25IZ(mA)000000.8012.5이론측정이론측정이론측정이론측정VE(V)889910101111VZ(V)84.9795105.03115.05VR(V)03.103.9704.9705.94IZ(mA)031039.7049.7059.4이론측정이론측정이론측정이론측정VE(V)*************515VZ(V)11.915.0811.9785.1125.1212.0155.14VR(V)06.880.097.8528.782.9859.81IZ(mA)068.8078.52087.829.84598.1표 5-2 제너 다이오드회로 특성그림 5-5 제너 다이오드회로 특성곡선④V _{Z}축으로부터 아래로 떨어지는 근사적인 직선 영역에서 측정 가능한 전류I _{Z}범위에 대해 제어 전압v _{Z}의 평균값은 어느 정도인가?(근사)v _{Z} =-4.277V⑤ 제너영역에서 측정 가능한 전류I _{Z}의 전 범위에서 제너전압의 변화율을 제너전류의 변화율로 나눈 값r _{av} =r _{Z} = {TRIANGLE V _{Z}} over {TRIANGLE I _{Z}}를 사용하여 제너 다이오드의 평균저항을 계산하라.r _{Z} = 52.4Ω⑦ 원점에서 전류가 급격히 증가하는 제너 전압ㄲㆍ지 선을 이어 평균저항R _{Z} = {TRIANGLE V _{Z}} over {TRIANGLE I _{Z}}을 구하여 기록한다.R _{Z} = 3.62Ω(3) 제너 다이오드 전압 조정기그림 5-7 제너다이오드 회로이론측정VR(V)7.510.4VL(V)7.54.67VZ(V)7.50.467IR(mA)7.510.4IL(mA)7.54.67IZ(mA)05.37이론측정VR(V)3.48810.3VL(V)11.5124.77VZ(V)11.5124.77IR(mA)3.4883.12IL(mA)3.4881.45IZ(mA)01.67표 5-3, 5-4 제너 다이오드 회로 상태(RL = 1kΩ)(RL=3.3kΩ)④ 표 5-3과 표 5-4에서 어떤 결과를 얻을 수 있는지 설명하라.A : 이론상에서 시뮬레이션을 통해 구했을 때는 제너 다이오드의 제너 전압이 약 12V에 가까운 값에 도달하여 3번 실험에서 전류가 흐르지 않아 도통되지 않는 것을 이론으로 측정을 했는데 실험에서 쓰인 제너 다이오드의 제너 전압은 2번 실험에서 약 4.277V에서 전류가 급격히 상승하면서 그 이상의 전압이 가하게 되면 전류가 흐름으로써 제너 다이오드가 4.67V 그리고 4.77V로 전류는 5.37mA, 1.67mA로 저항에 따라 제너 다이오드의 상태가 동작 상태가 되는지를 알 수 있었다.(4) 발광-제너 다이오드 조합그림 5-8 발광-제너 다이오드 조합회로이론측정VE(V)15.47.6VR(V)1.6881.21VZ(V)11.9574.56VD(V)1.7551.89IR(mA)5.1153.667표 5-5 제너 및 발광 다이오드 회로 상태② 그림 5-8에서 저항 330Ω을 사용한 이유를 설명하라.A : 회로에서 저항을 사용함으로 발광/제너 다이오드의 임계/제너 전압에서 벗어날 경우 전류가 급격히 흐르는 것을 방지할 수 있으며 저항이 없을 경우 전류의 양이 급격히 증가하여 소자가 탈 수 있는 위험이 생긴다.2. 검토 및 토의이번 실험의 목적으로는 발광 다이오드의 동작전압과 전류에 따른 빛의 밝기를 조절하고, 전압을 일정하게 유지할 수 있는 제너 다이오드의 특성을 확인하는 실험이다.처음 LED 실험에서는 적색 LED를 사용하였는데 공급전압을 순차적으로 증가시키면서 LED에 걸리는 전압이 어느 정도일 때 전류는 얼마나 흐르는지 확인하여 발광이 되는 시점이 언제인지 확인하는 실험이다. 이론에서는 약 1.8V일 때 전류가 급격히 상승하며 실험에서는 약 1.9V에서 전류가 급격히 상승하는 점을 보아 시뮬레이션에서 쓰인 LED와 실험에서 사용한 LED의 임계전압이 다르다는 점을 알 수 있었다. 첫 번째 실험을 통해서 LED의 임계전압 이상의 전압이 걸리게 되면 전류가 급격히 상승하는 점을 알 수 있는데 이를 특성곡선을 통해 쉽게 이해할 수 있었다. 첫 번째 실험으로 LED의 특성을 알 수 있었다. 그리고 첫 번째 실험 회로에서 실리콘 다이오드을 추가하는 실험도 했었는데 실리콘 다이오드가 역방향이 되므로 전류가 흐르지 않게 되어 LED 다이오드가 발광이 되지 않았음을 알 수 있었다.두 번째 실험에서는 제너 다이오드를 사용하여 동작실험을 확인하는 실험이다. 이번 실험도 마찬가지로 공급전압을 주기적으로 가하면서 제너 다이오드가 동작하는 시점이 언제인지 확인하며 표를 통해서 제너 다이오드의 특성을 확인하는 실험이다. 제너 다이오드는 역방향 전압을 가하게 되면 일정한 전압에서 전류가 급격히 상승하는 점을 이론상에서 알 수 있다. 이러한 역방향 전류가 걸리게 되는 전압이 제너 전압인데, 따라서 이론상에서 즉 시뮬레이션에서 쓰인 제너 다이오드는 제너 전압은 약 12V에서 전류가 급격히 상승함을 알 수 있었고, 제너 전압이 약 12V임을 알 수 있다. 실험에서 쓰인 제너 다이오드는 특성이 달라 약 4.8V에서 전류가 급격히 상승되었다. 실험에서 쓰인 제너 다이오드의 제너 전압은 약 4.8V임을 알 수 있었다. 표를 통해서 특성곡선을 만들면 겹치는 모양은 특성이 달라 같진 않지만 모양 형태는 급격히 전류가 상승하는 부분을 볼 수 있다.세 번째 실험에서는 제너 다이오드 전압 조정기 실험이다. 이번 실험은 제너 다이오드와 저항을 병렬로 구성하여 RL 부하저항의 값에 따라 제너 다이오드가 동작 상태에 있는지 확인하는 실험이다. 시뮬레이션에서는 1kΩ일 때 3.3kΩ일 때 둘 다 제너전압에 도달하지 않아 전류가 흐르지 않으면서 도통되지 않는 것을 알 수 있으며, 이에 따라 동작 상태가 되지 않는 부분을 알 수 있었으나, 실험에서 사용한 제너 다이오드의 제너 전압은 약 4.8V로 역방향 전류가 흐르면서 1kΩ일 때 3.3kΩ일 때 동작상태에 도달되는 것을 알 수 있다.

공학/기술| 2021.03.20| 3페이지| 2,000원| 조회(250)

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