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5장 논리게이트

5장 논리게이트-21. 실험목표이 실험에서는 다음 사항들에 대한 능력을 습득한다.● 실험을 통한 OR 및 XOR의 진리표 작성● 펄스 파형을 이용한 OR 및 XOR 논리 게이트의 테스트● OR 및 XOR 게이트를 이용한 4비트 2진수의 1의 보수 또는 2의 보수를 취하는 회로 구성● 가상적 결함에 대한 보수 회로의 고장 진단2. 실험 회로도3. 결과값 + 실험 사진1) 표 5-2입력출력출력전압측정치 [V]ABX0000.0010114.961014.801114.97*실험사진ABABABAB000110112) 표 5-3입력출력출력전압측정치 [V]ABX0000.0010114.921014.991100.00*실험사진ABABABAB000110113) 실험과정 3번에 따른 입력 및 출력 파형S1 OPEN STATES1 CLOSED STATE4) 표 5-4입 력출 력보수실험 사진D3 D2 D1 D0Q3 Q2 Q1 Q0Q3‘ Q2’ Q1‘ Q0’0 0 0 00 0 0 00 0 0 00 0 0 11 1 1 01 1 1 10 0 1 01 1 0 11 1 1 00 0 1 11 1 0 01 1 0 10 1 0 01 0 1 11 1 0 00 1 0 11 0 1 01 0 1 10 1 1 01 0 0 11 0 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 0 00 1 1 11 0 0 01 0 0 10 1 1 00 1 1 11 0 1 00 1 0 10 1 1 01 0 1 10 1 0 00 1 0 11 1 0 00 0 1 10 1 0 01 1 0 10 0 1 00 0 1 11 1 1 00 0 0 10 0 1 01 1 1 10 0 0 00 0 0 15) 표 5-5증상 번호증상 내용가능한 원인1스위치를 조작하여도 LED들이전혀 동작하지 않는다.전원 공급이 전원이나 접지선에 연결되어있지 않았을 것이다.2입력측 LED는 동작하나출력측 LED가 동작하지 않는다.전원 이나 접지선 연결이 7468에 되어있지 않았을 것이다.(개방상태)3Q3에 해당되는 LED가가끔 OFF되어야 할 때 ON된다.XOR 게이트의 위쪽 부분에 대한 입력이 개방된 상태로 되어 있을 것이다.4보수(complement) 스위치를조작하여도 출력에 변화가 없다.스위치가 개방되어있거나 연결이 단락되어있을 수 있고 고장난 스위치 일수 있다.4. 평가 및 복습 문제[1]. 하나의 입력은 제어 입력이고 다른 하나는 데이터다. 제어 입력을 LOW로 주면 데이터 는 변경되지 않지만 제어 입력을 HIGH로 바꿔주게 되면 반전된다.제어데이터출력000011101110[2]. 추가 OR 게이트를 D3에 연결하고 상위 OR 게이트의 출력을 연결하여 회로를 확장 할 수 있다. OR 게이트의 출력은 다음 XOR 게이트의 입력에 연결된다. 다른 XOR 입력은 이전과 같이 데이터 라인에 연결된다.[3]. 입력이 일치하면 XNOR의 출력이 HIGH가 된다. A B C D 입력이 모두 각각의 스위치 설정과 일치하면 모든 XOR 게이트는 HIGH 출력을, NAND 게이트 출력 (X 라벨)은 LOW가된다. 그렇지 않으면 HIGH가 된다.

공학/기술| 2020.05.19| 7페이지| 1,500원| 조회(126)

실험, 논리게이트, 논리게이트실험

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수체계 결과보고서

3. 수 체계1.실험 목표이 실험에서는 다음 사항들에 대한 능력을 습득한다.●2진수 또는 2진화 10진(BCD) 수의 10진수로의 변환●BCD 숫자를 디코드 하여 7-세그먼트 디스플레이 상에 표시하는 시스템 구성●가상적인 결함에 대한 회로의 고장진단2.실험회로도3. 결과값 + 실험사진입 력출 력2진수BCD 수7-세그먼트디스플레이00000*************10*************10**************************1*************110011010무효1011무효1100무효1101무효1110무효1111무효[표 3-2]고장번호고장내용관찰내용1C입력용 LED 개방C가 항상 0이 입력되어서 C스위치는 출력에 영향을 주지 않는다.2A 입력선 개방열린 A 입력은 HIGH로 해석되므로 그 결과로 디스플레이에 홀수만 표시된다.3Lamp test 입력선 접지로 단락7-segment의 모든 불이 켜진다.47447A 15번 핀에 연결되는 저항 개방f에 해당하는 segment가 나타나지 않음. 그 결과로 0, 4, 5, 6, 8, 9 숫자가 이상하게 나옴실험순서 6. 맨 앞자리의 0을 표시하지 않기 위한 방법: RBI를 LOW에 연결한다.여러 자릿수가 있는 경우, 상위 자리의 BI/RBO를 하위 자리의 RBI에 연결하면 상위 자리의 값이 0일 경우 억제된다.4.평가 및 복습 문제1. 그림 3-3의 스위치가 2진수 1000으로 설정되었지만 디스플레이에는 0이 표시되었다고 가정하라. 이러한 오류를 발생시킬 수 있는 세가지 원인을 들어 보라.?D입력 LED개방→D입력이 LED가 개방이 되었다면 스위치로 1000을 넣어주더라도 ON스위치 입력은 하단의 접지를 통해 LOW(0)입력이 된다.?7447A의 14번핀의 개방 (7세그먼트 G)→7447디코더의 출력G(14번핀)가 개방이 되게 될 경우 7세그먼트 디스플레이의 G입력은 HIGH입력으로 오동작 된다.?7447A디코더 자체 기기 고장2. 질문 1 의 오류에 대한 원인을 규명하려고 할 때 어떻게 고장진단을 시작할 것인지 기술해 보라.①D입력 LED의 개방 고장진단: LED가 개방이 된 경우 확인 할 수 있는 고장진단으로 D입력 LED가 브레드보드에 정확한 위치에 꽂혀 있는지 확인해본다.②7447A의 14번핀의 저항 개방 (7세그먼트 G) 고장진단:회로결선 즉, 브레드보드의 정확한 위치에 저항이 꽂혀 있는지 확인해본다.③744A디코더 고장: 저항선을 개방해서 LOW값이 나와야하는데 만약 HIGH가 나온다면 7447A에 연결된 입력 선을 테스트 해본다.3. 7447A 디코더에서 다른 입력에는 문제가 없으나{bar{BI}}/{bar{RBO}} 입력선이 접지로 단락 되었다고 가정하라. 부록 A의 7447A에 관한 함수표를 보고 이러한 고장이 디스플레이에 어떠한 영향을 끼칠지 설명해 보라.→ 모든 세그먼트가 꺼집니다.4. 2진법과 BCD의 차이에 대해 설명하라.→ 2진법과 BCD의 공통점은 4비트체계(1111)와 0~9까지는 동일하다는 것이다. 2진법은 2를 기수로 하는 수 표현법의 일종으로, 0과 1의 두 숫자에 의해 모든 수를 표현할 수 있다. 하지만 BCD는 9이상의 수 10~155. 표에 나와있는 각 수들은 다른 기수로 변환 하라.2진법8진법16진법10진법BCD010011001144C760111 011010000100304C41960001 1001 *************46E62300010 0011 *************9570101 011*************0100 10016. a. 10진수 85는 어떤 숫자 체계의 125와 동일하다. 이 숫자 체계의 기수는 얼마인가?→1 TIMES 8 ^{2} +2 TIMES 8+5=85 8진법b. 10진수 341은 어떤 숫자 체계의 155와 동일하다. 이 숫자 체계의 기수는 얼마인가?→1 TIMES 16 ^{2} +5 TIMES 16+5=341 16진법5. 비고 및 고찰

공학/기술| 2020.05.19| 6페이지| 2,000원| 조회(310)

전기전자기초실험, 수체계, 수체계 결과보고서

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태양전지관련 공학 분야에 대한 기술 현황 평가A+최고예요

태양전지관련 공학 분야에 대한 기술 현황태양전지란?태양에너지를 전기에너지로 변환할 목적으로 제작된 광전지로서 금속과 반도체의 접촉면 또는 반도체의 pn접합에 빛을 조사하면 광전효과에 의해 광기전력이 일어나는 것을 이용한 것이다.금속과 반도체의 접촉을 이용한 것으로는 셀렌광전지, 아황산구리 광전지가 있고, 반도체 pn접합을 사용한 것으로는 태양전지로 이용되고 있는 실리콘광전지가 있다.태양전지의 원리태양전지에 빛을 비추면 내부에서 전자와 양공(정공)이 발생한다. 발생된 전하들은 각각 P극과 N극으로 이동하는데, 이 작용에 의해 P극과 N극 사이에 전위차(광기전력)가 발생하며, 이때 태양전지에 부하를 연결하면 전류가 흐르게 된다. 이를 광기전력효과라 한다.[PN접합에 의한 태양광 발전의 원리]태양 전지의 단위① 셀 : 태양 전지의 기본 단위② 모듈 : 연결된 여러 셀들을 유리와 프레임으로 보호한 장치③ 어레이 :여러 모듈들을 조합한 하나의 시스템으로 태양광 발전기에 사용태양전지의 종류태양전지를 분류하는 방법으로는 재료로 분류하거나 구조로 분류하는 방법이 있다.먼저 재료에 의해 분류할 경우, 실리콘 계통과 화합물 계통으로 나눈다. 실리콘 계통은 다시 결정질과 비결정질로 나누어지는데 결정질에는 단결정, 다결정, 박막다결정이 있으며, 비결정질은 아몰퍼스라고도 부른다.구조에 의해 분류할 경우, 벌크계와 박막계로 나뉜다. 벌크계는 벌크상 결정인 재료의 괴를 기계에서 판상으로 가공한 것으로 단결정 실리콘, 다결정실리콘으로 대표된다. 박막계는 유리나 금속 등의 기판 위에 재료를 증착시키거나 화학반응을 일으켜서 막을 형성한 것이다.- 실리콘 계열: 현재 가장 널리 이용되고 있는 방식1) 단결정 실리콘(Si) 반도체단결정 실리콘은 태양전지의 재료로 가장 먼저 사용되었으며, 대규모 발전 시스템 분야에서 가장 널리 이용되고 있다. 단결정 실리콘으로 만든 태양전지의 효율은 약 20~25%정도로, 기타 재료로 만든 태양전지보다 변환효율이 높기 때문이다. 반면에 생산단가가 아직 높아 제품 다는 점이다. 따라서 그 용도도 발전용보다는 우주선 등의 전원공급용에 국한되어 있다.-유무기 혼합 또는 순수 유기 태양전지1990년대부터 주목 받고 있는 형태의 태양전지이다.1991년 스위스 로잔 공과대학의 Gratzel 그룹에서 개발한 염료를 소재로 광합성 원리를 이용한 염료감응 태양전지는 제조단가가 기존의 태양전지에 비해 20%정도로 현저히 낮아 가격 경쟁력이 우수한 장점을 가지고 있다. 또 염료로 장식효과를 낼 수도 있고, 필요에 따라 완전 투명으로 만들 수 있다는 장점이 있다. 그러나 아직 면적대비 최고 변환효율이 11% 내외로 저효율이라는 단점이 있다.얇고 가벼운 플라스틱 태양전지로서의 가능성을 지닌 유기 분자형 태양전지 역시 최근 활발히 연구가 진행되고 있으나 최고 효율이 6% 내외로 매우 낮고 안정성이 부족한 것으로 평가받고 있다.실리콘 계열의 단결정 실리콘 태양전지는 현재 2009년까지의 최고효율이 약 25% 수준으로 우수한 편이지만, 실리콘 웨이퍼 및 그 원재료 및 생산단가가 비싸서 화석연료와 경쟁하기에는 경제성이 떨어진다. 이를 보완하기 위해 다결정, 비정질, 박막형 실리콘 태양전지가 개발되었으나, 이들의 현재 최고효율은 단결정 계열에 비해 다소 낮은 약 20.4%, 12.5%, 16.7% 수준이다.무기화합물 계열의 III-V, II-VI형의 태양전지는 실리콘 계열의 태양전지보다 저렴한 제조단가에서 장점을 갖고 있어 산업계의 관심을 받고 있다.그리고 현재 최고효율도 26.1%(GaAs), 20%(CIGS), 16.7%(CdTe)정도로, 실리콘 계열보다는 약간 떨어지지만 양호한 수준이다. 하지만 광흡수층으로 쓰이는 원재료가 생체와 토양을 오염시키는 중금속이기 때문에 각종 환경오염 및 질병을 야기할 수 있는 것이 단점으로 꼽히고 있다.기타계열에 속하는 염료감응 태양전지와 유기태양전지는 현재 상용화된 태양전지들에 비해 제조단가가 약 1/5 이하 수준으로 매우 저렴한 편이다. 그리고 주요재료들은 쉽게 구할 수 있으면서도 환경에 무해하고, 제조과정 역 접합이 잘 형성되면 금지대폭이 큰 반도체일수록 개방전압은 커지게 되며 상대적으로 단락전류는 작아지게 된다. 또한 에너지 밴드 갭 (Eg)이 커지면 Voc특성은 증가하지만 광 조사에 의해 생성되는 전류 (Photo generated current)는 밴드 갭이 커질수록 흡수되는 태양광 스펙트럼 영역이 줄어들기 때문에 감소하게 된다. 따라서 최대 효율을 얻을 수 있는 밴드 갭은 1.4∼ 1.5eV 이다.3) 직렬저항 (series resistance, Rs)태양전지의 직렬저항은 태양전지의 에미터와 베이스를 통한 전류 흐름 (즉, 에미터와 베이스의 저항성분),금속전극과 에미터, 베이스 사이의 접촉저항, 그리고 전면 및 후면 금속 전극의 저항에 의해 발생된다. 비록 큰 직렬저항에 의해 태양전지의 단락 전류가 감소하기는 하지만, 직렬저항에 주로 영향 받는 인자는 곡선인자이다. 한편, 직렬저항은 태양전지의 개방전압에 큰 영향을 미치지 않지만, 개방전압 부근에서 전류-전압 곡선은 직렬저항에 의해 크게 영향을 받는다. 직렬저항의 영향을 없애기 위해서는 Rs= 1Ω-cm2 또는 그 이하가 되게 설계한다. 통상의 단결정 태양전지에서 Rs는 무시할 정도로 작으나, 다결정 태양전지 및 대 전류가 흐르는 집광형 태양전지에서는 Rs가 크게 문제될 수 있다.4) 병렬저항(shunt resistance, Rsh)병렬저항은 태양전지 제조 과정중의 결함에 의해 주로 발생하며 태양전지의 큰 출력 손실을 야기하기도 한다. 낮은 병렬저항은 누설전류로 인해 태양전지의 P-N 접합을 가로질러 흐르는 광 생성 전류 및 전압을 감소시키며, 빛의 세기가 약할 때 더욱 큰 영향을 미친다. 병렬저항은 누설전류에 기인하는 만큼 태양전지에 미세 크랙과 같은 결함이 많고, 전면 Ag 전극이 에미터 층을 과도하게 관통하여 P-N 접합 특성이 저하될 경우에 문제가 될 수 있다.5) 곡선인자 (Fill Factor, FF)곡선인자는 개방전압과 단락전류의 곱에 대한 출력의 비로 정의되며, 전류-전압 곡선에서 채울 수 있{P _{input}} +FF태양전지 응용 분야1)태양광 발전전력용으로 각종 규모의 실험 플랜트가 전세계에서 각국의 건설 프로젝트로 진행되고 있다. 태양광 발전시스템의 최우선 목표는 전력망과 연계한 태양광 발전소의 건설이다. 현재 가동중인 세계 최대의 태양광 발전소는 아르코솔라사가 미국의 캘리포니아주에 건설한 7.2㎿ 규모의 발전소이다. 태양전지의 모듈가격이 어느 정도까지 내려가면 실용화할 수 있는가 란 문제는 사용장소에서의 평균 일조시간, 기존 발전기술의 발전원가, 태양전지의 에너지 회수시간 등과 맞물려 각종의 케이스 스터디가 진행되고 있다. 한 구체적인 시산 결과에 의하면 대규모 집중발전에서 BOS(Balance Of System)의 점유율을 50%로 가정해도 모듈원가가 W당 2800원이 되어 향후 10년 정도 상용전력으로도 채산성이 맞을 것으로 예상되고 있다2)태양광 건물미국은 정부의 주도로 「100만호 주택태양광 시스템」과 같은 대규모 태양광 발전시스템을 계속적으로 증설하고 있다. 산업체 또한 새로운 공장과 생산량을 꾸준히 늘려가고 있다. 일본에서는 주택용 태양광 발전시스템이 보급단계를 맞고 있다. 일본 통산성은 이 시스템의 시장규모를 2000년에는 약 1조2000억원으로 예상하고 있다. 한편 가정에서 쓰고 있는 평균적인 전기사용량을 고려하면 4인 가족 기준으로 연간 대략 3000kWh의 전기가 필요하다. 현재 판매되고 있는 3㎾급 태양광 발전시스템은 전기의 대부분을 자가발전할 수가 있고 우기나 야간 등 태양광이 없을 때에는 전력회사로부터 전기를 사고, 반대로 쓰고 남은 태양광발전의 전기는 전력회사에 파는 것으로 되어 있다.일본의 주택용 태양광 발전시스템은 지붕 위에 설치하는 태양전지 모듈(태양광에너지를 전기로 바꾸는 패널) 접속상자(태양전지 모듈로 얻은 전기를 모으는 장치) 인버터(자가발전한 직류의 전기를 가정용 교류로 변환하는 장치)로 구성돼 분전반에서 각 전기제품으로 전기가 흐르게 되어 있다. 이외에 태양광 발전과 전력회사 전기의 교류측 개폐기, 는 인공위성에는 이런 것들이 큰 걱정은 아니다.태양전지 개발의 현황과 기대효과1) 태양전지의 국내외 개발동향(1) 국외 개발동향염료감응 태양전지분야 기술선진국은 혁신적 원가절감이 가능한 염료감응 태양전지의 산업화를 위하여 그동안 지속적인 투자로 산업화 전단계에 근접하고 있다. 상용화에 가장 근접한 기술을 보유하고 있는 나라는 일본으로, 일본은 저가태양전지 로서 염료감응 태양전지를 국가연구지원 과제로 지원하고 있다. Sharp, Sony, Fujikura, Toyota Aisin은 염료감응 태양전지 분야에서 가장 활발하게 연구를 진행하고 있다.영국의 G24i社(Cardiff, Wales)는 현재 5MW규모의 플렉시블 염료감응 태양전지를 Roll to Roll방식으로 시험양산을 진행 중에 있으며, 모바일 기기의 보조전원으로 제품화되어 있 다. 이 회사의 제품은 모토롤라 휴대전화의 충전을 위한 보조전원으로 채택되어 판매되고 있으며, 광전변환효율은 2~3%수준인 것으로 조사되고 있다. Dyesol은 호주 벤쳐기업인 STI사의 후계기업으로 현재 염료, TiO2 페이스트, 전해질의 판매 외에 10X10cm의 교육용 키트를 판매 중에 있다. 스위스의 Solaronix사는 10x10cm 모듈 및 직렬접속 제품을 시험용으로 판매하고 있으며 원재료인 염료, TiO2 페이스트, 전해질 용액, 이온성 액체, 촉매전극용 Pt 페이스트의 판매 중에 있다. 이스라엘의 3GSolar는 염료감응 태양전지 모듈 15cm X 20cm에서 7%의 광전변환효율을 달성하고 Glass기판으로 사업화 검토 후 2009년부터 시험 양산 할 계획을 가지고 있다.핵심 특허를 보유하고 있는 스위스의 EPFL을 비롯한 유럽 및 미국의 연구기관은기초과학을 바탕으로 한 원천기술 개발을 통하여 특허권 확보 및 특허료 수입 정책을 추진하고 있으며, 반도체 및 디스플레이 제조기술 산업기반이 우수한 일본을 비롯한 아시아 국가들은 염료감응 태양전지의 상용화 기술개발을 통한 산업화에 역점을 두고 있다.염료감응 태양전지 초기 .

공학/기술| 2019.10.18| 10페이지| 1,500원| 조회(317)

태양전지, 태양전지관련내용, 태양전지관련 공학 분야에 대한 기술

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