< 실험 1. Basic Gates >1) 실험 과정 및 결과* 실험 1) 3-input And Gate 구성< 3-input And Gate Logic diagram >* 실험 과정< 3-input And Gate Pin >- Bread Board의 파란 색 라인을 (-), 빨간 색 라인을 (+)로 해서 Power Supply의 (-)단자, (+)단자를 각각 연결한다.- (-)단자를 접지시키기 위해 Power Supply의 (-)단자를 GND에 연결한다.- 이렇게 회로를 만든 후, 3-input And Gate Pin 즉, 74HC11 Pin을 찾아 Bread Board에 꽂은 후 Pin의 VCC(Pin의 14번)를 Bread Board의 (+)에, GND(Pin의 7번)를 Bread Board의 (-)에 꽂는다.- 위의 그림을 보고 3-input And Gate Pin의 입력, 출력 회로를 연결한다. 즉, And Gate의 1번, 2번 Pin은 입력 값(A, B)으로 연결하고 이 결과 값이 3번 Pin(L1)으로 나오는데 이것을 다시 입력 값으로 하여 4번 Pin에 연결한다. 5번 Pin에 입력 값(C)을 연결하고 L1과 C의 입력 값을 6번 Pin(L2)으로 출력한다. 이 6번 Pin을 다이오드에 연결한다.- 다이오드를 Bread Board에 꽂고 다이오드의 긴 쪽, (+)를 Pin의 출력 값과 연결하고 짧은 쪽, (-)를 Bread Board의 (-)로 연결해주면 회로가 완성된다.- 입력 값을 바꾸어가며 출력 값을 확인한다.(다이오드에 불이 들어오면 출력 값이 1, 안 들어오면 출력 값이 0이다.)* 아무것도 안 꽂았을 때 불이 들어오는 것은 아직 입력 값이 어떤 것인지 몰라서 그런 것이다.ABCL1L20*************011*************101111< 3-input And Gate Truth Table >< 3-input And Gate A = 1, B = 1, C =1일 때의 결과 >* A와 B의 입력 값이 각각 1일 때 And GaB모두 1이므로 출력 값은 1이 되고 이 출력 값(L1)을 다시 입력 값으로 하여 입력 값 C = 1과 OR Gate에 연결하면 마찬가지로 출력 값(L2)은 1이 된다. 따라서 다이오드에 불이 켜지는 게 맞고 Truth Table의 이론값과도 완벽하게 일치한다.< 3-input OR Gate A = 0, B = 0, C = 0 일 때의 결과 >* 입력 값 A, B의 값은 0이다. 이것을 OR Gate에 연결하였으므로 출력 값은 0이 된다. OR Gate는 입력 값이 모두 0일 때만 출력 값이 0이 되고, 입력 값 중 하나라도 1이 있으면 출력 값은 1이 된다. 따라서 OR Gate를 논리합이라고 한다. A, B 모두 0이므로 출력 값(L1)은 0이 되고 이 값을 다시 입력 값 C = 1과 OR Gate에 연결하면 출력 값(L2)는 0이 되므로 다이오드 불이 꺼지게 된다. A = B = C = 1일 때는 불이 켜지고 0일 때는 불이 꺼지는 것으로 보아 OR Gate를 정확하게 설계했다고 본다. 또한 이론값과도 일치한다.* 3-input NAND Gate 구성< 3-input NAND Gate Pin >* 실험 과정- Bread Board에 And Gate(74HC10)와 NOT Gate(74HC04)를 꽂는다.- Pin의 VCC(Pin의 14번)를 Bread Board의 (+)에, GND(Pin의 7번)를 Bread Board의 (-)에 꽂는다.- 위의 그림을 보고 3-input NAND Gate Pin의 입력, 출력 회로를 연결한다. NAND Gate는 3-input And Gate의 마지막 출력 값에 NOT Gate(Inverter)를 연결하여주면 된다. 즉, And Gate의 1번 Pin, 2번 Pin(A, B)을 입력 값으로 연결하고 3번 Pin으로 출력한다. 이 출력 값을 다시 4번 Pin으로 연결하여 입력 값으로 만든 후, 5번 Pin(C)을 입력 값으로 연결한다. 6번 Pin으로 나온 출력 값을 다시 NOT Gate의 1번 Pin으로 연결한다.(3-(+)에, GND(Pin의 7번)를 Bread Board의 (-)에 꽂는다.- 위의 그림을 보고 3-input NOR Gate Pin의 입력, 출력 회로를 연결한다. NOR Gate는 3-input OR Gate의 최종 출력 값에 NOT Gate(Inverter)를 연결하여주면 된다. 즉, OR Gate의 1번 Pin, 2번 Pin(A, B)을 입력 값으로 연결하고 3번 Pin으로 출력한다. 이 출력 값을 다시 4번 Pin의 입력 값으로 연결하여 5번 Pin(C)을 입력 값과 OR Gate로 연결한다. 그리고 6번 Pin으로 나온 출력 값을 다시 NOT Gate의 1번 Pin으로 연결한다.(3-input OR Gate의 출력 값에 NOT Gate를 연결한 것이 된다.) 그리고 NOT Gate의 2번 Pin으로 출력하고 이것을 다이오드와 연결한다.* 주의해야 할 점은 NOT Gate Pin 역시 VCC는 Bread Board의 (+)에 GND는 (-)에 꽂아야 한다는 것이다.- 다이오드를 Bread Board에 꽂고 다이오드의 긴 쪽, (+)를 Pin의 출력 값과 연결하고 짧은 쪽, (-)를 Bread Board의 (-)로 연결해주면 회로가 완성된다.- 마찬가지로 입력 값을 바꾸어가며 출력 값을 확인한다.(다이오드에 불이 들어오면 출력 값이 1, 안 들어오면 출력 값이 0이다.)* 아무것도 안 꽂았을 때 불이 들어오는 것은 아직 입력 값이 어떤 것인지 몰라서 그런 것이다.ABCL1L20*************011*************001110< 3-input NOR Gate Truth Table >< 3-input NOR Gate A = 0, B = 0, C = 0 일 때의 결과 >* 실험 과정에 쓴 대로 회로를 구성하였다. A = 0, B = 0의 입력 값을 넣고 각각 OR Gate의 1번, 2번 Pin에 연결하면 출력 값이 OR Gate이므로 0이 나온다. 3번 Pin으로 출력하고 이 출력 값을 다시 4번 Pin으로 입력한다. 5번 Pin에 C = 0을의 1번 Pin으로 입력한다. 그리고 B의 선 하나를 And Gate의 2번 Pin으로 입력하여 3번 Pin으로 출력한다. 이 값을 다시 NOT Gate의 3번 Pin으로 입력하고 4번 Pin으로 출력한다. 이것을 다이오드에 연결한다. 이렇게 하면 Z의 회로가 완성된다.- 다음 X의 출력 값은 그림에서 알 수 있듯이 A의 입력 값과 Z의 출력 값을 다시 입력 값으로 하여 OR Gate에 연결하면 된다. A의 선 하나를 OR Gate의 1번 Pin에, Z의 출력 값을 연결한 선 옆에 선 하나를 더 꽂아 입력 값으로 한 후 OR Gate의 2번 Pin에 꽂아 연결한다. 이것을 출력하여 다이오드에 연결하면 X의 회로가 완성된다.- 마지막으로 Y의 출력 값은 A의 입력 값을 OR Gate의 4번 Pin에 꽂고 B의 입력 값을 5번 Pin에 꽂고 6번 Pin으로 출력한다. 이것을 마찬가지로 다이오드에 연결하면 Y의 회로가 완성된다.ABXYZ*************1111111< Truth Table >* 사진에서 위에서부터 첫 번째 다이오드는 Z 출력 값과 연결된 다이오드, 두 번째 다이오드는 Y 출력 값과 연결된 다이오드, 세 번째 다이오드는 X 출력 값과 연결된 다이오드이다.* 사진에서 위에서부터 첫 번째 Logic Gate는 NOT Gate, 두 번째 Logic Gate는 OR Gate, 세 번째 Logic Gate는 AND Gate이다.< A = 1, B = 1 일 때의 결과 >* 위의 사진처럼 A = B = 1을 입력 값으로 하면 Z의 값은 우선 A의 입력 값을 NOT Gate의 1번 Pin에 연결했으므로 0이 되고, 이 값과 B의 입력 값 1을 2번 Pin에 꽂아 AND Gate로 연결하면 값은 0이 되고 3번 Pin으로 출력한다. 이것을 다시 NOT Gate의 3번 Pin에 입력하고 4번 Pin으로 출력하면 값은 1이 되므로 다이오드에 불이 들어오게 된다.* X의 값은 A = 1의 입력 값과 Z의 출력 값을 다시 입력 값으로 하여 OR Gate에 연결한 것출력 값과 연결된 다이오드에만 불이 들어왔다. Truth Table의 이론값 역시 일치한다.< A = 0, B = 0 일 때의 결과 >* 위의 사진처럼 A = 0, B = 0을 입력 값으로 하면 Z의 값은 우선 A의 입력 값을 NOT Gate에 연결했으므로 출력 값은 1이 되고, 이 값과 B의 입력 값 0을 AND Gate로 연결하면 값은 0이 된다. 이것을 다시 NOT Gate에 연결하면 출력 값은 1이 되므로 다이오드에 불이 들어오게 된다.* X의 값은 A = 0의 입력 값과 Z의 출력 값을 다시 입력 값으로 하여 OR Gate에 연결한 것이다. 따라서 A의 입력 값과 Z의 출력 값을 OR Gate로 연결하면 출력 값은 1이 되므로 다이오드의 불이 들어오게 된다.* Y의 값은 A의 입력 값을 OR Gate의 4번 Pin에 꽂고 B의 입력 값을 5번 Pin에 꽂은 후 6번 Pin으로 출력했다. A = 0, B = 0이므로 출력 값은 0이 되고 다이오드에 불이 꺼지게 된다.* A = 0, B = 0일 때, 출력 값 X, Z는 1이 나왔고, Y는 0이 나왔다. 사진과 같이 X, Z의 출력 값과 연결된 다이오드에만 불이 들어왔다. Truth Table의 이론값과도 일치한다.2) 실험 고찰이번 실험은 Logic Gates를 이해하고 Logic 회로 구성 법칙(Boolean equation, DeMorgan의 법칙)을 이해하는 실험이었다. Logic Gate에는 And, OR, NOT, NAND, NOR, XOR Gate 등이 있는데 이 각각의 Logic Gate에 대해 직접 회로를 구성하여 확인해보고 이론값도 알아보는 시간이었다. 실험에 앞서 알아본 결과, And Gate는 모든 입력 값이 1일 때만 결과 값이 1로 나오고, OR Gate는 입력 값 중 하나라도 1이 있으면 결과 값이 1로 나온다. NOT Gate는 Inverter로 입력 값의 반대가 나온다. 즉, 1을 넣으면 0이 나온다. NAND Gate는 AND Gate에 NOT Gate를 연결한 것으로 An.
