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기본 논리 게이트

기본 논리 게이트? 목적 : 기본논리게이트의 원리와 특성을 알아보고 각 게이트를 이용하여 회로를 구성하고결과값을 기록하여 입력값의 따른 결과값의 규칙을 알아본다.? 결과1. 2 입력 AND, OR, NAND, NOR, XOR 게이트입력ANDORNANDXORNORAB전압논리전압논리전압논리전압논리입력전압논리ABC000.1700.16505.0010.2500004.421010.1704.40315.0014.401xx10.140100.1704.40715.0014.401x1x0.140114.3714.40610.0300.1101xx0.140표 1 논리게이트 진리표2. NAND 및 NOR 게이트의 응용입력출력AB회로(f)회로(g)전압논리전압논리005.0010.140015.0010.140105.0010.140115.0010.140표 2 NAND 및 NOR 게이트의 응용3. 다른 소자에 의한 XOR 게이트의 구성입력출력AB회로(i)전압논리004.411010.110104.411110.110표 3 다른 소자에 의한 XOR 게이트의 구성4. 패리티 확인 회로입력X1의 개수입력X1의 개수ABCDABCD00000.12010004.40100014.40110010.15200104.40110100.13200110.15210114.40301004.41111000.12201014.41 0.15211014.40301100.13211104.40301114.40311110.154l 표 4 패리티 확인 회로? Discussion실험에 앞서 실험 제목으로 유추해보아 이 실험이 지금은 정확히 알지 못하지만 어떠한 회로 안에서 조작(Input)에 따른 반응(Output)을 도출하기 위하여 사용되는 기본적인 게이트에 대하여 알아보는 단계라 생각했다.초반의 익숙하지 않은 실험이라 Breadboard에 회로를 구성 하는데 있어 잦은 실수가 많아이론을 통하여 결과 값을 예측하기는커녕 기본적인 올바른 결과를 산출하는 데에도 어려움이 많이 따랐다.실험을 통하여 회로 (f)와 회로 (g)가 각각 OR게이트 AND게이트의 결과 값이 같은 걸 알게 되었고 AND게이트는 두 입력값이 모두 ‘1’이 되어야 결과값도 ‘1’(두 입력값이 직렬 연결되어있을 것이라는 추측을 해봄), OR게이트는 둘 중 한 입력값만 ‘1’이 되어도 결과는 ‘1’(두 입력값이 병렬 연결되어있을 것이라는 추측을 해봄)이 됨을 알았다. 같은 값이지만 기본적인 OR, AND 게이트 보다 회로 (f), (g)가 더 많은 부품들을 필요로 하고 복잡한 구성임을 보았다. 정확한 정도는 모르겠지만 아마 이는 경제적으로나 공간적으로 낭비가 불가피할 것 같다.이를 통해 같은 값을 얻기 위하여 회로를 구성함에 있어서 구성 전 불필요하게 복잡한 회로를 가능한 한도 내에서 간단하게 표현해야 효율적일 것이라고 판단된다.아마 게이트들이 X=A+B 나 X=AB 또는 X=AB+AB 등의 문자와 식으로 표현되는 것으로 보아 내가 아직 알고 있지 않은 어떠한 공식이나 법칙을 이용하면 많고 복잡한 연산을 다소간단히 정리할 수 있을 것이라는 예측을 해본다.회로 (k)를 구성하고 입력 A,B,C,D를 바꾸어 가면서 출력 값을 검출하였으나 별다른 규칙을 찾지 못했다. 회로 (k)가 입력 값의 Parity와 결과 값이 관련된 Parity확인 회로인 것을 숙지한 후 입력 값들 중 1의 개수의 Parity와 결과 값을 다시 비교해보니 대부분 결과값들이, 입력의 ‘1’의 개수가 0 혹은 짝수이면 결과는 ‘0’, 홀수일 경우는 ‘1’을 출력하고 있었으나 몇 몇 회로는 그렇지 않음을 보았고 회로를 확인한 결과 미숙한 연결 때문에 전선이 제대로 삽입되지 않았음을 알았다.따라서 정상적인 Parity확인 회로는 입력 값들의 Parity가 결과 값을 결정함을 알았다.이번 실험을 통하여 각 게이트들의 논리연산과 응용 등에 대하여 알 수 있었다.실험을 하면서 우리가 공급한 Input voltage 값은 5V였다. 따라서 결과가 ‘1’일 경우에 Output voltage의 값은 5V라고 추측했다. 하지만 우리가 측정한 Output voltage의 범위는 4.3~5V였다.이는 0과 1에 따른 Output voltage의 범위가 이론상으로 잘못된 것은 아니지만 전압강하의 이유에 대한 궁금증을 갖게 했다.아마 Bread보드와 전선 그리고 게이트들의 내부의 저항들이 전압강하를 야기했을 것이라는 예상을 할 수 있었지만 반대로 똑같은 Voltage와 Breadboard, 전선을 사용했음에도 불구하고 전압강하가 일어나지 않았던 회로는 사용한 게이트에 알지 못하는 이유가 있을 것이라는 예상을 뒤로하고 실험을 마쳤다.

공학/기술| 2009.03.25| 3페이지| 1,000원| 조회(366)

디지털, 논리, 회로, 게이트

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직렬 병렬 회로

Experiment 1. Series & Series-Parallel Circuits1. Objectives⑴ 저항이 직렬로 연결된 회로에서 전체저항 RT를 실험을 통하여 확인한다.⑵ ⑴을 통하여 전체저항 RT에 관한 식을 유추해본다.⑶ 직렬-병렬 회로의 전체저항 RT를 구하는 방식을 실험을 통해 확인한다.⑷ 원하는 전류에 맞도록 직렬-병렬 회로를 구성한다.2. Basic Information⑴ 직렬 연결된 회로에서 전류는 모두 같다.⑵ 직렬 연결된 회로에서 전체저항은 각 저항의 합과 같다.⑶ 저항 R1과 R2가 병렬 연결된 회로에서 전체저항 RT는와 같다.⑷ [주의]저항 측정 시에는 회로에서 분리한 후 측정한다.⑸ 전압계는 회로와 병렬로, 전류계는 회로와 직렬로 연결한다.3. Procedure그림Part A : Finding RT for Series-Connected Resistors by the OhmmeterMethod① 각 저항(330Ω, 470Ω, 560Ω, 1.2㏀, 2.2㏀, 3.3㏀, 4.7㏀, 10㏀)의저항값을 측정하여 Table 1-1에 기입한다.(소수점 2째짜리까지)② 그림1과 같이 회로를 구성한다. Table 1-2와 같이 직렬 연결된전체 저항을 측정하고, 계산값 (RT = R1 + R2 + R3 + …)과비교한다. 그리고 전체저항 RT를 구하는 식을 Table 1-2에 기입한다.그림Part B : Finding RT for Series-Connected Resistors Using Ohm's Law① Power Supply의 전압을 10V로 조절한다.② 그림 2의 AB부분에 그림 1의 각 저항조합을 연결시킨 후 전류를측정하여 Table1-3에 기입하고 계산값과 비교한다.Part C : Finding and Calculating RT for Series-Parallel Network① Table 1-4와 같이 저항을 측정하고 계산값과 비교한다.② 그림 5와 같이 회로를 구성하고 Table 1-5를 따라 전압을 측정한다.그림 4그림 3Part D : Design a four-resistor series-parallel circuit for IT 5㎃① 측정된 저항을 사용해서 전류가 5㎃가 흐르도록 그림 3과 같은형태의 회로를 구성한다.② Table 1-6에 측정된 값을 기록한다.그림[Data & Result]Table 1-1. Measured values of resistorResistorR1R2R3R4R5R6R7R8표시값3304705601.2k2.2k3.3k4.7k10k측정값3244625601.19k2.15k3.27k9.9kTable 1-2. Total resistance of Series-connected resistors - Method 1조합Resistor Rated Value, ΩTotal ResistanceRT,ΩFormula forRTR1R2R4R5R6R7Cal.Measure.a3301.2k15301496R1+R4b1.2k2.2k34003320R4+R5c3.3k4.7k8000R6+R7d3304701.2k20001957R1+R2+R4e1.2k2.2k3.3k67006570R4+R5+R6f3304701.2k2.2k42004107R1+R2+R4+R5g3304701.2k2.2k3.3k75007354R1+R2+R4+R5+R6Table 1-3 Total Resistance of Series-Connected Resistors - Method 2조합Voltage Applied(V), VCurrent Measured(I), ㎃Ohm's LawRT=V/ITotal ResistanceCalculated ValueFormula for RTa104.04124751530R1+R4b103.01033223400R4+R5c8000R6+R7d103.40629362000R1+R2+R4e101.51965836700R4+R5+R6f102.43341104200R1+R2+R4+R5g101.35773697500R1+R2+R4+R5+R6Table 1-4 Ohmmeter Method for Determining RT in a Series-Parallel NetworkFiguresMeasured Value, ΩCalculated Value, ΩRTRBCRDFRT(AD)RBCRDFRT(AG)Figure 3(a)12193344 33412293388 338Figure 3(b)2*************20Figure 4(a)12293388 33817251295 12.95kFigure 4(b)*************767Table 1-5 Branch Voltage in a Series-Parallel NetworkV AppliedV1(R1)V2(R2)Branch1Branch2VAEVBF101.4532.0738.566 6.498.566 6.497.9468.566Table 1-6 Design ProblemDesign ValuesMeasured ValuesVAITRTVPSITRT11.0835 11.3855mA227711.165mA2232[OrCAD Simulation][Discussion]이번 실험은 저항이 직렬, 병렬 또는 혼합으로 연결된 회로에서 전체저항 RT를 실험을 통하여 확인하고 전체저항 RT를 구하는 공식을 유추해보고 이를 토대로 원하는 전류가 발생되도록 직렬-병렬 회로를 구성하는 것이다.첫 번째로 저항들 각각의 값과 이 저항들이 직렬로 연결되어 있는 회로에서의 전체저항 RT의 값을 측정했다.저항들을 측정해본 결과 각각의 저항들의 오차는 3% 이내로 측정되었으며 허용오차범위가 금색은 5%, 은색은 10%인 것을 감안하면 정상적인 수치임을 알 수 있다.저항들을 직렬로 연결한 후 저항값을 측정해보았고 직렬연결에서의 전체저항값은 단순히 각 저항들의 저항값의 합과 같음을 알았다.RT = R1 + R2 + R3 + … [직렬연결]합성저항의 측정값은 각 저항들의 측정값의 합과 같을 것이라고 생각했으나. 실제로 어느정도의 차이가 있었다.아마도 이러한 오차들은 저항들이 연결된 Breadboard 내부의 요인이나 측정기에 어느 정도 오차가 있을 것이라는 추측을 할 수 있었으나 이러한 오차들 역시 지극히 적어 허용 오차 범위 내에 있었다.두 번째로는 직렬 연결된 저항 조합에 10V를 공급하여 전류값을 측정하여 옴의 공식 을 이용해 전채 저항을 구한 후 계산값과 비교했다.V=IR R=V/I전류의 측정은 전압측정과 달리 직렬연결을 통하여 이루어졌다. 공급한 전원 10V와 DMM으로 측정한 전류값을 이용하여 전체저항을 구한 후 계산값과 비교해보았더니 대부분 거의 일치함을 보였으나 그림 1의 (d) 에서는 저항이 1㏀가까이 차이 났다. 오차 값이 1.2㏀와 근사한 것으로 보아 1.2㏀ 저항의 연결이 잘못되어있었던 것으로 추측된다.세 번째로는 직렬과 병렬의 혼합회로에서 저항을 측정하고 계산값과 비교한 후, 직렬병렬회로에서 각 부분의 전압을 측정했다.중간에 직렬-병렬 혼합회로에서 전원을 제거하지 않은 상태로 전체저항을 측정했더니 올바르지 않은 값이 나왔다. 단순히 저항의 문제일 것으로 생각하고 다른 저항을 사용했으나 이번에도 이상한 결과가 나왔다. 회로가 전원과 연결되어 있음을 보고 전원을 제거하고 다시 측정하였더니 정상적인 값이 나왔다.전류가 흐르는 저항은 측정할 수 없음을 알았고 이는 저항에 흐르고 있는 전류가 측정기를 통해 흐르기 때문이라는 것을 알 수 있었다.Figure 3&4(a)의 계산값과 측정값이 계산상의 실수로 틀리게 나왔으나 다시 계산한 결과 이론과 같게 나왔다.그림5의 회로에서는 Branch1과 2의 값이 측정 실수로 VBF와 같게 나왔으나 V2의 값을 빼줌으로써 정상적인 값을 얻을 수 있었다.따라서 -Vdc + V1 + Vbranch + V2 = -10 + 1.453 + 6.49 + 2.073 ≒ 0이므로 KVL법칙이 성립함 을 알 수 있다.네 번째는 전류가 5mA가 흐르도록 회로를 구성하는 것이었다.5mA의 전류는 고정되어있으므로 저항들을 이용하여 회로를 구성하고 전체저항을 구해서전압을 계산한 후 그에 맞는 전압을 공급해주고 전류계를 이용하여 회로에 5mA의 전류가 흐르는지 확인했다.우선 다음과 같은 회로를 디자인했다.따라서 전체저항은 2277Ω 이었고 V=IR에 의하여 공급해야할 전압은 11.385V 였다.실제로 측정된 전체저항은 2232Ω 이었으며 전압이 11.16이 되었을 때 전류가 5mA가 됨을 알 수 있었고 V=IR이 성립함 을 알 수 있었다우리가 구성한 전압과 실제 공급의 전압은 저항의 오차가 영향을 미친것을 알 수 있다.

공학/기술| 2009.03.25| 11페이지| 1,000원| 조회(1,974)

저항, 회로, 직렬, 병렬

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