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12주파수 카운터 결과

주파수 카운터 결과보고서1. 결과나. 4비트 동기식 하향 카운터를 설계하고 출력을 확인하여 다음의 표를 완성하라.클럭수Q3Q2Q1Q0십진수초기화LLLL01HHHH152HHHL143HHLH134HHLL125HLHH116HLHL107HLLH98HLLL89LHHH710LHHL611LHLH512LHLL413LLHH314LLHL215LLLH116LLLL017HHHH1518HHHL14[표 8-2] 그림 8-10 회로의 천이표2. 고찰이번 실험은 4비트 동기식 하향 카운터를 설계하고 결과를 보는 실험이었다. 동기식 상향 카운터에서는 하위비트의 출력이 상위비트의 JK플립플롭에 들어갔다면 하향 카운터는 출력의 역이 상위비트의 JK플립플롭에 들어간 것만 다르고 다른 것은 다 같았다.Q0는 클럭마다 항상 반전한다. Q1은 Q0이 L일 때 마다 반전한다. Q2는 Q0와 Q1이 L 일 때 마다 반전한다. Q3는 Q0, Q1, Q2가 L 일 때 마다 반전한다. 이 결과를 계속 보다 보면 표 8-2와 같은 천이표를 볼 수 있다.이 실험을 마지막으로 모든 실험이 끝이 났다. 디지털공학을 공부하며 이해가 가지 않던 내용이 실험을 통해 이해되는 것이 많이 있어서 많은 도움을 준 과목이 아니었나 싶다.

공학/기술| 2012.11.06| 2페이지| 1,000원| 조회(149)

디지털공학실험, 주파수 카운터 결과, 주파수 카운터

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11동기식 카운터 예비

동기식 카운터 예비보고서1. 목적가. 4비트 동기 카운터를 설계하고 구현한다.2. 이론가. 동기식 카운터(Synchronous Counter)1) T 플립플롭을 이용한 동기식 카운터동기식 카운터는 모든 플립플롭의 클럭 입력에 공통의 클럭 신호가 연결되기 때문에 tTQ(tTQ :T 플립플롭의 입력에서 출력까지의 전달지연)의 지연 후에 플립플롭의 모든 출력이 동시에 변한다. 따라서 시간 지연이 매우 작고, 최대 동작 주파수가 높다. 동기식 카운터는 그림 8-1과 같이 인에이블(EN) 입력을 갖는 T 플립플롭으로 구성할 수 있다. 이 플립플롭의 출력은 EN이 유효할 때만 T의 상승에지에서 반전된다. 따라서 EN 입력에 대한 조합논리의 출력에 의해 상승에지에서 그 플립플롭이 반전할지가 결정된다. 그림과 같이 Q0의 EN을 이용하면 매스터 카운터 인에이블 신호(CNTEN)로 사용할 수 있다. CNTEN이 유효할 때 각 T 플립플롭은 자신보다 하위 비트가 모두 ‘H'일 때만 반전한다.[그림 8-1] 직렬 인에이블 논리를 가진 동기식 4비트 이진 카운터2) D 플립플롭을 이용한 동기식 카운터가장 많이 쓰이는 MSI 카운터는 적재 및 클리어 입력을 갖는 동기식 4비트 이진 카운터 74x163이며, 그림 8-2는 이 카운터의 내부 논리도이다. ‘163은 적재 및 클리어 기능을 내부적으로 용이하게 하기 위하여 T 플립플롭 대신 D 플립플롭을 사용하고 있다. 각 D 입력은 하나의 OR 게이트와 두 개의 AND 게이트로 구성된 2입력 멀티플렉서에 의해 구동된다. 만약 CLR입력이 유효하면(‘L’이면)멀티플렉서의 출력은 ‘L’이 된다. 그렇지 않을 경우 LD 입력이 유효하면 위쪽 AND 게이트가 데이터입력 A, B, C, 와 D를 멀티플렉서의 출력쪽으로 전달한다. 만약 CLR이나 LD 입력이 둘 다 유효하지 않으면 아래쪽 AND 게이트를 통하여 XNOR 게이트의 출력을 멀티플렉서의 출력으로 전달한다.‘163에서 XNOR 게이트가 카운터 기능을 수행한다. 각각의 XNOR의 입력중 하나는 대응하는 카운터 비트 QA, QB, QC 또는 QD이며, 다른 하나의 입력은 ‘H’인데 이는 ENP, ENT의 두 인에이블 입력이 유효하고 또 하위 카운터 비트들이 모두 ‘H’일 때만 카운터 비트를 보수화(Complement)시킨다. 리플 캐리 출력(ripple carry out : RCO) 신호는 MSB 위치로부터 발생한 자리올림을 뜻하며, 모든 카운터 비트가 ‘H’이고 ENT가 유효할 때 ‘H’가 된다. 이 신호를 이용하면 ‘163을 직렬로 연결하여 8비트 이상의 카운터를 만들 수 있다.[그림 8-2] 74x163에 대한 논리기호3) 동기식 상향 카운터동기식 상향 (up) 카운터는 클럭펄스가 발생할 때마다 카운터 출력값이 증가하는 카운터이다.[그림 8-3] 2비트 상향 카운터의 상태도3. 예비보고가. 이 장의 실험 목적에 대해서 스스로 생각해 보고 기술하라.동기식 카운터에 대해 알아보고 비동기식 카운터와의 차이점도 알아본다.나. 동기식 카운터와 비동기식 카운터의 차이점에 대해 설명하라.비동기식 카운터는 각 플립플롭이 동일 클럭을 사용하지 않고 하위비트의 결과가 상위비트의 클럭으로 들어가는 카운터이고 동기식 카운터는 모든 플립플롭의 클럭 입력에 공통의 클럭 신호가 연결된 카운터이다. 비동기식 카운터보다 동기식 카운터가 좋은 점은 모들 출력이 동시에 변해 시간 지연이 작고, 최대 동작 주파수가 높다.

공학/기술| 2012.11.06| 4페이지| 1,000원| 조회(124)

디지털공학실험, 동기식 카운터, 동기식 카운터 예비

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11동기식 카운터 결과

동기식 카운터 결과보고서1. 결과가. 4비트 동기식 상향 카운터를 설계하고 출력을 확인하여 다음의 표를 완성하라.클럭수Q3Q2Q1Q0십진수초기화LLLL01LLLH12LLHL23LLHH34LHLL45LHLH56LHHL67LHHH78HLLL89HLLH910HLHL1011HLHH1112HHLL1213HHLH1314HHHL1415HHHH1516LLLL017LLLH118LLHL2[표 8-1] 그림 8-9 회로의 천이표2. 고찰이번 실험은 4비트 동기식 상향 카운터를 설계하고 결과를 보는 실험이었다. 동기식 카운터는 모든 플립플롭의 클럭이 같이 들어가는 것으로 출력이 모두 동시에 변한다는 장점을 가지고 있다.우리가 이번 실험에 사용한 것은 JK플립플롭 4개였는데 JK플립플롭에는 둘 다 L이거나 H인 상태만 들어가므로 T플립플롭을 사용한 것과 똑같은 결과였다.4비트 동기식 상향 카운터는 Q0는 처음 플립플롭의 결과이므로 클럭마다 항상 반전한다. Q1는 Q0가 H이면 다음 클럭에서 반전한다. Q2는 Q0, Q1이 H이면 다음 클럭에서 반전한다. Q3는 Q0, Q1, Q2가 H이면 다음 클럭에서 반전하게 된다. 이 결과가 계속 반복되면 [표 8-1]과 같은 천이표를 볼 수 있다.이번 실험은 책에 있는데로 구현만 한다면 쉽게 결과를 볼 수 있는 실험이었다. 다음에 기회가 있다면 JK플립플롭을 T플립플롭으로 바꿔 실험에 봤으면 좋겠다.

공학/기술| 2012.11.06| 2페이지| 1,000원| 조회(459)

디지털공학실험, 동기식 카운터, 동기식 카운터 결과

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10비동기식 카운터 예비

비동기식 카운터 예비보고서1. 목적가. 4상태를 가진 상태도를 회로로 구현하고 동작을 확인한다.나. T-플립플롭을 이용한 4비트 리플 카운터를 설계하고 구현한다.다. 최대 동작 주파수와 전달지연을 측정한다.2. 이론가. 4상태를 가진 상태도에 대응하는 회로상태도는 순차회로의 현재 상태와 입력 값으로부터 출력 값과 다음 상태에 대한 모든 정보를 한눈에 볼 수 있는 아주 유용한 수단이다. 상태도의 표현방법은 회로의 형태에 따라서 밀리 머신회로를 위한 다이어그램과 무어머신 회로를 위한 다이어그램이 있다. 밀리 머신 회로란 출력이 현재 상태와 입력에 따라 결정되는 회로이며, 무어 머신 회로란 출력이 현재 상태만으로 결정되는 회로이다. 즉 밀리 머신은 상태도를 표시했을 때 출력이 화살표에 들어가야 하는 반면, 무어 머신은 출력이 원안에 표시된다. 이번 장에서는 먼저 그림 7-1의 상태도를 설계해보자. 그림 7-1은 4개의 상태를 가진 밀리 머신의 상태도이다.[그림 7-1] 상태도의 예일반적으로 상태도로부터 순차회로를 설계하는 방식은 다음과 같은 절차를 갖는다.현재 상태입력다음 상태출력ABXABYLLLLLLLLHLHHLHLHLLLHHLHLHLLHLLHLHHHHHHLHHLHHHLLL① 상태도를 해석한다.[표 7-1] 그림 7-1의 천이표② 상태도로부터 천이표를 구한다.이때 천이표의 한줄은 하나의 화살표에 대응된다.③ 천이표로부터 카노맵을 이용해 논리식을 최소항의 합으로 구한다.카노맵을 이용하여 논리식을 간략하게 만들면 다음과 같다.DA = AB'+BX'DB = AX'+B'X+ABX'Y = B'X④ 논리식을 이용하여 회로도를 설계한다.상태도로부터 구한 천이표에서 논리식들을 정리하면 최종적으로 그림 7-3과 같은 순차회로를 얻을 수 있다.[그림 7-3] 완성된 회로도나. T-플립플롭을 이용한 3비트 리플 카운터n비트 이진 리플카운터(binary ripple counter)는 별도의 외부 회로가 필요 없으며, 단지 n개의 플립플롭만으로 구성할 수 있다. 그림 7-4는 3비트 리플 카운터이다. T-플립플롭은 입력 클럭의 상승 에지마다 상태가 변한다(반전). 따라서 카운터의 각 비트는 바로 전 비트가 'H'에서 'L'로 변화할 때만 반전한다. 이것은 정상적인 2진 계수의 순서와 동일하다. 특정 비트가 'H'에서 'L'로 변할 때 다음 상위 비트로 캐리를 발생시킨다. 캐리정보가 하위비트에서 상위비트로 한 번에 한 비트씩 물결치듯 전달되기 때문에 리플카운터라 부르며, 각 플립플롭이 동일 클럭을 사용하지 않으므로 비동기식 카운터라고 부른다.[그림 7-4] 3비트 이진 리플 카운터다. 최대주파수와 전달지연시간1) 셋업 타임과 홀드 타임에지-트리거드 플립플롭은 클럭의 상승(또한 하강) 에지 시점에 맞추어 출력 값이 변화한다. 그런데 만일 클럭의 상승 에지 시점과 동일한 시간에 플립플롭의 동기식 입력 신호 값이 변하면 출력값은 어떻게 될까? 이 경우 출력 값이 어떻게 될 지 알 수 없게 된다. 따라서 클럭의 상승 에지 시점에서는 플립플롭의 동기식 입력신호 값이 변화해서는 안되며, 실제로 모든 플립플롭들은 상승 에지 시점 직전과 직후의 일정시간동안 플립플롭의 동기식 입력신호 값이 변화해서는 안 되는 제한된 시간 구간이 있다. 이 시간 구간을 셋업타임과 홀드 타임이라고 한다.2)전달지연시간전달지연시간이란 한 경로로 입력변화가 그 경로의 출력변화를 만드는데 걸리는 시간이다. 다수의 입출력에 대한 조합회로나 순차회로는 여러 경로를 가지며 각 경로는 서로 다른 전달 지연을 갖는다. 또한 출력이 'L'에서 'H'로 변화할 때의 전달지연은 'H'에서 'L'로 변화할 때의 지연과 다를 수 있다. 아는 트랜지스터의 시상수와 관련이 있다.3) 최대 클럭 주파수최대 클럭 주파수는 회로가 정상적으로 동작할 수 있는 클럭의 최대 주파수를 말한다. 일반적으로 순차회로의 최대 주파수를라 할 때 T라는 관계가 성립되며 이때 ts는 셋업 타임 th는 홀드 타임 tcomb는 조합논리의 최대 지연 시간이다.4)타이밍 문제그림 7-8(a)와 같이 첫 번째 플립플롭의 출력 Q1이 두 번째 플립플롭의 입력 D2로 연결되어 있는 회로의 타이밍을 고려해 보자. 그림 7-8(b)에서 음영으로 표시된 부분은 두 번째 플립플롭의 셋업타임 (ts)과 홀드 타임(th) 구간을 나타낸다. 따라서 이 구간에서 두 번째 플립플롭의 입력 D2의 값이 변화되면 안 된다. 그런데 첫 번째 플립플롭의 출력 Q1은 클럭의 상승 에지 시점에서부터 전달지연시간 후에 값이 변하게 되므로, 만일 tpHL > th 인 경우에는 그림 7-8(b)의 타이밍도에서와 같이 별다른 문제가 없으나 tpHL < th 인 경우에는 회로가 불안정하게 된다.[그림 7-8] 타이밍 문제3. 예비보고가. 이 장의 실험 목적에 대해서 스스로 생각해 보고 기술하라.3비트 이진 리플 카운터를 구현하고 동작을 확인한다.나. 상태도에 대하여 설명하라.상태도는 순차회로의 현재 상태와 입력 값으로부터 출력 값과 다음 상태에 대한 모든 정보를 한눈에 볼 수 있는 것이다. 상태도의 표현방법은 회로의 형태에 따라서 밀리 머신회로 와 무어머신 회로를 위한 다이어그램이 있다.

공학/기술| 2012.11.06| 6페이지| 1,000원| 조회(300)

디지털공학실험, 비동기식 카운터, 비동기식 카운터 예비

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10비동기식 카운터 결과

비동기식 카운터 결과보고서1. 결과나. 4비트 이진 리플 카운터를 구성하고 다음의 표를 완성하라.클럭출력십진수(DSTM1)Q3Q2Q1Q00LLLL01LLLH12LLHL23LLHH34LHLL45LHLH56LHHL67LHHH78HLLL89HLLH910HLHL1011HLHH1112HHLL1213HHLH1314HHHL1415HHHH15[표 7-3] 그림 7-10 회로의 천이표2. 고찰이번 실험은 4비트 이진 리플 카운터에 대해 알아보는 실험이었다. 리플 카운터는 별도의 외부 회로가 필요 없고 플립플롭만으로 구성된다. 다른 특징으로는 하위비트의 출력이 상위비트의 클럭으로 들어가는 것이 특징이다.디지털공학시간에 리플카운터는 실제로는 잘 쓰지 않는다고 배웠다. 그 이유는 모든 플립플롭의 클럭이 달라서(하위에서 상위로 전달되기 때문에) 한 플립플롭으로 넘어갈 때마다 그만큼의 딜레이가 생기고 출력도 한 번에 변하는 것이 아니라(LHHH에서 HLLL로 가는 경우) 몇 단계씩 거쳐서 가기 때문에 좋은 카운터는 아니라고 배웠다.실험하는 동안 오실로스코프의 출력과 주파수에 변화를 주니 결과가 엉뚱하게 나온 경우가 있었다. 교수님께 여쭈어보니 입력전압에 따라서도 플립플롭에 딜레이가 달라져서 그런 경우가 나올 수도 있다고 하셨다. 주파수는 최대 클럭 주파수 때문에 결과가 달라지는 것 같았다.이번 실험을 통해 리플 카운터, 비동기식 카운터에 대해 이해할 수 있었다. 다음실험에는 동기식 카운터인데 비동기식과의 차이점을 잘 이해해야겠다.

공학/기술| 2012.11.06| 2페이지| 1,000원| 조회(160)

디지털공학실험, 비동기식 카운터, 비동기식 카운터 결과

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