기본 논리 게이트 실험 2
일반 논리 게이트인 NAND, NOR, 버퍼 게이트의 논리기호와 기본 동작을 이해합니다.
실험을 통해 NAND, NOR, 버퍼 게이트의 동작 특성을 확인합니다.
NAND 및 NOR 게이트로 NOT 게이트를 구성할 수 있습니다.
NAND GATE
NAND GATE 진리표
| SW1 | SW2 | LED |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
NAND GATE를 이용한 NOT 게이트
NAND GATE 를 이용한 NOT 게이트 진리표
| A | X |
|---|---|
| 0 | 1 |
| 1 | 0 |
2입력 NAND GATE를 이용한 3입력 NAND GATE
| A | B | C | X |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 1 |
| 0 | 0 | 1 | 1 |
| 0 | 1 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 1 | 1 |
| 1 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 0 |
3 input NAND 회로에서 NOT 게이트가 필요한 이유?
다음과 같이 회로를 구성해 3 input NAND 회로를 구성 할 수 있지만 AND + NAND 두 게이트를 사용해야 되기 때문에 또 다른 소자를 사용해야 된다는 단점이 있습니다.
따라서 같은 NAND로 구성된 회로를 구성하기 위해 NOR의 두 입력 단자를 묶어 NOT 게이트를 만들어 사용합니다.
NOR GATE
| A | B | X |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 0 |
상단 실험의 NAND 게이트 실험에서와 같이 NOT 게이트의 기능으로 반전되는 동작을 알 수 있습니다.
NOR GATE를 이용한 NOT 게이트
| A | X |
|---|---|
| 0 | 1 |
| 1 | 0 |
NOR 게이트의 입력 두 단자를 묶어 출력을 하면 OR의 기능상 하나 입력만으로도 1이면 1이 출력되기 때문에 없는 것처럼 보입니다. 하지만 OR 게이트와 NOT게이트 두 게이트를 지나기 때문에 Propagation Delay가 발생한 것을 볼 수 있습니다.
2입력 NOR GATE를 이용한 3입력 NOR GATE
| A | B | C | X |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 1 |
| 0 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 | 0 |
브레드보드 실험에서는 관찰할 수 없는 Propagation Delay 에 의한 Static-0 Hazard 현상을 OrCAD 실험을 통해 관찰할 수 있습니다.
해저드란?
입력으로부터 출력까지 다른 경로가 다른 전파 지연을 가져 일어나는 원하지 않는 스위치 과도 현상.
3-상태 버퍼 게이트
| \E | A | X |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | Hi-Z |
| 1 | 1 | Hi-Z |
3-State Buffer를 언제 사용하는가?
게이트의 출력끼리 묶는 행위를 하고 싶을 경우 오류가 발생하기 때문에 3-State Buffer를 통해 해결할 수 있습니다.
브레드 보드 실험에서 확인한 Enable 신호를 1 비트로 입력했을 경우 LED가 켜지지 않는 것을 볼 수 있 습니다.
하지만 OrCAD를 통해 Hi-Z (High Impedance) 상태임을 확인할 수 있습니다.