디지털 공학 4화 - 대안 표시, EN/DISABLE, TTL, 간단한 실습

게이트 범용성, 논리 게이트의 대안 표시

게이트 범용성

NAND 게이트만을 가지고도, 적절히 조합할 경우 INVERTER, AND, OR과 같은 부울 연산을 수행하도록 할 수 있다.

 

NOR 게이트 또한 그렇다.

가능한 IC(집적회로)는 NAND(74LS00) 또는 AND(74LS08) 또는 OR(74LS32)가 있다.

x=AB+CD에 대한 회로를 변환 없이 바로 구현하려고 하면, AND(74LS08)와 OR(74LS32)를 하나씩 사용해야 하며, 2개의 칩을 사용하게 된다.

논리 게이트의 대안 표시

국제 표준 및 지역적 관습, 다양한 설계 요구에 맞추기 위해 논리 게이트의 대안 표시가 필요하다

1. 표준 기호의 모든 입출력을 역변환 시킨다.입출력단자에 작은 원을 더하고, 기존에 있는 원은 제거해주면 된다
2. 연산 기호를 AND 에서 OR로, OR에서 AND로 바꿔준다.

TTL IC

TTL(Transistor-Transistor Logic) 계열은 40년 이상 가장 널리 사용되어 온 양극성 디지털 IC 계열이었다. 표준 74계열이 첫 계열이었다.

TTL 소자에서 $V_{cc}$ 값은 +5V 이다.

전압에 따라 High, Low, floating input 으로 나뉜다.

High, Low는 앞에서 다뤘기에 floating input에 대해서 다루어 보겠다.

TTL에서의 floating input(떠 있는 입력)은 논리 1(HIGH)과 똑같이 동작한다. 이런 특성은 TTL 회로 검사시에 사용되기도 한다. 입력에 논리 HIGH를 입력하는 대신 입력을 연결하지 않아도 괜찮을 수 있다. 이런 방법은 논리적으로는 옳을 수도 있지만, 최종 회로 설계에서는 권장되는 방법이 아니다. 이는 떠 있는 TTL 입력이 잡음 신호를 받아들일 가능성이 높으며 소자 동작에 부정적인 영향을 미치기 때문이다.

Enable, Disable

제어 입력의 논리 값이 입력 신호가 출력까지 도달하는 것을 허용(ENABLE)할지 차단(DISABLE)할지를 결정하게 하기 위해 사용된다.

아두이노와 브레드 보드 사용법

브레드 보드

브레드 보드는 Vcc, GND를 연결하는 버스와 부품을 꽂거나 연결하는 스트립 부분이 존재합니다.

 

버스 또는 스트립은 아래 사진처럼 연결이 묶여있습니다.

아래 사진은 AND 게이트(7408)와 스위치를 이용하여 LED 제어하는 예제입니다.

74LS08 게이트의 Datasheet 입니다. 14번 게이트가 Vcc이며 7번 게이트가 GND입니다.

칩에 전원을 반드시 연결하여야 동작합니다.

아두이노 사용법

오늘은 아두이노의 역할이 그저 전원 공급에서 그치기에 5V핀과 GND핀을 보드에서 확인하고 사용하면 됩니다. 아두이노를 통해 펄스 출력을 만들어 내려면, 다음 코드를 아두이노에 업로드하고, 9번 핀을 사용하세요. 주기가 1초이며 듀티비가 50%인 펄스 파형이 발생됩니다.

// 아두이노 펄스 생성 듀티비 50%
void setup() {
  pinMode(9, OUTPUT);
}

void loop() {
  digitalWrite(9, HIGH); // HIGH 출력
  delay(500); // 500ms 지연
  digitalWrite(9, LOW); // LOW 출력
  delay(500);
}

아래는 SN74LS08 (AND 게이트)와 3핀 슬라이드 스위치를 이용하여 LED 전원을 제어하는 시스템 예제입니다. AND 게이트를 이용하여 ENABLE / DISABLE 구현합니다.