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제4장 회로실험 - 1강 1. 디지털 개요 1-1. 디지털 논리(Digital Logic) 우리는 일상생활 속에서 많은 생각을 창출한다. 우리는 어떤 사실을 분석하고 사실을 근거로 한 결정을 내리기도 한다. 게다가 새로운 정보 또는 아득히 묻혀 두었던 기억 속에 문득 그 지식을 활용하여 논리적인 의사결정을 한다. 물론 수정도 할 수 있을 것이다. 이 사실속에서 1) 컴퓨터의 이론적 배경, 전자계산기, 디지털 클록 그리고 다른 모든 디지털 요소가 논리적인 의사결정 과정에 해당 된다는 것 2) 의사결정은 디지털 논리의 결과 3) 이 결과를 실행하는 것이 전자회로 이와같이 우리의 여러 생각이 마음이라고 말할 때 디지털 논리또한 메카트로닉스의 마음이라 간주해도 무방할 것이다. 단지 인간의 인격적인 측면을 배제한다면 ..., 1-2. 디지털 IC 의 종류와 특성 IC는 Integrated circuit 의 약자로 집적회로라고 한다. 이는 우리가 제 2장에서 배워온 전기소자 (저항기, 콘덴서, 다이오드, 트랜지스터 등.,)들을 소형화하여 1개의 작은 패키지로 만든 것이다. 현재 사용중인 대표적인 IC 는 다음과 같다 1) TTL (Transister Transister Logic) 2) ECL (Emitter Coupled Logic) 3) CMOS (Complementary Metal_Oxide Semiconductor) 이들은 각기 장단점이 있는데 TTL 이 가장 널리 쓰이고 CMOS 는 소비전력에 강하고 ECL 은 고속연산장치에 많이 쓰인다. 소형 마이크로 시스템에서는 구하기 쉽고, 경제적이며 높은 호환성의 특징을 갖는 TTL을 많이 사용하며 이 책에서는 TTL을 중심으로 써 나가고자 한다. 디지털 IC 는 바이폴러형(Bipolar type) 과 유니폴러형(Unipolar type)이 있다 1-3. IC의 형명표기 표기 예) SN 74 LS ○○○ SN : 영문자로 제작 메이커를 표기 ( SN : TI(텍사스 인스트루먼트)사 ) ( CD : RCADML C MOS 제품 ) 74 : 시리즈명칭 LS : 파워_쇼트키 ○○○ : 숫자, IC의 기능 표시  1-4. 각 IC 별 장단점 비교 1-4-1. TTL(Transistor-Transistor Logic) : 트랜지스터-트랜지스터 논리 회로 -가장 많이 사용, 가격 저렴 -팬 아웃(fan-out)이 많이 얻어진다 -출력 임피던스도 낮아 현재 가장 품종이 풍부하고 널리 사용됨. -전력 소비의 점에서 LS-TTL(저전력, 고속형)등으로 대치 -동작 속도가 빠르다 -멀티 이미터 회로 구성이므로 집적도가 높다 -DTL과 혼용할 수 있다 -잡음 여유도가 작아 온도의 영향을 많이 받는다. -소비 전력이 작다 -전달지연시간 : 9.5ns -평균 전력 소비 : 2mW 1-4-2. ECL(Emitter-Coupled Logic) : 이미터 결합 논리 회로 -빠른 스위칭 속도 -전력 소비 많다 -잡음 허용치 : 0.25V -구동능력 : 25 -전력 소모 25mW -전달지연시간 : 2ns 1-4-3. MOS(Metal-Oxide Semiconductor) : 금속 산화막 반도체 -PMOS, NMOS -높은 집적도 -소비전력이 적다 -잡음여유도 크다 -응답속도가 저속도이다 -NMOS가 PMOS보다 동작 속도가 빠름 -전달 지연 시간 : 100ns -잡음 허용치 : 2V -구동능력 : 50 -전력소비 : 1mV 1-4-4. CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) : 상보형 MOS -PMOS, NMOS 동시 사용 -MOS방식에 비하여 전력 소비와 동작속도가 개선되나 집적도가 낮다 -소비전력이 극히 작다 -잡음여유도가 크다 -전원 전압 범위가 넓다 -PMOS형 보다 제조 공정이 복잡하고 값이 비싸다 -트랜지스터 보다 동작 속도가 빠르다 -전력 소모 : 12mW -동작 속도 : 30ns -잡음 허용치 : 1.5V 1-5. IC 보는 법 일반적인 IC 는 듀얼 인라인 패키지(Dual inline package)이며 보통 DIP 라고 줄여서 말한다. 핀의 수는 8핀, 14핀, 16핀, 24핀, 40핀등이 있고 핀번호는 목인(노치)을 위로, 인쇄면이 상면으로 해서 맨 좌측 상단이 1번 핀이고 나머지는 반 시계방향으로 핀 번호를 부여하는 것이 판례이다. 또한 모든 IC에는 전원단자(Vcc & Gnd)가 존재하는 데 전원단자의 위치가 항상 같은 것은 아니므로 IC 데이터북을 참고하여야 한다. 1-6. IC의 특성 각 메이커마다 IC 에 필요한 최대정격, 전기적 특성, 논리기능등을 데이터북에 기술하고 있는데 이들중 중요한 3가지 사항에 대해서는 반드시 특성표를 이용하여야 한다 1) 논리적 기능 2) 전기적 특성 High Active (H ; 1) : 입력전압 → 2 ～ 5 volt 출력전압 → 2.4 ～ 5 volt Low Active (L ; 0) : 입력전압 → 0.8 ～ 0 volt 출력전압 → 0.4 ～ 0 volt 3) 최대 정격사양  1-7. 수의 표현 디지털 시스템에서는 모든 정보를 수치로 취급한다. 일상생활에서는 10진수를 사용하지만 디지털 시스템에서는 “ 0 ” 과 “ 1 ”만으로 모든 정보의 표현이 가능하다. 표 4-3은 10진수, 2진수, 16진수의 관계이다  |
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