ý Ý a Â= * ÷…¼리회로기초및응용실험... · IC 7400 2 Q ñNAND q I _ IC 7402 2 Q ñNOR q I _ IC 7427 3 Q ñNOR q I _ IC 7404 Hex inverter * ÷ % ý Â b w4 P DOR q I

논리회로기초및응용실험

Life & Power Press

이대훈·윤현식 공저

이실험책은디지털공학에서이론적으로배운각종논리회로를실험을통하

여 구성과 동작, 그리고 응용논리회로의 설계를 할 수 있도록 구성하 다. 이

책은 전자공학과 전자계산학을 전공하는 사람들을 중심으로 만들었으나 여러

가지 간단하고도 유용한 응용실험회로를 소개함으로써 실험에의 흥미를 한층

유발시키도록노력하 다.

이 책의 특징은 부울대수식에 따른 논리회로의 구성, 회로의 변환, 기타 각

종 논리회로 설계와 기타 전자응용실험 등으로 구성된 것이다. 각 실험마다 이

론적 배경을 간단히 설명하 고, 각종 응용실험을 하도록 응용실험회로를 제시

하 으며, 그로인한실험실습의다양성을주고자하 다. 또한디지털공학의

기초는 이론 시간에 배운 것으로 간주하여 장황한 설명은 생략하고 실험중심으

로 편성을 하 다. 요즈음은 브리이드 보드를 사용하는 실험보다 실험기기가

많이 보급되어 있어 논리회로 시험기를 사용하는 것을 중심으로 하 다. 따라

서전원공급회로나입력신호공급회로는따로제시하지아니하 다.

끝으로 이 책을 출판하여 주신 생능출판사의 김승기 사장님께 감사드리며,

이책의편집에많은협조를해준제자김선경양에게고마운마음을전한다.

2008. 7

검단골에서저자

3

PR

EF

AC

E

머/리/말

IC의 기초 7

저항 컬러 코드 읽는 법 8

실험 1. AND 게이트 9

실험 2. OR 게이트 17

실험 3. NOT 회로(Inverter) 25

실험 4. NAND 게이트 31

실험 5. NOR 게이트 37

실험 6. Exclusive-OR 게이트 43

실험 7. Exclusive-NOR 게이트 49

실험 8. DeMorgan의 정리를 이용한 논리게이트 변환 실험 59

실험 9. 카노맵을 이용한 논리회로 설계 69

실험 10. 반가산기(Half Adder) 79

실험 11. 전가산기(Full Adder) 87

실험 12. 감산기(Subtractor) 93

실험 13. 다단계 NAND 회로 101

실험 14. SR-latch 109

실험 15. D 플립플롭 115

실험 16. T Flip-Flop 123

실험 17. JK 플립플롭 129

실험 18. Master-Slave 플립플롭 135

5

CO

NT

EN

TS

차/례

실험 19. 부호기(Decoder) 141

실험 20. 비동기 카운터 147

실험 21. 동기식 카운터 159

실험 22. 멀티플렉서 169

실험 23. 디멀티플렉서 175

실험 24. 레지스터(Register) 183

실험 25. 게이트의 변환 191

실험 26. 게이트의 변환(2) 197

실험 27. 펄스 구형파 발생회로 203

실험 28. Oscillator 209

실험 29. 각종 카운터 215

실험 30. 각종 Generator 221

실험 31. 비교기 227

실험 32. 각종 Detector 233

부 록 : 각종 논리 IC 소자 239

부 록 : 전자회로 소자 251

부 록 : TTL TRANSISTOR-TRANSISTOR LOGIC 255

6

CO

NT

EN

TS

1. 실험 목적

이 실험에서는 논리게이트의 기본인 AND 게이트의 구성과 논리식, 그리고 논리회로

의 동작 특성을 알아보는 데 그 목적을 둔다.

2. 이론 설명

1) AND 게이트는 두 개 이상의 입력과 한 개의 출력으로 구성되며, 모든 입력이 1

일 때에만 출력이 1이 되고 입력 중 어느 하나라도 0이면 출력은 0이 된다. 따라서 논

리식은 논리 곱(Logical product)의 형태로 나타나며 논리식, 논리기호, 진리표는 다음과

같다.

A

BY

(b) 논리기호

A B Y

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1

Y5A·B

(a) 논리식

(c) 진리표

AND 게이트실험 11

2) 디지털 실험에서 AND 게이트는 주로 2~4개의 입력을 가진 회로가 사용되고, 3

입력의 경우 논리식, 논리기호, 진리표는 다음과 같다.

3) 게이트의 상호변환 법칙에 의해 AND 게이트는 NAND 게이트 IC를 이용하여 구성

할 수 있다. 아래 그림과 같이 두 개의 NAND 게이트 IC를 사용하여 회로를 구성하면

이 회로는 AND 게이트로 동작한다.

10 논리회로 기초 및 응용실험

A

B

C

Y

(b) 논리기호

A B C Y

0 0 0 0

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 1

Y5A·B·C

(a) 논리식

(c) 진리표

A

BOUT

Y1

4) 게이트의 변환은 NOR 게이트를 이용하여 AND 게이트를 구성할 수도 있다. 아래

에 NOR 게이트를 이용한 AND 게이트 구성의 회로를 보 다.

3. 계측기 및 실험재료

논리회로 실험기

IC 7408 (2 입력 AND 게이트)

IC 7400 (2 입력 NAND 게이트)

IC 7402 (2 입력 NOR 게이트)

4. 실험회로 및 실험과정

먼저 7408 IC 회로도를 참고하여 4개의 게이트 중 한 개를 선정하여 실험한다. 핀 1,

2 번에 입력 신호를 넣고, 3번은 출력이므로 논리회로실험장치의 출력 단에 연결하거나

브리이드 보드를 사용할 경우에는 LED에 연결한다. 만약 출력 파형을 보려면 오실로스

코프의 프루브에 연결하고, 7번은 접지를 시키며, 14번에 DC 5볼트의 전압을 인가한다.

입력의 변화에 따른 출력 값을 확인하라.

실험 1

실험1 AND 게이트 11

A

B

Y

위와 같이 회로를 연결한 다음 전원을 공급하고 입력 A, B에 교대로 입력신호를 넣어

그 때의 출력상태를 확인한다. 또 이것이 앞의 진리표와 일치하는가를 알아본다.

7400 IC를 사용하여 아래와 같이 회로를 구성하여 AND 게이트를 만들고 위 실험을

반복하여 같은 결과가 나오는지 확인하라.

7402 IC를 사용하여 아래와 같이 회로를 구성하여 A, B에 신호를 입력하고 위 실험과

같은 결과가 나오는지 확인하라. 이때 사용하지 않는 핀은 접지를 시켜라.

실험 3

실험 2


A

141

23

7

BOut

A B OUT

OFF OFF

OFF ON

ON OFF

ON ON

A

BOUT

Y1

A B Y1 OUT

0 0

0 1

1 0

1 1

A

B

OUT

5. 검토 및 고찰

1. [실험 1] 회로의 출력은 AND 게이트의 진리표와 같은가?

2. [실험 2]에서 입력단자를 쇼트시킨 NAND 게이트는 어떻게 동작했는가?

3. [실험 3]은 NOR 게이트로 구성된 것이다. NOR 게이트의 진리표를 보고 이 회로가

어떻게 하여 AND 게이트와 같이 동작하는지 설명하라.


A B OUT

0 0

0 1

1 0

1 1



실험제목：

실험일시： 학과： 조：

학년 학번 이름：

실험결과：

[실험 1]

[실험 2]

[실험 3]

실 험 보 고 서

A B OUT

OFF OFF

OFF ON

ON OFF

ON ON

A B Y1 OUT

0 0

0 1

1 0

1 1

A B OUT

0 0

0 1

1 0

1 1

1. 실험목적

이 실험에서는 논리게이트의 기본인 OR 게이트의 구성과 논리식, 그리고 논리회로의

동작특성을 알아보는 데 그 목적을 둔다.

2. 이론설명

1) OR 게이트는 두 개 이상의 입력과 한 개의 출력으로 구성되며 두 입력 중 어느 한

쪽만 1이면 출력이 1이 된다. 따라서 논리식은 논리화(Logical Sum)의 형태로 나타나며

논리기호, 논리식, 진리표는 다음과 같다.

Y �A

B

(b) 논리기호

A B Y

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1

Y5A1B

(a) 논리식

(c) 진리표

OR 게이트실험 22

2) OR 게이트 역시 두 개 이상의 입력을 가질 수 있으며 3 입력의 경우 논리식, 논리

기호, 진리표는 다음과 같다.

3) 게이트의 상호변환 법칙에 의해 OR 게이트 역시 NAND 게이트 IC를 이용하여 구

성할 수 있다. 아래 그림과 같이 3개의 NAND 게이트를 이용하여 회로를 구성하면 이

회로는 OR 게이트로 동작한다.

3. 계측기 및 재료

논리회로시험기

IC 7432 (2 입력 OR 게이트)


A

B

CY

(b) 논리기호

A B C Y

0 0 0 0

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 1

Y5A1B1C

(a) 논리식

(c) 진리표

A

B

OUT

Y1




IC 7404 (Hex inverter)

4. 실험회로 및 과정

먼저 4개의 OR 게이트를 가진 7432 IC 회로도를 참고하여 그중 한 개의 게이트를 선

정하여 실험한다. IC 핀 1, 2번에 입력신호를 넣고 3번은 출력이므로 논리회로실험장치

의 출력 단에 연결하거나 브리이드 보드를 사용할 경우에는 LED에 연결한다. 만약 출력

파형을 보려면 오실로스코프의 프루브에 연결하고, 7번은 접지를 시키며, 14번에 DC

5volt의 전압을 인가한다. 입력의 변화에 대한 출력상태를 관찰하라.

위와 같이 회로를 연결한 다음 전원을 공급하고 입력 A, B에 교대로 신호를 넣어 그

때의 출력상태를 확인한다. 또 이것이 앞의 진리표와 일치하는가를 알아본다. 이때 사용

하지 않는 게이트의 입력은 모두 접지를 시켜라.

7400 IC 를 사용하여 아래와 같이 회로를 구성하고 위의 실험을 반복 실시하여 같은

결과가 나오는지 확인하라.

실험 2

실험 1

실험2 OR 게이트 19

A

141

23

7

BOut

A B OUT

OFF OFF

OFF ON

ON OFF

ON ON

7402 IC를 사용하여 아래와 같이 회로를 구성하여 A, B에 신호를 입력하고 [실험 1]

과 같은 결과가 나오는지 확인하라.


1. [실험 1]의 출력은 OR 게이트의 진리표와 같은가?

실험 3


A

OUT

B

A B OUT

0 0

0 1

1 0

1 1

A

B

OUT

A B OUT

0 0

0 1

1 0

1 1

2. [실험 2]에서 입력단자를 쇼트시킨 NAND 게이트는 어떻게 동작을 했는가?

3. [실험 3]은 어떻게 OR 게이트로 동작할 수 있었는가? 설명하시오.




실험제목：



실험결과：

[실험 1]

[실험 2]

[실험 3]

실 험 보 고 서

A B OUT

OFF OFF

OFF ON

ON OFF

ON ON

A B OUT

0 0

0 1

1 0

1 1

A B OUT

0 0

0 1

1 0

1 1

1. 실험목적

이 실험에서는 인버터의 구성과 논리식, 그리고 인버터 회로의 동작특성을 알아보는

데 그 목적을 둔다.

2. 이론설명

1) NOT 회로, 즉 인버터는 하나의 입력과 하나의 출력을 갖는 것으로 입력과 출력은

정반대의 값을 가지고 있고, 이 기능은 입력신호를 반전시키는 것이다. 따라서 입력이 0

일때 출력은 1이 되고, 입력이 1이면 출력은 0이 되며 논리기호, 논리식, 진리표는 다음

과 같다.

YA

(b) 논리기호

A Y

0 1

1 0

Y5A′

(a) 논리식

(c) 진리표

NOT 회로(Inverter)실험 33

2) ‘두 번 보수를 취한 변수의 논리 값은 원래의 논리 값으로 되돌아간다’는 부울 대

수의 누승의 정리에 의해 A"5 A이므로 NOT 회로 두 개를 사용하여 게이트의 상호변

환을 할 수 있다.

3. 재료 및 계측기


IC 7404 (6 inverter)




4. 실험 및 실험과정

먼저 6개의 인버터를 가진 7400 IC의 회로도를 참고하여 그중 1개를 선정하여 실험을

한다. IC 핀 1번에 입력신호를 넣어주고, 2번은 출력 신호가 나오므로 논리회로시험기의

출력 단에 연결하거나 브리이드 보드를 사용할 경우에는 LED에 연결한다. 만약 출력 파

형을 보려면 오실로스코프의 프루브에 연결하고, 7번은 접지를 시키며 14번은 DC 5볼트

의 전원을 인가한다. 입력신호를 인가했을 때 출력을 확인하라.

위와 같이 회로를 연결한 다음 전원을 공급하고 입력 A에 신호전압을 ON, OFF하여

그때의 출력상태를 확인한다.

실험 1


OUTA

14

1 2

7

A OUT

0

1

7400 IC를 사용하여 아래와 같이 회로를 구성하여 이 회로가 인버터로 동작하는가를

확인하라.

다음 회로 (b)가 회로 (c)와 같이 동작하는지 실험을 통하여 확인하라. 또 여기서 부

울 대수의 누승의 법칙이 성립하는가도 설명하라.

실험 3

실험 2

실험3 NOT 회로(Inverter) 27

A OUT

A OUT

0

1

A

B

C

D

X

A

B

C

D

X

A

B

C

D

X

(a)

(c)

(b)


1. [실험 1] 회로의 입출력을 기록하라.

2. [실험 2] 회로는 인버터와 같이 동작을 하 는가? 또 7402 IC로 동일한 실험을 하

여보라.

3. [실험 3]에서 인버터는 무슨 역할을 하 는가?


실험3 NOT 회로(Inverter) 29

실험제목：



실험결과：

[실험 1]

[실험 2]

[실험 3]

실 험 보 고 서

A OUT

0

1

A OUT

0

1

1. 실험목적

이 실험에서는 논리게이트의 기본인 NAND 게이트의 구성과 논리식 그리고 논리회로

의 동작특성을 알아보는 데 그 목적을 둔다.

2. 이론설명

1) NAND 게이트는 AND 게이트의 출력 단에 NOT 회로, 즉 인버터를 부가한 회로로

서 모든 입력이 1일 때에 출력이 0이 된다. AND 게이트의 정반대 결과를 나타낸다. 따

라서 논리식은 AND 게이트의 부정형이며, 논리기호, 논리식, 진리표는 다음과 같다.

A

BY

(b) 논리기호

A B Y

0 0 1

0 1 1

1 0 1

1 1 0

Y5(A·B)′

(a) 논리식

(c) 진리표

NAND 게이트실험 44

2) NAND 게이트는 IC 회로 설계 및 제작이 용이하여 가장 많이 사용되는 회로로서

범용게이트라고도 부른다.





IC 7432 (2 입력 OR 게이트)

IC 7404 (6 Inverter)


4개의 NAND 게이트를 가진 7400 IC 회로도를 참고하여 그중 한 개의 게이트를 선정

하여 실험을 한다. IC 핀 1, 2번에 입력신호를 넣고 3번은 출력이므로 논리회로실험장치

의 출력 단에 연결하거나, 브리이드 보드를 사용할 경우에는 LED에 연결한다. 만약 출

력 파형을 보려면 오실로스코프의 프루브에 연결하고, 7번은 접지를 시키며 14번에는

DC 5볼트의 전압을 인가한다.

위와 같이 회로를 구성하고 입력 A, B에 신호를 인가하여 그때의 출력상태를 확인한

다. 또 이것이 앞의 진리표와 일치하는가를 알아본다.

실험 1


A

BOUT

A B OUT

0 0

0 1

1 0

1 1

7408 IC와 7404 IC를 사용하여 아래 그림과 같은 회로를 구성하고 이 회로가 NAND

게이트와 같이 동작하는지 확인하라.

7404 IC와 7432 IC를 사용하여 아래 그림과 같은 회로를 구성하고 이 회로가 NAND


7400 IC를 사용하여 그림과 같은 회로를 구성하고 이 회로가 어떻게 동작하는가를 확

인하라.

실험 4

실험 3

실험 2

실험4 NAND 게이트 33

A

B

OUT

A B OUT

0 0

0 1

1 0

1 1

OUT

A

B

A B OUT

0 0

0 1

1 0

1 1


1. [실험 1]의 NAND 게이트의 진리표를 작성하시오.

2. [실험 2]의 회로가 NAND 게이트와 같이 동작하는가?

3. [실험 3] 회로의 진리표를 확인하여 이 회로가 어떤 게이트로 동작하는지 확인하라.

4. [실험 4] 이 회로는 어떤 게이트인가?


A

OUT

B

A B OUT

0 0

0 1

1 0

1 1

실험4 NAND 게이트 35

실험제목：



실험결과：

[실험 1]

[실험 2]

[실험 3]

실 험 보 고 서

A B OUT

0 0

0 1

1 0

1 1

A B OUT

0 0

0 1

1 0

1 1

A B OUT

0 0

0 1

1 0

1 1


[실험 4] A B OUT

0 0

0 1

1 0

1 1

1. 실험목적

이 실험에서는 NOR 게이트의 구성과 논리식, 그리고 논리회로의 동작특성을 알아보

는 데 그 목적을 둔다.

2. 이론설명

1) NOR 게이트는 OR 게이트의 출력 단에 NOT 회로, 즉 인버터를 부가한 회로로서

모든 입력이 0일 때에 출력이 1이 된다. OR 게이트의 정반대 결과를 나타낸다. 따라서

논리식은 OR 게이트의 부정형이며, 논리기호, 논리식, 진리표는 다음과 같다.

A

B

Y

(b) 논리기호

A B Y

0 0 1

0 1 0

1 0 0

1 1 0

Y5(A1B)′

(a) 논리식

(c) 진리표

NOR 게이트실험 55

2) NOR 논리는 NAND 논리의 쌍대 관계로 NOR 논리에 관한 모든 과정과 법칙은

NAND 논리의 쌍대가 된다.





IC 7404 (hex INVERTER)



4개의 NOR 게이트를 가진 7402 IC 회로도를 참고하여 그중 한 개의 게이트를 선정

하여 실험을 한다. IC 핀 1, 2번에 입력 신호를 3번에 출력을, 7번은 접지를 시키고, 14

번에는 DC 5볼트의 전압을 인가한다.(브리이드 보드나 오실로스코프의 사용은 앞의 실

험과 동일하게 실시한다.)

위와 같이 회로를 구성하고 입력 A, B에 신호를 인가하여 그때의 출력상태를 확인한

다. 또 이것이 앞의 진리표와 일치하는가를 알아본다.

실험 1


A

B

OUT

A B OUT

0 0

0 1

1 0

1 1

7408 IC와 7404 IC를 사용하여 아래 그림과 같은 회로를 구성하고 이 회로가 NOR


7400 IC를 사용하여 아래 그림과 같은 회로를 구성하고 이것이 어떤 게이트 회로로

동작하는지 확인하라.

실험 3

실험 2

실험5 NOR 게이트 39

A

B

OUT

A B OUT

0 0

0 1

1 0

1 1

A

B

OUT

A B OUT

0 0

0 1

1 0

1 1


1. [실험 1]의 회로의 동작 결과를 진리표에 나타내어라.

2. [실험 2]의 회로가 NOR 게이트로 동작하는 이유를 설명하라.

3. [실험 3]의 회로는 어떤 게이트 회로라고 할 수 있겠는가?


실험5 NOR 게이트 41

실험제목：



실험결과：

[실험 1]

[실험 2]

[실험 3]

실 험 보 고 서

A B OUT

0 0

0 1

1 0

1 1

A B OUT

0 0

0 1

1 0

1 1

A B OUT

0 0

0 1

1 0

1 1

▣ 저자소개

이대훈 : 충주대학교 컴퓨터과학과 교수윤현식 : 충주대학교 컴퓨터과학과 교수

이대훈·윤현식 공저

초 판 발 행 : 2008. 7. 10제1판 2쇄 : 2010. 3. 10발 행 인: 김 승 기발 행 처: 생능출판사신 고 번 호 : 제406-2004-000002호신 고 일 자 : 2005. 1. 21I S B N : 978-89-7050-610-4(93560)

─경기도 파주시 교하읍 문발리 507-12 파주출판도시대표전화 : (031)955-0761, FAX : (031)955-0768홈페이지 : http://www.booksr.co.kr

파본 및 잘못된 책은 바꾸어 드립니다. 정가 14,000원

논리회로 기초 및 응용실험

저자와의 협의하에 검인 생략

Documents

ý Ý a Â= * ÷…¼리회로기초및응용실험... · IC 7400 2 Q ñNAND q I _ IC 7402 2 Q ñNOR q I _ IC 7427 3 Q ñNOR q I _ IC 7404 Hex inverter * ÷ % ý Â b w4 P DOR q I