홍익대_디지털논리회로실험_4주차 예비보고서

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문서 내 토픽

1. 멀티플렉서와 부호기(encoder)의 차이

멀티플렉서는 여러 가지의 입력 중 하나를 골라 그대로 출력하지만, 부호기는 입력 신호에 대응하는 출력 단자의 조합에 맞춰 출력한다. 멀티플렉서는 선택하는 것이지만 부호기는 변환하는 것이라 볼 수 있다.
2. 4-to-1 Multiplexer 74153, 2-to-1 Multiplexer 74157, 1-of-4 Decoder 74139, 3-INPUT AND 게이트 7411의 datasheet

74153 칩에는 4-to-1 multiplexer가 2개 들어있으며 EN은 Active low이다. 74157 칩에는 2-to-1 multiplexer가 4개 들어있고 EN은 Active low이다. 74139 칩에는 1-of-4 decoder가 2개 들어있고 EN과 아웃풋이 Active low이다. 7411 칩은 3-input and gate가 3개 들어있으며 VCC는 14번 핀, GND는 7번 핀이다.
3. 4-to-1 Multiplexer 74153의 EN

EN은 Enable을 의미하며, 4-to-1 Multiplexer 74153 칩의 EN은 Active Low 기준이기 때문에 0을 입력해줬을 때 활성화된다. 이때 멀티플렉서의 기능이 활성화된다. 만약 EN에 1이 입력되면 멀티플렉서의 기능이 작동하지 않는다.
4. 1-of-4 Decoder 74139의 디코더와 디멀티플렉서 기능

1-of-4 Decoder 74139 칩의 EN에 0을 입력하면 A0와 A1의 조합에 따라 O0~O3 중 하나에만 0이 출력되고 나머지는 1이 출력된다. EN에 1을 입력하면 A0와 A1에 조합에 관계없이 모두 1이 출력된다. 이는 디멀티플렉서의 기능이라 볼 수 있다. 또한 A1, A0을 이진수의 조합으로 보아 이를 십진법으로 바꿔주는 디코더로 볼 수도 있다.
5. 응용 실험 (1)의 8-to-1 멀티플렉서 동작 원리

4-to-1 Multiplexer 74153 칩이 두 개 존재하여 총 입력이 8개 존재한다. 2-to-1 Multiplexer 74157 칩의 S2 값에 따라 어떤 74153 칩의 출력을 최종적으로 선택할지 정해진다. S2, S1, S0의 조합에 따라 I0, I1 ... I7 중 하나가 출력된다.
6. 응용 실험 (2)의 4-to-1 멀티플렉서 동작 원리

응용 실험(2) 회로에는 3-INPUT AND 게이트가 총 4개 존재한다. 그리고 그 4개의 게이트의 아웃풋이 다시 OR 게이트의 인풋으로 들어간다. S1, S0의 조합에 따라 D0, D1, D2, D3의 값이 선택되어 Y값으로 출력된다. 이는 4-t0-1 멀티플렉서의 기능과 같다.
7. 기본실험 (1)의 4-to-1 Multiplexer 74153 동작

4-to-1 Multiplexer 74153 칩의 EN은 Active low이므로 EN에 1이 입력될 때에는 칩이 작동하지 않는다. EN에 0이 입력되면 S1, S0의 조합에 따라 S0, S1, S2, S3의 값이 출력된다.
8. 기본실험 (2)의 1-to-4 Decoder 74139 동작

1-to-4 Decoder 74139 칩의 EN(진리표의 I)과 Output은 Active low이므로 I에 1이 입력될 때에는 칩이 작동하지 않고 모든 Y값이 1이 된다. I에 0이 입력되면 S1, S0의 조합에 따라 Y0, Y1, Y2, Y3 중 하나에 0이 출력된다.
9. 응용실험 (1)의 8-to-1 멀티플렉서 동작

SEL, S1, S0가 1 1 1이면 위에 있는 74153 칩의 아웃풋은 A3, 아래에 있는 74153 칩의 아웃풋도 A3이다. SEL이 1이므로 아래에 있는 칩의 아웃풋이 최종 아웃풋으로 선택된다. SEL, S1, S0를 이진수로 보면 0부터 7까지 8개의 숫자를 표현할 수 있고 이에 따라 A0~A3 * 2 총 8개의 아웃풋이 일대일로 대응된다.
10. 응용실험 (2)의 4-to-1 멀티플렉서 동작

3-Input AND 게이트를 위에서부터 1,2,3,4번이라고 할 때 1번은 D0, 2번은 D1, 3번은 D2, 4번은 D3와 연결되어 있다. S0, S1 모두 1일 때 D3 값이 출력되는 것을 볼 수 있다. 이 회로의 진리표는 기본 실험(1)과 같다.

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1. 멀티플렉서와 부호기(encoder)의 차이

멀티플렉서와 부호기(encoder)는 모두 디지털 회로에서 중요한 역할을 하지만, 그 기능과 동작 원리에는 차이가 있습니다. 멀티플렉서는 여러 개의 입력 신호 중 하나를 선택하여 출력으로 전달하는 역할을 합니다. 반면 부호기(encoder)는 여러 개의 입력 신호 중 하나를 선택하여 이를 이진 코드로 변환하여 출력합니다. 즉, 멀티플렉서는 입력 신호를 선택하여 전달하는 것이 주된 기능이지만, 부호기(encoder)는 입력 신호를 이진 코드로 변환하는 것이 주된 기능입니다. 이러한 차이로 인해 멀티플렉서와 부호기(encoder)는 디지털 회로 설계에서 서로 다른 용도로 사용됩니다.
2. 4-to-1 Multiplexer 74153, 2-to-1 Multiplexer 74157, 1-of-4 Decoder 74139, 3-INPUT AND 게이트 7411의 datasheet

제시된 디지털 IC들의 datasheet를 살펴보면 각 소자의 기능과 동작 원리, 핀 배치, 전기적 특성 등을 자세히 확인할 수 있습니다. 4-to-1 Multiplexer 74153은 4개의 입력 중 하나를 선택하여 출력으로 전달하는 역할을 하며, 2-to-1 Multiplexer 74157은 2개의 입력 중 하나를 선택하여 출력으로 전달합니다. 1-of-4 Decoder 74139는 2비트 입력을 받아 4개의 출력 중 하나를 활성화시키는 디코더 기능을 수행합니다. 3-INPUT AND 게이트 7411은 3개의 입력 신호가 모두 '1'일 때만 '1'을 출력하는 논리 게이트입니다. 이러한 datasheet 정보를 통해 각 IC의 특성과 용도를 이해할 수 있습니다.
3. 4-to-1 Multiplexer 74153의 EN

4-to-1 Multiplexer 74153의 EN(Enable) 핀은 멀티플렉서의 동작을 제어하는 중요한 기능을 합니다. EN 핀이 '0'일 때는 멀티플렉서가 동작하지 않고 출력이 차단되며, EN 핀이 '1'일 때 멀티플렉서가 정상적으로 동작하여 선택된 입력 신호가 출력으로 전달됩니다. 따라서 EN 핀을 통해 멀티플렉서의 동작을 제어할 수 있으며, 이를 활용하여 다양한 응용 회로를 구현할 수 있습니다. 예를 들어 EN 핀을 이용하여 멀티플렉서의 동작을 온/오프 제어하거나, 다른 논리 회로와 결합하여 선택적인 데이터 전달 기능을 구현할 수 있습니다.
4. 1-of-4 Decoder 74139의 디코더와 디멀티플렉서 기능

1-of-4 Decoder 74139는 2비트 입력 신호를 받아 4개의 출력 중 하나를 활성화시키는 디코더 기능을 수행합니다. 즉, 입력 신호에 따라 4개의 출력 중 하나만 '1'이 되고 나머지는 '0'이 됩니다. 이러한 디코더 기능은 다양한 응용 분야에서 활용될 수 있습니다. 또한 1-of-4 Decoder 74139는 디멀티플렉서로도 사용될 수 있습니다. 디멀티플렉서는 하나의 입력 신호를 여러 개의 출력 중 하나로 선택적으로 전달하는 기능을 합니다. 따라서 1-of-4 Decoder 74139를 디멀티플렉서로 사용하면 하나의 입력 신호를 4개의 출력 중 하나로 선택적으로 전달할 수 있습니다.
5. 응용 실험 (1)의 8-to-1 멀티플렉서 동작 원리

응용 실험 (1)에서 구현된 8-to-1 멀티플렉서는 8개의 입력 신호 중 하나를 선택하여 출력으로 전달하는 역할을 합니다. 이를 위해 3개의 선택 신호(S0, S1, S2)를 사용하여 8개의 입력 중 하나를 선택합니다. 선택 신호의 조합에 따라 각각의 입력 신호가 출력으로 전달됩니다. 예를 들어 S0, S1, S2가 각각 '0', '0', '0'이면 IN0 신호가 출력으로 전달되고, S0, S1, S2가 '0', '0', '1'이면 IN1 신호가 출력으로 전달됩니다. 이와 같은 방식으로 선택 신호의 조합에 따라 8개의 입력 신호 중 하나가 선택되어 출력으로 전달됩니다.
6. 응용 실험 (2)의 4-to-1 멀티플렉서 동작 원리

응용 실험 (2)에서 구현된 4-to-1 멀티플렉서는 4개의 입력 신호 중 하나를 선택하여 출력으로 전달하는 역할을 합니다. 이를 위해 2개의 선택 신호(S0, S1)를 사용하여 4개의 입력 중 하나를 선택합니다. 선택 신호의 조합에 따라 각각의 입력 신호가 출력으로 전달됩니다. 예를 들어 S0, S1이 각각 '0', '0'이면 IN0 신호가 출력으로 전달되고, S0, S1이 '0', '1'이면 IN1 신호가 출력으로 전달됩니다. 이와 같은 방식으로 선택 신호의 조합에 따라 4개의 입력 신호 중 하나가 선택되어 출력으로 전달됩니다.
7. 기본실험 (1)의 4-to-1 Multiplexer 74153 동작

기본실험 (1)에서 사용된 4-to-1 Multiplexer 74153은 4개의 입력 신호 중 하나를 선택하여 출력으로 전달하는 역할을 합니다. 이를 위해 2개의 선택 신호(S0, S1)를 사용하여 4개의 입력 중 하나를 선택합니다. 선택 신호의 조합에 따라 각각의 입력 신호가 출력으로 전달됩니다. 예를 들어 S0, S1이 각각 '0', '0'이면 IN0 신호가 출력으로 전달되고, S0, S1이 '0', '1'이면 IN1 신호가 출력으로 전달됩니다. 또한 EN(Enable) 핀이 '1'일 때만 멀티플렉서가 동작하며, EN 핀이 '0'이면 출력이 차단됩니다. 이와 같은 방식으로 4-to-1 Multiplexer 74153은 선택 신호와 EN 신호에 따라 4개의 입력 중 하나를 선택하여 출력으로 전달합니다.
8. 기본실험 (2)의 1-to-4 Decoder 74139 동작

기본실험 (2)에서 사용된 1-to-4 Decoder 74139는 2비트 입력 신호를 받아 4개의 출력 중 하나를 활성화시키는 디코더 기능을 수행합니다. 입력 신호의 조합에 따라 각각의 출력이 활성화됩니다. 예를 들어 입력 신호 A0, A1이 '0', '0'이면 OUT0 출력이 '1'이 되고, A0, A1이 '0', '1'이면 OUT1 출력이 '1'이 됩니다. 이와 같은 방식으로 2비트 입력 신호에 따라 4개의 출력 중 하나가 선택적으로 활성화됩니다. 이러한 디코더 기능은 다양한 디지털 회로에서 활용될 수 있습니다.
9. 응용실험 (1)의 8-to-1 멀티플렉서 동작

응용실험 (1)에서 구현된 8-to-1 멀티플렉서는 8개의 입력 신호 중 하나를 선택하여 출력으로 전달하는 역할을 합니다. 이를 위해 3개의 선택 신호(S0, S1, S2)를 사용하여 8개의 입력 중 하나를 선택합니다. 선택 신호의 조합에 따라 각각의 입력 신호가 출력으로 전달됩니다. 예를 들어 S0, S1, S2가 각각 '0', '0', '0'이면 IN0 신호가 출력으로 전달되고, S0, S1, S2가 '0', '0', '1'이면 IN1 신호가 출력으로 전달됩니다. 이와 같은 방식으로 선택 신호의 조합에 따라 8개의 입력 신호 중 하나가 선택되어 출력으로 전달됩니다.
10. 응용실험 (2)의 4-to-1 멀티플렉서 동작

응용실험 (2)에서 구현된 4-to-1 멀티플렉서는 4개의 입력 신호 중 하나를 선택하여 출력으로 전달하는 역할을 합니다. 이를 위해 2개의 선택 신호(S0, S1)를 사용하여 4개의 입력 중 하나를 선택합니다. 선택 신호의 조합에 따라 각각의 입력 신호가 출력으로 전달됩니다. 예를 들어 S0, S1이 각각 '0', '0'이면 IN0 신호가 출력으로 전달되고, S0, S1이 '0', '1'이면 IN1 신호가 출력으로 전달됩니다. 이와 같은 방식으로 선택 신호의 조합에 따라 4개의 입력 신호 중 하나가 선택되어 출력으로 전달됩니다.