전기기능장 필기 디지털 공학 #1- 2진법 논리식 스위칭

디지털 공학 1

1. 2진법 및 2진법 환산법

모든 디지털기기의 동작은 겉으로 보기에는 10진수로 계산되는 것으로 보여지지만, 실제 내부에서는 1과

0으로 이루어진 2진법으로 계산된다. 2, 16진법 계산과 변환은 기본적으로 수험생이 알아야 할 부분이다.

2진수 코드의 종류를 보면

- BCD(Binary Code to Decimal)코드 = 2진화 10진코드 = 8421 코드 모두 같은 용어이다.

- Excess-3 Code(3초과 코드) : BCD 코드에 3(0011)을 더한 코드

★ 여기서 10진수 1개의 숫자를 4비트(4자리) 2진수로 표현했다.

아래 표를 참조하면 금방 이해가 된다.

10진수	2진수	BCD코드	3초과 코드	16진수
0	0000	0000	0011	0
1	0001	0001	0100	1
2	0010	0010	0101	2
3	0011	0011	0110	3
4	0100	0100	0111	4
5	0101	0101	1000	5
6	0110	0110	1001	6
7	0111	0111	1010	7
8	1000	1000	1011	8
9	1001	1001	1100	9
10	1010			A
11	1011			B
12	1100			C
13	1101			D
14	1110			E
15	1111			F

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2진수(10101110)₂을 16진수로 변환하면? 2016 2회

① 174         ② 1014        ③ AE             ④ 9F

[해설] 처음 해야 할 일은 2진수의 숫자를 오른쪽을 기준으로(왼쪽아님) 4비트씩 구분하는 것이다.

1010 1110 1010은 A, 1110은 E, 그러므로 AE

10진수 742₁₀ 을 3초과 코드로 표시하면? 2016 1회

① 101001110101     ② 011101000010    ③ 010000010000     ④ 111111111111

[해설] 3초과 코드가 각 숫자에 3을 더한 것 이란 것을 안다면? 쉽게 풀 수 있다. 10진수 742에 각각의

숫자에 3을 더해보자. 이때 칠백사십이란 숫자로 읽는 수험생이 있는데.. 2진수 계산시에는 이를 칠 사

이 라는 개개의 숫자로 봐야 한다.

7	4	2
A(7+3)	7(4+3)	5(2+3)
1010	0111	0101

            정답 :  1010 0111 0101

2. 드 모르강의 법칙과 논리식 간략화

분배법칙

A + (B ∙ C) = (A + B) ∙ (A+C)

A ∙ (B + C) = (A ∙ B) + (A ∙ C)

2진수 법칙

A + 0 = A    A + A = A    A +1 = 1    A + = 1

A ∙ 0 = 0    A ∙ A = A    A ∙ 1 = A

드 모르강의법칙

    

 

아래 수식을 간략화 하시오

 

[해설]먼저 모을 수 있는 항목을 최대한 모으고 줄여나가면 된다. 마지막에 분배법칙을 사용해서 한번

더 줄이는 것만 주의하면 된다.

아래 수식을 간략화 하시오

[해설] 이렇게 간략화된 논리식은 먼저 풀어헤쳐야 수식이 보인다 드모르강의 법칙과 분배법칙을 이용

하면

3. T.R  FET의 스위칭 동작

보통 Tr. FET(MosFET) 와 같은 소자를 설명할 때 전자과에서는 전자공학, 전력전자 시간에 배우기 시작하

는데, 디지털 공학의 끝부분에 주로 동작 설명을 합니다. Tr. FET(MosFET)에 대해서 설명하면 끝이 없고

직관적으로 시험에 도음이 되도록 설명하면,

TR은 일단 전류로 동작하는 소자이고 FET는 전압으로 동작하는 소자임을 외우시고 아래 TR 그림을 보시

면 그림이 허접 합니다만 TR은 B: 베이스 C: 콜렉터, E; 에미터 라고 합니다. 이것을 급수 시스템이라고 가

정하면, 콜렉터는 물이 공급되는 부분, 에미터는 물이 빠져나오는 부분, 베이스는 조절밸브입니다. 즉 베

이스가 0V(0)가 되면 밸브가 잠기고, 5V(1)이면 모두 열립니다. FET는 베이스가 G(데이트), 콜렉터가 S(소

스), 에미터가 D(드레인)으로 변경되는것 을 제외하고는 같습니다.

TR에 대해서 잠깐 여담으로 보통 3대 작용을 한다 라고 하는데, 증폭작용, 전류원, 스위칭작용 입니다.

여기서는 스위칭 작용에 대해서만 얘기합니다.

 

그림의 TR 회로에서 5V 펄스 한 개를 저항을 통해 인가 하면 출력파형 Vo?

[해설] 먼저 그림의 에미터 측의 화살표를 보면 NPN TR임을 알 수 있습니다. 즉 화살표가 전류가 흐르는

 방향입니다. 베이스에 5V 펄스가 인가 되면 베이스가 On 즉 밸브가 열리고 콜렉터에서 전류가 모두 에

미터측으로 흐릅니다(빨강색선), 모든 전류가 에미터로 빠져나가니 Vo에는 전압이 걸리지 않죠. 반대로

베이스에 0V가 인가되면 베이스의 밸브는 Off 즉 잠겼으니 전류 가 모두 콜렉터로 흐릅니다(파랑색) 그러

므로 Vo에는 전압이 걸립니다. 전형적인 Not 게이트 회로입니다.

TR이 PNP 라면(화살표의 방향이 반대입니다) NPN과 비교해서 위에 설명에 모두 반대입니다.

그러므로 아래그림과 같이 Input에 대해서 NPN PNP 타입의 TR에 대해서 다른 Vo 파형이 나옵니다

그런데 문제에서 이 화살표를 빠뜨리고 출제가 됐습니다. 결국 둘 다 정답으로 처리되었네요..

정답

 

그림과 같은 회로는 어떤 논리동작을 하는가? (단, A,B 는 입력이며, F 는 출력이다.) 2016 1회

① NAND         ② NOR        ③ AND         ④ OR

[해설] 한개씩 해보면 답이 나옵니다.

A B = 0 0 둘다 밸브를 잠갔으며 Q1은 게이트에 V_DO가 연결되어 항상 On이므로, 전류가 모두 F로

흐른다. F=1

A B = 1 1 " 열었으므로 전류가 Q2 Q3로 통해 GND로 빠진다 F=0

A B = 1 0  Q2는 열리고 Q1은 닫히고 힌쪽이 열리면 모두 Q2를 통해 GND로 빠진다 F=0

그러므로 NOR회로