DigClock의 딜레이에 관해

• 딜레이 : 시계의 첫 번째 전환 전 시간(클럭이 첫 번째 전환되기전 시간을 늘려준다)

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비동기 카운터

카운터는 입력되는 클럭 펄스를 계수하는 디지털 회로.
계수 방식에 따라 2^n진 카운터와 쉬프트 카운터로 구분한다.
2^n에서 n은 카운터를 구성하는 플립플롭의 개수를 나타낸다.
2^2는 4진 카운터(Modulus-4(MOD-4))이며 출력을 피드백시키거나 리셋 회로를 추가하면 5진, 6진 등을 구성할 수 있다.

업 카운터는 카운터가 낮은수->높은수로, 다운 카운터는 높은수->낮은수로 동작한다.

클럭 펄스의 연결 방법에 따라 비동기 카운터와 동기 카운터로 구분한다
비동기 카운터는 클럭 펄스를 첫 번째 플립플롭에만 연결한다 나머지 플립플롭들은 앞단의 출력이 클럭 펄스로 작용하며, 그에 따라 비동기 카운터의 플립플롭은 각각 다른 타이밍으로 동작한다. 비동기 카운터는 플립플롭의 동작 타이밍이 다르므로 동기 카운터보다 속도가 느리다. 반면에 회로가 단순하다는 장점이 있다.

4진 비동기 업 카운터

클럭 Active-Low, 하강엣지에서 동작, Q0 와 Q1은 (0,0)으로 세팅
회로

짧은 시간 CLR로 초기값 0,0으로 세팅 그다음 클럭의 하강엣지에서 Q가 토글 그다음 클럭의 하강엣지에서 다시 Q가 토글, 이때 Q는 하강엣지이고 이것을 하강엣지 클럭으로 받아서 Q1이 토글
결과

4진 비동기 다운 카운터

업 카운터의 두 번째 클락에 Q가 아닌 Q`(Qbar)를 연결하고 초기 세팅을 (1,1)을 하면 다운 카운터가 된다

회로

짧은 시간 PRE로 초기값 1,1로 세팅 그다음 하강엣지에서 Q가 토글 그 다음 하강엣지에서 Q가 다시 토글(Q가 토글 되면서 Q`역시 같이 토글) Q`의 하강엣지를 클럭으로 받아 Q1이 토글
결과

리셋형 10진 비동기 업 카운터

(Q3,Q2,Q1,Q0)순서, 0~9(1001)까지 카운트하다가 10(1010)이 되면 리셋 된다
회로

처음 짧은 시간 CLR로 초기값 0,0 세팅 그 후 클럭마다 카운트가 동작하다가 9에서 다음 클럭때 아주 짧은 시간 10(1010)이 되고 CLR 과 NAND게이트가 연결된 AND게이트에 의해 모두 클리어되고 다시 0부터 카운터 시작
결과

동기 카운터

• 모든 플립플롭에 클록 펄스 동시 인가
• 시간 지연 없이 동시에 각 플립플롭의 출력 정해짐
• 비동기 카운터보다동작 속도 빠름
• 회로가복잡함
• JK 플립플롭 D 플립플롭 T 플립플롭 등으로 설계

설계 과정

1. 상태도(state diagram) 그리기

• 동기 카운터의 출력 상태 추출하기(00->01->10->...)
• 추출된 출력 상태가 순환되는 상태도 그리기

4진 동기 업 카운터는 0~3을 계수하며 4개의 출력 상태(00, 01, 10, 11)를 나타낸다

2. 천이표(transisiton table) 작성하기

• 플립플롭의 출력을 다음 상태로 바꾸기 위한 입력값을 표시한 천이표 작성하기

현재 상태에서 다음 상태로 바꾸는데 필요한 입력 값 표시

3. 상태표(state table) 작성하기

• 카운터의 현재 상태를 다음 상태로 바꾸는데 필요한 입력값을 플립플롭별로 표시한 상태표 작성하기

현재 상태를 다음 상태로 바꾸기 위한 각 플립플롭의 입력

4. 카르노 맵 작성하기

• 상태표의 플립플롭별 입력을 카르노 맵으로 작성하기

현재 상태를 기준으로 카르노 맵 작성

5. 논리식 구하기

• 플립플롭의 입력별 논리 식 구하기(카르노 맵 간소화)

6. 디지털 회로 그리기

• 플립플롭별 논리식의 디지털 회로 그리기

4진 동기 업 카운터

클럭 Active-High
회로

결과

6진 동기 업 카운터

클럭 Active-Low
회로

결과

LED와 응용회로

LED

LED(Light Emitting Diode) 발광 다아이오드

• 전기 에너지를 빛으로 바꾸는 반도체
• P형과 N형 반도체의 접합 구조
• 소비전력 적고, 수명이 길다.
• 크기가 작고, 가벼우며, 환경친화적이다.
• LCD의 백라이트, 가정 및 산업용 조명, 교통 신호등, 자동차, 농수산업 분야에서 다양하게 활용

발광 원리

전자가 정공으로 이동하면서 에너지 준위가 낮아지고 그 차이만큼 빛으로 내놓는다

LED기호

LED 구동 회로

IF(Forward Current) : 순방향 전류
VF : 문턱 전압

회로설정

회로

결과

동기 카운터 설계

D 플립플롭으로 3진 동기 업 카운터 설계

상태표 그리기

00->01->10->00 원형으로 반복

천이표 작성

현재	다음	D
0	0	0
0	1	1
1	0	0
1	1	1

상태표 작성

현재	다음	플립플롭	플립플롭
QbQa	QbQa	Db	Da
00	01	0	1
01	10	1	0
10	00	0	0

카르노맵 작성 후 논리식 작성

Db=Qb`Qa
Da=Qb`Qa`

회로

결과

클럭마다 00->01->10->00 반복