제 장 조합논리회로4 (Combinational Logic...
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제 장 조합논리회로4 (Combinational Logic Circuits)
조합논리회로-
출력은 입력의 현재 값에 의하여 결정됨
특성이 없다memory
곱의 합 형식4-1 ( SOP Sum of Products )
형식(1) SOP standard form
예- (a) ABC + ABC
(b) AB + ABC + CD + D
개 이상의 항을 결과들을 입력2 AND ORing ==gt AND OR
각 입력은 혹은 형태로 사용normal inverted
형식 합의 곱(2) POS ( Product of sums) standard form
예- (a) (A + B + C)(A + C)
(b) (A + B)(C + D)F
개 이상의 항을2 OR ANDing
또는(3) minterm standard product
개의 변수는n 0 - 2n-1의 값을 갖는 2n개의 을 가짐minterm
각 은 모든 입력변수 에 대하여minterm (normalinverted) AND
또는(4) maxterm standard sum
개의 변수는n 0 - 2n-1의 값을 갖는 2n개의 을 가짐maxterm
각 은 모든 입력변수 에 대하여maxterm (normalinverted) OR
변수에 대한 과lt3 minterm maxtermgt
x y zMinterms
기호term
Maxterms
기호term
0 0 0
0 0 1
0 1 0
0 1 1
1 0 0
1 0 1
1 1 0
1 1 1
xyz m0
xyz m1
xyz m2
xyz m3
xyz m4
xyz m5
xyz m6
xyz m7
x+y+z M0
x+y+z M1
x+y+z M2
x+y+z M3
x+y+z M4
x+y+z M5
x+y+z M6
x+y+z M7
과 의 관계 minterm maxterm
mj = Mj (m3) = (xyz) = x+y+z = M3
부울함수를(5) Canonical form sum of minterms
혹은 로 표현product of maxterms
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(a) sum of minterms
f1 = xy + xy = m0 + m2
f2 = xyz + xyz + xyz = m1 + m6 + m7
f3 = abcd + abcd + abcd + abcd = m3 + m5 + m10 + m14
f1(xy) = (0 2)sum
f2(xyz) = (1 6 7)sum
f3(abcd) = (3 5 10 14)sum
(b) product of maxterms
f1 = (x+y+z)(x+y+z)(x+y+z) = M0M2M6
f2 = (a+b+c+d)(a+b+c+d) (a+b+c+d) (a+b+c+d)
= M1M4M9M12
f1(xyz) = (0 2 6)prod
f2(abcd) = (14 9 12)prod
의 상호 변환(6) canonical form
f1 = xyz+xyz+xyz = m1+m6+m7
f1= xyz+ xyz+ xyz+ xyz+ xyz
f1 = (f1) = ( xyz+ xyz+ xyz+ xyz+ xyz)
= (x+y+z)(x+y+z)(x+y+z)(x+y+z)(x+y+z)
= M0M2M3M4M5
f2 = m0 + m2 + m5 + m6
= M1M3M4M7
과 의 변환(7) Standard form canonical form
f1 = x + yz = (x+y)(x+z)
= (x+y+zz)(x+z+yy)
= (x+y+z)(x+y+z)(x+y+z)(x+y+z)
= (x+y+z)(x+y+z)(x+y+z) = M0M2M3 POM
f1 = x+yz = x(y+y)(z+z) + (x+x)yz
= xyz + xyz + xyz + xyz + xyz + xyz
= m7+m6+m5+m4+m1 SOM
f2 = (a + c)(a + b) = aa+ ab+ ac + cb
= a(b+b)(c+c) + ab(c+c) + ac(b+b) + cb(a+a)
= a(bc+bc+bc+bc)+abc+abc+
= abc+abc+abc+abc+abc
논리회로의 간소화4-2
논리회로의 식을 보다 적은 수의 항 과 변수를 갖는 형태로 줄임- (term)
논리회로 간소화에 따른 회로의 구현 차이-
x y z f1 f2
0 0 0
0 0 1
0 1 0
0 1 1
1 0 0
1 0 1
1 1 0
1 1 1
0
1
0
0
0
0
1
1
1
0
1
0
0
1
1
0
- 3 -
논리회로를 간소화하는 방법-
부울대수 정리
카르노맵 (Karnaugh map)
부울대수 간소화4-3
부울대수 정리 이용- --gt trial and error
드 모르강의 정리와 합의곱을 반복적으로 수행- (1)
형식을 유도-gt SOP
에서 공통인수를 찾고 이를 소거(2) SOP
예제 논리회로를 간소화하라lt 4-1gt
z = ABC + AB (AC)
= ABC + AB(A+C) = ABC+AB+ABC
= AB(1+C)+ABC = AB+ ABC = A(B+BC)
= A(B+B)(B+C) = A(B+C) = AB + AC
예제lt 4-5gt
Z = (A+B)(A+B) lt-- product of sums product of maxterms
= AA + AB + AB + BB
= AB + AB lt-- sum of products sum of minterms
조합논리회로 설계4-4
논리회로의 입력에 대한 출력 관계 진리표로 나타내고 부울식 유도- -gt
예 개의 입력 와 출력 를 갖는 회로의 진리표와 논리식lt gt2 A B x
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출력에 이 나오기 위해서는 게이트의 어느 하나라도1 AND 1
위 결과는 로 표현된 논리식을 의미sum of minterms
또 다른 풀이 을 기준으로 출력 를 구하면 0 x
x = ab+ ab
x = (ab+ ab) = (a+b)(a+b) = M0M3
lt-- product of maxterms
입력회로에 대한 진리표와- 3
논리식 예
x = m2 + m3 + m7
= ABC + ABC + ABC
완전한 설계과정-
진리표로부터 또는 형태로 논리식SOP POS
을 유도하여 를 이용하AND OR INVERTER
여 회로를 구성한다 논리식을 간소화하면 보다 효율적인 회로가 된다
예제 개의 입력 가 있다 입력의 다수가lt 4-7gt 3 A B C
일 때 출력이 가 되는 회로를 설계하여라high high
진리표 작성step 1
출력이 인 을 작성step 2 1 minterm
으로 표현step 3 sum of minterms
x = ABC+ABC+ABC+ABC
간소화하여 로 표현step 4 sum of products
x = BC + AC + AB
A B C x
0 0 0
0 0 1
0 1 0
0 1 1
1 0 0
1 0 1
1 1 0
1 1 1
0
0
0
1
0
1
1
1
ABC
ABC
ABC
ABC
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논리도 작성step 5
최종 설계 구현-
설계 예제에서 최종식은 와 게이트로 구성 된 형태AND OR SOP
의 장점 게이트로 직접 대치 가능SOP NAND
게이트를 게이트로 바꾸는 효과적인 과정- ANDOR NAND
각 인버터를 게이트로 대치한다1 AND OR NAND
게이트로 직접 입력되는 단일변수는 를 이용하여 반전2 OR NAND inverter
카르노 맵4-5
카르노 맵- (Karnaugh map K-map)
논리식을 간소화 진리표 논리회로 -gt
도식적 방법 개 정도가 최대 가능-gt 6
카르노맵표 구성 방법-
진리표의 각 항 들은 카르노맵의 각 한 칸의 사각형1 (minterm)
카르노 맵의 각 칸에서 수평 또는 수직 방향으로 인접한 칸 은2 (adjacent term)
한 변수의 논리상태만 서로 다르다
인접항의 순서3
카르노 맵을 과 로 채우고 을 포함한 각 칸을 묶어 식 유도4 0 1 1 SOP
B B
A m0 m1
A m2 m3
BC BC BC BC
A m0 m1 m3 m2
A m4 m5 m7 m6
CD CD CD CD
AB m0 m1 m3 m2
AB m4 m5 m7 m6
AB m12 m13 m15 m14
AB m8 m9 m11 m10
- 6 -
을 포함하는 인접항을 서로 결합하여 출력을 간소화하는 과정- LOOPING - 1
개 항의 묶음- 2 (Pairs)
인접한 의 쌍을 묶어 정규입력 과 반전입력1 (normal) (complement)
형태의 개 변수소거1
- 7 -
개 항의 묶음- 4 (Quads)
로 채워진 인접한 개항의 변수 소거1 4 looping --gt 2
개 항의 묶음- 8 (Octets)
개의 인접한 항의 묶음 변수 소거8 --gt 3
간소화 과정lt gt
정규 및 보수인 변수가 묶음 내에 존재하면 그 변수는
식으로부터 소거된다
모든 칸에 나타나는 같은 변수는 최종식에 남는다
보다 큰 의 묶음은 더 많은 수의 변수를 소거시킨다1
- 8 -
모든 은 한번 이상 묶음 속에 반드시 포함되어져야한다1
중복항 을 포함하지 않는다(redundant term)
의 크기와 소거변수의 관계- looping
1 -- 20 변수 소거0
2 -- 21 변수 소거1
4 -- 22 변수 소거2
8 -- 23 변수 소거3
16 -- 24 변수 소거 변수입력인 경우 출력은4 4 1
예제 개의 변수에 대한 카르노 맵lt 4-10gt 4
예제 같은 에서 두 개 이상 의 해를 가지는 예lt 4-13gt K-map ( )
- 9 -
예제 카르노 맵을 이용하여lt 4-14gt
y = 를 간소화하라
을 기준으로 묶음 형태- 0 (POS )
y = AB + AC
y = (A+B)(A+C)
로 표시- Dont care term X
주어진 입력 조합에 대해 특별히 정해진 출력을 필요로 하지 않는 경우
즉 어떤 입력조합에 대해서 출력이 이든 이든 상관없음을 의미 0 1
최대 묶음을 얻기 위해 항은 또는 로 사용된다==gt dont care 0 1
과 회로4-6 EXCLUSIVE_OR EXCLUSIVE_NOR
두 개의 입력이 서로 다를 때 출력이- 1
은 개의 입력만을 가진다- EX_OR (XOR) 2
7486 계열Quad XOR (TTL )
계열74C86 Quad XOR (CMOS )
BC BC BC BC
A 1 1 1 1
A 1
BC BC BC BC
A
A 0 0 0
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74HC86 Quad XOR (high_speed CMOS)
Exclusive_NOR983790은 의 함수Exclusive_NOR (XNOR) XOR complement
x = (A B) = (AB + AB) = (A+B)(A+B) = AB + ABoplus일 때 출력 즉 두 입력이 같을 때 출력AB=11 AB=00 1 1
개의 입력2
74LS266983791 계열Quad XNOR (TTL )
74C266983791 Quad XNOR (CMOS)
74HC266983791 Quad XNOR (high_speed CMOS)
예제 와 는 각각 비트 진수이다 이 두수가 서로 같은 값을lt 4-17gt x1x0 y1y0 2 2
가질 때 출력이 가 되는 논리회로를 설계하라HIGH
진리표 작성하면 각 입력의 같은 자리수가 같을 때 출력이 1
예제 간소화시 나 를 이용한 예lt 4-18gt XOR XNOR
z = ABCD + ABCD + AD
= AD(BC + BC) + AD
- 10 -
= AD(B C) + ADoplus
패리티 발생기와 검사기4-7
비트 데이터에 대한 짝수 패리티 발생기 회로 설계4 (even)
패리티 발생기의 진리표(1)
부울식 유도(2)
P = D3D2D1D0 + D3D2D1D0 + D3D2D1D0
+ D3D2D1D0 + D3D2D1D0 + D3D2D1D0
+ D3D2D1D0 + D3D2D1D0
= D3D2(D1D0 + D1D0) + D3D2(D1D0 + D1D0)
+ D3D2(D1D0 + D1D0 ) + D3D2(D1D0 + D1D0)
= D3D2(D1 Doplus 0) + D3D2(D1 Doplus 0)
+ D3D2(D1 Doplus 0) + D3D2(D1 Doplus 0)
= (D1 Doplus 0) (D3D2+ D3D2)
+ (D1 Doplus 0)(D3D2 + D3D2)
= (D1 Doplus 0)(D3 Doplus 2) + (D1 Doplus 0)(D3 Doplus 2)
= D1 Doplus 0 Doplus 3 Doplus 2
= ((D3 Doplus 2) Doplus 1) Doplus 0 사용lt-- XOR
= ((D3 Doplus 2) (Doplus 1 Doplus 0)) lt-- better design
위식에서 개의 이용하여 짝수 패리티 발생기 구현- 3 XOR
전송시 비트의 데이터 패리티비트의 비트를 함께 전송4 + 5
홀수 패리티나 그외 어떤 수의 추가 비트라도 사용가능
D3D2D1D0 P
0 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 0 0 0
1 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
0
1
1
0
1
0
0
1
1
0
0
1
0
1
1
0
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비트 짝수 패리티에 대한 검사기 설계5
진리표 작성(1)
비트 입력5 PD3D2D1D0
출력 C 1 if error
0 no error
부울식 유도(2)
C = P Doplus 3 Doplus 2 Doplus 1 Doplus 0
개의 게이트 사용4 XOR
패리티 사용 회로(3) Odd
비트 데이터에 대한 생성기4
P = (D3 Doplus 2 Doplus 1 Doplus 0 ) lt= XNOR
비트 검사기 회로5
C = (P Doplus 3 Doplus 2 Doplus 1 Doplus 0)
예 D3D2D1D0 인 경우= 0111
생성기Parity
0 1 = 1oplus1 1 = 0oplus
비트0 1 = 1 lt== parityoplus
PD3D2D1D0 인 경우= 00111
검사기Parity
0 0 = 0oplus0 1 = 1oplus
1 1 = 0oplus발생0 1 = 1 lt= Erroroplus
과 Even function Odd function
짝함수 입력에 포함된 의 개수가 을 포함한 짝수개인 함수- 1 0
홀함수 입력에 포함된 의 개수가 홀수개인 함수- 1
예 짝수 패리티 발생기 및 검사기는 odd function
홀수 패리티 발생기 및 검사기는 even function
짝함수와 홀함수는 서로 함수이다complement
입력 짝함수와 홀함수의 개수는 각각n minterm 2n 이다 2
디지틀 특성4-9 IC
디지틀 는 기판에 저항 다이오드 트랜지스터를 집적- IC Si -gtchip
은 다른 소자들과의 연결을 위해 패키지로 핀을 연결chip
패키지의 형태- dual in line package( DIP )
핀수 14 16 20 24 28 40 64
P = 1 P=0
PD3D2D1D0 PD3D2D1D0
P=1 P=0
C C
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 0 0 1 0 0 0 0 1
1 0 0 1 0 0 0 0 1 0
1 0 0 1 1 0 0 0 1 1
1 0 1 0 0 0 0 1 0 0
1 0 1 0 1 0 0 1 0 1
1 0 1 1 0 0 0 1 1 0
1 0 1 1 1 0 0 1 1 1
1 1 0 0 0 0 1 0 0 0
1 1 0 0 1 0 1 0 0 1
1 1 0 1 0 0 1 0 1 0
1 1 0 1 1 0 1 0 1 1
1 1 1 0 0 0 1 1 0 0
1 1 1 0 1 0 1 1 0 1
1 1 1 1 0 0 1 1 1 0
1 1 1 1 1 0 1 1 1 1
1 0
0 1
0 1
1 0
0 1
1 0
1 0
0 1
0 1
1 0
1 0
0 1
1 0
0 1
0 1
1 0
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의 분류 등가 게이트 수의 집적도 에 의한 분류- IC (complexity)
복잡도 게이트 수
SSI (Small scale integration)
MSI (Medium scale integration)
LSI (Large scale integration)
VLSI (Very large scale integration)
ULSI (Ultra large scale integration)
GSI(Giga scale integration)
Fewer than 12
12 to 99
100 to 9999
10000 to 99999
100000 to 999999
1000000 or more
바이폴라 와 유니폴라- (bipolar) (unipolar)
바이폴라 바이폴라 접합 트랜지스터 또는IC (NPN PNP)
유니폴라 혹은 채널IC Unipolar FET (P N MOSFET)
(a) TTL inverter (b) CMOS inverter
시리즈- TTL
시리즈의 전기적 특성의 차이 전력소비 지연시간 스위칭속도TTL
같은 번호는 핀 배열과 기능 동일
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TTL series Prefix Example IC
Standard TTL
Schottky TTL
Low power Schottky TTL
Advanced Schottky TTL
Advanced low power Schottky TTL
74
74S
74LS
74AS
74ALS
7404 (hex inv)
74S04
74LS04
74AS04
74ALS04
시리즈- CMOS
과 계열 초기 과 동일 기능이 많다4000 14000 CMOS TTL
그외 계열CMOS 74C 74HC 74HCT 74AC 74ACT
CMOS series Prefix Example IC
Metal gate CMOS
Metal gate pin compatible with TTL
과 핀양립 고속Si gate TTL
핀양립Si gate HS TTL
과 전기적특성 양립TTL
Advanced performance CMOS
과 핀 및 전기적특성TTL not compatible
Advanced performance CMOS
과전기적특성 양립 핀은TTL not compatible
40
74C
74HC
74HCT
74AC
74ACT
4001(quad NOR)
74C02
74HC02
74HCT02
74AC02
74ACT02
전원과 접지-
및 를 적절히 동작하기 위한 전원 연결 필요TTL CMOS IC
전원핀 는 라고도 함 VCC (CMOS VDD )
접지핀 는 라고도 함 GND (CMOS VSS )
논리값 전압범위-
는 일반적으로TTL VCC +5V
과 같이 사용시 사용CMOS VCC = 3V ~18V TTL 5V
과 의 입력 전압레벨-TTL CMOS
과 의 입력레벨은 전TTL CMOS
기적으로 동일하지 않다
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연결되지 않은 부동 입력- ( )
의 입력을 부동입력IC floating --gt (floating input)
논리 이 인가된 것과 동일TTL 1
잡음 가 많은 곳에서는 오동작 가능(noise)
파괴 위험이 있어 반드시 또는 으로 연결필요CMOS IC 1 0
논리회로 연결도-
전기적 연결 핀번호 번호 소자 값 신호명 공급전압 등을 표시 IC
디지틀 시스템의 고장점검4-10
결함을 가진 디지틀 시스템을 수리하는 기본적인 세 가지 단계-
결함 검출 회로의 동작을 올바른 동작과 비교하고 관찰1
결함 격리 시험해 보고 결함부위를 격리2
결함 정정 고장난 부분 대치 잘못된 연결 단락부분 제거 등3
논리 검사 장비 논리프로브 오실로스코프 논리 펄서 전류- tracer
디지틀 의 내부결함4-11 IC
일반적 내부 결함 요인
내부회로의 기능 결함1
입력 또는 출력이 나 접지에 단락2 VCC
입력 또는 출력이 개방3 (open)
두 핀 사이의 단락 나 접지 외4 (VCC )
내부회로의 기능 결함1
사양을 벗어난 동작
입력에 대한 적절한 반응이 일어나지 않음
- 15 -
내부 입력이 전원이나 접지에 단락된 경우2
입력상태를 나 상태에 고정--gt HIGH LOW (stuck at 1 or 0)
내부 출력이 전원이나 접지에 단락된 경우
출력 핀을 나 에 고정--gt HIGH LOW
예제 다음 회로의 측정결과 일어날 수 있는 내부 결함의 종류는lt 4-24gt
인버터의 내부 기능 결함(1) Z1
의 출력 핀 가 접지에 단락(2) Z1 4
입력 핀 이 접지에 단락(3) Z2 1
와 이 외부적으로 연결된 선이 접지(4) Z1-4 Z2-1
개방된 입력 또는 출력3
입력이 내부적으로 개방- IC
인가 입력이 출력에 영향을 주지 못하며 개방 입력은 부동상태
의 경우 논리 처럼 반응TTL 1
집적회로의 경우CMOS IC damage
출력이 내부적으로 개방- IC
- 16 -
인가된 입력에 무관하게 출력에 전압이 나타나지 않는다
이 출력에 들이 연결되면 개방입력 또는 부동입력상태IC
두 핀 사이의 단락4
내의 두 핀 사이의 내부단락은 논리신호 값을 동일하게 만든다 개의 입력신IC 2
호가 달라야 할 부분에서 같은 논리레벨이 나타나면 단락 가능성이 높다
외부결함4-12
개방 신호선에 대한 요인-
끊어진 선1
불량 납땜 느슨한 와이어 랩 연결2 (wire wrap)
의 연결이 끊어지거나 균열이 생긴 경우3 PCB
끊어지거나 구부러진 핀4
소켓과 핀의 접촉이 좋지 않은 불량소켓5 IC
의심되는 두 지점을 저항계로 검사하여 확인가능==gt
예제 다음 회로와 측정값으로 부터 가능한 회로결함은lt 4-27gt CMOS
단락된 신호선-
핀 사이의 내부단락과 같이 두 신호를 동일하게 한다IC
주원인 불량한 배선 솔더브리지 불완전한 에칭
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저항계로 두 신호선의 단락 검사--gt
전원의 결함-
결함있는 전원장치나 과부하가 걸린 전원장치
의 불완전한 동작이나 불량동작--gt IC
가 많은 전류를 소비하는 경우IC
전원장치의 전압 레벨 검사
오실로스코프로 리플 파형 크기 관찰--gt
전원장치 결함시는 하나 이상의 들이 동작하지 않거나IC
불완전하게 동작
고장점검의 연구4-13
예제 그림 에서 이다lt 4-28gt 4-39 Y = AB + CAB
가 가 되는 조건은Y high
와 상관없이 또는C A = 1 B = 0
이다A = 0 B = 1 C = 1
측정결과로부터 에 결함이 있는 것을 알수 있고 그 가능원인으로는X
의 내부결함으로 출력이 가 되지 않는다1 Z1 LOW
점과 연결된 선의 어떤 점에서 에 외부단락2 X VCC
의 핀 이 와 내부 단락3 Z1 3 VCC
의 핀 가 와 내부 단락4 Z2 5 VCC
의 핀 이 와 내부 단락5 Z2 13 VCC
- 2 -
(a) sum of minterms
f1 = xy + xy = m0 + m2
f2 = xyz + xyz + xyz = m1 + m6 + m7
f3 = abcd + abcd + abcd + abcd = m3 + m5 + m10 + m14
f1(xy) = (0 2)sum
f2(xyz) = (1 6 7)sum
f3(abcd) = (3 5 10 14)sum
(b) product of maxterms
f1 = (x+y+z)(x+y+z)(x+y+z) = M0M2M6
f2 = (a+b+c+d)(a+b+c+d) (a+b+c+d) (a+b+c+d)
= M1M4M9M12
f1(xyz) = (0 2 6)prod
f2(abcd) = (14 9 12)prod
의 상호 변환(6) canonical form
f1 = xyz+xyz+xyz = m1+m6+m7
f1= xyz+ xyz+ xyz+ xyz+ xyz
f1 = (f1) = ( xyz+ xyz+ xyz+ xyz+ xyz)
= (x+y+z)(x+y+z)(x+y+z)(x+y+z)(x+y+z)
= M0M2M3M4M5
f2 = m0 + m2 + m5 + m6
= M1M3M4M7
과 의 변환(7) Standard form canonical form
f1 = x + yz = (x+y)(x+z)
= (x+y+zz)(x+z+yy)
= (x+y+z)(x+y+z)(x+y+z)(x+y+z)
= (x+y+z)(x+y+z)(x+y+z) = M0M2M3 POM
f1 = x+yz = x(y+y)(z+z) + (x+x)yz
= xyz + xyz + xyz + xyz + xyz + xyz
= m7+m6+m5+m4+m1 SOM
f2 = (a + c)(a + b) = aa+ ab+ ac + cb
= a(b+b)(c+c) + ab(c+c) + ac(b+b) + cb(a+a)
= a(bc+bc+bc+bc)+abc+abc+
= abc+abc+abc+abc+abc
논리회로의 간소화4-2
논리회로의 식을 보다 적은 수의 항 과 변수를 갖는 형태로 줄임- (term)
논리회로 간소화에 따른 회로의 구현 차이-
x y z f1 f2
0 0 0
0 0 1
0 1 0
0 1 1
1 0 0
1 0 1
1 1 0
1 1 1
0
1
0
0
0
0
1
1
1
0
1
0
0
1
1
0
- 3 -
논리회로를 간소화하는 방법-
부울대수 정리
카르노맵 (Karnaugh map)
부울대수 간소화4-3
부울대수 정리 이용- --gt trial and error
드 모르강의 정리와 합의곱을 반복적으로 수행- (1)
형식을 유도-gt SOP
에서 공통인수를 찾고 이를 소거(2) SOP
예제 논리회로를 간소화하라lt 4-1gt
z = ABC + AB (AC)
= ABC + AB(A+C) = ABC+AB+ABC
= AB(1+C)+ABC = AB+ ABC = A(B+BC)
= A(B+B)(B+C) = A(B+C) = AB + AC
예제lt 4-5gt
Z = (A+B)(A+B) lt-- product of sums product of maxterms
= AA + AB + AB + BB
= AB + AB lt-- sum of products sum of minterms
조합논리회로 설계4-4
논리회로의 입력에 대한 출력 관계 진리표로 나타내고 부울식 유도- -gt
예 개의 입력 와 출력 를 갖는 회로의 진리표와 논리식lt gt2 A B x
- 4 -
출력에 이 나오기 위해서는 게이트의 어느 하나라도1 AND 1
위 결과는 로 표현된 논리식을 의미sum of minterms
또 다른 풀이 을 기준으로 출력 를 구하면 0 x
x = ab+ ab
x = (ab+ ab) = (a+b)(a+b) = M0M3
lt-- product of maxterms
입력회로에 대한 진리표와- 3
논리식 예
x = m2 + m3 + m7
= ABC + ABC + ABC
완전한 설계과정-
진리표로부터 또는 형태로 논리식SOP POS
을 유도하여 를 이용하AND OR INVERTER
여 회로를 구성한다 논리식을 간소화하면 보다 효율적인 회로가 된다
예제 개의 입력 가 있다 입력의 다수가lt 4-7gt 3 A B C
일 때 출력이 가 되는 회로를 설계하여라high high
진리표 작성step 1
출력이 인 을 작성step 2 1 minterm
으로 표현step 3 sum of minterms
x = ABC+ABC+ABC+ABC
간소화하여 로 표현step 4 sum of products
x = BC + AC + AB
A B C x
0 0 0
0 0 1
0 1 0
0 1 1
1 0 0
1 0 1
1 1 0
1 1 1
0
0
0
1
0
1
1
1
ABC
ABC
ABC
ABC
- 5 -
논리도 작성step 5
최종 설계 구현-
설계 예제에서 최종식은 와 게이트로 구성 된 형태AND OR SOP
의 장점 게이트로 직접 대치 가능SOP NAND
게이트를 게이트로 바꾸는 효과적인 과정- ANDOR NAND
각 인버터를 게이트로 대치한다1 AND OR NAND
게이트로 직접 입력되는 단일변수는 를 이용하여 반전2 OR NAND inverter
카르노 맵4-5
카르노 맵- (Karnaugh map K-map)
논리식을 간소화 진리표 논리회로 -gt
도식적 방법 개 정도가 최대 가능-gt 6
카르노맵표 구성 방법-
진리표의 각 항 들은 카르노맵의 각 한 칸의 사각형1 (minterm)
카르노 맵의 각 칸에서 수평 또는 수직 방향으로 인접한 칸 은2 (adjacent term)
한 변수의 논리상태만 서로 다르다
인접항의 순서3
카르노 맵을 과 로 채우고 을 포함한 각 칸을 묶어 식 유도4 0 1 1 SOP
B B
A m0 m1
A m2 m3
BC BC BC BC
A m0 m1 m3 m2
A m4 m5 m7 m6
CD CD CD CD
AB m0 m1 m3 m2
AB m4 m5 m7 m6
AB m12 m13 m15 m14
AB m8 m9 m11 m10
- 6 -
을 포함하는 인접항을 서로 결합하여 출력을 간소화하는 과정- LOOPING - 1
개 항의 묶음- 2 (Pairs)
인접한 의 쌍을 묶어 정규입력 과 반전입력1 (normal) (complement)
형태의 개 변수소거1
- 7 -
개 항의 묶음- 4 (Quads)
로 채워진 인접한 개항의 변수 소거1 4 looping --gt 2
개 항의 묶음- 8 (Octets)
개의 인접한 항의 묶음 변수 소거8 --gt 3
간소화 과정lt gt
정규 및 보수인 변수가 묶음 내에 존재하면 그 변수는
식으로부터 소거된다
모든 칸에 나타나는 같은 변수는 최종식에 남는다
보다 큰 의 묶음은 더 많은 수의 변수를 소거시킨다1
- 8 -
모든 은 한번 이상 묶음 속에 반드시 포함되어져야한다1
중복항 을 포함하지 않는다(redundant term)
의 크기와 소거변수의 관계- looping
1 -- 20 변수 소거0
2 -- 21 변수 소거1
4 -- 22 변수 소거2
8 -- 23 변수 소거3
16 -- 24 변수 소거 변수입력인 경우 출력은4 4 1
예제 개의 변수에 대한 카르노 맵lt 4-10gt 4
예제 같은 에서 두 개 이상 의 해를 가지는 예lt 4-13gt K-map ( )
- 9 -
예제 카르노 맵을 이용하여lt 4-14gt
y = 를 간소화하라
을 기준으로 묶음 형태- 0 (POS )
y = AB + AC
y = (A+B)(A+C)
로 표시- Dont care term X
주어진 입력 조합에 대해 특별히 정해진 출력을 필요로 하지 않는 경우
즉 어떤 입력조합에 대해서 출력이 이든 이든 상관없음을 의미 0 1
최대 묶음을 얻기 위해 항은 또는 로 사용된다==gt dont care 0 1
과 회로4-6 EXCLUSIVE_OR EXCLUSIVE_NOR
두 개의 입력이 서로 다를 때 출력이- 1
은 개의 입력만을 가진다- EX_OR (XOR) 2
7486 계열Quad XOR (TTL )
계열74C86 Quad XOR (CMOS )
BC BC BC BC
A 1 1 1 1
A 1
BC BC BC BC
A
A 0 0 0
- 10 -
74HC86 Quad XOR (high_speed CMOS)
Exclusive_NOR983790은 의 함수Exclusive_NOR (XNOR) XOR complement
x = (A B) = (AB + AB) = (A+B)(A+B) = AB + ABoplus일 때 출력 즉 두 입력이 같을 때 출력AB=11 AB=00 1 1
개의 입력2
74LS266983791 계열Quad XNOR (TTL )
74C266983791 Quad XNOR (CMOS)
74HC266983791 Quad XNOR (high_speed CMOS)
예제 와 는 각각 비트 진수이다 이 두수가 서로 같은 값을lt 4-17gt x1x0 y1y0 2 2
가질 때 출력이 가 되는 논리회로를 설계하라HIGH
진리표 작성하면 각 입력의 같은 자리수가 같을 때 출력이 1
예제 간소화시 나 를 이용한 예lt 4-18gt XOR XNOR
z = ABCD + ABCD + AD
= AD(BC + BC) + AD
- 10 -
= AD(B C) + ADoplus
패리티 발생기와 검사기4-7
비트 데이터에 대한 짝수 패리티 발생기 회로 설계4 (even)
패리티 발생기의 진리표(1)
부울식 유도(2)
P = D3D2D1D0 + D3D2D1D0 + D3D2D1D0
+ D3D2D1D0 + D3D2D1D0 + D3D2D1D0
+ D3D2D1D0 + D3D2D1D0
= D3D2(D1D0 + D1D0) + D3D2(D1D0 + D1D0)
+ D3D2(D1D0 + D1D0 ) + D3D2(D1D0 + D1D0)
= D3D2(D1 Doplus 0) + D3D2(D1 Doplus 0)
+ D3D2(D1 Doplus 0) + D3D2(D1 Doplus 0)
= (D1 Doplus 0) (D3D2+ D3D2)
+ (D1 Doplus 0)(D3D2 + D3D2)
= (D1 Doplus 0)(D3 Doplus 2) + (D1 Doplus 0)(D3 Doplus 2)
= D1 Doplus 0 Doplus 3 Doplus 2
= ((D3 Doplus 2) Doplus 1) Doplus 0 사용lt-- XOR
= ((D3 Doplus 2) (Doplus 1 Doplus 0)) lt-- better design
위식에서 개의 이용하여 짝수 패리티 발생기 구현- 3 XOR
전송시 비트의 데이터 패리티비트의 비트를 함께 전송4 + 5
홀수 패리티나 그외 어떤 수의 추가 비트라도 사용가능
D3D2D1D0 P
0 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 0 0 0
1 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
0
1
1
0
1
0
0
1
1
0
0
1
0
1
1
0
- 11 -
비트 짝수 패리티에 대한 검사기 설계5
진리표 작성(1)
비트 입력5 PD3D2D1D0
출력 C 1 if error
0 no error
부울식 유도(2)
C = P Doplus 3 Doplus 2 Doplus 1 Doplus 0
개의 게이트 사용4 XOR
패리티 사용 회로(3) Odd
비트 데이터에 대한 생성기4
P = (D3 Doplus 2 Doplus 1 Doplus 0 ) lt= XNOR
비트 검사기 회로5
C = (P Doplus 3 Doplus 2 Doplus 1 Doplus 0)
예 D3D2D1D0 인 경우= 0111
생성기Parity
0 1 = 1oplus1 1 = 0oplus
비트0 1 = 1 lt== parityoplus
PD3D2D1D0 인 경우= 00111
검사기Parity
0 0 = 0oplus0 1 = 1oplus
1 1 = 0oplus발생0 1 = 1 lt= Erroroplus
과 Even function Odd function
짝함수 입력에 포함된 의 개수가 을 포함한 짝수개인 함수- 1 0
홀함수 입력에 포함된 의 개수가 홀수개인 함수- 1
예 짝수 패리티 발생기 및 검사기는 odd function
홀수 패리티 발생기 및 검사기는 even function
짝함수와 홀함수는 서로 함수이다complement
입력 짝함수와 홀함수의 개수는 각각n minterm 2n 이다 2
디지틀 특성4-9 IC
디지틀 는 기판에 저항 다이오드 트랜지스터를 집적- IC Si -gtchip
은 다른 소자들과의 연결을 위해 패키지로 핀을 연결chip
패키지의 형태- dual in line package( DIP )
핀수 14 16 20 24 28 40 64
P = 1 P=0
PD3D2D1D0 PD3D2D1D0
P=1 P=0
C C
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 0 0 1 0 0 0 0 1
1 0 0 1 0 0 0 0 1 0
1 0 0 1 1 0 0 0 1 1
1 0 1 0 0 0 0 1 0 0
1 0 1 0 1 0 0 1 0 1
1 0 1 1 0 0 0 1 1 0
1 0 1 1 1 0 0 1 1 1
1 1 0 0 0 0 1 0 0 0
1 1 0 0 1 0 1 0 0 1
1 1 0 1 0 0 1 0 1 0
1 1 0 1 1 0 1 0 1 1
1 1 1 0 0 0 1 1 0 0
1 1 1 0 1 0 1 1 0 1
1 1 1 1 0 0 1 1 1 0
1 1 1 1 1 0 1 1 1 1
1 0
0 1
0 1
1 0
0 1
1 0
1 0
0 1
0 1
1 0
1 0
0 1
1 0
0 1
0 1
1 0
- 12 -
의 분류 등가 게이트 수의 집적도 에 의한 분류- IC (complexity)
복잡도 게이트 수
SSI (Small scale integration)
MSI (Medium scale integration)
LSI (Large scale integration)
VLSI (Very large scale integration)
ULSI (Ultra large scale integration)
GSI(Giga scale integration)
Fewer than 12
12 to 99
100 to 9999
10000 to 99999
100000 to 999999
1000000 or more
바이폴라 와 유니폴라- (bipolar) (unipolar)
바이폴라 바이폴라 접합 트랜지스터 또는IC (NPN PNP)
유니폴라 혹은 채널IC Unipolar FET (P N MOSFET)
(a) TTL inverter (b) CMOS inverter
시리즈- TTL
시리즈의 전기적 특성의 차이 전력소비 지연시간 스위칭속도TTL
같은 번호는 핀 배열과 기능 동일
- 13 -
TTL series Prefix Example IC
Standard TTL
Schottky TTL
Low power Schottky TTL
Advanced Schottky TTL
Advanced low power Schottky TTL
74
74S
74LS
74AS
74ALS
7404 (hex inv)
74S04
74LS04
74AS04
74ALS04
시리즈- CMOS
과 계열 초기 과 동일 기능이 많다4000 14000 CMOS TTL
그외 계열CMOS 74C 74HC 74HCT 74AC 74ACT
CMOS series Prefix Example IC
Metal gate CMOS
Metal gate pin compatible with TTL
과 핀양립 고속Si gate TTL
핀양립Si gate HS TTL
과 전기적특성 양립TTL
Advanced performance CMOS
과 핀 및 전기적특성TTL not compatible
Advanced performance CMOS
과전기적특성 양립 핀은TTL not compatible
40
74C
74HC
74HCT
74AC
74ACT
4001(quad NOR)
74C02
74HC02
74HCT02
74AC02
74ACT02
전원과 접지-
및 를 적절히 동작하기 위한 전원 연결 필요TTL CMOS IC
전원핀 는 라고도 함 VCC (CMOS VDD )
접지핀 는 라고도 함 GND (CMOS VSS )
논리값 전압범위-
는 일반적으로TTL VCC +5V
과 같이 사용시 사용CMOS VCC = 3V ~18V TTL 5V
과 의 입력 전압레벨-TTL CMOS
과 의 입력레벨은 전TTL CMOS
기적으로 동일하지 않다
- 14 -
연결되지 않은 부동 입력- ( )
의 입력을 부동입력IC floating --gt (floating input)
논리 이 인가된 것과 동일TTL 1
잡음 가 많은 곳에서는 오동작 가능(noise)
파괴 위험이 있어 반드시 또는 으로 연결필요CMOS IC 1 0
논리회로 연결도-
전기적 연결 핀번호 번호 소자 값 신호명 공급전압 등을 표시 IC
디지틀 시스템의 고장점검4-10
결함을 가진 디지틀 시스템을 수리하는 기본적인 세 가지 단계-
결함 검출 회로의 동작을 올바른 동작과 비교하고 관찰1
결함 격리 시험해 보고 결함부위를 격리2
결함 정정 고장난 부분 대치 잘못된 연결 단락부분 제거 등3
논리 검사 장비 논리프로브 오실로스코프 논리 펄서 전류- tracer
디지틀 의 내부결함4-11 IC
일반적 내부 결함 요인
내부회로의 기능 결함1
입력 또는 출력이 나 접지에 단락2 VCC
입력 또는 출력이 개방3 (open)
두 핀 사이의 단락 나 접지 외4 (VCC )
내부회로의 기능 결함1
사양을 벗어난 동작
입력에 대한 적절한 반응이 일어나지 않음
- 15 -
내부 입력이 전원이나 접지에 단락된 경우2
입력상태를 나 상태에 고정--gt HIGH LOW (stuck at 1 or 0)
내부 출력이 전원이나 접지에 단락된 경우
출력 핀을 나 에 고정--gt HIGH LOW
예제 다음 회로의 측정결과 일어날 수 있는 내부 결함의 종류는lt 4-24gt
인버터의 내부 기능 결함(1) Z1
의 출력 핀 가 접지에 단락(2) Z1 4
입력 핀 이 접지에 단락(3) Z2 1
와 이 외부적으로 연결된 선이 접지(4) Z1-4 Z2-1
개방된 입력 또는 출력3
입력이 내부적으로 개방- IC
인가 입력이 출력에 영향을 주지 못하며 개방 입력은 부동상태
의 경우 논리 처럼 반응TTL 1
집적회로의 경우CMOS IC damage
출력이 내부적으로 개방- IC
- 16 -
인가된 입력에 무관하게 출력에 전압이 나타나지 않는다
이 출력에 들이 연결되면 개방입력 또는 부동입력상태IC
두 핀 사이의 단락4
내의 두 핀 사이의 내부단락은 논리신호 값을 동일하게 만든다 개의 입력신IC 2
호가 달라야 할 부분에서 같은 논리레벨이 나타나면 단락 가능성이 높다
외부결함4-12
개방 신호선에 대한 요인-
끊어진 선1
불량 납땜 느슨한 와이어 랩 연결2 (wire wrap)
의 연결이 끊어지거나 균열이 생긴 경우3 PCB
끊어지거나 구부러진 핀4
소켓과 핀의 접촉이 좋지 않은 불량소켓5 IC
의심되는 두 지점을 저항계로 검사하여 확인가능==gt
예제 다음 회로와 측정값으로 부터 가능한 회로결함은lt 4-27gt CMOS
단락된 신호선-
핀 사이의 내부단락과 같이 두 신호를 동일하게 한다IC
주원인 불량한 배선 솔더브리지 불완전한 에칭
- 17 -
저항계로 두 신호선의 단락 검사--gt
전원의 결함-
결함있는 전원장치나 과부하가 걸린 전원장치
의 불완전한 동작이나 불량동작--gt IC
가 많은 전류를 소비하는 경우IC
전원장치의 전압 레벨 검사
오실로스코프로 리플 파형 크기 관찰--gt
전원장치 결함시는 하나 이상의 들이 동작하지 않거나IC
불완전하게 동작
고장점검의 연구4-13
예제 그림 에서 이다lt 4-28gt 4-39 Y = AB + CAB
가 가 되는 조건은Y high
와 상관없이 또는C A = 1 B = 0
이다A = 0 B = 1 C = 1
측정결과로부터 에 결함이 있는 것을 알수 있고 그 가능원인으로는X
의 내부결함으로 출력이 가 되지 않는다1 Z1 LOW
점과 연결된 선의 어떤 점에서 에 외부단락2 X VCC
의 핀 이 와 내부 단락3 Z1 3 VCC
의 핀 가 와 내부 단락4 Z2 5 VCC
의 핀 이 와 내부 단락5 Z2 13 VCC
- 3 -
논리회로를 간소화하는 방법-
부울대수 정리
카르노맵 (Karnaugh map)
부울대수 간소화4-3
부울대수 정리 이용- --gt trial and error
드 모르강의 정리와 합의곱을 반복적으로 수행- (1)
형식을 유도-gt SOP
에서 공통인수를 찾고 이를 소거(2) SOP
예제 논리회로를 간소화하라lt 4-1gt
z = ABC + AB (AC)
= ABC + AB(A+C) = ABC+AB+ABC
= AB(1+C)+ABC = AB+ ABC = A(B+BC)
= A(B+B)(B+C) = A(B+C) = AB + AC
예제lt 4-5gt
Z = (A+B)(A+B) lt-- product of sums product of maxterms
= AA + AB + AB + BB
= AB + AB lt-- sum of products sum of minterms
조합논리회로 설계4-4
논리회로의 입력에 대한 출력 관계 진리표로 나타내고 부울식 유도- -gt
예 개의 입력 와 출력 를 갖는 회로의 진리표와 논리식lt gt2 A B x
- 4 -
출력에 이 나오기 위해서는 게이트의 어느 하나라도1 AND 1
위 결과는 로 표현된 논리식을 의미sum of minterms
또 다른 풀이 을 기준으로 출력 를 구하면 0 x
x = ab+ ab
x = (ab+ ab) = (a+b)(a+b) = M0M3
lt-- product of maxterms
입력회로에 대한 진리표와- 3
논리식 예
x = m2 + m3 + m7
= ABC + ABC + ABC
완전한 설계과정-
진리표로부터 또는 형태로 논리식SOP POS
을 유도하여 를 이용하AND OR INVERTER
여 회로를 구성한다 논리식을 간소화하면 보다 효율적인 회로가 된다
예제 개의 입력 가 있다 입력의 다수가lt 4-7gt 3 A B C
일 때 출력이 가 되는 회로를 설계하여라high high
진리표 작성step 1
출력이 인 을 작성step 2 1 minterm
으로 표현step 3 sum of minterms
x = ABC+ABC+ABC+ABC
간소화하여 로 표현step 4 sum of products
x = BC + AC + AB
A B C x
0 0 0
0 0 1
0 1 0
0 1 1
1 0 0
1 0 1
1 1 0
1 1 1
0
0
0
1
0
1
1
1
ABC
ABC
ABC
ABC
- 5 -
논리도 작성step 5
최종 설계 구현-
설계 예제에서 최종식은 와 게이트로 구성 된 형태AND OR SOP
의 장점 게이트로 직접 대치 가능SOP NAND
게이트를 게이트로 바꾸는 효과적인 과정- ANDOR NAND
각 인버터를 게이트로 대치한다1 AND OR NAND
게이트로 직접 입력되는 단일변수는 를 이용하여 반전2 OR NAND inverter
카르노 맵4-5
카르노 맵- (Karnaugh map K-map)
논리식을 간소화 진리표 논리회로 -gt
도식적 방법 개 정도가 최대 가능-gt 6
카르노맵표 구성 방법-
진리표의 각 항 들은 카르노맵의 각 한 칸의 사각형1 (minterm)
카르노 맵의 각 칸에서 수평 또는 수직 방향으로 인접한 칸 은2 (adjacent term)
한 변수의 논리상태만 서로 다르다
인접항의 순서3
카르노 맵을 과 로 채우고 을 포함한 각 칸을 묶어 식 유도4 0 1 1 SOP
B B
A m0 m1
A m2 m3
BC BC BC BC
A m0 m1 m3 m2
A m4 m5 m7 m6
CD CD CD CD
AB m0 m1 m3 m2
AB m4 m5 m7 m6
AB m12 m13 m15 m14
AB m8 m9 m11 m10
- 6 -
을 포함하는 인접항을 서로 결합하여 출력을 간소화하는 과정- LOOPING - 1
개 항의 묶음- 2 (Pairs)
인접한 의 쌍을 묶어 정규입력 과 반전입력1 (normal) (complement)
형태의 개 변수소거1
- 7 -
개 항의 묶음- 4 (Quads)
로 채워진 인접한 개항의 변수 소거1 4 looping --gt 2
개 항의 묶음- 8 (Octets)
개의 인접한 항의 묶음 변수 소거8 --gt 3
간소화 과정lt gt
정규 및 보수인 변수가 묶음 내에 존재하면 그 변수는
식으로부터 소거된다
모든 칸에 나타나는 같은 변수는 최종식에 남는다
보다 큰 의 묶음은 더 많은 수의 변수를 소거시킨다1
- 8 -
모든 은 한번 이상 묶음 속에 반드시 포함되어져야한다1
중복항 을 포함하지 않는다(redundant term)
의 크기와 소거변수의 관계- looping
1 -- 20 변수 소거0
2 -- 21 변수 소거1
4 -- 22 변수 소거2
8 -- 23 변수 소거3
16 -- 24 변수 소거 변수입력인 경우 출력은4 4 1
예제 개의 변수에 대한 카르노 맵lt 4-10gt 4
예제 같은 에서 두 개 이상 의 해를 가지는 예lt 4-13gt K-map ( )
- 9 -
예제 카르노 맵을 이용하여lt 4-14gt
y = 를 간소화하라
을 기준으로 묶음 형태- 0 (POS )
y = AB + AC
y = (A+B)(A+C)
로 표시- Dont care term X
주어진 입력 조합에 대해 특별히 정해진 출력을 필요로 하지 않는 경우
즉 어떤 입력조합에 대해서 출력이 이든 이든 상관없음을 의미 0 1
최대 묶음을 얻기 위해 항은 또는 로 사용된다==gt dont care 0 1
과 회로4-6 EXCLUSIVE_OR EXCLUSIVE_NOR
두 개의 입력이 서로 다를 때 출력이- 1
은 개의 입력만을 가진다- EX_OR (XOR) 2
7486 계열Quad XOR (TTL )
계열74C86 Quad XOR (CMOS )
BC BC BC BC
A 1 1 1 1
A 1
BC BC BC BC
A
A 0 0 0
- 10 -
74HC86 Quad XOR (high_speed CMOS)
Exclusive_NOR983790은 의 함수Exclusive_NOR (XNOR) XOR complement
x = (A B) = (AB + AB) = (A+B)(A+B) = AB + ABoplus일 때 출력 즉 두 입력이 같을 때 출력AB=11 AB=00 1 1
개의 입력2
74LS266983791 계열Quad XNOR (TTL )
74C266983791 Quad XNOR (CMOS)
74HC266983791 Quad XNOR (high_speed CMOS)
예제 와 는 각각 비트 진수이다 이 두수가 서로 같은 값을lt 4-17gt x1x0 y1y0 2 2
가질 때 출력이 가 되는 논리회로를 설계하라HIGH
진리표 작성하면 각 입력의 같은 자리수가 같을 때 출력이 1
예제 간소화시 나 를 이용한 예lt 4-18gt XOR XNOR
z = ABCD + ABCD + AD
= AD(BC + BC) + AD
- 10 -
= AD(B C) + ADoplus
패리티 발생기와 검사기4-7
비트 데이터에 대한 짝수 패리티 발생기 회로 설계4 (even)
패리티 발생기의 진리표(1)
부울식 유도(2)
P = D3D2D1D0 + D3D2D1D0 + D3D2D1D0
+ D3D2D1D0 + D3D2D1D0 + D3D2D1D0
+ D3D2D1D0 + D3D2D1D0
= D3D2(D1D0 + D1D0) + D3D2(D1D0 + D1D0)
+ D3D2(D1D0 + D1D0 ) + D3D2(D1D0 + D1D0)
= D3D2(D1 Doplus 0) + D3D2(D1 Doplus 0)
+ D3D2(D1 Doplus 0) + D3D2(D1 Doplus 0)
= (D1 Doplus 0) (D3D2+ D3D2)
+ (D1 Doplus 0)(D3D2 + D3D2)
= (D1 Doplus 0)(D3 Doplus 2) + (D1 Doplus 0)(D3 Doplus 2)
= D1 Doplus 0 Doplus 3 Doplus 2
= ((D3 Doplus 2) Doplus 1) Doplus 0 사용lt-- XOR
= ((D3 Doplus 2) (Doplus 1 Doplus 0)) lt-- better design
위식에서 개의 이용하여 짝수 패리티 발생기 구현- 3 XOR
전송시 비트의 데이터 패리티비트의 비트를 함께 전송4 + 5
홀수 패리티나 그외 어떤 수의 추가 비트라도 사용가능
D3D2D1D0 P
0 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 0 0 0
1 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
0
1
1
0
1
0
0
1
1
0
0
1
0
1
1
0
- 11 -
비트 짝수 패리티에 대한 검사기 설계5
진리표 작성(1)
비트 입력5 PD3D2D1D0
출력 C 1 if error
0 no error
부울식 유도(2)
C = P Doplus 3 Doplus 2 Doplus 1 Doplus 0
개의 게이트 사용4 XOR
패리티 사용 회로(3) Odd
비트 데이터에 대한 생성기4
P = (D3 Doplus 2 Doplus 1 Doplus 0 ) lt= XNOR
비트 검사기 회로5
C = (P Doplus 3 Doplus 2 Doplus 1 Doplus 0)
예 D3D2D1D0 인 경우= 0111
생성기Parity
0 1 = 1oplus1 1 = 0oplus
비트0 1 = 1 lt== parityoplus
PD3D2D1D0 인 경우= 00111
검사기Parity
0 0 = 0oplus0 1 = 1oplus
1 1 = 0oplus발생0 1 = 1 lt= Erroroplus
과 Even function Odd function
짝함수 입력에 포함된 의 개수가 을 포함한 짝수개인 함수- 1 0
홀함수 입력에 포함된 의 개수가 홀수개인 함수- 1
예 짝수 패리티 발생기 및 검사기는 odd function
홀수 패리티 발생기 및 검사기는 even function
짝함수와 홀함수는 서로 함수이다complement
입력 짝함수와 홀함수의 개수는 각각n minterm 2n 이다 2
디지틀 특성4-9 IC
디지틀 는 기판에 저항 다이오드 트랜지스터를 집적- IC Si -gtchip
은 다른 소자들과의 연결을 위해 패키지로 핀을 연결chip
패키지의 형태- dual in line package( DIP )
핀수 14 16 20 24 28 40 64
P = 1 P=0
PD3D2D1D0 PD3D2D1D0
P=1 P=0
C C
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 0 0 1 0 0 0 0 1
1 0 0 1 0 0 0 0 1 0
1 0 0 1 1 0 0 0 1 1
1 0 1 0 0 0 0 1 0 0
1 0 1 0 1 0 0 1 0 1
1 0 1 1 0 0 0 1 1 0
1 0 1 1 1 0 0 1 1 1
1 1 0 0 0 0 1 0 0 0
1 1 0 0 1 0 1 0 0 1
1 1 0 1 0 0 1 0 1 0
1 1 0 1 1 0 1 0 1 1
1 1 1 0 0 0 1 1 0 0
1 1 1 0 1 0 1 1 0 1
1 1 1 1 0 0 1 1 1 0
1 1 1 1 1 0 1 1 1 1
1 0
0 1
0 1
1 0
0 1
1 0
1 0
0 1
0 1
1 0
1 0
0 1
1 0
0 1
0 1
1 0
- 12 -
의 분류 등가 게이트 수의 집적도 에 의한 분류- IC (complexity)
복잡도 게이트 수
SSI (Small scale integration)
MSI (Medium scale integration)
LSI (Large scale integration)
VLSI (Very large scale integration)
ULSI (Ultra large scale integration)
GSI(Giga scale integration)
Fewer than 12
12 to 99
100 to 9999
10000 to 99999
100000 to 999999
1000000 or more
바이폴라 와 유니폴라- (bipolar) (unipolar)
바이폴라 바이폴라 접합 트랜지스터 또는IC (NPN PNP)
유니폴라 혹은 채널IC Unipolar FET (P N MOSFET)
(a) TTL inverter (b) CMOS inverter
시리즈- TTL
시리즈의 전기적 특성의 차이 전력소비 지연시간 스위칭속도TTL
같은 번호는 핀 배열과 기능 동일
- 13 -
TTL series Prefix Example IC
Standard TTL
Schottky TTL
Low power Schottky TTL
Advanced Schottky TTL
Advanced low power Schottky TTL
74
74S
74LS
74AS
74ALS
7404 (hex inv)
74S04
74LS04
74AS04
74ALS04
시리즈- CMOS
과 계열 초기 과 동일 기능이 많다4000 14000 CMOS TTL
그외 계열CMOS 74C 74HC 74HCT 74AC 74ACT
CMOS series Prefix Example IC
Metal gate CMOS
Metal gate pin compatible with TTL
과 핀양립 고속Si gate TTL
핀양립Si gate HS TTL
과 전기적특성 양립TTL
Advanced performance CMOS
과 핀 및 전기적특성TTL not compatible
Advanced performance CMOS
과전기적특성 양립 핀은TTL not compatible
40
74C
74HC
74HCT
74AC
74ACT
4001(quad NOR)
74C02
74HC02
74HCT02
74AC02
74ACT02
전원과 접지-
및 를 적절히 동작하기 위한 전원 연결 필요TTL CMOS IC
전원핀 는 라고도 함 VCC (CMOS VDD )
접지핀 는 라고도 함 GND (CMOS VSS )
논리값 전압범위-
는 일반적으로TTL VCC +5V
과 같이 사용시 사용CMOS VCC = 3V ~18V TTL 5V
과 의 입력 전압레벨-TTL CMOS
과 의 입력레벨은 전TTL CMOS
기적으로 동일하지 않다
- 14 -
연결되지 않은 부동 입력- ( )
의 입력을 부동입력IC floating --gt (floating input)
논리 이 인가된 것과 동일TTL 1
잡음 가 많은 곳에서는 오동작 가능(noise)
파괴 위험이 있어 반드시 또는 으로 연결필요CMOS IC 1 0
논리회로 연결도-
전기적 연결 핀번호 번호 소자 값 신호명 공급전압 등을 표시 IC
디지틀 시스템의 고장점검4-10
결함을 가진 디지틀 시스템을 수리하는 기본적인 세 가지 단계-
결함 검출 회로의 동작을 올바른 동작과 비교하고 관찰1
결함 격리 시험해 보고 결함부위를 격리2
결함 정정 고장난 부분 대치 잘못된 연결 단락부분 제거 등3
논리 검사 장비 논리프로브 오실로스코프 논리 펄서 전류- tracer
디지틀 의 내부결함4-11 IC
일반적 내부 결함 요인
내부회로의 기능 결함1
입력 또는 출력이 나 접지에 단락2 VCC
입력 또는 출력이 개방3 (open)
두 핀 사이의 단락 나 접지 외4 (VCC )
내부회로의 기능 결함1
사양을 벗어난 동작
입력에 대한 적절한 반응이 일어나지 않음
- 15 -
내부 입력이 전원이나 접지에 단락된 경우2
입력상태를 나 상태에 고정--gt HIGH LOW (stuck at 1 or 0)
내부 출력이 전원이나 접지에 단락된 경우
출력 핀을 나 에 고정--gt HIGH LOW
예제 다음 회로의 측정결과 일어날 수 있는 내부 결함의 종류는lt 4-24gt
인버터의 내부 기능 결함(1) Z1
의 출력 핀 가 접지에 단락(2) Z1 4
입력 핀 이 접지에 단락(3) Z2 1
와 이 외부적으로 연결된 선이 접지(4) Z1-4 Z2-1
개방된 입력 또는 출력3
입력이 내부적으로 개방- IC
인가 입력이 출력에 영향을 주지 못하며 개방 입력은 부동상태
의 경우 논리 처럼 반응TTL 1
집적회로의 경우CMOS IC damage
출력이 내부적으로 개방- IC
- 16 -
인가된 입력에 무관하게 출력에 전압이 나타나지 않는다
이 출력에 들이 연결되면 개방입력 또는 부동입력상태IC
두 핀 사이의 단락4
내의 두 핀 사이의 내부단락은 논리신호 값을 동일하게 만든다 개의 입력신IC 2
호가 달라야 할 부분에서 같은 논리레벨이 나타나면 단락 가능성이 높다
외부결함4-12
개방 신호선에 대한 요인-
끊어진 선1
불량 납땜 느슨한 와이어 랩 연결2 (wire wrap)
의 연결이 끊어지거나 균열이 생긴 경우3 PCB
끊어지거나 구부러진 핀4
소켓과 핀의 접촉이 좋지 않은 불량소켓5 IC
의심되는 두 지점을 저항계로 검사하여 확인가능==gt
예제 다음 회로와 측정값으로 부터 가능한 회로결함은lt 4-27gt CMOS
단락된 신호선-
핀 사이의 내부단락과 같이 두 신호를 동일하게 한다IC
주원인 불량한 배선 솔더브리지 불완전한 에칭
- 17 -
저항계로 두 신호선의 단락 검사--gt
전원의 결함-
결함있는 전원장치나 과부하가 걸린 전원장치
의 불완전한 동작이나 불량동작--gt IC
가 많은 전류를 소비하는 경우IC
전원장치의 전압 레벨 검사
오실로스코프로 리플 파형 크기 관찰--gt
전원장치 결함시는 하나 이상의 들이 동작하지 않거나IC
불완전하게 동작
고장점검의 연구4-13
예제 그림 에서 이다lt 4-28gt 4-39 Y = AB + CAB
가 가 되는 조건은Y high
와 상관없이 또는C A = 1 B = 0
이다A = 0 B = 1 C = 1
측정결과로부터 에 결함이 있는 것을 알수 있고 그 가능원인으로는X
의 내부결함으로 출력이 가 되지 않는다1 Z1 LOW
점과 연결된 선의 어떤 점에서 에 외부단락2 X VCC
의 핀 이 와 내부 단락3 Z1 3 VCC
의 핀 가 와 내부 단락4 Z2 5 VCC
의 핀 이 와 내부 단락5 Z2 13 VCC
- 4 -
출력에 이 나오기 위해서는 게이트의 어느 하나라도1 AND 1
위 결과는 로 표현된 논리식을 의미sum of minterms
또 다른 풀이 을 기준으로 출력 를 구하면 0 x
x = ab+ ab
x = (ab+ ab) = (a+b)(a+b) = M0M3
lt-- product of maxterms
입력회로에 대한 진리표와- 3
논리식 예
x = m2 + m3 + m7
= ABC + ABC + ABC
완전한 설계과정-
진리표로부터 또는 형태로 논리식SOP POS
을 유도하여 를 이용하AND OR INVERTER
여 회로를 구성한다 논리식을 간소화하면 보다 효율적인 회로가 된다
예제 개의 입력 가 있다 입력의 다수가lt 4-7gt 3 A B C
일 때 출력이 가 되는 회로를 설계하여라high high
진리표 작성step 1
출력이 인 을 작성step 2 1 minterm
으로 표현step 3 sum of minterms
x = ABC+ABC+ABC+ABC
간소화하여 로 표현step 4 sum of products
x = BC + AC + AB
A B C x
0 0 0
0 0 1
0 1 0
0 1 1
1 0 0
1 0 1
1 1 0
1 1 1
0
0
0
1
0
1
1
1
ABC
ABC
ABC
ABC
- 5 -
논리도 작성step 5
최종 설계 구현-
설계 예제에서 최종식은 와 게이트로 구성 된 형태AND OR SOP
의 장점 게이트로 직접 대치 가능SOP NAND
게이트를 게이트로 바꾸는 효과적인 과정- ANDOR NAND
각 인버터를 게이트로 대치한다1 AND OR NAND
게이트로 직접 입력되는 단일변수는 를 이용하여 반전2 OR NAND inverter
카르노 맵4-5
카르노 맵- (Karnaugh map K-map)
논리식을 간소화 진리표 논리회로 -gt
도식적 방법 개 정도가 최대 가능-gt 6
카르노맵표 구성 방법-
진리표의 각 항 들은 카르노맵의 각 한 칸의 사각형1 (minterm)
카르노 맵의 각 칸에서 수평 또는 수직 방향으로 인접한 칸 은2 (adjacent term)
한 변수의 논리상태만 서로 다르다
인접항의 순서3
카르노 맵을 과 로 채우고 을 포함한 각 칸을 묶어 식 유도4 0 1 1 SOP
B B
A m0 m1
A m2 m3
BC BC BC BC
A m0 m1 m3 m2
A m4 m5 m7 m6
CD CD CD CD
AB m0 m1 m3 m2
AB m4 m5 m7 m6
AB m12 m13 m15 m14
AB m8 m9 m11 m10
- 6 -
을 포함하는 인접항을 서로 결합하여 출력을 간소화하는 과정- LOOPING - 1
개 항의 묶음- 2 (Pairs)
인접한 의 쌍을 묶어 정규입력 과 반전입력1 (normal) (complement)
형태의 개 변수소거1
- 7 -
개 항의 묶음- 4 (Quads)
로 채워진 인접한 개항의 변수 소거1 4 looping --gt 2
개 항의 묶음- 8 (Octets)
개의 인접한 항의 묶음 변수 소거8 --gt 3
간소화 과정lt gt
정규 및 보수인 변수가 묶음 내에 존재하면 그 변수는
식으로부터 소거된다
모든 칸에 나타나는 같은 변수는 최종식에 남는다
보다 큰 의 묶음은 더 많은 수의 변수를 소거시킨다1
- 8 -
모든 은 한번 이상 묶음 속에 반드시 포함되어져야한다1
중복항 을 포함하지 않는다(redundant term)
의 크기와 소거변수의 관계- looping
1 -- 20 변수 소거0
2 -- 21 변수 소거1
4 -- 22 변수 소거2
8 -- 23 변수 소거3
16 -- 24 변수 소거 변수입력인 경우 출력은4 4 1
예제 개의 변수에 대한 카르노 맵lt 4-10gt 4
예제 같은 에서 두 개 이상 의 해를 가지는 예lt 4-13gt K-map ( )
- 9 -
예제 카르노 맵을 이용하여lt 4-14gt
y = 를 간소화하라
을 기준으로 묶음 형태- 0 (POS )
y = AB + AC
y = (A+B)(A+C)
로 표시- Dont care term X
주어진 입력 조합에 대해 특별히 정해진 출력을 필요로 하지 않는 경우
즉 어떤 입력조합에 대해서 출력이 이든 이든 상관없음을 의미 0 1
최대 묶음을 얻기 위해 항은 또는 로 사용된다==gt dont care 0 1
과 회로4-6 EXCLUSIVE_OR EXCLUSIVE_NOR
두 개의 입력이 서로 다를 때 출력이- 1
은 개의 입력만을 가진다- EX_OR (XOR) 2
7486 계열Quad XOR (TTL )
계열74C86 Quad XOR (CMOS )
BC BC BC BC
A 1 1 1 1
A 1
BC BC BC BC
A
A 0 0 0
- 10 -
74HC86 Quad XOR (high_speed CMOS)
Exclusive_NOR983790은 의 함수Exclusive_NOR (XNOR) XOR complement
x = (A B) = (AB + AB) = (A+B)(A+B) = AB + ABoplus일 때 출력 즉 두 입력이 같을 때 출력AB=11 AB=00 1 1
개의 입력2
74LS266983791 계열Quad XNOR (TTL )
74C266983791 Quad XNOR (CMOS)
74HC266983791 Quad XNOR (high_speed CMOS)
예제 와 는 각각 비트 진수이다 이 두수가 서로 같은 값을lt 4-17gt x1x0 y1y0 2 2
가질 때 출력이 가 되는 논리회로를 설계하라HIGH
진리표 작성하면 각 입력의 같은 자리수가 같을 때 출력이 1
예제 간소화시 나 를 이용한 예lt 4-18gt XOR XNOR
z = ABCD + ABCD + AD
= AD(BC + BC) + AD
- 10 -
= AD(B C) + ADoplus
패리티 발생기와 검사기4-7
비트 데이터에 대한 짝수 패리티 발생기 회로 설계4 (even)
패리티 발생기의 진리표(1)
부울식 유도(2)
P = D3D2D1D0 + D3D2D1D0 + D3D2D1D0
+ D3D2D1D0 + D3D2D1D0 + D3D2D1D0
+ D3D2D1D0 + D3D2D1D0
= D3D2(D1D0 + D1D0) + D3D2(D1D0 + D1D0)
+ D3D2(D1D0 + D1D0 ) + D3D2(D1D0 + D1D0)
= D3D2(D1 Doplus 0) + D3D2(D1 Doplus 0)
+ D3D2(D1 Doplus 0) + D3D2(D1 Doplus 0)
= (D1 Doplus 0) (D3D2+ D3D2)
+ (D1 Doplus 0)(D3D2 + D3D2)
= (D1 Doplus 0)(D3 Doplus 2) + (D1 Doplus 0)(D3 Doplus 2)
= D1 Doplus 0 Doplus 3 Doplus 2
= ((D3 Doplus 2) Doplus 1) Doplus 0 사용lt-- XOR
= ((D3 Doplus 2) (Doplus 1 Doplus 0)) lt-- better design
위식에서 개의 이용하여 짝수 패리티 발생기 구현- 3 XOR
전송시 비트의 데이터 패리티비트의 비트를 함께 전송4 + 5
홀수 패리티나 그외 어떤 수의 추가 비트라도 사용가능
D3D2D1D0 P
0 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 0 0 0
1 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
0
1
1
0
1
0
0
1
1
0
0
1
0
1
1
0
- 11 -
비트 짝수 패리티에 대한 검사기 설계5
진리표 작성(1)
비트 입력5 PD3D2D1D0
출력 C 1 if error
0 no error
부울식 유도(2)
C = P Doplus 3 Doplus 2 Doplus 1 Doplus 0
개의 게이트 사용4 XOR
패리티 사용 회로(3) Odd
비트 데이터에 대한 생성기4
P = (D3 Doplus 2 Doplus 1 Doplus 0 ) lt= XNOR
비트 검사기 회로5
C = (P Doplus 3 Doplus 2 Doplus 1 Doplus 0)
예 D3D2D1D0 인 경우= 0111
생성기Parity
0 1 = 1oplus1 1 = 0oplus
비트0 1 = 1 lt== parityoplus
PD3D2D1D0 인 경우= 00111
검사기Parity
0 0 = 0oplus0 1 = 1oplus
1 1 = 0oplus발생0 1 = 1 lt= Erroroplus
과 Even function Odd function
짝함수 입력에 포함된 의 개수가 을 포함한 짝수개인 함수- 1 0
홀함수 입력에 포함된 의 개수가 홀수개인 함수- 1
예 짝수 패리티 발생기 및 검사기는 odd function
홀수 패리티 발생기 및 검사기는 even function
짝함수와 홀함수는 서로 함수이다complement
입력 짝함수와 홀함수의 개수는 각각n minterm 2n 이다 2
디지틀 특성4-9 IC
디지틀 는 기판에 저항 다이오드 트랜지스터를 집적- IC Si -gtchip
은 다른 소자들과의 연결을 위해 패키지로 핀을 연결chip
패키지의 형태- dual in line package( DIP )
핀수 14 16 20 24 28 40 64
P = 1 P=0
PD3D2D1D0 PD3D2D1D0
P=1 P=0
C C
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 0 0 1 0 0 0 0 1
1 0 0 1 0 0 0 0 1 0
1 0 0 1 1 0 0 0 1 1
1 0 1 0 0 0 0 1 0 0
1 0 1 0 1 0 0 1 0 1
1 0 1 1 0 0 0 1 1 0
1 0 1 1 1 0 0 1 1 1
1 1 0 0 0 0 1 0 0 0
1 1 0 0 1 0 1 0 0 1
1 1 0 1 0 0 1 0 1 0
1 1 0 1 1 0 1 0 1 1
1 1 1 0 0 0 1 1 0 0
1 1 1 0 1 0 1 1 0 1
1 1 1 1 0 0 1 1 1 0
1 1 1 1 1 0 1 1 1 1
1 0
0 1
0 1
1 0
0 1
1 0
1 0
0 1
0 1
1 0
1 0
0 1
1 0
0 1
0 1
1 0
- 12 -
의 분류 등가 게이트 수의 집적도 에 의한 분류- IC (complexity)
복잡도 게이트 수
SSI (Small scale integration)
MSI (Medium scale integration)
LSI (Large scale integration)
VLSI (Very large scale integration)
ULSI (Ultra large scale integration)
GSI(Giga scale integration)
Fewer than 12
12 to 99
100 to 9999
10000 to 99999
100000 to 999999
1000000 or more
바이폴라 와 유니폴라- (bipolar) (unipolar)
바이폴라 바이폴라 접합 트랜지스터 또는IC (NPN PNP)
유니폴라 혹은 채널IC Unipolar FET (P N MOSFET)
(a) TTL inverter (b) CMOS inverter
시리즈- TTL
시리즈의 전기적 특성의 차이 전력소비 지연시간 스위칭속도TTL
같은 번호는 핀 배열과 기능 동일
- 13 -
TTL series Prefix Example IC
Standard TTL
Schottky TTL
Low power Schottky TTL
Advanced Schottky TTL
Advanced low power Schottky TTL
74
74S
74LS
74AS
74ALS
7404 (hex inv)
74S04
74LS04
74AS04
74ALS04
시리즈- CMOS
과 계열 초기 과 동일 기능이 많다4000 14000 CMOS TTL
그외 계열CMOS 74C 74HC 74HCT 74AC 74ACT
CMOS series Prefix Example IC
Metal gate CMOS
Metal gate pin compatible with TTL
과 핀양립 고속Si gate TTL
핀양립Si gate HS TTL
과 전기적특성 양립TTL
Advanced performance CMOS
과 핀 및 전기적특성TTL not compatible
Advanced performance CMOS
과전기적특성 양립 핀은TTL not compatible
40
74C
74HC
74HCT
74AC
74ACT
4001(quad NOR)
74C02
74HC02
74HCT02
74AC02
74ACT02
전원과 접지-
및 를 적절히 동작하기 위한 전원 연결 필요TTL CMOS IC
전원핀 는 라고도 함 VCC (CMOS VDD )
접지핀 는 라고도 함 GND (CMOS VSS )
논리값 전압범위-
는 일반적으로TTL VCC +5V
과 같이 사용시 사용CMOS VCC = 3V ~18V TTL 5V
과 의 입력 전압레벨-TTL CMOS
과 의 입력레벨은 전TTL CMOS
기적으로 동일하지 않다
- 14 -
연결되지 않은 부동 입력- ( )
의 입력을 부동입력IC floating --gt (floating input)
논리 이 인가된 것과 동일TTL 1
잡음 가 많은 곳에서는 오동작 가능(noise)
파괴 위험이 있어 반드시 또는 으로 연결필요CMOS IC 1 0
논리회로 연결도-
전기적 연결 핀번호 번호 소자 값 신호명 공급전압 등을 표시 IC
디지틀 시스템의 고장점검4-10
결함을 가진 디지틀 시스템을 수리하는 기본적인 세 가지 단계-
결함 검출 회로의 동작을 올바른 동작과 비교하고 관찰1
결함 격리 시험해 보고 결함부위를 격리2
결함 정정 고장난 부분 대치 잘못된 연결 단락부분 제거 등3
논리 검사 장비 논리프로브 오실로스코프 논리 펄서 전류- tracer
디지틀 의 내부결함4-11 IC
일반적 내부 결함 요인
내부회로의 기능 결함1
입력 또는 출력이 나 접지에 단락2 VCC
입력 또는 출력이 개방3 (open)
두 핀 사이의 단락 나 접지 외4 (VCC )
내부회로의 기능 결함1
사양을 벗어난 동작
입력에 대한 적절한 반응이 일어나지 않음
- 15 -
내부 입력이 전원이나 접지에 단락된 경우2
입력상태를 나 상태에 고정--gt HIGH LOW (stuck at 1 or 0)
내부 출력이 전원이나 접지에 단락된 경우
출력 핀을 나 에 고정--gt HIGH LOW
예제 다음 회로의 측정결과 일어날 수 있는 내부 결함의 종류는lt 4-24gt
인버터의 내부 기능 결함(1) Z1
의 출력 핀 가 접지에 단락(2) Z1 4
입력 핀 이 접지에 단락(3) Z2 1
와 이 외부적으로 연결된 선이 접지(4) Z1-4 Z2-1
개방된 입력 또는 출력3
입력이 내부적으로 개방- IC
인가 입력이 출력에 영향을 주지 못하며 개방 입력은 부동상태
의 경우 논리 처럼 반응TTL 1
집적회로의 경우CMOS IC damage
출력이 내부적으로 개방- IC
- 16 -
인가된 입력에 무관하게 출력에 전압이 나타나지 않는다
이 출력에 들이 연결되면 개방입력 또는 부동입력상태IC
두 핀 사이의 단락4
내의 두 핀 사이의 내부단락은 논리신호 값을 동일하게 만든다 개의 입력신IC 2
호가 달라야 할 부분에서 같은 논리레벨이 나타나면 단락 가능성이 높다
외부결함4-12
개방 신호선에 대한 요인-
끊어진 선1
불량 납땜 느슨한 와이어 랩 연결2 (wire wrap)
의 연결이 끊어지거나 균열이 생긴 경우3 PCB
끊어지거나 구부러진 핀4
소켓과 핀의 접촉이 좋지 않은 불량소켓5 IC
의심되는 두 지점을 저항계로 검사하여 확인가능==gt
예제 다음 회로와 측정값으로 부터 가능한 회로결함은lt 4-27gt CMOS
단락된 신호선-
핀 사이의 내부단락과 같이 두 신호를 동일하게 한다IC
주원인 불량한 배선 솔더브리지 불완전한 에칭
- 17 -
저항계로 두 신호선의 단락 검사--gt
전원의 결함-
결함있는 전원장치나 과부하가 걸린 전원장치
의 불완전한 동작이나 불량동작--gt IC
가 많은 전류를 소비하는 경우IC
전원장치의 전압 레벨 검사
오실로스코프로 리플 파형 크기 관찰--gt
전원장치 결함시는 하나 이상의 들이 동작하지 않거나IC
불완전하게 동작
고장점검의 연구4-13
예제 그림 에서 이다lt 4-28gt 4-39 Y = AB + CAB
가 가 되는 조건은Y high
와 상관없이 또는C A = 1 B = 0
이다A = 0 B = 1 C = 1
측정결과로부터 에 결함이 있는 것을 알수 있고 그 가능원인으로는X
의 내부결함으로 출력이 가 되지 않는다1 Z1 LOW
점과 연결된 선의 어떤 점에서 에 외부단락2 X VCC
의 핀 이 와 내부 단락3 Z1 3 VCC
의 핀 가 와 내부 단락4 Z2 5 VCC
의 핀 이 와 내부 단락5 Z2 13 VCC
- 5 -
논리도 작성step 5
최종 설계 구현-
설계 예제에서 최종식은 와 게이트로 구성 된 형태AND OR SOP
의 장점 게이트로 직접 대치 가능SOP NAND
게이트를 게이트로 바꾸는 효과적인 과정- ANDOR NAND
각 인버터를 게이트로 대치한다1 AND OR NAND
게이트로 직접 입력되는 단일변수는 를 이용하여 반전2 OR NAND inverter
카르노 맵4-5
카르노 맵- (Karnaugh map K-map)
논리식을 간소화 진리표 논리회로 -gt
도식적 방법 개 정도가 최대 가능-gt 6
카르노맵표 구성 방법-
진리표의 각 항 들은 카르노맵의 각 한 칸의 사각형1 (minterm)
카르노 맵의 각 칸에서 수평 또는 수직 방향으로 인접한 칸 은2 (adjacent term)
한 변수의 논리상태만 서로 다르다
인접항의 순서3
카르노 맵을 과 로 채우고 을 포함한 각 칸을 묶어 식 유도4 0 1 1 SOP
B B
A m0 m1
A m2 m3
BC BC BC BC
A m0 m1 m3 m2
A m4 m5 m7 m6
CD CD CD CD
AB m0 m1 m3 m2
AB m4 m5 m7 m6
AB m12 m13 m15 m14
AB m8 m9 m11 m10
- 6 -
을 포함하는 인접항을 서로 결합하여 출력을 간소화하는 과정- LOOPING - 1
개 항의 묶음- 2 (Pairs)
인접한 의 쌍을 묶어 정규입력 과 반전입력1 (normal) (complement)
형태의 개 변수소거1
- 7 -
개 항의 묶음- 4 (Quads)
로 채워진 인접한 개항의 변수 소거1 4 looping --gt 2
개 항의 묶음- 8 (Octets)
개의 인접한 항의 묶음 변수 소거8 --gt 3
간소화 과정lt gt
정규 및 보수인 변수가 묶음 내에 존재하면 그 변수는
식으로부터 소거된다
모든 칸에 나타나는 같은 변수는 최종식에 남는다
보다 큰 의 묶음은 더 많은 수의 변수를 소거시킨다1
- 8 -
모든 은 한번 이상 묶음 속에 반드시 포함되어져야한다1
중복항 을 포함하지 않는다(redundant term)
의 크기와 소거변수의 관계- looping
1 -- 20 변수 소거0
2 -- 21 변수 소거1
4 -- 22 변수 소거2
8 -- 23 변수 소거3
16 -- 24 변수 소거 변수입력인 경우 출력은4 4 1
예제 개의 변수에 대한 카르노 맵lt 4-10gt 4
예제 같은 에서 두 개 이상 의 해를 가지는 예lt 4-13gt K-map ( )
- 9 -
예제 카르노 맵을 이용하여lt 4-14gt
y = 를 간소화하라
을 기준으로 묶음 형태- 0 (POS )
y = AB + AC
y = (A+B)(A+C)
로 표시- Dont care term X
주어진 입력 조합에 대해 특별히 정해진 출력을 필요로 하지 않는 경우
즉 어떤 입력조합에 대해서 출력이 이든 이든 상관없음을 의미 0 1
최대 묶음을 얻기 위해 항은 또는 로 사용된다==gt dont care 0 1
과 회로4-6 EXCLUSIVE_OR EXCLUSIVE_NOR
두 개의 입력이 서로 다를 때 출력이- 1
은 개의 입력만을 가진다- EX_OR (XOR) 2
7486 계열Quad XOR (TTL )
계열74C86 Quad XOR (CMOS )
BC BC BC BC
A 1 1 1 1
A 1
BC BC BC BC
A
A 0 0 0
- 10 -
74HC86 Quad XOR (high_speed CMOS)
Exclusive_NOR983790은 의 함수Exclusive_NOR (XNOR) XOR complement
x = (A B) = (AB + AB) = (A+B)(A+B) = AB + ABoplus일 때 출력 즉 두 입력이 같을 때 출력AB=11 AB=00 1 1
개의 입력2
74LS266983791 계열Quad XNOR (TTL )
74C266983791 Quad XNOR (CMOS)
74HC266983791 Quad XNOR (high_speed CMOS)
예제 와 는 각각 비트 진수이다 이 두수가 서로 같은 값을lt 4-17gt x1x0 y1y0 2 2
가질 때 출력이 가 되는 논리회로를 설계하라HIGH
진리표 작성하면 각 입력의 같은 자리수가 같을 때 출력이 1
예제 간소화시 나 를 이용한 예lt 4-18gt XOR XNOR
z = ABCD + ABCD + AD
= AD(BC + BC) + AD
- 10 -
= AD(B C) + ADoplus
패리티 발생기와 검사기4-7
비트 데이터에 대한 짝수 패리티 발생기 회로 설계4 (even)
패리티 발생기의 진리표(1)
부울식 유도(2)
P = D3D2D1D0 + D3D2D1D0 + D3D2D1D0
+ D3D2D1D0 + D3D2D1D0 + D3D2D1D0
+ D3D2D1D0 + D3D2D1D0
= D3D2(D1D0 + D1D0) + D3D2(D1D0 + D1D0)
+ D3D2(D1D0 + D1D0 ) + D3D2(D1D0 + D1D0)
= D3D2(D1 Doplus 0) + D3D2(D1 Doplus 0)
+ D3D2(D1 Doplus 0) + D3D2(D1 Doplus 0)
= (D1 Doplus 0) (D3D2+ D3D2)
+ (D1 Doplus 0)(D3D2 + D3D2)
= (D1 Doplus 0)(D3 Doplus 2) + (D1 Doplus 0)(D3 Doplus 2)
= D1 Doplus 0 Doplus 3 Doplus 2
= ((D3 Doplus 2) Doplus 1) Doplus 0 사용lt-- XOR
= ((D3 Doplus 2) (Doplus 1 Doplus 0)) lt-- better design
위식에서 개의 이용하여 짝수 패리티 발생기 구현- 3 XOR
전송시 비트의 데이터 패리티비트의 비트를 함께 전송4 + 5
홀수 패리티나 그외 어떤 수의 추가 비트라도 사용가능
D3D2D1D0 P
0 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 0 0 0
1 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
0
1
1
0
1
0
0
1
1
0
0
1
0
1
1
0
- 11 -
비트 짝수 패리티에 대한 검사기 설계5
진리표 작성(1)
비트 입력5 PD3D2D1D0
출력 C 1 if error
0 no error
부울식 유도(2)
C = P Doplus 3 Doplus 2 Doplus 1 Doplus 0
개의 게이트 사용4 XOR
패리티 사용 회로(3) Odd
비트 데이터에 대한 생성기4
P = (D3 Doplus 2 Doplus 1 Doplus 0 ) lt= XNOR
비트 검사기 회로5
C = (P Doplus 3 Doplus 2 Doplus 1 Doplus 0)
예 D3D2D1D0 인 경우= 0111
생성기Parity
0 1 = 1oplus1 1 = 0oplus
비트0 1 = 1 lt== parityoplus
PD3D2D1D0 인 경우= 00111
검사기Parity
0 0 = 0oplus0 1 = 1oplus
1 1 = 0oplus발생0 1 = 1 lt= Erroroplus
과 Even function Odd function
짝함수 입력에 포함된 의 개수가 을 포함한 짝수개인 함수- 1 0
홀함수 입력에 포함된 의 개수가 홀수개인 함수- 1
예 짝수 패리티 발생기 및 검사기는 odd function
홀수 패리티 발생기 및 검사기는 even function
짝함수와 홀함수는 서로 함수이다complement
입력 짝함수와 홀함수의 개수는 각각n minterm 2n 이다 2
디지틀 특성4-9 IC
디지틀 는 기판에 저항 다이오드 트랜지스터를 집적- IC Si -gtchip
은 다른 소자들과의 연결을 위해 패키지로 핀을 연결chip
패키지의 형태- dual in line package( DIP )
핀수 14 16 20 24 28 40 64
P = 1 P=0
PD3D2D1D0 PD3D2D1D0
P=1 P=0
C C
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 0 0 1 0 0 0 0 1
1 0 0 1 0 0 0 0 1 0
1 0 0 1 1 0 0 0 1 1
1 0 1 0 0 0 0 1 0 0
1 0 1 0 1 0 0 1 0 1
1 0 1 1 0 0 0 1 1 0
1 0 1 1 1 0 0 1 1 1
1 1 0 0 0 0 1 0 0 0
1 1 0 0 1 0 1 0 0 1
1 1 0 1 0 0 1 0 1 0
1 1 0 1 1 0 1 0 1 1
1 1 1 0 0 0 1 1 0 0
1 1 1 0 1 0 1 1 0 1
1 1 1 1 0 0 1 1 1 0
1 1 1 1 1 0 1 1 1 1
1 0
0 1
0 1
1 0
0 1
1 0
1 0
0 1
0 1
1 0
1 0
0 1
1 0
0 1
0 1
1 0
- 12 -
의 분류 등가 게이트 수의 집적도 에 의한 분류- IC (complexity)
복잡도 게이트 수
SSI (Small scale integration)
MSI (Medium scale integration)
LSI (Large scale integration)
VLSI (Very large scale integration)
ULSI (Ultra large scale integration)
GSI(Giga scale integration)
Fewer than 12
12 to 99
100 to 9999
10000 to 99999
100000 to 999999
1000000 or more
바이폴라 와 유니폴라- (bipolar) (unipolar)
바이폴라 바이폴라 접합 트랜지스터 또는IC (NPN PNP)
유니폴라 혹은 채널IC Unipolar FET (P N MOSFET)
(a) TTL inverter (b) CMOS inverter
시리즈- TTL
시리즈의 전기적 특성의 차이 전력소비 지연시간 스위칭속도TTL
같은 번호는 핀 배열과 기능 동일
- 13 -
TTL series Prefix Example IC
Standard TTL
Schottky TTL
Low power Schottky TTL
Advanced Schottky TTL
Advanced low power Schottky TTL
74
74S
74LS
74AS
74ALS
7404 (hex inv)
74S04
74LS04
74AS04
74ALS04
시리즈- CMOS
과 계열 초기 과 동일 기능이 많다4000 14000 CMOS TTL
그외 계열CMOS 74C 74HC 74HCT 74AC 74ACT
CMOS series Prefix Example IC
Metal gate CMOS
Metal gate pin compatible with TTL
과 핀양립 고속Si gate TTL
핀양립Si gate HS TTL
과 전기적특성 양립TTL
Advanced performance CMOS
과 핀 및 전기적특성TTL not compatible
Advanced performance CMOS
과전기적특성 양립 핀은TTL not compatible
40
74C
74HC
74HCT
74AC
74ACT
4001(quad NOR)
74C02
74HC02
74HCT02
74AC02
74ACT02
전원과 접지-
및 를 적절히 동작하기 위한 전원 연결 필요TTL CMOS IC
전원핀 는 라고도 함 VCC (CMOS VDD )
접지핀 는 라고도 함 GND (CMOS VSS )
논리값 전압범위-
는 일반적으로TTL VCC +5V
과 같이 사용시 사용CMOS VCC = 3V ~18V TTL 5V
과 의 입력 전압레벨-TTL CMOS
과 의 입력레벨은 전TTL CMOS
기적으로 동일하지 않다
- 14 -
연결되지 않은 부동 입력- ( )
의 입력을 부동입력IC floating --gt (floating input)
논리 이 인가된 것과 동일TTL 1
잡음 가 많은 곳에서는 오동작 가능(noise)
파괴 위험이 있어 반드시 또는 으로 연결필요CMOS IC 1 0
논리회로 연결도-
전기적 연결 핀번호 번호 소자 값 신호명 공급전압 등을 표시 IC
디지틀 시스템의 고장점검4-10
결함을 가진 디지틀 시스템을 수리하는 기본적인 세 가지 단계-
결함 검출 회로의 동작을 올바른 동작과 비교하고 관찰1
결함 격리 시험해 보고 결함부위를 격리2
결함 정정 고장난 부분 대치 잘못된 연결 단락부분 제거 등3
논리 검사 장비 논리프로브 오실로스코프 논리 펄서 전류- tracer
디지틀 의 내부결함4-11 IC
일반적 내부 결함 요인
내부회로의 기능 결함1
입력 또는 출력이 나 접지에 단락2 VCC
입력 또는 출력이 개방3 (open)
두 핀 사이의 단락 나 접지 외4 (VCC )
내부회로의 기능 결함1
사양을 벗어난 동작
입력에 대한 적절한 반응이 일어나지 않음
- 15 -
내부 입력이 전원이나 접지에 단락된 경우2
입력상태를 나 상태에 고정--gt HIGH LOW (stuck at 1 or 0)
내부 출력이 전원이나 접지에 단락된 경우
출력 핀을 나 에 고정--gt HIGH LOW
예제 다음 회로의 측정결과 일어날 수 있는 내부 결함의 종류는lt 4-24gt
인버터의 내부 기능 결함(1) Z1
의 출력 핀 가 접지에 단락(2) Z1 4
입력 핀 이 접지에 단락(3) Z2 1
와 이 외부적으로 연결된 선이 접지(4) Z1-4 Z2-1
개방된 입력 또는 출력3
입력이 내부적으로 개방- IC
인가 입력이 출력에 영향을 주지 못하며 개방 입력은 부동상태
의 경우 논리 처럼 반응TTL 1
집적회로의 경우CMOS IC damage
출력이 내부적으로 개방- IC
- 16 -
인가된 입력에 무관하게 출력에 전압이 나타나지 않는다
이 출력에 들이 연결되면 개방입력 또는 부동입력상태IC
두 핀 사이의 단락4
내의 두 핀 사이의 내부단락은 논리신호 값을 동일하게 만든다 개의 입력신IC 2
호가 달라야 할 부분에서 같은 논리레벨이 나타나면 단락 가능성이 높다
외부결함4-12
개방 신호선에 대한 요인-
끊어진 선1
불량 납땜 느슨한 와이어 랩 연결2 (wire wrap)
의 연결이 끊어지거나 균열이 생긴 경우3 PCB
끊어지거나 구부러진 핀4
소켓과 핀의 접촉이 좋지 않은 불량소켓5 IC
의심되는 두 지점을 저항계로 검사하여 확인가능==gt
예제 다음 회로와 측정값으로 부터 가능한 회로결함은lt 4-27gt CMOS
단락된 신호선-
핀 사이의 내부단락과 같이 두 신호를 동일하게 한다IC
주원인 불량한 배선 솔더브리지 불완전한 에칭
- 17 -
저항계로 두 신호선의 단락 검사--gt
전원의 결함-
결함있는 전원장치나 과부하가 걸린 전원장치
의 불완전한 동작이나 불량동작--gt IC
가 많은 전류를 소비하는 경우IC
전원장치의 전압 레벨 검사
오실로스코프로 리플 파형 크기 관찰--gt
전원장치 결함시는 하나 이상의 들이 동작하지 않거나IC
불완전하게 동작
고장점검의 연구4-13
예제 그림 에서 이다lt 4-28gt 4-39 Y = AB + CAB
가 가 되는 조건은Y high
와 상관없이 또는C A = 1 B = 0
이다A = 0 B = 1 C = 1
측정결과로부터 에 결함이 있는 것을 알수 있고 그 가능원인으로는X
의 내부결함으로 출력이 가 되지 않는다1 Z1 LOW
점과 연결된 선의 어떤 점에서 에 외부단락2 X VCC
의 핀 이 와 내부 단락3 Z1 3 VCC
의 핀 가 와 내부 단락4 Z2 5 VCC
의 핀 이 와 내부 단락5 Z2 13 VCC
- 6 -
을 포함하는 인접항을 서로 결합하여 출력을 간소화하는 과정- LOOPING - 1
개 항의 묶음- 2 (Pairs)
인접한 의 쌍을 묶어 정규입력 과 반전입력1 (normal) (complement)
형태의 개 변수소거1
- 7 -
개 항의 묶음- 4 (Quads)
로 채워진 인접한 개항의 변수 소거1 4 looping --gt 2
개 항의 묶음- 8 (Octets)
개의 인접한 항의 묶음 변수 소거8 --gt 3
간소화 과정lt gt
정규 및 보수인 변수가 묶음 내에 존재하면 그 변수는
식으로부터 소거된다
모든 칸에 나타나는 같은 변수는 최종식에 남는다
보다 큰 의 묶음은 더 많은 수의 변수를 소거시킨다1
- 8 -
모든 은 한번 이상 묶음 속에 반드시 포함되어져야한다1
중복항 을 포함하지 않는다(redundant term)
의 크기와 소거변수의 관계- looping
1 -- 20 변수 소거0
2 -- 21 변수 소거1
4 -- 22 변수 소거2
8 -- 23 변수 소거3
16 -- 24 변수 소거 변수입력인 경우 출력은4 4 1
예제 개의 변수에 대한 카르노 맵lt 4-10gt 4
예제 같은 에서 두 개 이상 의 해를 가지는 예lt 4-13gt K-map ( )
- 9 -
예제 카르노 맵을 이용하여lt 4-14gt
y = 를 간소화하라
을 기준으로 묶음 형태- 0 (POS )
y = AB + AC
y = (A+B)(A+C)
로 표시- Dont care term X
주어진 입력 조합에 대해 특별히 정해진 출력을 필요로 하지 않는 경우
즉 어떤 입력조합에 대해서 출력이 이든 이든 상관없음을 의미 0 1
최대 묶음을 얻기 위해 항은 또는 로 사용된다==gt dont care 0 1
과 회로4-6 EXCLUSIVE_OR EXCLUSIVE_NOR
두 개의 입력이 서로 다를 때 출력이- 1
은 개의 입력만을 가진다- EX_OR (XOR) 2
7486 계열Quad XOR (TTL )
계열74C86 Quad XOR (CMOS )
BC BC BC BC
A 1 1 1 1
A 1
BC BC BC BC
A
A 0 0 0
- 10 -
74HC86 Quad XOR (high_speed CMOS)
Exclusive_NOR983790은 의 함수Exclusive_NOR (XNOR) XOR complement
x = (A B) = (AB + AB) = (A+B)(A+B) = AB + ABoplus일 때 출력 즉 두 입력이 같을 때 출력AB=11 AB=00 1 1
개의 입력2
74LS266983791 계열Quad XNOR (TTL )
74C266983791 Quad XNOR (CMOS)
74HC266983791 Quad XNOR (high_speed CMOS)
예제 와 는 각각 비트 진수이다 이 두수가 서로 같은 값을lt 4-17gt x1x0 y1y0 2 2
가질 때 출력이 가 되는 논리회로를 설계하라HIGH
진리표 작성하면 각 입력의 같은 자리수가 같을 때 출력이 1
예제 간소화시 나 를 이용한 예lt 4-18gt XOR XNOR
z = ABCD + ABCD + AD
= AD(BC + BC) + AD
- 10 -
= AD(B C) + ADoplus
패리티 발생기와 검사기4-7
비트 데이터에 대한 짝수 패리티 발생기 회로 설계4 (even)
패리티 발생기의 진리표(1)
부울식 유도(2)
P = D3D2D1D0 + D3D2D1D0 + D3D2D1D0
+ D3D2D1D0 + D3D2D1D0 + D3D2D1D0
+ D3D2D1D0 + D3D2D1D0
= D3D2(D1D0 + D1D0) + D3D2(D1D0 + D1D0)
+ D3D2(D1D0 + D1D0 ) + D3D2(D1D0 + D1D0)
= D3D2(D1 Doplus 0) + D3D2(D1 Doplus 0)
+ D3D2(D1 Doplus 0) + D3D2(D1 Doplus 0)
= (D1 Doplus 0) (D3D2+ D3D2)
+ (D1 Doplus 0)(D3D2 + D3D2)
= (D1 Doplus 0)(D3 Doplus 2) + (D1 Doplus 0)(D3 Doplus 2)
= D1 Doplus 0 Doplus 3 Doplus 2
= ((D3 Doplus 2) Doplus 1) Doplus 0 사용lt-- XOR
= ((D3 Doplus 2) (Doplus 1 Doplus 0)) lt-- better design
위식에서 개의 이용하여 짝수 패리티 발생기 구현- 3 XOR
전송시 비트의 데이터 패리티비트의 비트를 함께 전송4 + 5
홀수 패리티나 그외 어떤 수의 추가 비트라도 사용가능
D3D2D1D0 P
0 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 0 0 0
1 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
0
1
1
0
1
0
0
1
1
0
0
1
0
1
1
0
- 11 -
비트 짝수 패리티에 대한 검사기 설계5
진리표 작성(1)
비트 입력5 PD3D2D1D0
출력 C 1 if error
0 no error
부울식 유도(2)
C = P Doplus 3 Doplus 2 Doplus 1 Doplus 0
개의 게이트 사용4 XOR
패리티 사용 회로(3) Odd
비트 데이터에 대한 생성기4
P = (D3 Doplus 2 Doplus 1 Doplus 0 ) lt= XNOR
비트 검사기 회로5
C = (P Doplus 3 Doplus 2 Doplus 1 Doplus 0)
예 D3D2D1D0 인 경우= 0111
생성기Parity
0 1 = 1oplus1 1 = 0oplus
비트0 1 = 1 lt== parityoplus
PD3D2D1D0 인 경우= 00111
검사기Parity
0 0 = 0oplus0 1 = 1oplus
1 1 = 0oplus발생0 1 = 1 lt= Erroroplus
과 Even function Odd function
짝함수 입력에 포함된 의 개수가 을 포함한 짝수개인 함수- 1 0
홀함수 입력에 포함된 의 개수가 홀수개인 함수- 1
예 짝수 패리티 발생기 및 검사기는 odd function
홀수 패리티 발생기 및 검사기는 even function
짝함수와 홀함수는 서로 함수이다complement
입력 짝함수와 홀함수의 개수는 각각n minterm 2n 이다 2
디지틀 특성4-9 IC
디지틀 는 기판에 저항 다이오드 트랜지스터를 집적- IC Si -gtchip
은 다른 소자들과의 연결을 위해 패키지로 핀을 연결chip
패키지의 형태- dual in line package( DIP )
핀수 14 16 20 24 28 40 64
P = 1 P=0
PD3D2D1D0 PD3D2D1D0
P=1 P=0
C C
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 0 0 1 0 0 0 0 1
1 0 0 1 0 0 0 0 1 0
1 0 0 1 1 0 0 0 1 1
1 0 1 0 0 0 0 1 0 0
1 0 1 0 1 0 0 1 0 1
1 0 1 1 0 0 0 1 1 0
1 0 1 1 1 0 0 1 1 1
1 1 0 0 0 0 1 0 0 0
1 1 0 0 1 0 1 0 0 1
1 1 0 1 0 0 1 0 1 0
1 1 0 1 1 0 1 0 1 1
1 1 1 0 0 0 1 1 0 0
1 1 1 0 1 0 1 1 0 1
1 1 1 1 0 0 1 1 1 0
1 1 1 1 1 0 1 1 1 1
1 0
0 1
0 1
1 0
0 1
1 0
1 0
0 1
0 1
1 0
1 0
0 1
1 0
0 1
0 1
1 0
- 12 -
의 분류 등가 게이트 수의 집적도 에 의한 분류- IC (complexity)
복잡도 게이트 수
SSI (Small scale integration)
MSI (Medium scale integration)
LSI (Large scale integration)
VLSI (Very large scale integration)
ULSI (Ultra large scale integration)
GSI(Giga scale integration)
Fewer than 12
12 to 99
100 to 9999
10000 to 99999
100000 to 999999
1000000 or more
바이폴라 와 유니폴라- (bipolar) (unipolar)
바이폴라 바이폴라 접합 트랜지스터 또는IC (NPN PNP)
유니폴라 혹은 채널IC Unipolar FET (P N MOSFET)
(a) TTL inverter (b) CMOS inverter
시리즈- TTL
시리즈의 전기적 특성의 차이 전력소비 지연시간 스위칭속도TTL
같은 번호는 핀 배열과 기능 동일
- 13 -
TTL series Prefix Example IC
Standard TTL
Schottky TTL
Low power Schottky TTL
Advanced Schottky TTL
Advanced low power Schottky TTL
74
74S
74LS
74AS
74ALS
7404 (hex inv)
74S04
74LS04
74AS04
74ALS04
시리즈- CMOS
과 계열 초기 과 동일 기능이 많다4000 14000 CMOS TTL
그외 계열CMOS 74C 74HC 74HCT 74AC 74ACT
CMOS series Prefix Example IC
Metal gate CMOS
Metal gate pin compatible with TTL
과 핀양립 고속Si gate TTL
핀양립Si gate HS TTL
과 전기적특성 양립TTL
Advanced performance CMOS
과 핀 및 전기적특성TTL not compatible
Advanced performance CMOS
과전기적특성 양립 핀은TTL not compatible
40
74C
74HC
74HCT
74AC
74ACT
4001(quad NOR)
74C02
74HC02
74HCT02
74AC02
74ACT02
전원과 접지-
및 를 적절히 동작하기 위한 전원 연결 필요TTL CMOS IC
전원핀 는 라고도 함 VCC (CMOS VDD )
접지핀 는 라고도 함 GND (CMOS VSS )
논리값 전압범위-
는 일반적으로TTL VCC +5V
과 같이 사용시 사용CMOS VCC = 3V ~18V TTL 5V
과 의 입력 전압레벨-TTL CMOS
과 의 입력레벨은 전TTL CMOS
기적으로 동일하지 않다
- 14 -
연결되지 않은 부동 입력- ( )
의 입력을 부동입력IC floating --gt (floating input)
논리 이 인가된 것과 동일TTL 1
잡음 가 많은 곳에서는 오동작 가능(noise)
파괴 위험이 있어 반드시 또는 으로 연결필요CMOS IC 1 0
논리회로 연결도-
전기적 연결 핀번호 번호 소자 값 신호명 공급전압 등을 표시 IC
디지틀 시스템의 고장점검4-10
결함을 가진 디지틀 시스템을 수리하는 기본적인 세 가지 단계-
결함 검출 회로의 동작을 올바른 동작과 비교하고 관찰1
결함 격리 시험해 보고 결함부위를 격리2
결함 정정 고장난 부분 대치 잘못된 연결 단락부분 제거 등3
논리 검사 장비 논리프로브 오실로스코프 논리 펄서 전류- tracer
디지틀 의 내부결함4-11 IC
일반적 내부 결함 요인
내부회로의 기능 결함1
입력 또는 출력이 나 접지에 단락2 VCC
입력 또는 출력이 개방3 (open)
두 핀 사이의 단락 나 접지 외4 (VCC )
내부회로의 기능 결함1
사양을 벗어난 동작
입력에 대한 적절한 반응이 일어나지 않음
- 15 -
내부 입력이 전원이나 접지에 단락된 경우2
입력상태를 나 상태에 고정--gt HIGH LOW (stuck at 1 or 0)
내부 출력이 전원이나 접지에 단락된 경우
출력 핀을 나 에 고정--gt HIGH LOW
예제 다음 회로의 측정결과 일어날 수 있는 내부 결함의 종류는lt 4-24gt
인버터의 내부 기능 결함(1) Z1
의 출력 핀 가 접지에 단락(2) Z1 4
입력 핀 이 접지에 단락(3) Z2 1
와 이 외부적으로 연결된 선이 접지(4) Z1-4 Z2-1
개방된 입력 또는 출력3
입력이 내부적으로 개방- IC
인가 입력이 출력에 영향을 주지 못하며 개방 입력은 부동상태
의 경우 논리 처럼 반응TTL 1
집적회로의 경우CMOS IC damage
출력이 내부적으로 개방- IC
- 16 -
인가된 입력에 무관하게 출력에 전압이 나타나지 않는다
이 출력에 들이 연결되면 개방입력 또는 부동입력상태IC
두 핀 사이의 단락4
내의 두 핀 사이의 내부단락은 논리신호 값을 동일하게 만든다 개의 입력신IC 2
호가 달라야 할 부분에서 같은 논리레벨이 나타나면 단락 가능성이 높다
외부결함4-12
개방 신호선에 대한 요인-
끊어진 선1
불량 납땜 느슨한 와이어 랩 연결2 (wire wrap)
의 연결이 끊어지거나 균열이 생긴 경우3 PCB
끊어지거나 구부러진 핀4
소켓과 핀의 접촉이 좋지 않은 불량소켓5 IC
의심되는 두 지점을 저항계로 검사하여 확인가능==gt
예제 다음 회로와 측정값으로 부터 가능한 회로결함은lt 4-27gt CMOS
단락된 신호선-
핀 사이의 내부단락과 같이 두 신호를 동일하게 한다IC
주원인 불량한 배선 솔더브리지 불완전한 에칭
- 17 -
저항계로 두 신호선의 단락 검사--gt
전원의 결함-
결함있는 전원장치나 과부하가 걸린 전원장치
의 불완전한 동작이나 불량동작--gt IC
가 많은 전류를 소비하는 경우IC
전원장치의 전압 레벨 검사
오실로스코프로 리플 파형 크기 관찰--gt
전원장치 결함시는 하나 이상의 들이 동작하지 않거나IC
불완전하게 동작
고장점검의 연구4-13
예제 그림 에서 이다lt 4-28gt 4-39 Y = AB + CAB
가 가 되는 조건은Y high
와 상관없이 또는C A = 1 B = 0
이다A = 0 B = 1 C = 1
측정결과로부터 에 결함이 있는 것을 알수 있고 그 가능원인으로는X
의 내부결함으로 출력이 가 되지 않는다1 Z1 LOW
점과 연결된 선의 어떤 점에서 에 외부단락2 X VCC
의 핀 이 와 내부 단락3 Z1 3 VCC
의 핀 가 와 내부 단락4 Z2 5 VCC
의 핀 이 와 내부 단락5 Z2 13 VCC
- 7 -
개 항의 묶음- 4 (Quads)
로 채워진 인접한 개항의 변수 소거1 4 looping --gt 2
개 항의 묶음- 8 (Octets)
개의 인접한 항의 묶음 변수 소거8 --gt 3
간소화 과정lt gt
정규 및 보수인 변수가 묶음 내에 존재하면 그 변수는
식으로부터 소거된다
모든 칸에 나타나는 같은 변수는 최종식에 남는다
보다 큰 의 묶음은 더 많은 수의 변수를 소거시킨다1
- 8 -
모든 은 한번 이상 묶음 속에 반드시 포함되어져야한다1
중복항 을 포함하지 않는다(redundant term)
의 크기와 소거변수의 관계- looping
1 -- 20 변수 소거0
2 -- 21 변수 소거1
4 -- 22 변수 소거2
8 -- 23 변수 소거3
16 -- 24 변수 소거 변수입력인 경우 출력은4 4 1
예제 개의 변수에 대한 카르노 맵lt 4-10gt 4
예제 같은 에서 두 개 이상 의 해를 가지는 예lt 4-13gt K-map ( )
- 9 -
예제 카르노 맵을 이용하여lt 4-14gt
y = 를 간소화하라
을 기준으로 묶음 형태- 0 (POS )
y = AB + AC
y = (A+B)(A+C)
로 표시- Dont care term X
주어진 입력 조합에 대해 특별히 정해진 출력을 필요로 하지 않는 경우
즉 어떤 입력조합에 대해서 출력이 이든 이든 상관없음을 의미 0 1
최대 묶음을 얻기 위해 항은 또는 로 사용된다==gt dont care 0 1
과 회로4-6 EXCLUSIVE_OR EXCLUSIVE_NOR
두 개의 입력이 서로 다를 때 출력이- 1
은 개의 입력만을 가진다- EX_OR (XOR) 2
7486 계열Quad XOR (TTL )
계열74C86 Quad XOR (CMOS )
BC BC BC BC
A 1 1 1 1
A 1
BC BC BC BC
A
A 0 0 0
- 10 -
74HC86 Quad XOR (high_speed CMOS)
Exclusive_NOR983790은 의 함수Exclusive_NOR (XNOR) XOR complement
x = (A B) = (AB + AB) = (A+B)(A+B) = AB + ABoplus일 때 출력 즉 두 입력이 같을 때 출력AB=11 AB=00 1 1
개의 입력2
74LS266983791 계열Quad XNOR (TTL )
74C266983791 Quad XNOR (CMOS)
74HC266983791 Quad XNOR (high_speed CMOS)
예제 와 는 각각 비트 진수이다 이 두수가 서로 같은 값을lt 4-17gt x1x0 y1y0 2 2
가질 때 출력이 가 되는 논리회로를 설계하라HIGH
진리표 작성하면 각 입력의 같은 자리수가 같을 때 출력이 1
예제 간소화시 나 를 이용한 예lt 4-18gt XOR XNOR
z = ABCD + ABCD + AD
= AD(BC + BC) + AD
- 10 -
= AD(B C) + ADoplus
패리티 발생기와 검사기4-7
비트 데이터에 대한 짝수 패리티 발생기 회로 설계4 (even)
패리티 발생기의 진리표(1)
부울식 유도(2)
P = D3D2D1D0 + D3D2D1D0 + D3D2D1D0
+ D3D2D1D0 + D3D2D1D0 + D3D2D1D0
+ D3D2D1D0 + D3D2D1D0
= D3D2(D1D0 + D1D0) + D3D2(D1D0 + D1D0)
+ D3D2(D1D0 + D1D0 ) + D3D2(D1D0 + D1D0)
= D3D2(D1 Doplus 0) + D3D2(D1 Doplus 0)
+ D3D2(D1 Doplus 0) + D3D2(D1 Doplus 0)
= (D1 Doplus 0) (D3D2+ D3D2)
+ (D1 Doplus 0)(D3D2 + D3D2)
= (D1 Doplus 0)(D3 Doplus 2) + (D1 Doplus 0)(D3 Doplus 2)
= D1 Doplus 0 Doplus 3 Doplus 2
= ((D3 Doplus 2) Doplus 1) Doplus 0 사용lt-- XOR
= ((D3 Doplus 2) (Doplus 1 Doplus 0)) lt-- better design
위식에서 개의 이용하여 짝수 패리티 발생기 구현- 3 XOR
전송시 비트의 데이터 패리티비트의 비트를 함께 전송4 + 5
홀수 패리티나 그외 어떤 수의 추가 비트라도 사용가능
D3D2D1D0 P
0 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 0 0 0
1 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
0
1
1
0
1
0
0
1
1
0
0
1
0
1
1
0
- 11 -
비트 짝수 패리티에 대한 검사기 설계5
진리표 작성(1)
비트 입력5 PD3D2D1D0
출력 C 1 if error
0 no error
부울식 유도(2)
C = P Doplus 3 Doplus 2 Doplus 1 Doplus 0
개의 게이트 사용4 XOR
패리티 사용 회로(3) Odd
비트 데이터에 대한 생성기4
P = (D3 Doplus 2 Doplus 1 Doplus 0 ) lt= XNOR
비트 검사기 회로5
C = (P Doplus 3 Doplus 2 Doplus 1 Doplus 0)
예 D3D2D1D0 인 경우= 0111
생성기Parity
0 1 = 1oplus1 1 = 0oplus
비트0 1 = 1 lt== parityoplus
PD3D2D1D0 인 경우= 00111
검사기Parity
0 0 = 0oplus0 1 = 1oplus
1 1 = 0oplus발생0 1 = 1 lt= Erroroplus
과 Even function Odd function
짝함수 입력에 포함된 의 개수가 을 포함한 짝수개인 함수- 1 0
홀함수 입력에 포함된 의 개수가 홀수개인 함수- 1
예 짝수 패리티 발생기 및 검사기는 odd function
홀수 패리티 발생기 및 검사기는 even function
짝함수와 홀함수는 서로 함수이다complement
입력 짝함수와 홀함수의 개수는 각각n minterm 2n 이다 2
디지틀 특성4-9 IC
디지틀 는 기판에 저항 다이오드 트랜지스터를 집적- IC Si -gtchip
은 다른 소자들과의 연결을 위해 패키지로 핀을 연결chip
패키지의 형태- dual in line package( DIP )
핀수 14 16 20 24 28 40 64
P = 1 P=0
PD3D2D1D0 PD3D2D1D0
P=1 P=0
C C
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 0 0 1 0 0 0 0 1
1 0 0 1 0 0 0 0 1 0
1 0 0 1 1 0 0 0 1 1
1 0 1 0 0 0 0 1 0 0
1 0 1 0 1 0 0 1 0 1
1 0 1 1 0 0 0 1 1 0
1 0 1 1 1 0 0 1 1 1
1 1 0 0 0 0 1 0 0 0
1 1 0 0 1 0 1 0 0 1
1 1 0 1 0 0 1 0 1 0
1 1 0 1 1 0 1 0 1 1
1 1 1 0 0 0 1 1 0 0
1 1 1 0 1 0 1 1 0 1
1 1 1 1 0 0 1 1 1 0
1 1 1 1 1 0 1 1 1 1
1 0
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0 1
1 0
0 1
1 0
1 0
0 1
0 1
1 0
1 0
0 1
1 0
0 1
0 1
1 0
- 12 -
의 분류 등가 게이트 수의 집적도 에 의한 분류- IC (complexity)
복잡도 게이트 수
SSI (Small scale integration)
MSI (Medium scale integration)
LSI (Large scale integration)
VLSI (Very large scale integration)
ULSI (Ultra large scale integration)
GSI(Giga scale integration)
Fewer than 12
12 to 99
100 to 9999
10000 to 99999
100000 to 999999
1000000 or more
바이폴라 와 유니폴라- (bipolar) (unipolar)
바이폴라 바이폴라 접합 트랜지스터 또는IC (NPN PNP)
유니폴라 혹은 채널IC Unipolar FET (P N MOSFET)
(a) TTL inverter (b) CMOS inverter
시리즈- TTL
시리즈의 전기적 특성의 차이 전력소비 지연시간 스위칭속도TTL
같은 번호는 핀 배열과 기능 동일
- 13 -
TTL series Prefix Example IC
Standard TTL
Schottky TTL
Low power Schottky TTL
Advanced Schottky TTL
Advanced low power Schottky TTL
74
74S
74LS
74AS
74ALS
7404 (hex inv)
74S04
74LS04
74AS04
74ALS04
시리즈- CMOS
과 계열 초기 과 동일 기능이 많다4000 14000 CMOS TTL
그외 계열CMOS 74C 74HC 74HCT 74AC 74ACT
CMOS series Prefix Example IC
Metal gate CMOS
Metal gate pin compatible with TTL
과 핀양립 고속Si gate TTL
핀양립Si gate HS TTL
과 전기적특성 양립TTL
Advanced performance CMOS
과 핀 및 전기적특성TTL not compatible
Advanced performance CMOS
과전기적특성 양립 핀은TTL not compatible
40
74C
74HC
74HCT
74AC
74ACT
4001(quad NOR)
74C02
74HC02
74HCT02
74AC02
74ACT02
전원과 접지-
및 를 적절히 동작하기 위한 전원 연결 필요TTL CMOS IC
전원핀 는 라고도 함 VCC (CMOS VDD )
접지핀 는 라고도 함 GND (CMOS VSS )
논리값 전압범위-
는 일반적으로TTL VCC +5V
과 같이 사용시 사용CMOS VCC = 3V ~18V TTL 5V
과 의 입력 전압레벨-TTL CMOS
과 의 입력레벨은 전TTL CMOS
기적으로 동일하지 않다
- 14 -
연결되지 않은 부동 입력- ( )
의 입력을 부동입력IC floating --gt (floating input)
논리 이 인가된 것과 동일TTL 1
잡음 가 많은 곳에서는 오동작 가능(noise)
파괴 위험이 있어 반드시 또는 으로 연결필요CMOS IC 1 0
논리회로 연결도-
전기적 연결 핀번호 번호 소자 값 신호명 공급전압 등을 표시 IC
디지틀 시스템의 고장점검4-10
결함을 가진 디지틀 시스템을 수리하는 기본적인 세 가지 단계-
결함 검출 회로의 동작을 올바른 동작과 비교하고 관찰1
결함 격리 시험해 보고 결함부위를 격리2
결함 정정 고장난 부분 대치 잘못된 연결 단락부분 제거 등3
논리 검사 장비 논리프로브 오실로스코프 논리 펄서 전류- tracer
디지틀 의 내부결함4-11 IC
일반적 내부 결함 요인
내부회로의 기능 결함1
입력 또는 출력이 나 접지에 단락2 VCC
입력 또는 출력이 개방3 (open)
두 핀 사이의 단락 나 접지 외4 (VCC )
내부회로의 기능 결함1
사양을 벗어난 동작
입력에 대한 적절한 반응이 일어나지 않음
- 15 -
내부 입력이 전원이나 접지에 단락된 경우2
입력상태를 나 상태에 고정--gt HIGH LOW (stuck at 1 or 0)
내부 출력이 전원이나 접지에 단락된 경우
출력 핀을 나 에 고정--gt HIGH LOW
예제 다음 회로의 측정결과 일어날 수 있는 내부 결함의 종류는lt 4-24gt
인버터의 내부 기능 결함(1) Z1
의 출력 핀 가 접지에 단락(2) Z1 4
입력 핀 이 접지에 단락(3) Z2 1
와 이 외부적으로 연결된 선이 접지(4) Z1-4 Z2-1
개방된 입력 또는 출력3
입력이 내부적으로 개방- IC
인가 입력이 출력에 영향을 주지 못하며 개방 입력은 부동상태
의 경우 논리 처럼 반응TTL 1
집적회로의 경우CMOS IC damage
출력이 내부적으로 개방- IC
- 16 -
인가된 입력에 무관하게 출력에 전압이 나타나지 않는다
이 출력에 들이 연결되면 개방입력 또는 부동입력상태IC
두 핀 사이의 단락4
내의 두 핀 사이의 내부단락은 논리신호 값을 동일하게 만든다 개의 입력신IC 2
호가 달라야 할 부분에서 같은 논리레벨이 나타나면 단락 가능성이 높다
외부결함4-12
개방 신호선에 대한 요인-
끊어진 선1
불량 납땜 느슨한 와이어 랩 연결2 (wire wrap)
의 연결이 끊어지거나 균열이 생긴 경우3 PCB
끊어지거나 구부러진 핀4
소켓과 핀의 접촉이 좋지 않은 불량소켓5 IC
의심되는 두 지점을 저항계로 검사하여 확인가능==gt
예제 다음 회로와 측정값으로 부터 가능한 회로결함은lt 4-27gt CMOS
단락된 신호선-
핀 사이의 내부단락과 같이 두 신호를 동일하게 한다IC
주원인 불량한 배선 솔더브리지 불완전한 에칭
- 17 -
저항계로 두 신호선의 단락 검사--gt
전원의 결함-
결함있는 전원장치나 과부하가 걸린 전원장치
의 불완전한 동작이나 불량동작--gt IC
가 많은 전류를 소비하는 경우IC
전원장치의 전압 레벨 검사
오실로스코프로 리플 파형 크기 관찰--gt
전원장치 결함시는 하나 이상의 들이 동작하지 않거나IC
불완전하게 동작
고장점검의 연구4-13
예제 그림 에서 이다lt 4-28gt 4-39 Y = AB + CAB
가 가 되는 조건은Y high
와 상관없이 또는C A = 1 B = 0
이다A = 0 B = 1 C = 1
측정결과로부터 에 결함이 있는 것을 알수 있고 그 가능원인으로는X
의 내부결함으로 출력이 가 되지 않는다1 Z1 LOW
점과 연결된 선의 어떤 점에서 에 외부단락2 X VCC
의 핀 이 와 내부 단락3 Z1 3 VCC
의 핀 가 와 내부 단락4 Z2 5 VCC
의 핀 이 와 내부 단락5 Z2 13 VCC
- 8 -
모든 은 한번 이상 묶음 속에 반드시 포함되어져야한다1
중복항 을 포함하지 않는다(redundant term)
의 크기와 소거변수의 관계- looping
1 -- 20 변수 소거0
2 -- 21 변수 소거1
4 -- 22 변수 소거2
8 -- 23 변수 소거3
16 -- 24 변수 소거 변수입력인 경우 출력은4 4 1
예제 개의 변수에 대한 카르노 맵lt 4-10gt 4
예제 같은 에서 두 개 이상 의 해를 가지는 예lt 4-13gt K-map ( )
- 9 -
예제 카르노 맵을 이용하여lt 4-14gt
y = 를 간소화하라
을 기준으로 묶음 형태- 0 (POS )
y = AB + AC
y = (A+B)(A+C)
로 표시- Dont care term X
주어진 입력 조합에 대해 특별히 정해진 출력을 필요로 하지 않는 경우
즉 어떤 입력조합에 대해서 출력이 이든 이든 상관없음을 의미 0 1
최대 묶음을 얻기 위해 항은 또는 로 사용된다==gt dont care 0 1
과 회로4-6 EXCLUSIVE_OR EXCLUSIVE_NOR
두 개의 입력이 서로 다를 때 출력이- 1
은 개의 입력만을 가진다- EX_OR (XOR) 2
7486 계열Quad XOR (TTL )
계열74C86 Quad XOR (CMOS )
BC BC BC BC
A 1 1 1 1
A 1
BC BC BC BC
A
A 0 0 0
- 10 -
74HC86 Quad XOR (high_speed CMOS)
Exclusive_NOR983790은 의 함수Exclusive_NOR (XNOR) XOR complement
x = (A B) = (AB + AB) = (A+B)(A+B) = AB + ABoplus일 때 출력 즉 두 입력이 같을 때 출력AB=11 AB=00 1 1
개의 입력2
74LS266983791 계열Quad XNOR (TTL )
74C266983791 Quad XNOR (CMOS)
74HC266983791 Quad XNOR (high_speed CMOS)
예제 와 는 각각 비트 진수이다 이 두수가 서로 같은 값을lt 4-17gt x1x0 y1y0 2 2
가질 때 출력이 가 되는 논리회로를 설계하라HIGH
진리표 작성하면 각 입력의 같은 자리수가 같을 때 출력이 1
예제 간소화시 나 를 이용한 예lt 4-18gt XOR XNOR
z = ABCD + ABCD + AD
= AD(BC + BC) + AD
- 10 -
= AD(B C) + ADoplus
패리티 발생기와 검사기4-7
비트 데이터에 대한 짝수 패리티 발생기 회로 설계4 (even)
패리티 발생기의 진리표(1)
부울식 유도(2)
P = D3D2D1D0 + D3D2D1D0 + D3D2D1D0
+ D3D2D1D0 + D3D2D1D0 + D3D2D1D0
+ D3D2D1D0 + D3D2D1D0
= D3D2(D1D0 + D1D0) + D3D2(D1D0 + D1D0)
+ D3D2(D1D0 + D1D0 ) + D3D2(D1D0 + D1D0)
= D3D2(D1 Doplus 0) + D3D2(D1 Doplus 0)
+ D3D2(D1 Doplus 0) + D3D2(D1 Doplus 0)
= (D1 Doplus 0) (D3D2+ D3D2)
+ (D1 Doplus 0)(D3D2 + D3D2)
= (D1 Doplus 0)(D3 Doplus 2) + (D1 Doplus 0)(D3 Doplus 2)
= D1 Doplus 0 Doplus 3 Doplus 2
= ((D3 Doplus 2) Doplus 1) Doplus 0 사용lt-- XOR
= ((D3 Doplus 2) (Doplus 1 Doplus 0)) lt-- better design
위식에서 개의 이용하여 짝수 패리티 발생기 구현- 3 XOR
전송시 비트의 데이터 패리티비트의 비트를 함께 전송4 + 5
홀수 패리티나 그외 어떤 수의 추가 비트라도 사용가능
D3D2D1D0 P
0 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 0 0 0
1 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
0
1
1
0
1
0
0
1
1
0
0
1
0
1
1
0
- 11 -
비트 짝수 패리티에 대한 검사기 설계5
진리표 작성(1)
비트 입력5 PD3D2D1D0
출력 C 1 if error
0 no error
부울식 유도(2)
C = P Doplus 3 Doplus 2 Doplus 1 Doplus 0
개의 게이트 사용4 XOR
패리티 사용 회로(3) Odd
비트 데이터에 대한 생성기4
P = (D3 Doplus 2 Doplus 1 Doplus 0 ) lt= XNOR
비트 검사기 회로5
C = (P Doplus 3 Doplus 2 Doplus 1 Doplus 0)
예 D3D2D1D0 인 경우= 0111
생성기Parity
0 1 = 1oplus1 1 = 0oplus
비트0 1 = 1 lt== parityoplus
PD3D2D1D0 인 경우= 00111
검사기Parity
0 0 = 0oplus0 1 = 1oplus
1 1 = 0oplus발생0 1 = 1 lt= Erroroplus
과 Even function Odd function
짝함수 입력에 포함된 의 개수가 을 포함한 짝수개인 함수- 1 0
홀함수 입력에 포함된 의 개수가 홀수개인 함수- 1
예 짝수 패리티 발생기 및 검사기는 odd function
홀수 패리티 발생기 및 검사기는 even function
짝함수와 홀함수는 서로 함수이다complement
입력 짝함수와 홀함수의 개수는 각각n minterm 2n 이다 2
디지틀 특성4-9 IC
디지틀 는 기판에 저항 다이오드 트랜지스터를 집적- IC Si -gtchip
은 다른 소자들과의 연결을 위해 패키지로 핀을 연결chip
패키지의 형태- dual in line package( DIP )
핀수 14 16 20 24 28 40 64
P = 1 P=0
PD3D2D1D0 PD3D2D1D0
P=1 P=0
C C
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 0 0 1 0 0 0 0 1
1 0 0 1 0 0 0 0 1 0
1 0 0 1 1 0 0 0 1 1
1 0 1 0 0 0 0 1 0 0
1 0 1 0 1 0 0 1 0 1
1 0 1 1 0 0 0 1 1 0
1 0 1 1 1 0 0 1 1 1
1 1 0 0 0 0 1 0 0 0
1 1 0 0 1 0 1 0 0 1
1 1 0 1 0 0 1 0 1 0
1 1 0 1 1 0 1 0 1 1
1 1 1 0 0 0 1 1 0 0
1 1 1 0 1 0 1 1 0 1
1 1 1 1 0 0 1 1 1 0
1 1 1 1 1 0 1 1 1 1
1 0
0 1
0 1
1 0
0 1
1 0
1 0
0 1
0 1
1 0
1 0
0 1
1 0
0 1
0 1
1 0
- 12 -
의 분류 등가 게이트 수의 집적도 에 의한 분류- IC (complexity)
복잡도 게이트 수
SSI (Small scale integration)
MSI (Medium scale integration)
LSI (Large scale integration)
VLSI (Very large scale integration)
ULSI (Ultra large scale integration)
GSI(Giga scale integration)
Fewer than 12
12 to 99
100 to 9999
10000 to 99999
100000 to 999999
1000000 or more
바이폴라 와 유니폴라- (bipolar) (unipolar)
바이폴라 바이폴라 접합 트랜지스터 또는IC (NPN PNP)
유니폴라 혹은 채널IC Unipolar FET (P N MOSFET)
(a) TTL inverter (b) CMOS inverter
시리즈- TTL
시리즈의 전기적 특성의 차이 전력소비 지연시간 스위칭속도TTL
같은 번호는 핀 배열과 기능 동일
- 13 -
TTL series Prefix Example IC
Standard TTL
Schottky TTL
Low power Schottky TTL
Advanced Schottky TTL
Advanced low power Schottky TTL
74
74S
74LS
74AS
74ALS
7404 (hex inv)
74S04
74LS04
74AS04
74ALS04
시리즈- CMOS
과 계열 초기 과 동일 기능이 많다4000 14000 CMOS TTL
그외 계열CMOS 74C 74HC 74HCT 74AC 74ACT
CMOS series Prefix Example IC
Metal gate CMOS
Metal gate pin compatible with TTL
과 핀양립 고속Si gate TTL
핀양립Si gate HS TTL
과 전기적특성 양립TTL
Advanced performance CMOS
과 핀 및 전기적특성TTL not compatible
Advanced performance CMOS
과전기적특성 양립 핀은TTL not compatible
40
74C
74HC
74HCT
74AC
74ACT
4001(quad NOR)
74C02
74HC02
74HCT02
74AC02
74ACT02
전원과 접지-
및 를 적절히 동작하기 위한 전원 연결 필요TTL CMOS IC
전원핀 는 라고도 함 VCC (CMOS VDD )
접지핀 는 라고도 함 GND (CMOS VSS )
논리값 전압범위-
는 일반적으로TTL VCC +5V
과 같이 사용시 사용CMOS VCC = 3V ~18V TTL 5V
과 의 입력 전압레벨-TTL CMOS
과 의 입력레벨은 전TTL CMOS
기적으로 동일하지 않다
- 14 -
연결되지 않은 부동 입력- ( )
의 입력을 부동입력IC floating --gt (floating input)
논리 이 인가된 것과 동일TTL 1
잡음 가 많은 곳에서는 오동작 가능(noise)
파괴 위험이 있어 반드시 또는 으로 연결필요CMOS IC 1 0
논리회로 연결도-
전기적 연결 핀번호 번호 소자 값 신호명 공급전압 등을 표시 IC
디지틀 시스템의 고장점검4-10
결함을 가진 디지틀 시스템을 수리하는 기본적인 세 가지 단계-
결함 검출 회로의 동작을 올바른 동작과 비교하고 관찰1
결함 격리 시험해 보고 결함부위를 격리2
결함 정정 고장난 부분 대치 잘못된 연결 단락부분 제거 등3
논리 검사 장비 논리프로브 오실로스코프 논리 펄서 전류- tracer
디지틀 의 내부결함4-11 IC
일반적 내부 결함 요인
내부회로의 기능 결함1
입력 또는 출력이 나 접지에 단락2 VCC
입력 또는 출력이 개방3 (open)
두 핀 사이의 단락 나 접지 외4 (VCC )
내부회로의 기능 결함1
사양을 벗어난 동작
입력에 대한 적절한 반응이 일어나지 않음
- 15 -
내부 입력이 전원이나 접지에 단락된 경우2
입력상태를 나 상태에 고정--gt HIGH LOW (stuck at 1 or 0)
내부 출력이 전원이나 접지에 단락된 경우
출력 핀을 나 에 고정--gt HIGH LOW
예제 다음 회로의 측정결과 일어날 수 있는 내부 결함의 종류는lt 4-24gt
인버터의 내부 기능 결함(1) Z1
의 출력 핀 가 접지에 단락(2) Z1 4
입력 핀 이 접지에 단락(3) Z2 1
와 이 외부적으로 연결된 선이 접지(4) Z1-4 Z2-1
개방된 입력 또는 출력3
입력이 내부적으로 개방- IC
인가 입력이 출력에 영향을 주지 못하며 개방 입력은 부동상태
의 경우 논리 처럼 반응TTL 1
집적회로의 경우CMOS IC damage
출력이 내부적으로 개방- IC
- 16 -
인가된 입력에 무관하게 출력에 전압이 나타나지 않는다
이 출력에 들이 연결되면 개방입력 또는 부동입력상태IC
두 핀 사이의 단락4
내의 두 핀 사이의 내부단락은 논리신호 값을 동일하게 만든다 개의 입력신IC 2
호가 달라야 할 부분에서 같은 논리레벨이 나타나면 단락 가능성이 높다
외부결함4-12
개방 신호선에 대한 요인-
끊어진 선1
불량 납땜 느슨한 와이어 랩 연결2 (wire wrap)
의 연결이 끊어지거나 균열이 생긴 경우3 PCB
끊어지거나 구부러진 핀4
소켓과 핀의 접촉이 좋지 않은 불량소켓5 IC
의심되는 두 지점을 저항계로 검사하여 확인가능==gt
예제 다음 회로와 측정값으로 부터 가능한 회로결함은lt 4-27gt CMOS
단락된 신호선-
핀 사이의 내부단락과 같이 두 신호를 동일하게 한다IC
주원인 불량한 배선 솔더브리지 불완전한 에칭
- 17 -
저항계로 두 신호선의 단락 검사--gt
전원의 결함-
결함있는 전원장치나 과부하가 걸린 전원장치
의 불완전한 동작이나 불량동작--gt IC
가 많은 전류를 소비하는 경우IC
전원장치의 전압 레벨 검사
오실로스코프로 리플 파형 크기 관찰--gt
전원장치 결함시는 하나 이상의 들이 동작하지 않거나IC
불완전하게 동작
고장점검의 연구4-13
예제 그림 에서 이다lt 4-28gt 4-39 Y = AB + CAB
가 가 되는 조건은Y high
와 상관없이 또는C A = 1 B = 0
이다A = 0 B = 1 C = 1
측정결과로부터 에 결함이 있는 것을 알수 있고 그 가능원인으로는X
의 내부결함으로 출력이 가 되지 않는다1 Z1 LOW
점과 연결된 선의 어떤 점에서 에 외부단락2 X VCC
의 핀 이 와 내부 단락3 Z1 3 VCC
의 핀 가 와 내부 단락4 Z2 5 VCC
의 핀 이 와 내부 단락5 Z2 13 VCC
- 9 -
예제 카르노 맵을 이용하여lt 4-14gt
y = 를 간소화하라
을 기준으로 묶음 형태- 0 (POS )
y = AB + AC
y = (A+B)(A+C)
로 표시- Dont care term X
주어진 입력 조합에 대해 특별히 정해진 출력을 필요로 하지 않는 경우
즉 어떤 입력조합에 대해서 출력이 이든 이든 상관없음을 의미 0 1
최대 묶음을 얻기 위해 항은 또는 로 사용된다==gt dont care 0 1
과 회로4-6 EXCLUSIVE_OR EXCLUSIVE_NOR
두 개의 입력이 서로 다를 때 출력이- 1
은 개의 입력만을 가진다- EX_OR (XOR) 2
7486 계열Quad XOR (TTL )
계열74C86 Quad XOR (CMOS )
BC BC BC BC
A 1 1 1 1
A 1
BC BC BC BC
A
A 0 0 0
- 10 -
74HC86 Quad XOR (high_speed CMOS)
Exclusive_NOR983790은 의 함수Exclusive_NOR (XNOR) XOR complement
x = (A B) = (AB + AB) = (A+B)(A+B) = AB + ABoplus일 때 출력 즉 두 입력이 같을 때 출력AB=11 AB=00 1 1
개의 입력2
74LS266983791 계열Quad XNOR (TTL )
74C266983791 Quad XNOR (CMOS)
74HC266983791 Quad XNOR (high_speed CMOS)
예제 와 는 각각 비트 진수이다 이 두수가 서로 같은 값을lt 4-17gt x1x0 y1y0 2 2
가질 때 출력이 가 되는 논리회로를 설계하라HIGH
진리표 작성하면 각 입력의 같은 자리수가 같을 때 출력이 1
예제 간소화시 나 를 이용한 예lt 4-18gt XOR XNOR
z = ABCD + ABCD + AD
= AD(BC + BC) + AD
- 10 -
= AD(B C) + ADoplus
패리티 발생기와 검사기4-7
비트 데이터에 대한 짝수 패리티 발생기 회로 설계4 (even)
패리티 발생기의 진리표(1)
부울식 유도(2)
P = D3D2D1D0 + D3D2D1D0 + D3D2D1D0
+ D3D2D1D0 + D3D2D1D0 + D3D2D1D0
+ D3D2D1D0 + D3D2D1D0
= D3D2(D1D0 + D1D0) + D3D2(D1D0 + D1D0)
+ D3D2(D1D0 + D1D0 ) + D3D2(D1D0 + D1D0)
= D3D2(D1 Doplus 0) + D3D2(D1 Doplus 0)
+ D3D2(D1 Doplus 0) + D3D2(D1 Doplus 0)
= (D1 Doplus 0) (D3D2+ D3D2)
+ (D1 Doplus 0)(D3D2 + D3D2)
= (D1 Doplus 0)(D3 Doplus 2) + (D1 Doplus 0)(D3 Doplus 2)
= D1 Doplus 0 Doplus 3 Doplus 2
= ((D3 Doplus 2) Doplus 1) Doplus 0 사용lt-- XOR
= ((D3 Doplus 2) (Doplus 1 Doplus 0)) lt-- better design
위식에서 개의 이용하여 짝수 패리티 발생기 구현- 3 XOR
전송시 비트의 데이터 패리티비트의 비트를 함께 전송4 + 5
홀수 패리티나 그외 어떤 수의 추가 비트라도 사용가능
D3D2D1D0 P
0 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 0 0 0
1 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
0
1
1
0
1
0
0
1
1
0
0
1
0
1
1
0
- 11 -
비트 짝수 패리티에 대한 검사기 설계5
진리표 작성(1)
비트 입력5 PD3D2D1D0
출력 C 1 if error
0 no error
부울식 유도(2)
C = P Doplus 3 Doplus 2 Doplus 1 Doplus 0
개의 게이트 사용4 XOR
패리티 사용 회로(3) Odd
비트 데이터에 대한 생성기4
P = (D3 Doplus 2 Doplus 1 Doplus 0 ) lt= XNOR
비트 검사기 회로5
C = (P Doplus 3 Doplus 2 Doplus 1 Doplus 0)
예 D3D2D1D0 인 경우= 0111
생성기Parity
0 1 = 1oplus1 1 = 0oplus
비트0 1 = 1 lt== parityoplus
PD3D2D1D0 인 경우= 00111
검사기Parity
0 0 = 0oplus0 1 = 1oplus
1 1 = 0oplus발생0 1 = 1 lt= Erroroplus
과 Even function Odd function
짝함수 입력에 포함된 의 개수가 을 포함한 짝수개인 함수- 1 0
홀함수 입력에 포함된 의 개수가 홀수개인 함수- 1
예 짝수 패리티 발생기 및 검사기는 odd function
홀수 패리티 발생기 및 검사기는 even function
짝함수와 홀함수는 서로 함수이다complement
입력 짝함수와 홀함수의 개수는 각각n minterm 2n 이다 2
디지틀 특성4-9 IC
디지틀 는 기판에 저항 다이오드 트랜지스터를 집적- IC Si -gtchip
은 다른 소자들과의 연결을 위해 패키지로 핀을 연결chip
패키지의 형태- dual in line package( DIP )
핀수 14 16 20 24 28 40 64
P = 1 P=0
PD3D2D1D0 PD3D2D1D0
P=1 P=0
C C
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 0 0 1 0 0 0 0 1
1 0 0 1 0 0 0 0 1 0
1 0 0 1 1 0 0 0 1 1
1 0 1 0 0 0 0 1 0 0
1 0 1 0 1 0 0 1 0 1
1 0 1 1 0 0 0 1 1 0
1 0 1 1 1 0 0 1 1 1
1 1 0 0 0 0 1 0 0 0
1 1 0 0 1 0 1 0 0 1
1 1 0 1 0 0 1 0 1 0
1 1 0 1 1 0 1 0 1 1
1 1 1 0 0 0 1 1 0 0
1 1 1 0 1 0 1 1 0 1
1 1 1 1 0 0 1 1 1 0
1 1 1 1 1 0 1 1 1 1
1 0
0 1
0 1
1 0
0 1
1 0
1 0
0 1
0 1
1 0
1 0
0 1
1 0
0 1
0 1
1 0
- 12 -
의 분류 등가 게이트 수의 집적도 에 의한 분류- IC (complexity)
복잡도 게이트 수
SSI (Small scale integration)
MSI (Medium scale integration)
LSI (Large scale integration)
VLSI (Very large scale integration)
ULSI (Ultra large scale integration)
GSI(Giga scale integration)
Fewer than 12
12 to 99
100 to 9999
10000 to 99999
100000 to 999999
1000000 or more
바이폴라 와 유니폴라- (bipolar) (unipolar)
바이폴라 바이폴라 접합 트랜지스터 또는IC (NPN PNP)
유니폴라 혹은 채널IC Unipolar FET (P N MOSFET)
(a) TTL inverter (b) CMOS inverter
시리즈- TTL
시리즈의 전기적 특성의 차이 전력소비 지연시간 스위칭속도TTL
같은 번호는 핀 배열과 기능 동일
- 13 -
TTL series Prefix Example IC
Standard TTL
Schottky TTL
Low power Schottky TTL
Advanced Schottky TTL
Advanced low power Schottky TTL
74
74S
74LS
74AS
74ALS
7404 (hex inv)
74S04
74LS04
74AS04
74ALS04
시리즈- CMOS
과 계열 초기 과 동일 기능이 많다4000 14000 CMOS TTL
그외 계열CMOS 74C 74HC 74HCT 74AC 74ACT
CMOS series Prefix Example IC
Metal gate CMOS
Metal gate pin compatible with TTL
과 핀양립 고속Si gate TTL
핀양립Si gate HS TTL
과 전기적특성 양립TTL
Advanced performance CMOS
과 핀 및 전기적특성TTL not compatible
Advanced performance CMOS
과전기적특성 양립 핀은TTL not compatible
40
74C
74HC
74HCT
74AC
74ACT
4001(quad NOR)
74C02
74HC02
74HCT02
74AC02
74ACT02
전원과 접지-
및 를 적절히 동작하기 위한 전원 연결 필요TTL CMOS IC
전원핀 는 라고도 함 VCC (CMOS VDD )
접지핀 는 라고도 함 GND (CMOS VSS )
논리값 전압범위-
는 일반적으로TTL VCC +5V
과 같이 사용시 사용CMOS VCC = 3V ~18V TTL 5V
과 의 입력 전압레벨-TTL CMOS
과 의 입력레벨은 전TTL CMOS
기적으로 동일하지 않다
- 14 -
연결되지 않은 부동 입력- ( )
의 입력을 부동입력IC floating --gt (floating input)
논리 이 인가된 것과 동일TTL 1
잡음 가 많은 곳에서는 오동작 가능(noise)
파괴 위험이 있어 반드시 또는 으로 연결필요CMOS IC 1 0
논리회로 연결도-
전기적 연결 핀번호 번호 소자 값 신호명 공급전압 등을 표시 IC
디지틀 시스템의 고장점검4-10
결함을 가진 디지틀 시스템을 수리하는 기본적인 세 가지 단계-
결함 검출 회로의 동작을 올바른 동작과 비교하고 관찰1
결함 격리 시험해 보고 결함부위를 격리2
결함 정정 고장난 부분 대치 잘못된 연결 단락부분 제거 등3
논리 검사 장비 논리프로브 오실로스코프 논리 펄서 전류- tracer
디지틀 의 내부결함4-11 IC
일반적 내부 결함 요인
내부회로의 기능 결함1
입력 또는 출력이 나 접지에 단락2 VCC
입력 또는 출력이 개방3 (open)
두 핀 사이의 단락 나 접지 외4 (VCC )
내부회로의 기능 결함1
사양을 벗어난 동작
입력에 대한 적절한 반응이 일어나지 않음
- 15 -
내부 입력이 전원이나 접지에 단락된 경우2
입력상태를 나 상태에 고정--gt HIGH LOW (stuck at 1 or 0)
내부 출력이 전원이나 접지에 단락된 경우
출력 핀을 나 에 고정--gt HIGH LOW
예제 다음 회로의 측정결과 일어날 수 있는 내부 결함의 종류는lt 4-24gt
인버터의 내부 기능 결함(1) Z1
의 출력 핀 가 접지에 단락(2) Z1 4
입력 핀 이 접지에 단락(3) Z2 1
와 이 외부적으로 연결된 선이 접지(4) Z1-4 Z2-1
개방된 입력 또는 출력3
입력이 내부적으로 개방- IC
인가 입력이 출력에 영향을 주지 못하며 개방 입력은 부동상태
의 경우 논리 처럼 반응TTL 1
집적회로의 경우CMOS IC damage
출력이 내부적으로 개방- IC
- 16 -
인가된 입력에 무관하게 출력에 전압이 나타나지 않는다
이 출력에 들이 연결되면 개방입력 또는 부동입력상태IC
두 핀 사이의 단락4
내의 두 핀 사이의 내부단락은 논리신호 값을 동일하게 만든다 개의 입력신IC 2
호가 달라야 할 부분에서 같은 논리레벨이 나타나면 단락 가능성이 높다
외부결함4-12
개방 신호선에 대한 요인-
끊어진 선1
불량 납땜 느슨한 와이어 랩 연결2 (wire wrap)
의 연결이 끊어지거나 균열이 생긴 경우3 PCB
끊어지거나 구부러진 핀4
소켓과 핀의 접촉이 좋지 않은 불량소켓5 IC
의심되는 두 지점을 저항계로 검사하여 확인가능==gt
예제 다음 회로와 측정값으로 부터 가능한 회로결함은lt 4-27gt CMOS
단락된 신호선-
핀 사이의 내부단락과 같이 두 신호를 동일하게 한다IC
주원인 불량한 배선 솔더브리지 불완전한 에칭
- 17 -
저항계로 두 신호선의 단락 검사--gt
전원의 결함-
결함있는 전원장치나 과부하가 걸린 전원장치
의 불완전한 동작이나 불량동작--gt IC
가 많은 전류를 소비하는 경우IC
전원장치의 전압 레벨 검사
오실로스코프로 리플 파형 크기 관찰--gt
전원장치 결함시는 하나 이상의 들이 동작하지 않거나IC
불완전하게 동작
고장점검의 연구4-13
예제 그림 에서 이다lt 4-28gt 4-39 Y = AB + CAB
가 가 되는 조건은Y high
와 상관없이 또는C A = 1 B = 0
이다A = 0 B = 1 C = 1
측정결과로부터 에 결함이 있는 것을 알수 있고 그 가능원인으로는X
의 내부결함으로 출력이 가 되지 않는다1 Z1 LOW
점과 연결된 선의 어떤 점에서 에 외부단락2 X VCC
의 핀 이 와 내부 단락3 Z1 3 VCC
의 핀 가 와 내부 단락4 Z2 5 VCC
의 핀 이 와 내부 단락5 Z2 13 VCC
- 10 -
74HC86 Quad XOR (high_speed CMOS)
Exclusive_NOR983790은 의 함수Exclusive_NOR (XNOR) XOR complement
x = (A B) = (AB + AB) = (A+B)(A+B) = AB + ABoplus일 때 출력 즉 두 입력이 같을 때 출력AB=11 AB=00 1 1
개의 입력2
74LS266983791 계열Quad XNOR (TTL )
74C266983791 Quad XNOR (CMOS)
74HC266983791 Quad XNOR (high_speed CMOS)
예제 와 는 각각 비트 진수이다 이 두수가 서로 같은 값을lt 4-17gt x1x0 y1y0 2 2
가질 때 출력이 가 되는 논리회로를 설계하라HIGH
진리표 작성하면 각 입력의 같은 자리수가 같을 때 출력이 1
예제 간소화시 나 를 이용한 예lt 4-18gt XOR XNOR
z = ABCD + ABCD + AD
= AD(BC + BC) + AD
- 10 -
= AD(B C) + ADoplus
패리티 발생기와 검사기4-7
비트 데이터에 대한 짝수 패리티 발생기 회로 설계4 (even)
패리티 발생기의 진리표(1)
부울식 유도(2)
P = D3D2D1D0 + D3D2D1D0 + D3D2D1D0
+ D3D2D1D0 + D3D2D1D0 + D3D2D1D0
+ D3D2D1D0 + D3D2D1D0
= D3D2(D1D0 + D1D0) + D3D2(D1D0 + D1D0)
+ D3D2(D1D0 + D1D0 ) + D3D2(D1D0 + D1D0)
= D3D2(D1 Doplus 0) + D3D2(D1 Doplus 0)
+ D3D2(D1 Doplus 0) + D3D2(D1 Doplus 0)
= (D1 Doplus 0) (D3D2+ D3D2)
+ (D1 Doplus 0)(D3D2 + D3D2)
= (D1 Doplus 0)(D3 Doplus 2) + (D1 Doplus 0)(D3 Doplus 2)
= D1 Doplus 0 Doplus 3 Doplus 2
= ((D3 Doplus 2) Doplus 1) Doplus 0 사용lt-- XOR
= ((D3 Doplus 2) (Doplus 1 Doplus 0)) lt-- better design
위식에서 개의 이용하여 짝수 패리티 발생기 구현- 3 XOR
전송시 비트의 데이터 패리티비트의 비트를 함께 전송4 + 5
홀수 패리티나 그외 어떤 수의 추가 비트라도 사용가능
D3D2D1D0 P
0 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 0 0 0
1 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
0
1
1
0
1
0
0
1
1
0
0
1
0
1
1
0
- 11 -
비트 짝수 패리티에 대한 검사기 설계5
진리표 작성(1)
비트 입력5 PD3D2D1D0
출력 C 1 if error
0 no error
부울식 유도(2)
C = P Doplus 3 Doplus 2 Doplus 1 Doplus 0
개의 게이트 사용4 XOR
패리티 사용 회로(3) Odd
비트 데이터에 대한 생성기4
P = (D3 Doplus 2 Doplus 1 Doplus 0 ) lt= XNOR
비트 검사기 회로5
C = (P Doplus 3 Doplus 2 Doplus 1 Doplus 0)
예 D3D2D1D0 인 경우= 0111
생성기Parity
0 1 = 1oplus1 1 = 0oplus
비트0 1 = 1 lt== parityoplus
PD3D2D1D0 인 경우= 00111
검사기Parity
0 0 = 0oplus0 1 = 1oplus
1 1 = 0oplus발생0 1 = 1 lt= Erroroplus
과 Even function Odd function
짝함수 입력에 포함된 의 개수가 을 포함한 짝수개인 함수- 1 0
홀함수 입력에 포함된 의 개수가 홀수개인 함수- 1
예 짝수 패리티 발생기 및 검사기는 odd function
홀수 패리티 발생기 및 검사기는 even function
짝함수와 홀함수는 서로 함수이다complement
입력 짝함수와 홀함수의 개수는 각각n minterm 2n 이다 2
디지틀 특성4-9 IC
디지틀 는 기판에 저항 다이오드 트랜지스터를 집적- IC Si -gtchip
은 다른 소자들과의 연결을 위해 패키지로 핀을 연결chip
패키지의 형태- dual in line package( DIP )
핀수 14 16 20 24 28 40 64
P = 1 P=0
PD3D2D1D0 PD3D2D1D0
P=1 P=0
C C
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 0 0 1 0 0 0 0 1
1 0 0 1 0 0 0 0 1 0
1 0 0 1 1 0 0 0 1 1
1 0 1 0 0 0 0 1 0 0
1 0 1 0 1 0 0 1 0 1
1 0 1 1 0 0 0 1 1 0
1 0 1 1 1 0 0 1 1 1
1 1 0 0 0 0 1 0 0 0
1 1 0 0 1 0 1 0 0 1
1 1 0 1 0 0 1 0 1 0
1 1 0 1 1 0 1 0 1 1
1 1 1 0 0 0 1 1 0 0
1 1 1 0 1 0 1 1 0 1
1 1 1 1 0 0 1 1 1 0
1 1 1 1 1 0 1 1 1 1
1 0
0 1
0 1
1 0
0 1
1 0
1 0
0 1
0 1
1 0
1 0
0 1
1 0
0 1
0 1
1 0
- 12 -
의 분류 등가 게이트 수의 집적도 에 의한 분류- IC (complexity)
복잡도 게이트 수
SSI (Small scale integration)
MSI (Medium scale integration)
LSI (Large scale integration)
VLSI (Very large scale integration)
ULSI (Ultra large scale integration)
GSI(Giga scale integration)
Fewer than 12
12 to 99
100 to 9999
10000 to 99999
100000 to 999999
1000000 or more
바이폴라 와 유니폴라- (bipolar) (unipolar)
바이폴라 바이폴라 접합 트랜지스터 또는IC (NPN PNP)
유니폴라 혹은 채널IC Unipolar FET (P N MOSFET)
(a) TTL inverter (b) CMOS inverter
시리즈- TTL
시리즈의 전기적 특성의 차이 전력소비 지연시간 스위칭속도TTL
같은 번호는 핀 배열과 기능 동일
- 13 -
TTL series Prefix Example IC
Standard TTL
Schottky TTL
Low power Schottky TTL
Advanced Schottky TTL
Advanced low power Schottky TTL
74
74S
74LS
74AS
74ALS
7404 (hex inv)
74S04
74LS04
74AS04
74ALS04
시리즈- CMOS
과 계열 초기 과 동일 기능이 많다4000 14000 CMOS TTL
그외 계열CMOS 74C 74HC 74HCT 74AC 74ACT
CMOS series Prefix Example IC
Metal gate CMOS
Metal gate pin compatible with TTL
과 핀양립 고속Si gate TTL
핀양립Si gate HS TTL
과 전기적특성 양립TTL
Advanced performance CMOS
과 핀 및 전기적특성TTL not compatible
Advanced performance CMOS
과전기적특성 양립 핀은TTL not compatible
40
74C
74HC
74HCT
74AC
74ACT
4001(quad NOR)
74C02
74HC02
74HCT02
74AC02
74ACT02
전원과 접지-
및 를 적절히 동작하기 위한 전원 연결 필요TTL CMOS IC
전원핀 는 라고도 함 VCC (CMOS VDD )
접지핀 는 라고도 함 GND (CMOS VSS )
논리값 전압범위-
는 일반적으로TTL VCC +5V
과 같이 사용시 사용CMOS VCC = 3V ~18V TTL 5V
과 의 입력 전압레벨-TTL CMOS
과 의 입력레벨은 전TTL CMOS
기적으로 동일하지 않다
- 14 -
연결되지 않은 부동 입력- ( )
의 입력을 부동입력IC floating --gt (floating input)
논리 이 인가된 것과 동일TTL 1
잡음 가 많은 곳에서는 오동작 가능(noise)
파괴 위험이 있어 반드시 또는 으로 연결필요CMOS IC 1 0
논리회로 연결도-
전기적 연결 핀번호 번호 소자 값 신호명 공급전압 등을 표시 IC
디지틀 시스템의 고장점검4-10
결함을 가진 디지틀 시스템을 수리하는 기본적인 세 가지 단계-
결함 검출 회로의 동작을 올바른 동작과 비교하고 관찰1
결함 격리 시험해 보고 결함부위를 격리2
결함 정정 고장난 부분 대치 잘못된 연결 단락부분 제거 등3
논리 검사 장비 논리프로브 오실로스코프 논리 펄서 전류- tracer
디지틀 의 내부결함4-11 IC
일반적 내부 결함 요인
내부회로의 기능 결함1
입력 또는 출력이 나 접지에 단락2 VCC
입력 또는 출력이 개방3 (open)
두 핀 사이의 단락 나 접지 외4 (VCC )
내부회로의 기능 결함1
사양을 벗어난 동작
입력에 대한 적절한 반응이 일어나지 않음
- 15 -
내부 입력이 전원이나 접지에 단락된 경우2
입력상태를 나 상태에 고정--gt HIGH LOW (stuck at 1 or 0)
내부 출력이 전원이나 접지에 단락된 경우
출력 핀을 나 에 고정--gt HIGH LOW
예제 다음 회로의 측정결과 일어날 수 있는 내부 결함의 종류는lt 4-24gt
인버터의 내부 기능 결함(1) Z1
의 출력 핀 가 접지에 단락(2) Z1 4
입력 핀 이 접지에 단락(3) Z2 1
와 이 외부적으로 연결된 선이 접지(4) Z1-4 Z2-1
개방된 입력 또는 출력3
입력이 내부적으로 개방- IC
인가 입력이 출력에 영향을 주지 못하며 개방 입력은 부동상태
의 경우 논리 처럼 반응TTL 1
집적회로의 경우CMOS IC damage
출력이 내부적으로 개방- IC
- 16 -
인가된 입력에 무관하게 출력에 전압이 나타나지 않는다
이 출력에 들이 연결되면 개방입력 또는 부동입력상태IC
두 핀 사이의 단락4
내의 두 핀 사이의 내부단락은 논리신호 값을 동일하게 만든다 개의 입력신IC 2
호가 달라야 할 부분에서 같은 논리레벨이 나타나면 단락 가능성이 높다
외부결함4-12
개방 신호선에 대한 요인-
끊어진 선1
불량 납땜 느슨한 와이어 랩 연결2 (wire wrap)
의 연결이 끊어지거나 균열이 생긴 경우3 PCB
끊어지거나 구부러진 핀4
소켓과 핀의 접촉이 좋지 않은 불량소켓5 IC
의심되는 두 지점을 저항계로 검사하여 확인가능==gt
예제 다음 회로와 측정값으로 부터 가능한 회로결함은lt 4-27gt CMOS
단락된 신호선-
핀 사이의 내부단락과 같이 두 신호를 동일하게 한다IC
주원인 불량한 배선 솔더브리지 불완전한 에칭
- 17 -
저항계로 두 신호선의 단락 검사--gt
전원의 결함-
결함있는 전원장치나 과부하가 걸린 전원장치
의 불완전한 동작이나 불량동작--gt IC
가 많은 전류를 소비하는 경우IC
전원장치의 전압 레벨 검사
오실로스코프로 리플 파형 크기 관찰--gt
전원장치 결함시는 하나 이상의 들이 동작하지 않거나IC
불완전하게 동작
고장점검의 연구4-13
예제 그림 에서 이다lt 4-28gt 4-39 Y = AB + CAB
가 가 되는 조건은Y high
와 상관없이 또는C A = 1 B = 0
이다A = 0 B = 1 C = 1
측정결과로부터 에 결함이 있는 것을 알수 있고 그 가능원인으로는X
의 내부결함으로 출력이 가 되지 않는다1 Z1 LOW
점과 연결된 선의 어떤 점에서 에 외부단락2 X VCC
의 핀 이 와 내부 단락3 Z1 3 VCC
의 핀 가 와 내부 단락4 Z2 5 VCC
의 핀 이 와 내부 단락5 Z2 13 VCC
- 10 -
= AD(B C) + ADoplus
패리티 발생기와 검사기4-7
비트 데이터에 대한 짝수 패리티 발생기 회로 설계4 (even)
패리티 발생기의 진리표(1)
부울식 유도(2)
P = D3D2D1D0 + D3D2D1D0 + D3D2D1D0
+ D3D2D1D0 + D3D2D1D0 + D3D2D1D0
+ D3D2D1D0 + D3D2D1D0
= D3D2(D1D0 + D1D0) + D3D2(D1D0 + D1D0)
+ D3D2(D1D0 + D1D0 ) + D3D2(D1D0 + D1D0)
= D3D2(D1 Doplus 0) + D3D2(D1 Doplus 0)
+ D3D2(D1 Doplus 0) + D3D2(D1 Doplus 0)
= (D1 Doplus 0) (D3D2+ D3D2)
+ (D1 Doplus 0)(D3D2 + D3D2)
= (D1 Doplus 0)(D3 Doplus 2) + (D1 Doplus 0)(D3 Doplus 2)
= D1 Doplus 0 Doplus 3 Doplus 2
= ((D3 Doplus 2) Doplus 1) Doplus 0 사용lt-- XOR
= ((D3 Doplus 2) (Doplus 1 Doplus 0)) lt-- better design
위식에서 개의 이용하여 짝수 패리티 발생기 구현- 3 XOR
전송시 비트의 데이터 패리티비트의 비트를 함께 전송4 + 5
홀수 패리티나 그외 어떤 수의 추가 비트라도 사용가능
D3D2D1D0 P
0 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 0 0 0
1 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
0
1
1
0
1
0
0
1
1
0
0
1
0
1
1
0
- 11 -
비트 짝수 패리티에 대한 검사기 설계5
진리표 작성(1)
비트 입력5 PD3D2D1D0
출력 C 1 if error
0 no error
부울식 유도(2)
C = P Doplus 3 Doplus 2 Doplus 1 Doplus 0
개의 게이트 사용4 XOR
패리티 사용 회로(3) Odd
비트 데이터에 대한 생성기4
P = (D3 Doplus 2 Doplus 1 Doplus 0 ) lt= XNOR
비트 검사기 회로5
C = (P Doplus 3 Doplus 2 Doplus 1 Doplus 0)
예 D3D2D1D0 인 경우= 0111
생성기Parity
0 1 = 1oplus1 1 = 0oplus
비트0 1 = 1 lt== parityoplus
PD3D2D1D0 인 경우= 00111
검사기Parity
0 0 = 0oplus0 1 = 1oplus
1 1 = 0oplus발생0 1 = 1 lt= Erroroplus
과 Even function Odd function
짝함수 입력에 포함된 의 개수가 을 포함한 짝수개인 함수- 1 0
홀함수 입력에 포함된 의 개수가 홀수개인 함수- 1
예 짝수 패리티 발생기 및 검사기는 odd function
홀수 패리티 발생기 및 검사기는 even function
짝함수와 홀함수는 서로 함수이다complement
입력 짝함수와 홀함수의 개수는 각각n minterm 2n 이다 2
디지틀 특성4-9 IC
디지틀 는 기판에 저항 다이오드 트랜지스터를 집적- IC Si -gtchip
은 다른 소자들과의 연결을 위해 패키지로 핀을 연결chip
패키지의 형태- dual in line package( DIP )
핀수 14 16 20 24 28 40 64
P = 1 P=0
PD3D2D1D0 PD3D2D1D0
P=1 P=0
C C
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 0 0 1 0 0 0 0 1
1 0 0 1 0 0 0 0 1 0
1 0 0 1 1 0 0 0 1 1
1 0 1 0 0 0 0 1 0 0
1 0 1 0 1 0 0 1 0 1
1 0 1 1 0 0 0 1 1 0
1 0 1 1 1 0 0 1 1 1
1 1 0 0 0 0 1 0 0 0
1 1 0 0 1 0 1 0 0 1
1 1 0 1 0 0 1 0 1 0
1 1 0 1 1 0 1 0 1 1
1 1 1 0 0 0 1 1 0 0
1 1 1 0 1 0 1 1 0 1
1 1 1 1 0 0 1 1 1 0
1 1 1 1 1 0 1 1 1 1
1 0
0 1
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1 0
0 1
1 0
1 0
0 1
0 1
1 0
1 0
0 1
1 0
0 1
0 1
1 0
- 12 -
의 분류 등가 게이트 수의 집적도 에 의한 분류- IC (complexity)
복잡도 게이트 수
SSI (Small scale integration)
MSI (Medium scale integration)
LSI (Large scale integration)
VLSI (Very large scale integration)
ULSI (Ultra large scale integration)
GSI(Giga scale integration)
Fewer than 12
12 to 99
100 to 9999
10000 to 99999
100000 to 999999
1000000 or more
바이폴라 와 유니폴라- (bipolar) (unipolar)
바이폴라 바이폴라 접합 트랜지스터 또는IC (NPN PNP)
유니폴라 혹은 채널IC Unipolar FET (P N MOSFET)
(a) TTL inverter (b) CMOS inverter
시리즈- TTL
시리즈의 전기적 특성의 차이 전력소비 지연시간 스위칭속도TTL
같은 번호는 핀 배열과 기능 동일
- 13 -
TTL series Prefix Example IC
Standard TTL
Schottky TTL
Low power Schottky TTL
Advanced Schottky TTL
Advanced low power Schottky TTL
74
74S
74LS
74AS
74ALS
7404 (hex inv)
74S04
74LS04
74AS04
74ALS04
시리즈- CMOS
과 계열 초기 과 동일 기능이 많다4000 14000 CMOS TTL
그외 계열CMOS 74C 74HC 74HCT 74AC 74ACT
CMOS series Prefix Example IC
Metal gate CMOS
Metal gate pin compatible with TTL
과 핀양립 고속Si gate TTL
핀양립Si gate HS TTL
과 전기적특성 양립TTL
Advanced performance CMOS
과 핀 및 전기적특성TTL not compatible
Advanced performance CMOS
과전기적특성 양립 핀은TTL not compatible
40
74C
74HC
74HCT
74AC
74ACT
4001(quad NOR)
74C02
74HC02
74HCT02
74AC02
74ACT02
전원과 접지-
및 를 적절히 동작하기 위한 전원 연결 필요TTL CMOS IC
전원핀 는 라고도 함 VCC (CMOS VDD )
접지핀 는 라고도 함 GND (CMOS VSS )
논리값 전압범위-
는 일반적으로TTL VCC +5V
과 같이 사용시 사용CMOS VCC = 3V ~18V TTL 5V
과 의 입력 전압레벨-TTL CMOS
과 의 입력레벨은 전TTL CMOS
기적으로 동일하지 않다
- 14 -
연결되지 않은 부동 입력- ( )
의 입력을 부동입력IC floating --gt (floating input)
논리 이 인가된 것과 동일TTL 1
잡음 가 많은 곳에서는 오동작 가능(noise)
파괴 위험이 있어 반드시 또는 으로 연결필요CMOS IC 1 0
논리회로 연결도-
전기적 연결 핀번호 번호 소자 값 신호명 공급전압 등을 표시 IC
디지틀 시스템의 고장점검4-10
결함을 가진 디지틀 시스템을 수리하는 기본적인 세 가지 단계-
결함 검출 회로의 동작을 올바른 동작과 비교하고 관찰1
결함 격리 시험해 보고 결함부위를 격리2
결함 정정 고장난 부분 대치 잘못된 연결 단락부분 제거 등3
논리 검사 장비 논리프로브 오실로스코프 논리 펄서 전류- tracer
디지틀 의 내부결함4-11 IC
일반적 내부 결함 요인
내부회로의 기능 결함1
입력 또는 출력이 나 접지에 단락2 VCC
입력 또는 출력이 개방3 (open)
두 핀 사이의 단락 나 접지 외4 (VCC )
내부회로의 기능 결함1
사양을 벗어난 동작
입력에 대한 적절한 반응이 일어나지 않음
- 15 -
내부 입력이 전원이나 접지에 단락된 경우2
입력상태를 나 상태에 고정--gt HIGH LOW (stuck at 1 or 0)
내부 출력이 전원이나 접지에 단락된 경우
출력 핀을 나 에 고정--gt HIGH LOW
예제 다음 회로의 측정결과 일어날 수 있는 내부 결함의 종류는lt 4-24gt
인버터의 내부 기능 결함(1) Z1
의 출력 핀 가 접지에 단락(2) Z1 4
입력 핀 이 접지에 단락(3) Z2 1
와 이 외부적으로 연결된 선이 접지(4) Z1-4 Z2-1
개방된 입력 또는 출력3
입력이 내부적으로 개방- IC
인가 입력이 출력에 영향을 주지 못하며 개방 입력은 부동상태
의 경우 논리 처럼 반응TTL 1
집적회로의 경우CMOS IC damage
출력이 내부적으로 개방- IC
- 16 -
인가된 입력에 무관하게 출력에 전압이 나타나지 않는다
이 출력에 들이 연결되면 개방입력 또는 부동입력상태IC
두 핀 사이의 단락4
내의 두 핀 사이의 내부단락은 논리신호 값을 동일하게 만든다 개의 입력신IC 2
호가 달라야 할 부분에서 같은 논리레벨이 나타나면 단락 가능성이 높다
외부결함4-12
개방 신호선에 대한 요인-
끊어진 선1
불량 납땜 느슨한 와이어 랩 연결2 (wire wrap)
의 연결이 끊어지거나 균열이 생긴 경우3 PCB
끊어지거나 구부러진 핀4
소켓과 핀의 접촉이 좋지 않은 불량소켓5 IC
의심되는 두 지점을 저항계로 검사하여 확인가능==gt
예제 다음 회로와 측정값으로 부터 가능한 회로결함은lt 4-27gt CMOS
단락된 신호선-
핀 사이의 내부단락과 같이 두 신호를 동일하게 한다IC
주원인 불량한 배선 솔더브리지 불완전한 에칭
- 17 -
저항계로 두 신호선의 단락 검사--gt
전원의 결함-
결함있는 전원장치나 과부하가 걸린 전원장치
의 불완전한 동작이나 불량동작--gt IC
가 많은 전류를 소비하는 경우IC
전원장치의 전압 레벨 검사
오실로스코프로 리플 파형 크기 관찰--gt
전원장치 결함시는 하나 이상의 들이 동작하지 않거나IC
불완전하게 동작
고장점검의 연구4-13
예제 그림 에서 이다lt 4-28gt 4-39 Y = AB + CAB
가 가 되는 조건은Y high
와 상관없이 또는C A = 1 B = 0
이다A = 0 B = 1 C = 1
측정결과로부터 에 결함이 있는 것을 알수 있고 그 가능원인으로는X
의 내부결함으로 출력이 가 되지 않는다1 Z1 LOW
점과 연결된 선의 어떤 점에서 에 외부단락2 X VCC
의 핀 이 와 내부 단락3 Z1 3 VCC
의 핀 가 와 내부 단락4 Z2 5 VCC
의 핀 이 와 내부 단락5 Z2 13 VCC
- 11 -
비트 짝수 패리티에 대한 검사기 설계5
진리표 작성(1)
비트 입력5 PD3D2D1D0
출력 C 1 if error
0 no error
부울식 유도(2)
C = P Doplus 3 Doplus 2 Doplus 1 Doplus 0
개의 게이트 사용4 XOR
패리티 사용 회로(3) Odd
비트 데이터에 대한 생성기4
P = (D3 Doplus 2 Doplus 1 Doplus 0 ) lt= XNOR
비트 검사기 회로5
C = (P Doplus 3 Doplus 2 Doplus 1 Doplus 0)
예 D3D2D1D0 인 경우= 0111
생성기Parity
0 1 = 1oplus1 1 = 0oplus
비트0 1 = 1 lt== parityoplus
PD3D2D1D0 인 경우= 00111
검사기Parity
0 0 = 0oplus0 1 = 1oplus
1 1 = 0oplus발생0 1 = 1 lt= Erroroplus
과 Even function Odd function
짝함수 입력에 포함된 의 개수가 을 포함한 짝수개인 함수- 1 0
홀함수 입력에 포함된 의 개수가 홀수개인 함수- 1
예 짝수 패리티 발생기 및 검사기는 odd function
홀수 패리티 발생기 및 검사기는 even function
짝함수와 홀함수는 서로 함수이다complement
입력 짝함수와 홀함수의 개수는 각각n minterm 2n 이다 2
디지틀 특성4-9 IC
디지틀 는 기판에 저항 다이오드 트랜지스터를 집적- IC Si -gtchip
은 다른 소자들과의 연결을 위해 패키지로 핀을 연결chip
패키지의 형태- dual in line package( DIP )
핀수 14 16 20 24 28 40 64
P = 1 P=0
PD3D2D1D0 PD3D2D1D0
P=1 P=0
C C
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 0 0 1 0 0 0 0 1
1 0 0 1 0 0 0 0 1 0
1 0 0 1 1 0 0 0 1 1
1 0 1 0 0 0 0 1 0 0
1 0 1 0 1 0 0 1 0 1
1 0 1 1 0 0 0 1 1 0
1 0 1 1 1 0 0 1 1 1
1 1 0 0 0 0 1 0 0 0
1 1 0 0 1 0 1 0 0 1
1 1 0 1 0 0 1 0 1 0
1 1 0 1 1 0 1 0 1 1
1 1 1 0 0 0 1 1 0 0
1 1 1 0 1 0 1 1 0 1
1 1 1 1 0 0 1 1 1 0
1 1 1 1 1 0 1 1 1 1
1 0
0 1
0 1
1 0
0 1
1 0
1 0
0 1
0 1
1 0
1 0
0 1
1 0
0 1
0 1
1 0
- 12 -
의 분류 등가 게이트 수의 집적도 에 의한 분류- IC (complexity)
복잡도 게이트 수
SSI (Small scale integration)
MSI (Medium scale integration)
LSI (Large scale integration)
VLSI (Very large scale integration)
ULSI (Ultra large scale integration)
GSI(Giga scale integration)
Fewer than 12
12 to 99
100 to 9999
10000 to 99999
100000 to 999999
1000000 or more
바이폴라 와 유니폴라- (bipolar) (unipolar)
바이폴라 바이폴라 접합 트랜지스터 또는IC (NPN PNP)
유니폴라 혹은 채널IC Unipolar FET (P N MOSFET)
(a) TTL inverter (b) CMOS inverter
시리즈- TTL
시리즈의 전기적 특성의 차이 전력소비 지연시간 스위칭속도TTL
같은 번호는 핀 배열과 기능 동일
- 13 -
TTL series Prefix Example IC
Standard TTL
Schottky TTL
Low power Schottky TTL
Advanced Schottky TTL
Advanced low power Schottky TTL
74
74S
74LS
74AS
74ALS
7404 (hex inv)
74S04
74LS04
74AS04
74ALS04
시리즈- CMOS
과 계열 초기 과 동일 기능이 많다4000 14000 CMOS TTL
그외 계열CMOS 74C 74HC 74HCT 74AC 74ACT
CMOS series Prefix Example IC
Metal gate CMOS
Metal gate pin compatible with TTL
과 핀양립 고속Si gate TTL
핀양립Si gate HS TTL
과 전기적특성 양립TTL
Advanced performance CMOS
과 핀 및 전기적특성TTL not compatible
Advanced performance CMOS
과전기적특성 양립 핀은TTL not compatible
40
74C
74HC
74HCT
74AC
74ACT
4001(quad NOR)
74C02
74HC02
74HCT02
74AC02
74ACT02
전원과 접지-
및 를 적절히 동작하기 위한 전원 연결 필요TTL CMOS IC
전원핀 는 라고도 함 VCC (CMOS VDD )
접지핀 는 라고도 함 GND (CMOS VSS )
논리값 전압범위-
는 일반적으로TTL VCC +5V
과 같이 사용시 사용CMOS VCC = 3V ~18V TTL 5V
과 의 입력 전압레벨-TTL CMOS
과 의 입력레벨은 전TTL CMOS
기적으로 동일하지 않다
- 14 -
연결되지 않은 부동 입력- ( )
의 입력을 부동입력IC floating --gt (floating input)
논리 이 인가된 것과 동일TTL 1
잡음 가 많은 곳에서는 오동작 가능(noise)
파괴 위험이 있어 반드시 또는 으로 연결필요CMOS IC 1 0
논리회로 연결도-
전기적 연결 핀번호 번호 소자 값 신호명 공급전압 등을 표시 IC
디지틀 시스템의 고장점검4-10
결함을 가진 디지틀 시스템을 수리하는 기본적인 세 가지 단계-
결함 검출 회로의 동작을 올바른 동작과 비교하고 관찰1
결함 격리 시험해 보고 결함부위를 격리2
결함 정정 고장난 부분 대치 잘못된 연결 단락부분 제거 등3
논리 검사 장비 논리프로브 오실로스코프 논리 펄서 전류- tracer
디지틀 의 내부결함4-11 IC
일반적 내부 결함 요인
내부회로의 기능 결함1
입력 또는 출력이 나 접지에 단락2 VCC
입력 또는 출력이 개방3 (open)
두 핀 사이의 단락 나 접지 외4 (VCC )
내부회로의 기능 결함1
사양을 벗어난 동작
입력에 대한 적절한 반응이 일어나지 않음
- 15 -
내부 입력이 전원이나 접지에 단락된 경우2
입력상태를 나 상태에 고정--gt HIGH LOW (stuck at 1 or 0)
내부 출력이 전원이나 접지에 단락된 경우
출력 핀을 나 에 고정--gt HIGH LOW
예제 다음 회로의 측정결과 일어날 수 있는 내부 결함의 종류는lt 4-24gt
인버터의 내부 기능 결함(1) Z1
의 출력 핀 가 접지에 단락(2) Z1 4
입력 핀 이 접지에 단락(3) Z2 1
와 이 외부적으로 연결된 선이 접지(4) Z1-4 Z2-1
개방된 입력 또는 출력3
입력이 내부적으로 개방- IC
인가 입력이 출력에 영향을 주지 못하며 개방 입력은 부동상태
의 경우 논리 처럼 반응TTL 1
집적회로의 경우CMOS IC damage
출력이 내부적으로 개방- IC
- 16 -
인가된 입력에 무관하게 출력에 전압이 나타나지 않는다
이 출력에 들이 연결되면 개방입력 또는 부동입력상태IC
두 핀 사이의 단락4
내의 두 핀 사이의 내부단락은 논리신호 값을 동일하게 만든다 개의 입력신IC 2
호가 달라야 할 부분에서 같은 논리레벨이 나타나면 단락 가능성이 높다
외부결함4-12
개방 신호선에 대한 요인-
끊어진 선1
불량 납땜 느슨한 와이어 랩 연결2 (wire wrap)
의 연결이 끊어지거나 균열이 생긴 경우3 PCB
끊어지거나 구부러진 핀4
소켓과 핀의 접촉이 좋지 않은 불량소켓5 IC
의심되는 두 지점을 저항계로 검사하여 확인가능==gt
예제 다음 회로와 측정값으로 부터 가능한 회로결함은lt 4-27gt CMOS
단락된 신호선-
핀 사이의 내부단락과 같이 두 신호를 동일하게 한다IC
주원인 불량한 배선 솔더브리지 불완전한 에칭
- 17 -
저항계로 두 신호선의 단락 검사--gt
전원의 결함-
결함있는 전원장치나 과부하가 걸린 전원장치
의 불완전한 동작이나 불량동작--gt IC
가 많은 전류를 소비하는 경우IC
전원장치의 전압 레벨 검사
오실로스코프로 리플 파형 크기 관찰--gt
전원장치 결함시는 하나 이상의 들이 동작하지 않거나IC
불완전하게 동작
고장점검의 연구4-13
예제 그림 에서 이다lt 4-28gt 4-39 Y = AB + CAB
가 가 되는 조건은Y high
와 상관없이 또는C A = 1 B = 0
이다A = 0 B = 1 C = 1
측정결과로부터 에 결함이 있는 것을 알수 있고 그 가능원인으로는X
의 내부결함으로 출력이 가 되지 않는다1 Z1 LOW
점과 연결된 선의 어떤 점에서 에 외부단락2 X VCC
의 핀 이 와 내부 단락3 Z1 3 VCC
의 핀 가 와 내부 단락4 Z2 5 VCC
의 핀 이 와 내부 단락5 Z2 13 VCC
- 12 -
의 분류 등가 게이트 수의 집적도 에 의한 분류- IC (complexity)
복잡도 게이트 수
SSI (Small scale integration)
MSI (Medium scale integration)
LSI (Large scale integration)
VLSI (Very large scale integration)
ULSI (Ultra large scale integration)
GSI(Giga scale integration)
Fewer than 12
12 to 99
100 to 9999
10000 to 99999
100000 to 999999
1000000 or more
바이폴라 와 유니폴라- (bipolar) (unipolar)
바이폴라 바이폴라 접합 트랜지스터 또는IC (NPN PNP)
유니폴라 혹은 채널IC Unipolar FET (P N MOSFET)
(a) TTL inverter (b) CMOS inverter
시리즈- TTL
시리즈의 전기적 특성의 차이 전력소비 지연시간 스위칭속도TTL
같은 번호는 핀 배열과 기능 동일
- 13 -
TTL series Prefix Example IC
Standard TTL
Schottky TTL
Low power Schottky TTL
Advanced Schottky TTL
Advanced low power Schottky TTL
74
74S
74LS
74AS
74ALS
7404 (hex inv)
74S04
74LS04
74AS04
74ALS04
시리즈- CMOS
과 계열 초기 과 동일 기능이 많다4000 14000 CMOS TTL
그외 계열CMOS 74C 74HC 74HCT 74AC 74ACT
CMOS series Prefix Example IC
Metal gate CMOS
Metal gate pin compatible with TTL
과 핀양립 고속Si gate TTL
핀양립Si gate HS TTL
과 전기적특성 양립TTL
Advanced performance CMOS
과 핀 및 전기적특성TTL not compatible
Advanced performance CMOS
과전기적특성 양립 핀은TTL not compatible
40
74C
74HC
74HCT
74AC
74ACT
4001(quad NOR)
74C02
74HC02
74HCT02
74AC02
74ACT02
전원과 접지-
및 를 적절히 동작하기 위한 전원 연결 필요TTL CMOS IC
전원핀 는 라고도 함 VCC (CMOS VDD )
접지핀 는 라고도 함 GND (CMOS VSS )
논리값 전압범위-
는 일반적으로TTL VCC +5V
과 같이 사용시 사용CMOS VCC = 3V ~18V TTL 5V
과 의 입력 전압레벨-TTL CMOS
과 의 입력레벨은 전TTL CMOS
기적으로 동일하지 않다
- 14 -
연결되지 않은 부동 입력- ( )
의 입력을 부동입력IC floating --gt (floating input)
논리 이 인가된 것과 동일TTL 1
잡음 가 많은 곳에서는 오동작 가능(noise)
파괴 위험이 있어 반드시 또는 으로 연결필요CMOS IC 1 0
논리회로 연결도-
전기적 연결 핀번호 번호 소자 값 신호명 공급전압 등을 표시 IC
디지틀 시스템의 고장점검4-10
결함을 가진 디지틀 시스템을 수리하는 기본적인 세 가지 단계-
결함 검출 회로의 동작을 올바른 동작과 비교하고 관찰1
결함 격리 시험해 보고 결함부위를 격리2
결함 정정 고장난 부분 대치 잘못된 연결 단락부분 제거 등3
논리 검사 장비 논리프로브 오실로스코프 논리 펄서 전류- tracer
디지틀 의 내부결함4-11 IC
일반적 내부 결함 요인
내부회로의 기능 결함1
입력 또는 출력이 나 접지에 단락2 VCC
입력 또는 출력이 개방3 (open)
두 핀 사이의 단락 나 접지 외4 (VCC )
내부회로의 기능 결함1
사양을 벗어난 동작
입력에 대한 적절한 반응이 일어나지 않음
- 15 -
내부 입력이 전원이나 접지에 단락된 경우2
입력상태를 나 상태에 고정--gt HIGH LOW (stuck at 1 or 0)
내부 출력이 전원이나 접지에 단락된 경우
출력 핀을 나 에 고정--gt HIGH LOW
예제 다음 회로의 측정결과 일어날 수 있는 내부 결함의 종류는lt 4-24gt
인버터의 내부 기능 결함(1) Z1
의 출력 핀 가 접지에 단락(2) Z1 4
입력 핀 이 접지에 단락(3) Z2 1
와 이 외부적으로 연결된 선이 접지(4) Z1-4 Z2-1
개방된 입력 또는 출력3
입력이 내부적으로 개방- IC
인가 입력이 출력에 영향을 주지 못하며 개방 입력은 부동상태
의 경우 논리 처럼 반응TTL 1
집적회로의 경우CMOS IC damage
출력이 내부적으로 개방- IC
- 16 -
인가된 입력에 무관하게 출력에 전압이 나타나지 않는다
이 출력에 들이 연결되면 개방입력 또는 부동입력상태IC
두 핀 사이의 단락4
내의 두 핀 사이의 내부단락은 논리신호 값을 동일하게 만든다 개의 입력신IC 2
호가 달라야 할 부분에서 같은 논리레벨이 나타나면 단락 가능성이 높다
외부결함4-12
개방 신호선에 대한 요인-
끊어진 선1
불량 납땜 느슨한 와이어 랩 연결2 (wire wrap)
의 연결이 끊어지거나 균열이 생긴 경우3 PCB
끊어지거나 구부러진 핀4
소켓과 핀의 접촉이 좋지 않은 불량소켓5 IC
의심되는 두 지점을 저항계로 검사하여 확인가능==gt
예제 다음 회로와 측정값으로 부터 가능한 회로결함은lt 4-27gt CMOS
단락된 신호선-
핀 사이의 내부단락과 같이 두 신호를 동일하게 한다IC
주원인 불량한 배선 솔더브리지 불완전한 에칭
- 17 -
저항계로 두 신호선의 단락 검사--gt
전원의 결함-
결함있는 전원장치나 과부하가 걸린 전원장치
의 불완전한 동작이나 불량동작--gt IC
가 많은 전류를 소비하는 경우IC
전원장치의 전압 레벨 검사
오실로스코프로 리플 파형 크기 관찰--gt
전원장치 결함시는 하나 이상의 들이 동작하지 않거나IC
불완전하게 동작
고장점검의 연구4-13
예제 그림 에서 이다lt 4-28gt 4-39 Y = AB + CAB
가 가 되는 조건은Y high
와 상관없이 또는C A = 1 B = 0
이다A = 0 B = 1 C = 1
측정결과로부터 에 결함이 있는 것을 알수 있고 그 가능원인으로는X
의 내부결함으로 출력이 가 되지 않는다1 Z1 LOW
점과 연결된 선의 어떤 점에서 에 외부단락2 X VCC
의 핀 이 와 내부 단락3 Z1 3 VCC
의 핀 가 와 내부 단락4 Z2 5 VCC
의 핀 이 와 내부 단락5 Z2 13 VCC
- 13 -
TTL series Prefix Example IC
Standard TTL
Schottky TTL
Low power Schottky TTL
Advanced Schottky TTL
Advanced low power Schottky TTL
74
74S
74LS
74AS
74ALS
7404 (hex inv)
74S04
74LS04
74AS04
74ALS04
시리즈- CMOS
과 계열 초기 과 동일 기능이 많다4000 14000 CMOS TTL
그외 계열CMOS 74C 74HC 74HCT 74AC 74ACT
CMOS series Prefix Example IC
Metal gate CMOS
Metal gate pin compatible with TTL
과 핀양립 고속Si gate TTL
핀양립Si gate HS TTL
과 전기적특성 양립TTL
Advanced performance CMOS
과 핀 및 전기적특성TTL not compatible
Advanced performance CMOS
과전기적특성 양립 핀은TTL not compatible
40
74C
74HC
74HCT
74AC
74ACT
4001(quad NOR)
74C02
74HC02
74HCT02
74AC02
74ACT02
전원과 접지-
및 를 적절히 동작하기 위한 전원 연결 필요TTL CMOS IC
전원핀 는 라고도 함 VCC (CMOS VDD )
접지핀 는 라고도 함 GND (CMOS VSS )
논리값 전압범위-
는 일반적으로TTL VCC +5V
과 같이 사용시 사용CMOS VCC = 3V ~18V TTL 5V
과 의 입력 전압레벨-TTL CMOS
과 의 입력레벨은 전TTL CMOS
기적으로 동일하지 않다
- 14 -
연결되지 않은 부동 입력- ( )
의 입력을 부동입력IC floating --gt (floating input)
논리 이 인가된 것과 동일TTL 1
잡음 가 많은 곳에서는 오동작 가능(noise)
파괴 위험이 있어 반드시 또는 으로 연결필요CMOS IC 1 0
논리회로 연결도-
전기적 연결 핀번호 번호 소자 값 신호명 공급전압 등을 표시 IC
디지틀 시스템의 고장점검4-10
결함을 가진 디지틀 시스템을 수리하는 기본적인 세 가지 단계-
결함 검출 회로의 동작을 올바른 동작과 비교하고 관찰1
결함 격리 시험해 보고 결함부위를 격리2
결함 정정 고장난 부분 대치 잘못된 연결 단락부분 제거 등3
논리 검사 장비 논리프로브 오실로스코프 논리 펄서 전류- tracer
디지틀 의 내부결함4-11 IC
일반적 내부 결함 요인
내부회로의 기능 결함1
입력 또는 출력이 나 접지에 단락2 VCC
입력 또는 출력이 개방3 (open)
두 핀 사이의 단락 나 접지 외4 (VCC )
내부회로의 기능 결함1
사양을 벗어난 동작
입력에 대한 적절한 반응이 일어나지 않음
- 15 -
내부 입력이 전원이나 접지에 단락된 경우2
입력상태를 나 상태에 고정--gt HIGH LOW (stuck at 1 or 0)
내부 출력이 전원이나 접지에 단락된 경우
출력 핀을 나 에 고정--gt HIGH LOW
예제 다음 회로의 측정결과 일어날 수 있는 내부 결함의 종류는lt 4-24gt
인버터의 내부 기능 결함(1) Z1
의 출력 핀 가 접지에 단락(2) Z1 4
입력 핀 이 접지에 단락(3) Z2 1
와 이 외부적으로 연결된 선이 접지(4) Z1-4 Z2-1
개방된 입력 또는 출력3
입력이 내부적으로 개방- IC
인가 입력이 출력에 영향을 주지 못하며 개방 입력은 부동상태
의 경우 논리 처럼 반응TTL 1
집적회로의 경우CMOS IC damage
출력이 내부적으로 개방- IC
- 16 -
인가된 입력에 무관하게 출력에 전압이 나타나지 않는다
이 출력에 들이 연결되면 개방입력 또는 부동입력상태IC
두 핀 사이의 단락4
내의 두 핀 사이의 내부단락은 논리신호 값을 동일하게 만든다 개의 입력신IC 2
호가 달라야 할 부분에서 같은 논리레벨이 나타나면 단락 가능성이 높다
외부결함4-12
개방 신호선에 대한 요인-
끊어진 선1
불량 납땜 느슨한 와이어 랩 연결2 (wire wrap)
의 연결이 끊어지거나 균열이 생긴 경우3 PCB
끊어지거나 구부러진 핀4
소켓과 핀의 접촉이 좋지 않은 불량소켓5 IC
의심되는 두 지점을 저항계로 검사하여 확인가능==gt
예제 다음 회로와 측정값으로 부터 가능한 회로결함은lt 4-27gt CMOS
단락된 신호선-
핀 사이의 내부단락과 같이 두 신호를 동일하게 한다IC
주원인 불량한 배선 솔더브리지 불완전한 에칭
- 17 -
저항계로 두 신호선의 단락 검사--gt
전원의 결함-
결함있는 전원장치나 과부하가 걸린 전원장치
의 불완전한 동작이나 불량동작--gt IC
가 많은 전류를 소비하는 경우IC
전원장치의 전압 레벨 검사
오실로스코프로 리플 파형 크기 관찰--gt
전원장치 결함시는 하나 이상의 들이 동작하지 않거나IC
불완전하게 동작
고장점검의 연구4-13
예제 그림 에서 이다lt 4-28gt 4-39 Y = AB + CAB
가 가 되는 조건은Y high
와 상관없이 또는C A = 1 B = 0
이다A = 0 B = 1 C = 1
측정결과로부터 에 결함이 있는 것을 알수 있고 그 가능원인으로는X
의 내부결함으로 출력이 가 되지 않는다1 Z1 LOW
점과 연결된 선의 어떤 점에서 에 외부단락2 X VCC
의 핀 이 와 내부 단락3 Z1 3 VCC
의 핀 가 와 내부 단락4 Z2 5 VCC
의 핀 이 와 내부 단락5 Z2 13 VCC
- 14 -
연결되지 않은 부동 입력- ( )
의 입력을 부동입력IC floating --gt (floating input)
논리 이 인가된 것과 동일TTL 1
잡음 가 많은 곳에서는 오동작 가능(noise)
파괴 위험이 있어 반드시 또는 으로 연결필요CMOS IC 1 0
논리회로 연결도-
전기적 연결 핀번호 번호 소자 값 신호명 공급전압 등을 표시 IC
디지틀 시스템의 고장점검4-10
결함을 가진 디지틀 시스템을 수리하는 기본적인 세 가지 단계-
결함 검출 회로의 동작을 올바른 동작과 비교하고 관찰1
결함 격리 시험해 보고 결함부위를 격리2
결함 정정 고장난 부분 대치 잘못된 연결 단락부분 제거 등3
논리 검사 장비 논리프로브 오실로스코프 논리 펄서 전류- tracer
디지틀 의 내부결함4-11 IC
일반적 내부 결함 요인
내부회로의 기능 결함1
입력 또는 출력이 나 접지에 단락2 VCC
입력 또는 출력이 개방3 (open)
두 핀 사이의 단락 나 접지 외4 (VCC )
내부회로의 기능 결함1
사양을 벗어난 동작
입력에 대한 적절한 반응이 일어나지 않음
- 15 -
내부 입력이 전원이나 접지에 단락된 경우2
입력상태를 나 상태에 고정--gt HIGH LOW (stuck at 1 or 0)
내부 출력이 전원이나 접지에 단락된 경우
출력 핀을 나 에 고정--gt HIGH LOW
예제 다음 회로의 측정결과 일어날 수 있는 내부 결함의 종류는lt 4-24gt
인버터의 내부 기능 결함(1) Z1
의 출력 핀 가 접지에 단락(2) Z1 4
입력 핀 이 접지에 단락(3) Z2 1
와 이 외부적으로 연결된 선이 접지(4) Z1-4 Z2-1
개방된 입력 또는 출력3
입력이 내부적으로 개방- IC
인가 입력이 출력에 영향을 주지 못하며 개방 입력은 부동상태
의 경우 논리 처럼 반응TTL 1
집적회로의 경우CMOS IC damage
출력이 내부적으로 개방- IC
- 16 -
인가된 입력에 무관하게 출력에 전압이 나타나지 않는다
이 출력에 들이 연결되면 개방입력 또는 부동입력상태IC
두 핀 사이의 단락4
내의 두 핀 사이의 내부단락은 논리신호 값을 동일하게 만든다 개의 입력신IC 2
호가 달라야 할 부분에서 같은 논리레벨이 나타나면 단락 가능성이 높다
외부결함4-12
개방 신호선에 대한 요인-
끊어진 선1
불량 납땜 느슨한 와이어 랩 연결2 (wire wrap)
의 연결이 끊어지거나 균열이 생긴 경우3 PCB
끊어지거나 구부러진 핀4
소켓과 핀의 접촉이 좋지 않은 불량소켓5 IC
의심되는 두 지점을 저항계로 검사하여 확인가능==gt
예제 다음 회로와 측정값으로 부터 가능한 회로결함은lt 4-27gt CMOS
단락된 신호선-
핀 사이의 내부단락과 같이 두 신호를 동일하게 한다IC
주원인 불량한 배선 솔더브리지 불완전한 에칭
- 17 -
저항계로 두 신호선의 단락 검사--gt
전원의 결함-
결함있는 전원장치나 과부하가 걸린 전원장치
의 불완전한 동작이나 불량동작--gt IC
가 많은 전류를 소비하는 경우IC
전원장치의 전압 레벨 검사
오실로스코프로 리플 파형 크기 관찰--gt
전원장치 결함시는 하나 이상의 들이 동작하지 않거나IC
불완전하게 동작
고장점검의 연구4-13
예제 그림 에서 이다lt 4-28gt 4-39 Y = AB + CAB
가 가 되는 조건은Y high
와 상관없이 또는C A = 1 B = 0
이다A = 0 B = 1 C = 1
측정결과로부터 에 결함이 있는 것을 알수 있고 그 가능원인으로는X
의 내부결함으로 출력이 가 되지 않는다1 Z1 LOW
점과 연결된 선의 어떤 점에서 에 외부단락2 X VCC
의 핀 이 와 내부 단락3 Z1 3 VCC
의 핀 가 와 내부 단락4 Z2 5 VCC
의 핀 이 와 내부 단락5 Z2 13 VCC
- 15 -
내부 입력이 전원이나 접지에 단락된 경우2
입력상태를 나 상태에 고정--gt HIGH LOW (stuck at 1 or 0)
내부 출력이 전원이나 접지에 단락된 경우
출력 핀을 나 에 고정--gt HIGH LOW
예제 다음 회로의 측정결과 일어날 수 있는 내부 결함의 종류는lt 4-24gt
인버터의 내부 기능 결함(1) Z1
의 출력 핀 가 접지에 단락(2) Z1 4
입력 핀 이 접지에 단락(3) Z2 1
와 이 외부적으로 연결된 선이 접지(4) Z1-4 Z2-1
개방된 입력 또는 출력3
입력이 내부적으로 개방- IC
인가 입력이 출력에 영향을 주지 못하며 개방 입력은 부동상태
의 경우 논리 처럼 반응TTL 1
집적회로의 경우CMOS IC damage
출력이 내부적으로 개방- IC
- 16 -
인가된 입력에 무관하게 출력에 전압이 나타나지 않는다
이 출력에 들이 연결되면 개방입력 또는 부동입력상태IC
두 핀 사이의 단락4
내의 두 핀 사이의 내부단락은 논리신호 값을 동일하게 만든다 개의 입력신IC 2
호가 달라야 할 부분에서 같은 논리레벨이 나타나면 단락 가능성이 높다
외부결함4-12
개방 신호선에 대한 요인-
끊어진 선1
불량 납땜 느슨한 와이어 랩 연결2 (wire wrap)
의 연결이 끊어지거나 균열이 생긴 경우3 PCB
끊어지거나 구부러진 핀4
소켓과 핀의 접촉이 좋지 않은 불량소켓5 IC
의심되는 두 지점을 저항계로 검사하여 확인가능==gt
예제 다음 회로와 측정값으로 부터 가능한 회로결함은lt 4-27gt CMOS
단락된 신호선-
핀 사이의 내부단락과 같이 두 신호를 동일하게 한다IC
주원인 불량한 배선 솔더브리지 불완전한 에칭
- 17 -
저항계로 두 신호선의 단락 검사--gt
전원의 결함-
결함있는 전원장치나 과부하가 걸린 전원장치
의 불완전한 동작이나 불량동작--gt IC
가 많은 전류를 소비하는 경우IC
전원장치의 전압 레벨 검사
오실로스코프로 리플 파형 크기 관찰--gt
전원장치 결함시는 하나 이상의 들이 동작하지 않거나IC
불완전하게 동작
고장점검의 연구4-13
예제 그림 에서 이다lt 4-28gt 4-39 Y = AB + CAB
가 가 되는 조건은Y high
와 상관없이 또는C A = 1 B = 0
이다A = 0 B = 1 C = 1
측정결과로부터 에 결함이 있는 것을 알수 있고 그 가능원인으로는X
의 내부결함으로 출력이 가 되지 않는다1 Z1 LOW
점과 연결된 선의 어떤 점에서 에 외부단락2 X VCC
의 핀 이 와 내부 단락3 Z1 3 VCC
의 핀 가 와 내부 단락4 Z2 5 VCC
의 핀 이 와 내부 단락5 Z2 13 VCC
- 16 -
인가된 입력에 무관하게 출력에 전압이 나타나지 않는다
이 출력에 들이 연결되면 개방입력 또는 부동입력상태IC
두 핀 사이의 단락4
내의 두 핀 사이의 내부단락은 논리신호 값을 동일하게 만든다 개의 입력신IC 2
호가 달라야 할 부분에서 같은 논리레벨이 나타나면 단락 가능성이 높다
외부결함4-12
개방 신호선에 대한 요인-
끊어진 선1
불량 납땜 느슨한 와이어 랩 연결2 (wire wrap)
의 연결이 끊어지거나 균열이 생긴 경우3 PCB
끊어지거나 구부러진 핀4
소켓과 핀의 접촉이 좋지 않은 불량소켓5 IC
의심되는 두 지점을 저항계로 검사하여 확인가능==gt
예제 다음 회로와 측정값으로 부터 가능한 회로결함은lt 4-27gt CMOS
단락된 신호선-
핀 사이의 내부단락과 같이 두 신호를 동일하게 한다IC
주원인 불량한 배선 솔더브리지 불완전한 에칭
- 17 -
저항계로 두 신호선의 단락 검사--gt
전원의 결함-
결함있는 전원장치나 과부하가 걸린 전원장치
의 불완전한 동작이나 불량동작--gt IC
가 많은 전류를 소비하는 경우IC
전원장치의 전압 레벨 검사
오실로스코프로 리플 파형 크기 관찰--gt
전원장치 결함시는 하나 이상의 들이 동작하지 않거나IC
불완전하게 동작
고장점검의 연구4-13
예제 그림 에서 이다lt 4-28gt 4-39 Y = AB + CAB
가 가 되는 조건은Y high
와 상관없이 또는C A = 1 B = 0
이다A = 0 B = 1 C = 1
측정결과로부터 에 결함이 있는 것을 알수 있고 그 가능원인으로는X
의 내부결함으로 출력이 가 되지 않는다1 Z1 LOW
점과 연결된 선의 어떤 점에서 에 외부단락2 X VCC
의 핀 이 와 내부 단락3 Z1 3 VCC
의 핀 가 와 내부 단락4 Z2 5 VCC
의 핀 이 와 내부 단락5 Z2 13 VCC
- 17 -
저항계로 두 신호선의 단락 검사--gt
전원의 결함-
결함있는 전원장치나 과부하가 걸린 전원장치
의 불완전한 동작이나 불량동작--gt IC
가 많은 전류를 소비하는 경우IC
전원장치의 전압 레벨 검사
오실로스코프로 리플 파형 크기 관찰--gt
전원장치 결함시는 하나 이상의 들이 동작하지 않거나IC
불완전하게 동작
고장점검의 연구4-13
예제 그림 에서 이다lt 4-28gt 4-39 Y = AB + CAB
가 가 되는 조건은Y high
와 상관없이 또는C A = 1 B = 0
이다A = 0 B = 1 C = 1
측정결과로부터 에 결함이 있는 것을 알수 있고 그 가능원인으로는X
의 내부결함으로 출력이 가 되지 않는다1 Z1 LOW
점과 연결된 선의 어떤 점에서 에 외부단락2 X VCC
의 핀 이 와 내부 단락3 Z1 3 VCC
의 핀 가 와 내부 단락4 Z2 5 VCC
의 핀 이 와 내부 단락5 Z2 13 VCC