논리 게이트 해석

작성자남병식|작성시간10.03.03|조회수871 목록 댓글 0

논리 게이트

단 원 명 및 학 습 목 표		교과서쪽	시간배당
대단원명	III. 논리 회로	p 47 - 88	21
중단원명	2. 논리 게이트	p 61 - 67	5
소단원명	(1) 기본 게이트 (2) 와이어드 게이트	p 61 - 67	2
학습목표 (본 시)	1. 기본 게이트를 이해하여 활용할 수 있다. 2. 기본 게이트를 논히 기호로 표기할 수 있다. 3. 기본 게이트를 사용하여 논리 함수에 대한 논리 회로를 그릴 수 있다. 4. 와이어드 게이트의 원리를 이해하여 활용할 수 있다		제(1)차시
학 습 지 도 내 용

(1) 기본 게이트

논리	논리식	회로 기호（MIL 기호）
NOT
OR	$A + B$
AND
XOR
NOR
NAND

컴퓨터 내부의 전자적 회로는 많은 스위치를 연결한 것과 같으며, 기본적인 단위 기능을 수행하는 것을 게이트(GATE)라 한다.

기본 게이트는 불 대수식의 기능을 수행하는 회로의 기본이다.

1) OR 게이트

두 개의 입력 단자가 A, B 일 때, 이들이 결합되는 네 가지 조합에 대하여 논리합과 동일한 결과를 출력하는 회로이다.
즉, 어느 하나만 1 이면 결과가 1 이 되고, 모두 0 이면 결과가 0 이 된다.

OR 게이트를 스위치로 구성하면 그림 3-9와 같고, 트랜지스터로는 그림 3-10과 같이 구성할 수 있다.

그림 3-9. 스위칭 회로 그림 3-10. 트랜지스터 회로

표 3-8. OR 게이트의 동작 상태

입력 또는 A

출력 (Y)

OFF(0)

ON(1)

OFF(0)

ON(1)

OFF(0)

ON(1)

스위치 ON 상태를 1, 스위치 OFF 상태를 0 이라고 하고, 전구도 켜진 상태를 1, 꺼진 상태를 0으로 하면 표 3-8과 같은 결과를 얻을 수 있다.

그림 3-11은 OR 회로의 기호도와 신호의 파형을 보여 준다.

그림 3-11. OR 게이트의 동작

(a) OR 회로 기호 (b) OR 회로의 파형 신호

어떤 부품을 설계할 때에는 특정 기능을 수행하도록 만들어진 집적회로를 사용한다. 이들 집적회로를 프린트 기판에 다른 부품과 연결되도록 설계하여 입력과 출력 핀에 입력과 출력 회선이 연결되도록 한다.

OR 기능을 수행하는 14핀의 기본적 집적회로는 7432가 있는데, 이 집적회로의 핀과 내부 구조는 그림 3-12와 같다.

그림 3-12. IC 7432

2) AND 게이트

입력 단자가 A, B 두 개일 때 이들이 결합되는 네 가지 조합에 대하여 논리곱과 동일한 결과를 출력하는 회로이다.

AND 게이트는 논리곱과 같은 논리식으로 표현하며, 스위치를 사용하여 이 회로를 구성하면 그림 3-13과 같고, 트랜지스터를 사용하여 구성하면 그림 3-14와 같다.

그림 3-13. 스위칭 회로 그림 3-14. 트랜지스터 회로

스위칭 회로의 스위치 A와 B, 트랜지스터의 두 개 입력 단자 A와 B에 의하여 출력되는 Y의 네 가지 동작에 대한 조합의 결과는 표 3-9와 같다.

표 3-9. AND 게이트의 동작 상태

입력 또는 스위치(A)

입력 또는 스위치(B)

출력 (Y)

OFF(0)

ON(1)

OFF(0)

ON(1)

OFF(0)

ON(1)

스위치 회로에서 전구에 불이 켜지는 것이 1을 출력하는 것이고, 트랜지스터는 베이스 입력인 A와 B에 모두 입력이 있을 때 Y로 출력된다.

기호와 신호 파형은 그림 3-15와 같다.

그림 3-15. AND 게이트의 동작

(a) AND 회로 기호 (b) AND 회로의 파형 신호

AND 기능을 수행하는 14핀의 기본적인 집적회로는 7408이 있으며, 이 집적 회로의 내부 구조와 핀 위치는 그림 3-16과 같다.

그림 3-16 IC 7408

3) NOT 게이트

입력되는 것과 반대의 결과가 출력되어 입력 단자 A에 0이 입력되면 결과는 1이 출력되고, 1이 입력되면 0이 출력되며, 논리 부정의 논리식으로 표현한다.

NOT 게이트를 스위치 회로로 구성하면 그림 3-17과 같고, 트랜지스터는 한 개가 곧 바로 NOT 게이트가 되므로 그림 3-18과 같다.

그림 3-17. 스위치 NOT 그림 3-18. 트랜지스터 NOT

스위치 회로는 스위치 A를 누르고 있는 동안 접점이 열리도록 회로를 구성하였다. 이 회로에서 스위치를 그대로 두면(OFF) 전구에 불이 켜지고, 스위치 A를 누르면 (ON) 전구의 불이 꺼지게 되며, 트랜지스터는 증폭회로이므로 A에 입력이 있으면 트랜지스터 내부의 저항이 줄어들어 Y로 출력되지 않게 된다.

NOT 게이트는 인버터(INVERTER)라 부르기도 하는데, 입력에 대한 출력 결과는 표 3-10과 같고 기호는 그림 3-19와 같다.

그림 3-19. NOT 기호