4BIT ADDER

[남병식]

4비트 가산기

남병식

 학습목표

• IC 7490. 7483. 7447의 동작을 이해하고 설명할 수 있다.
• 4비트 가산기를 조립하고 동작할 수 있다.
• 4비트 가산기의 동작을 이해하고 설명할 수 있다.

  실습재료목록

재료명	규격	수량	재료명	규격	수량
IC	7400	1	저항	150Ω	5
	7404	1		1㏀	6
	7483	1	S/W	슬라이드3P	1
	7486	1	만능기판	28*62	1
	7490	1
IC 소켓	14pin	4
	16pin	1
LED	적색5Φ	5
Diode	1N4002	1

  회로도

  패턴도

  4비트  가산기 시뮬레이터

  회로해석

전원회로

• TTL IC의 전원은 5V ±5% 가 동작전압이다.
• 전원회로는 다이오드의 전압강하를 이용하였다.
• 6V의 전원을 다이오드 1개를 이용하여 전압을 강하하였다.
• (다이오드1개 전압강하 0.6V이므로 5.4V의 전원공급이 이루어진다..)

RS-LATCH 회로

• 7400의 G1, G2는 RS latch  회로로 동작한다.
• 스위치가 A로 향하면 G1의 출력에 1이 출력된다.
• 스위치가 B로 향하면 G1의 출력에 0이 출력된다.
• 스위치가 A, B를 반복하면 클럭이 7490의 입력이 된다.

10진 카운터 회로

• 7490은 2진 카운터와 5진카운터가 내장되어 있는 decade counter이다.
• 14번 핀은 2진 카운터 입력이다.
• 12번 핀은 2진 카운터 출력이다.
• 1번 핀은 5진  카운터 입력이다.
• 9, 8, 11번 핀은 5진 출력이다.
• 12번 핀을 1번에 연결하면 2진출력을 5진 입력이된다.
• Ro(1), Ro(2) 는 출력을 0000(0) 상태로 하는 클리어 단자이다.
• R9(1), R9(2)는 출력을 1001(9) 상태로 한는 프리셋 단자이다.
• 7490의 출력 Qd, Qc, Qb, Qa 는 7483의 B4, B3, B2, B1의 입력으로 가해진다.

버퍼(Buffer) 회로

• EX-OR gate는 두 입력이 같으면 '0'이 출력된다.
• EX-OR gate는 두 입력이 다르면 "1"이 출력된다.
• EX-OR gate의 한 쪽을 접지("0")하면 Buffer 가 된다.
• EX-OR gate의 한 쪽을 "H"로 하면 NOT gate로 동작된다.
• 본 회로에서는 EX-OR gate의 한쪽이 접지되어 있으므로 Buffer로 동작되어 가산기로 동작된다.

가산기 회로

• 7483 IC는 4비트 전 가산기가 내장되어있다.
•  A1, A2, A3, A4는 7490으로부터 십진 카운터의 결과를 입력받는다.
• B1, B2, B3, B4는 Pull up으로 부터 "1111"을 입력을 받는다.
• 7483는 A와 B의 각 항을 더하여 Σ1, Σ2, Σ3, Σ4으로 출력한다.
• 연산식은 다음과 같다.

            A4    A3   A2   A1

       +)  B4    B3   B2   B1

            Σ4    Σ3   Σ2   Σ1

•  Cin은 접지되어 있으므로 가산기에 영향을 주지 않는다.

LED 표시회로

• LED 표시회로는 7483의 출력을 7404를 이용하여 invert 한다.
• 따라서 7483의 출력이 "H"이면 "L"를 출력한다.
• LED는 7404의 출력이 "H"이면 소등, "L"이면 점등된다.
• 따라서 7483의 출력이 "H"이면 점등, "L"이면 소등이 된다.

 회로의 동작상태(요구사항)

• 스위치를 조작하여 RS-latch에 클럭 펄스를 가하여 7490의 입력에 2진 입력이 되는지 확인한다.
• 7490의 출력에서 BCD 10진 카운터의 결과가 출력되는지 확인한다.
• 7480의 두 입력이 정상적으로 작동하는지 확인한다.
• 7486으로 부터는 1111의 입력이 되어야 한다.
• 7490으로 부터는 BCD 10진 입력이 되어야 한다.
• S/W를 on/off하여 LED가 2진수 10진 카운터를 하면 정상적인 작동이다.
• -Segment 구동 표시회로
  • IC 7447은 BCD code를 7-Segment에 표시하는 IC 이다.
  • 0-15의 출력기능을 필요로 하는 경우는 블랭킹 입력(BI)을 개방 또는 "H" 레벨로 유지한다.
  • 10진 제로의 블랭킹을 필요로 하지 않는 경우에는 피를 블랭킹 입력(RBI)을 개방 또는 "H" 레벨로 유지되어야 한다.
  • 블랭킹 입력이 "L"레벨이 가해졌을 때는 (강제 레벨) 다른 입력 조건과는 관계없이 모든 세그멘트의 출력이 "L"레벨로 된다.
  • 7-Segment display는 LED를 회로와 같이 결선한다.
  • 7-Segment display는 LED는 1.7-3.3V의 전압에서 동작하므로, 전류는 10-20㎃ 정도 흐르도록 전류 제한 저항을 접속하여 사용해야 한다.
  •  FND507은 common anode형으로 common 단자에 5V를 공급하고, a b c d e f g h는 7447과 연결하여 사용한다.
  • 7447에서 FND507로 입력이 "H"이면 불이 꺼지고, "L"이면 불이 켜진다.

  (출처:http://blog.daum.net.sontaeju)

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  IC7490은 바이너리 카운타이다.

  555 에서 만들어진 펄스를 7490입력에 전달하면 10단계로 나누어 2진수코드로 출력하는것이다.

  출력단자는 4개로  0000,   0001   0010     0011   0100   0101  이런식으로 출력한다.

  이런원리를 이용하여  각 단자에 연결된 출력부에 출력값을 다르게 설정한다.

  1.2.4.8 의 값에 의하여 각 단자의 출력 순서에의하여 출력값이 계단식으로 상승하게된다.

  0 ▶ 1▶  2 ▶ 2 +1 ▶4 ▶ 4+1 ▶4+2▶4+2+1 ▶8 ▶8+1  ▶ 0   순서로 동작한다.

  물론 출력단의 각단자에 출력값과 실제 출력값이 같은 비율이 되도록 회로를 구성해야한다.

  IC7447은 FND의 공통단자가 VCC에 연결되는걸 사용해야한다에노드 커먼) //ANOD형
  항상 +5V로 출력하다가 0V신호를 주어서 FND를 동작시킨다.

  7Segment처럼 여러개의 LED를 묶어서 무언가를 표현할수 있는것을 FND (FND500=IC7448)

  IC7447과 동작원리가 반대

  안전 및 유의사항

• 인두기를 잘 사용하여 화상에 유의 한다.
• 부품 점검을 철저히하여 분실하거나 망실하지 않도록 한다.
• 작업도구를 항상 정위치에 두어서 다치지 않도록 한다.

  실습순서

• 주어진 회로도를 보고 회로를 해석한다.
• 주어진 회로도를 보고 패턴도를  설계한다.
• 주어진 부품을 점검하여 부품의 수량과 상태를 점검하여 조치를 받는다.
• 주어진 부품을 패턴도와 같게 만능기판에 고정을 한다.
• 패턴도 및 회로도를 참고하여 작품을 완성한다.
• 작품이 완성되면 요구사항에 알맞게 동작이 되는지 동작 검사를 실시한다.
• 요구사항과 같이 동작이 되면 선생님께 동작 검사를 받는다.
• 검사를 완료하면 작업대와 작업도구를 정리정돈하고 선생님의 지시를 기다린다.

  평가사항

• 회로 해석을 정확히 하고 있는가?
• 주어진 회로도를 가지고 패턴 설계를 정확하게 하였는가?
• 부품의 배치가 적당하게 되었는가?
  
• 납땜의 상태가 고르게 잘 되었는가?
• 동작이 요구사항과 일치하게 되었는가?
• 작업이 끝난 후 작업대의 정리정돈이 잘 되었는가?