안녕하세요.
질문에 대한 간략한 설명 드리자면...
1. 회로도에서 트랜지스터, Vcc 와 작대기 3개?짜리가 의미 하는게 뭔가요?
회로도는 그림으로 나타내었지만, 그림의 회로도는 실제로 전자회로부품을 나타냅니다.
그런데 전자회로가 동작하기 위해서는 동작을 위한 에너지가 필요합니다. 이 에너지를 전기에너지, 즉 공급전원으로 에너지를 만들게 되고 연결을 시켜 줍니다.
어릴때 꼬마전구 실험 해봤죠?... 건전지 연결해서.
꼬마전구에 불이 들어오게 하기위해서 건전지와 꼬마전구 사이에 전선을 연결해서 불을켜고, 전선 연결을 차단시켜서 불을 끄는 실험을 했을 겁니다.
그와 마찬가지로 위와 같은 논리회로에서 입력되는 신호에 의하여 출력 신호를 만들어 내는 전자부품도 동작을 하기위한 전원이 필요합니다.
그런데 전원에는 건전지에서와 같이 직류전원과 교류전원이 있는데, 교류전원은 따로 공부해보시기 바라며, 직류전원은 건진지에서와 같이 극성이 있습니다.
건전지에 +극과 - 극이 있죠?
이렇게 직류전원은 전원공급장치에 의하여 양극과 음극으로 표현이 되는데, 회로도 상에 표시는 질문하신분의 표현대로 "Vcc"와 "작대기 3개"로 표현합니다.
일반적으로 전기회로에서 이것의 구분은
+극을 Vcc로 표현하면서 공급전원이라하고,
-극을 GND라 하면서 작대기 3개로 표현합니다.(이것은 +극을 나타내는 Vcc(공급전원의 전압을 표시하기 위한 기준)에 대한 기준선을 이야기하며, Vcc에서 처럼 전압으로 표현할 때는 0V로 이야기합니다.)
2. 논리레벨의 High Low 입출력 의미가 뭔가요?
논리 소자는 입력의 상태에 따라서 출력을 만들어내는 전자부품을 이야기합니다.
따라서 전자부품은 입력과 출력이 존재합니다.
여기서 논리 게이트의 입력과 출력은 전기신호로 이루어집니다.
여기서, 아래와 같은 질문하신 내용에 간단한 설명을 달자면
V(iL)이 0.8V -------> 입력으로 들어오는 전압의 크기가 0.8V이하면 입력신호를 Low입력으로 인식한다는 의미입니다.
V(IH) = 2V ---------> 입력으로 들어오는 전압의 크기가 2V이상이면 입력신호를 High입력으로 인식한다는 의미입니다.
V(OL) = 0.4V -------> 논리회로소자의 출력이 Low이면 출력되는 전압이 0.4V 이하라는 의미입니다.
V(OH) = 2.7V -------> 논리회로소자의 출력이 High이면 출력되는 전압이 2.7V 이상이라는 의미입니다.
다시 말씀드리면 주어진 논리소자는 입력으로 0.8V이하의 전압신호가 입력되면 Low로 인식하고, 2V이상의 전압신호가 입력되면 High로 인식한다는 의미이며, 논리소자의 출력이 Low이면 이때 출력단의 전압은 0.4V이하이고, 논리소자의 출력이 High이면 이때 출력단의 전압은 2.7V 이상이 된다는 의미입니다.
3. 전파지연시간과 펄스폭이 다른가요?
다릅니다.
그림에서 화살표가 전파지연시간을 의미합니다.
그림에서 파형이 있는데 위에것은 입력되는 신호이고, 아래에 것은 입력에 의해서 NOT게이트에 발생되는 출력신호입니다.
즉, 입력신호가 Low 상태에서 High 상태로 변하였다가 일정시간 지난후 Low상태로 바뀌죠?
그때 출력신호는 High 상테에서 Low 상태로 변하였다가 일정시간 지난후 High 상태로 바뀌는 것을 볼수 있습니다.
그런데 입력되는 신호가 논리소자내부를 거쳐서 출력이 나오는데 까지 시간적으로 뒤쳐져서 나오는 것을 볼 수 있습니다. 이러한 시간의 차이를 전파지연이라고 합니다.
이러한 전파지연이 생기는 이유는 논리소자 내부의 전자회로를 통과하여 신호가 전달되는데 시간이 걸리기 때문입니다.
쉬운 예를 들자면 질문하신분이 앞문과 뒷문이 있는 어떤 건물에 앞문으로 들어가서 뒷문으로 나온다고 생각해 봅시다.
앞문으로 들어가는 순간 뒷문으로 나올수 있나요?.. 없죠?
분명 앞문으로 들어가서 건물내부에서 뒷문까지 이동하는데 시간이 걸립니다.
따라서 일정시간(앞문에서 뒷문까지 이동하는시간) 지난후에 뒷문을 통해 나올 수 있습니다.
그것과 마찬가지 입니다.
4. 문제가 가장 밑에거인데 1번은 알겠어요
2번에 전파지연을 고려하는데 펄스폭에비해 전파가 매우작으니까 무시가 가능한건가요?
문제의 요지는 그것이 아닙니다.
문제에서 입력은 High와 Low의 상태를 반복하는 주기적인 구형파형이 입력되고 있습니다.
그런 입력을 가지고서 출력을 만들어내는 회로도를 보시면 OR게이트의 출력이 최종 출력인데,
OR게이트 입력은 하나는 그냥 입력신호를 그대로 받아들이고, 다른 입력은 입력신호를 NOT게이트를 이용해서 반전이 이루어집니다.
따라서 OR게이트의 두 입력은 서로 반대입력이 들어오는거죠.
OR게이트의 입출력 특성표를 보시면 OR게이트는 두 입력중 어느하나라도 High입력이면 출력은 High입니다. 따라서 1번질문처럼 NOT게이트의 전파지연을 무시한다면 OR게이트의 두개입력중 하나는 항상 HIgh입력이므로 출력은 항상 High가 됩니다.
그런데 2번 문제처럼 NOT게이트의 전파지연을 고려한다면 입력신호가 High에서 Low로 바꼈을때 OR게이트의 위쪽입력은 High 상태에서 바로 Low로 바뀌지만, NOT게이트를 거친 아래쪽입력은 NOT게이트의 입력이 High에서 Low로 바뀔때 출력이 Low에서 High로 바뀌는데 OR게이트의 입력입장에서 보면 위쪽보다 아래쪽의 변화가 Not게이트의 전파지연시간만큼 늦게 들어오게 됩니다.
따라서 이러한 특성을 고려하여 입출력 파형을 그려보면 아래와 같이 되는 것입니다.
5. 문제가 16번인데요 B에 LOW를 입력하라가
0상태를 입력해서 OR게이트 연산을 하라는뜻인지요
A의 입력이 문제에서와 같이 구형파가 입력될 때 B의 입력을 Low 또는 High로 하였을때 출력이 어떻게 되는지 그리라는 문제네요.
입력 조건에 따라 출력을 그려보면 아래와 같겠네요.
이상 제가 설명드릴 수 있는 내용을 간단히 설명드렸습니다.
디지털 기초 이론을 유심히 생각해 보시면서 논리 게이트의 특성에 대해서 잘 생각해보시면 이해가 되실거라 생각됩니다.
