[디지털 논리 4강] 논리 게이트, 트렌지스터 전압 파형 및 타이밍 다이어그램

연산자

• 거의 모든 프로그래밍 언어(예: C/C++, Java, Python)는 비트 연산과 논리 연산을 지원합니다

비트 연산자

• & (비트 AND), | (비트 OR), ^ (비트 XOR), ~ (비트 NOT), ...

• 예: a = 5 & 7; // a = 5

논리 연산자(부울 연산자라고도 함)

• &&(논리 AND), ||(논리 OR), !(논리 NOT)

• 참고) 파이썬에서는 (논리적 NOT)이 아닌 (논리적 AND) 또는 (논리적 OR)을 사용합니다.

• 예: a = 5 && 7; // a = 1

• 예: is_valid_idx = (idx >= 0) && (idx < array_size);

이상적인 로직 게이트

NOT gate, AND gate, OR gate

1. NOT gate

• 논리적 부정을 구현하는 논리적 게이트

• 표기법

  

• 기호

  

• 진리표(Truth table)

  

• Inverter라고도 불린다.

• 프로그래밍에서 사용하는건 1의 보수표현에 사용
  • ~0101 1010 ===⇒ 10100101

2. AND gate

• 논리적 결합을 구현하는 논리적 게이트

• 표현법 : 𝐴 ∙ 𝐵 or 𝐴 ∧ 𝐵

• 기호

  

• 진리표(Truth table)

  

• 프로그래밍 : 비트마스킹

  

3. OR gate

• 논리적 분리을 구현하는 논리적 게이트

• 표기법 : 𝐴 ∙ 𝐵 or 𝐴 ∧ 𝐵

• 기호

  

• 진리표(Truth table)

  

• 프로그래밍에서 사용: 1의 보수표현에 사용

  

Buffer gate, NAND gate, NOR gate

1. Buffer gate

• 입력을 출력으로 전달하는 논리게이트

• 표기법 : 𝐴

• 기호

  

• 진리표(Truth table)

  

• 프로그래밍에서 사용
  • 입력/출력 절연(∵ 높은 입력 임피던스 )
  • 전류 증폭
  • 전파 지연 생성

2. NAND gate (Not-AND gate)

• alternative denial 을 구현하는 논리게이트

• 표기법

  

• 기호

  

• 진리표(Truth table)

  

3. NOR gate

• A Not-OR gate

• joint denial을 구현한 게이트

• 표기법

  

• 기호

  

• 진리표(Truth table)

  

XOR gate, NXOR gate

1. XOR gate

• A eXclusive-OR gate

• exclusive disjunction (logical inequality) 베타적 분리 (논리적 부등식)를 구현

• 표기법 :

  

• 기호

  

• 진리표(Truth table)

  

2. NXOR gate

• A Not-OR gate

• logical equality(논리적 동등성)을 구현하는 논리게이트

• 표기법

  

• 기호

  

• 진리표(Truth table)

  

현실 세계로

트랜지스터

(트랜지스터 그림을 시험에 내진 않을겁니다.)

• 전자 신호 및 전자 전력을 전환하거나 증폭하는 데 사용되는 반도체 소자

• 과거에는 계산에 긴 시간이 소요되었지만, 이젠 매우 빠른 속도가 가능하다. 그걸 가능하게 한 것이 트랜지스터이다.

• 트랜지스터는 약한 신호를 증폭할 수 있다.

트렌지스터의 유형 (FET, BJT)

1. FET(Filed-effect-transistor)(전계효과): 단극 트렌지스터

CMOS 로직을 사용한다.

1.1 MOSFET(금속 산화물 반도체 전계효과 트렌지스터) : (metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)

• MOSFET은 기계적으로 움직이는 부품 없이 전류의 흐름을 허용하거나 방지하는 전자구동 스위치 이다.

• MOSFET은 다른 반도체와 마찬가지로 실리콘과 같은 반도체 재료로 만들어졌다.

• 반도체는 전기 전도성이 낮지만 일정량의 불순물을 반도체에 주입하면 전도성이 급격하게 증가한다.
  • 이렇게 불순물을 첨가하는 과정이 DOPING이라고 부른다.

• 원래 실리콘은 자유전자가 없는데 전자가 있는 불순물이 들어오면 전도가 갑자기 커지는 것
  • 더 많은 전자를 넣어서 전자를 움직이게 하는것 : N형 도핑
  • 더 적은 전자를 넣어서 전자를 움직이게 하는 것 P형 도

• MOSFET은 전력낭비가 없고 소음이 적다.

이 동영상 미쳤다..!

Working of Transistors | MOSFET

MOSFETs are responsible for the electronic revolution that happens all around us. MOSFET is an electrically driven switch, which allows and prevents a flow of current, without any mechanical moving parts. This video explains the working principle of a MOSFET in a detailed way. Be a Learn Engineering supporter or contributor : https://www.youtube.com/channel/UCqZQJ4600a9wIfMPbYc60OQ/join Voice over artist : https://www.fiverr.com/voiceonthemove

https://www.youtube.com/watch?v=stM8dgcY1CA

1.2CMOS (상보형 금속 산화물 반도체) ((complementary metal–oxide–semiconductor)) :

• 디지털 카메라의 CMOS 바이오스, CMOS 센서가 있다. - CMOS chips의 특징 Power-efficient and noise-robust

2. BJT(Bipolar junction transistor) : 바이폴라 접합 트랜지스터

Transistors, How do they work?

Dear friends, Please support us at Patreon, so that we can continue our free educational service https://www.patreon.com/LearnEngineering The invention of transistors revolutionized human civilization like no other technology. This video demonstrates working of a Bipolar Junction Transistor (BJT) with it's practical applications such as transistor as an amplifier and as a switch with help of animation. Along with transistor working of diode is also explained in the video. The video covers following topics - structure of Silicon atom, doping, N type doping, P type doping, working of Diode, working of NPN transistor and dual stage amplification. Like us on FB : https://www.facebook.com/LearnEngineering Voice-over artist : https://www.fiverr.com/mikepaine

https://www.youtube.com/watch?v=7ukDKVHnac4

TTL로직을 사용한다. (Transistor- Transistor logic)

▪ TTL chips 의 특징 : Faster

같은 TTL이더라도 다른 종류의 전압을 가진 다양한 칩이 있기 때문에 직접 찾아보는 게 필수적이다.

전압 파형 및 타이밍 다이어그램

전압파형

• 신호(전압)을 시간의 함수로 표현한 것이다.

  

타이밍 다이어그램

• 타이밍 다이어그램은 여러 파형을 거시적으로 보여준다.

Three-state Buffer Gate (logic)

• 버퍼게이트 인데, 추가 신호로 ON/OFF 되는 논리 게이트

• 시그널이 발생하면 1 아니면 0으로 발생된다.

심볼

진리표

• Bus Driver 또는 Bus transceiver (데이터 방향 제어) 에 응용

NOT, AND, OR은 안 쓰고 NAND 와 NOR게이트로 모든걸 표현할 수 있다.

여기서 이걸 유니버셜 게이트라고 부르는 이유가 있습니다.

A B | C S

0 0 | 0 0

0 1 | 0 0

1 0 | 0 0

1 1 | 0 0

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