창의적인 디지털 논리에 관한 기본적인 이론과 이를 이용한 디지털 회로 기술과
설계를 쉽게 이해하자!
✔ 디지털 시스템 개념의 정립과 디지털 신호와 아날로그 신호의 주요 기능 소개, 집적회로의 이해와 적용으로 구성되어 있다.
✔ 논리함수의 진수 표현과 진수간 상호 변환방법, 정보처리를 위한 코드 체계를 정의한다. 이에 따른 이론적인 개념과 디지털 함수의 연산과 표현을 이해한다.
✔ 논리소자와 부울 대수간의 각종 공리 및 정의 식을 이용하여 설계하고자 하는 논리회로를 이해하고, 대수의 간략화로 인한 논리회로의 변형 및 소자의 수를 줄일 수 있는 방법을 익힌다.
✔ AND, OR, NOT 등의 기본 게이트를 조합하여 설계하고자 하는 회로를 쉽게 설계할 수 있는 방법을 학습한다.
✔ 조합논리회로에 시간 즉, 기억 소자를 포함한 순서논리회로를 설계한다.
✔ 순서논리회로의 플립플롭을 직병렬로 구성하여 다양한 카운터회로와 레지스터회로의 구성 기법을 익힌다.
✔ 논리신호에 슈미트트리거 회로, 멀티바이브레이터 회로와 타이머 555회로의 특성 및 동작원리를 설명하고 조합논리회로의 카운터를 이용한 디지털시계를 설계 제작한다.
아날로그와 디지털공학은 우리 사회에서 매우 중요한 학문으로 표현되고 있다. 매일 생활하는 모든 분야에서 학문을 이용한 디지털 IT 기술의 생활용품들은 우리들 생활 깊숙이 뿌리를 내리고 있기에 누구나 그 학문의 중요성과 필요성은 요구하고 있지만 정작 전공자나 비전공자에게는 다소 학습에 어려움이 있다.
예전의 전자공학은 대부분 아날로그를 접목한 시스템이었다면, 지금은 최첨단 전자공학에 적용되는 시스템은 거의 대부분이 디지털 시스템을 적용하고 있으며, 하루가 다르게 비약적인 발전을 거듭하고 있다. 이러한 추세에 따라 전공자나 비전공자들은 물론, 일반인들도 쉽게 접할 수 있는 쉬우며, 창조적인 생각을 접목할 수 있는 디지털 공학 교재를 편찬하는 것을 목표로 하고 있다.
본 디지털 공학 교재는 창의적인 디지털 논리에 관한 기본적인 이론과 이를 이용한 디지털 회로 기술과 설계 등을 쉽게 익힐 수 있도록 구성하였으며, 총 6장으로 이루어져 있다.
✔ 1장 : 디지털 시스템 개념의 정립과 디지털 신호와 아날로그 신호의 주요 기능 소개, 집적회로의 이해와 적용으로 구성되어 있다.
✔ 2장 : 논리함수의 진수 표현과 진수간 상호 변환방법, 정보처리를 위한 코드 체계를 정의한다. 문자의 표현과 처리는 표준화된 코드화 개념과 구성으로 되어 있고, 수의 표현은 논리함수의 상호 변환과 일반적인 논리 연산의 논리합, 논리곱, 논리부정의 조합으로 연산되어 진다. 따라서 본 장에서는 이에 따른 이론적인 개념과 디지털 함수의 연산과 표현을 이해한다.
✔ 3장 : 논리소자와 부울 대수간의 각종 공리 및 정의 식을 이용하여 설계하고자 하는 논리회로를 이해하고, 대수의 간략화로 인한 논리회로의 변형 및 소자의 수를 줄일 수 있는 방법을 익힌다. 특히 대수의 간략화를 위한 다양한 방법으로 부울 대수의 공리를 이용하는 방법과 카르노 맵을 이용하여 논리함수를 간략화 하는 방법, 그리고 복잡하고 많은 변수에 적합한 콰인 맥클라스키 방법 등을 사용하여 논리회로를 간략화 시키는 방법을 익힌다.
✔ 4장 : AND, OR, NOT 등의 기본 게이트를 조합하여 설계하고자 하는 회로를 쉽게 설계할 수 있는 방법을 학습한다. 실용적인 조합 논리회로의 대표적인 논리회로 즉, 가감산기, 인코더, 디코드, 멀티플렉서, 디멀티플렉서, 코드 변환기 등에 대한 회로를 소개하고 실무에 적용할 수 있는 방법을 설명한다.
✔ 5장 : 조합논리회로에 시간 즉, 기억 소자를 포함한 순서논리회로를 설계한다. 순서논리회로의 기본은 플립플롭 회로이다. 플립플롭은 어떤 입력 변수에 따라 2개의 출력이 항상 보수 관계를 갖는 결과를 나타낸다. 플립플롭의 종류로 가장 기본이 되는 RS 플립플롭과, D 플립플롭, JK 플립플롭, T 플립플롭을 중심으로 특성표와 여기표를 작성하여 순서논리회로의 동기식과 비동기식 카운터를 설계한다.
✔ 6장 : 슈미트트리거 회로, 멀티바이브레이터 회로와 조합논리회로의 카운터를 이용한 디지털시계를 설계하여 제작한다.
본 교재는 전공자 또는 비전공자에게도 디지털 공학을 보다 쉽게 이해하고, 생활의 적용과 창의적인 현장실무부분에 적용할 수 있는 좋은 밑거름이 되길 바라며, 본 교재를 학습함으로써 산업 사회의 유능한 인재로서의 자질을 기르고, 이 분야에 대한 지식과 기술을 습득하는 데 좋은 밑거름이 되길 바란다.
오정환
• 공학박사
• 현재 경남정보대학 첨단전략산업학부 정보통신계열 교수
1장 디지털 시스템의 개념
1.1 아날로그 신호와 디지털 신호
1.1.1 신호의 변환
1.2 디지털 시스템의 특징
1.2.1 디지털 시스템의 장단점
1.2.2 디지털 집적 회로
1.2.3 디지털 IC TTL과 CMOS 형태
1.3 디지털 집적 회로의 특성
2장 수의 표현 및 코드
2.1 디지털 함수의 표현
2.1.1 디지털 함수의 단위
2.1.2 진수의 변환
2.2 진수의 연산
2.2.1 사칙연산
2.2.2 8진수와 16진수의 연산
2.3 보수(Complements)
2.3.1 보수의 표현
2.4 디지털 코드
2.4.1 BCD 코드
2.4.2 Excess-3 코드
2.4.3 그레이 코드
2.5 데이터 형식의 표현
2.5.1 숫자 데이터 형식(Numeric Data Format)
2.5.2 문자 데이터 형식(Character Data Format)
2.5.3 에러 검출코드
3장 부울 대수
3.1 부울 대수와 논리 연산
3.2 기본 논리 연산
3.3 부울 대수의 법칙과 정리
3.4 부울 함수와 논리게이트의 실현
3.5 최소항과 최대항의 표현
3.6 카르노 맵 간략화 방법
4장 조합논리회로
4.1 조합논리회로
4.1.1 조합회로 설계 방법
4.2 가감산기
4.2.1 반가감산기
4.2.2 전가감산기
4.3 디코더와 인코더(Decoder&Encoder)
4.3.1 해독기(Decoder)
4.3.2 부호기(Encoder)
4.4 멀티플렉서와 디멀티플렉서(Multiplexer&Demultiplexer)
4.4.1 멀티플렉서와 디멀티플렉서(Multiplexer and Demultiplexer)
4.4.2 멀티플렉서(MUX)
4.4.3 디멀티플렉서(DeMUX)
4.4.4 7 세그먼트(7-Segment)
4.5 코드 변환기
4.5.1 BCD-3초과 코드
4.5.2 2진 코드 ⇒ 그레이 코드 변환기
4.5.3 그레이 코드 ⇒ 2진 코드의 변환기
4.5.4 BCD 코드 ⇒ 9의 보수 변환기
4.5.5 BCD 코드 ⇒ 2421 코드 변환기
4.6 패리티 발생기(Parity Bit Generator)
5장 순서논리회로
5.1 래치와 플립플롭(Latch and Flip-Flop)
5.1.1 RS 래치(RS latch)
5.1.2 RS 플립플롭(RS Flip-Flop)
5.1.3 D 플립플롭(D Flip-Flop)
5.1.4 JK 플립플롭(JK Flip-Flop)
5.1.5 T 플립플롭(Toggle Flip-Flop)
5.1.6 플립플롭의 여기표
5.2 비동기식 카운터(Asynchronous Counter)
5.2.1 카운터
5.2.2 2진 비동기 카운터(Asynchronous Counter)
5.2.3 비동기 N진 카운터(Asynchronous Counter)
5.2.4 Decade Ripple Counter
5.3 동기 카운터(Synchronous counter)
5.3.1 6진 UP 동기 카운터의 설계
5.3.2 6진 DOWN 동기 카운터의 설계
5.3.3 동기형 BCD 카운터
5.3.4 동기형 링 카운터(Ring Counter)
5.3.5 존슨 카운트(Johnson Counter)
5.3.6 존슨 카운트를 사용한 디코더의 출력
5.4 레지스터(Register)
5.4.1 Shift register
6장 클록신호 발생회로 및 디지털 시계 설계
6.1 클록신호
6.1.1 Pulse delay 회로
6.1.2 슈미트 트리거(Schmitt Trigger)
6.2 로직 및 슈미트 트리거 회로
6.3 슈미트 트리거의 기본파형
6.3.1 멀티바이브레이터
6.4 타이머 회로
6.4.1 555 Timer 회로
6.5 디지털시계 제작
6.5.1 디지털시계의 구성
6.5.2 동기식 modulo-N 카운터 설계
6.5.3 디스플레이 출력을 위한 디코더 설계
6.5.4 오전/오후 표시 회로 설계
6.5.5 시간 설정 회로
6.5.6 분주회로
∙ 참고도서
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