§1
실험 개요
모든 디지털 시스템은 기본 게이트의 조합으로 만들어진다. 학부에서는 74-series TTL IC로 AND·OR·NOT·NAND·NOR 게이트의 진리표를 직접 검증하고, De Morgan 정리로 등가 회로를 만들어 비교한다.
§2
이론 배경
기본 게이트
AND(7408): 둘 다 1일 때 1. OR(7432): 하나라도 1일 때 1. NOT(7404): 반전. NAND·NOR은 universal gate(모든 회로 구현 가능).
De Morgan 정리
¬(A·B) = ¬A + ¬B, ¬(A+B) = ¬A·¬B. NAND·NOR로 변환할 때 핵심.
§3
실험 장치 및 시약
- — 74-series TTL IC (7400, 7402, 7404, 7408, 7432)
- — 5 V 전원
- — DIP 스위치
- — LED + 보호저항
- — 브레드보드
§4
실험 절차
- 1.각 게이트 IC의 핀맵 확인 후 회로 구성.
- 2.입력을 모든 조합 인가하며 출력 LED 상태 기록.
- 3.진리표와 일치 확인.
- 4.De Morgan으로 등가 회로 구성, 동일 기능 검증.
§5
데이터 처리
측정 진리표를 표로 정리. 등가 회로의 출력이 원본과 모든 입력 조합에서 일치 확인.
§6
예비보고서 항목별 작성 팁
이론
왜 NAND가 universal인지(NAND만으로 모든 게이트 구현) 설명.
§7
자주 하는 실수
- — VCC·GND 핀 누락
- — Floating input(연결 안 된 입력 → 비결정 동작)
- — TTL과 CMOS 혼용으로 logic level 불일치
§8
자주 묻는 질문
Q. 왜 TTL 입력은 floating이면 안 되나요?
TTL의 floating 입력은 high처럼 동작하지만 잡음에 매우 취약합니다. 명시적으로 VCC 또는 GND에 연결해야 안정. CMOS는 floating에서 무작위로 토글되어 더 위험.
Q. NAND만으로 모든 회로를 만들 수 있나요?
네. NOT = NAND(A,A), AND = NOT(NAND), OR = NAND(NOT A, NOT B). 따라서 NAND가 "functionally complete"입니다. 산업에서 NAND·NOR만으로 대부분의 디지털 IC를 만드는 이유.
§9
참고 표준·문헌
본 가이드는 다음 표준·교과서·핸드북의 정의·식·표준 절차를 따라 작성되었습니다. 학교 양식과 표준 절차가 다를 경우 학교 양식을 우선합니다.
- [1]Mano, M.M., Ciletti, M.D. — Digital Design, 6th ed., Pearson, 2017
- [2]Sedra, A.S., Smith, K.C. — Microelectronic Circuits, 8th ed., Oxford University Press, 2019