[디지털 로직] 이해하기 쉬운 디지털 로직1 (NAND 구조)

이 글에서는 간단한 개념만 설명해 드리도록 하겠습니다.

쉽게쉽게 어려운 점만 빼고 설명하는 전기회로!!! 자세한 정보를 원하신다면 전공책 보러 ㄱㄱ!!

 

전기 or 전자 공학에서 처음 접하면서 가장 뜬금 없으면서 어려운게 아마 디지털 로직이 아닐까 싶다.

우선 간단하게 구조부터 알아보자.  MOSFET (트렌지스터) 구조는 우선 이전 글에서 있으니 참고

(일반 MOSFET 트렌지스터 구조도 추가 할 예정.)

[반도체 작동원리] SSD는 어떻게 0과 1을 저장할까? (1편)

자 본론으로 들어가기 앞서 MOSFET 구조와 역할을 알았다면, 아래와 같이 연결하게되면 "NAND GATE"를 만들어 낼 수 있다. 

 

 

여기서 드는 의문 그래서 이게 뭐 하는 건데????

우선 왼쪽과 같은 전기회로가 어떤 방식으로 동작하는지 살펴보도록 하죠.

 

1. A와 B신호 2종류의 신호가 있음. (A는 on/off, B도 on/off 중 하나)

2. Vdd 는 일반적으로 5V 전원공급. (컴퓨터에 파워서플라이 같은 역할을 하죠.)

3. Vss 는 그라운드 일반적으로 0V.

4. 신호를 처리해주는 Out. (On인지 Off인지 결정해주는 논리 결과값 입니다.)

 

우선 위와 같이 NAND GATE회로를 구성하였습니다. 

 

 

 

간단하게 총 4가지의 경우를 알아보죠. 우선 첫번째 A와 B가 둘의 신호가 0인경우.

(세팅값은 논리회로에 따라 다르지만 PMOS 게이트를 컨트롤 할 수 있는 전압의 높이를 1일때 3V, 0일때 -3V로 가정)

(NMOS의 경우 게이트값이 음수면 밑에 채널이 생성X, PMOS의 경우 게이트 전압이 음수여야 채널 생성)

 

 

Case 1

A와 B가 둘다 0일때는 결과값은 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

Case 2

A=0, B=1

 

상단부 입력신호 A가 PMOS를 작동시키므로 Vout은 PMOS A를 타고오는 신호를 입력받아서 논리회로 1이 됩니다.

 

 

 

 

 

 

 

Case 3

A=1, B=0

 

상단부 B입력을 받은 PMOS는 동작하게 되고

하단부 A입력을 받은 NMOS도 동작하게 됩니다.

 

하지만 하단부에 B입력을 받은 NMOS는 0을 받아서 채널을 생성 할수 없어서 전류가 흐를수 없게됩니다.

그래서 결과적으로는 하단부와 연결이 안된거죠.

(Ground에 연결X)

 

 

 

Case 4

A=1, B=1

상단부에서 PMOS가 모두 작동하지 않으므로 Vdd전압을 공급 받을수 없을뿐더러 하단부에 NMOS두개가 작동하므로 Vss에 접지되므로 Vout은 0. 

 

 

 

 

 

결과적으로 NAND GATE회로의 진리표는 아래와 같습니다.

INPUT		OUTPUT
A	B	A NAND B
0	0	1
0	1	1
1	0	1
1	1	0

 

깨알 상식: 컴퓨터 논리회로에서 낸드 게이트가 많이 쓰이는 이유??

답: 구조가 단순해서 필요한 트렌지스터의 수가 적어서 가장 저렴하게 제작 가능하다. (물론 경우에 따라서 NOR게이트로 회로를 짜는게 트렌지스터 갯수가 더 적게 필요할 수도 있습니다.)

 

다음글에서 CPU에서 어떤식으로 숫자를 더하는지 (가산기)에 대해서 알아보도록 하죠 :D