디지털 회로의 논리 회로

아날로그, 디지털

자연계에 있는 소리, 온도, 빛 등의 정보는 연속적인 값으로 변화합니다. 이 연속된 값을 아날로그라고 부릅니다. 한편 컴퓨터 세계에서는 정보는 띄엄띄엄한 이산적인 값으로 취급합니다. 이 이산된 값을 디지털이라고 부릅니다. 예를 들어 아날로그와 디지털은 실수와 정수와 같은 관계에 있습니다. 직선상의 어떠한 점도 표현할 수 있는 실수는 아날로그, 특정한 점 밖에 취할 수 없는 정수를 디지털로 표현됩니다.

 

연속적인 정보인 아날로그 신호를 취급하는 회로를 아날로그 회로라고 부르고, 이산적인 정보인 디지털 신호를 취급하는 회로를 디지털 회로라고 부릅니다. 그렇다면 아날로그 신호를 디지털화하는 이유는 디지털 신호는 잡음에 강하기 때문에 잘 깨지지 않고 컴퓨터에 의한 처리가 쉽기 때문입니다. 오늘날 컴퓨터의 고성능화로 고속으로 대량의 디지털 정보 처리가 가능해졌습니다.

 

디지털 회로의 논리 회로

전자회로에서 말하는 디지털 회로는 하이 레벨(ON), 로우 레벨(OFF)의 2개의 레벨(전압)만 취급하는 회로입니다. 또 디지털 회로는 논리 연산을 사용하여 논리 회로라고도 불립니다. 논리회로의 기본요소는 AND 회로와 OR 회로, NOT 회로의 3종류뿐으로 그 조합으로 다양한 기능의 회로를 만들 수 있습니다. 논리회로는 논리식이나 회로 기호를 사용하여 나타냅니다. 또 논리회로가 입력신호에 대해 어떻게 응답하는지 나타낸 것을 '진리표'라고 부릅니다.

 

논리회로기호

AND 회로

AND 회로는 논리곱이라고도 불리며, 하나의 입력이 1이며, 또 다른 입력도 1일 때만 출력이 1인 회로입니다. 논리식에서는 '·'로 표현됩니다. (예를 들면 Y=A·B)

스위치와 전구로 AND 회로를 표현하면 스위치의 직렬 회로가 됩니다. 스위치 A의 '켜짐'과 '꺼짐'이 입력 A의 '1'과 '0'을 나타냅니다. 스위치 B의 '켜짐'과 '꺼짐'이 입력 B의 '1'과 '0'을 나타냅니다. 전구 Y의 점등과 소등이 출력 Y의 '1'과 '0'을 나타냅니다. 이 AND 회로는 이하와 같이 동작합니다. 스위치 A와 스위치 B가 모두 '켜짐'일 때는 전구 Y가 켜집니다. 스위치 A나 B의 한쪽이 '켜짐'이고 다른 한쪽이 '꺼짐'일 때는 전구 Y는 점등되지 않습니다. 스위치 A와 스위치 B가 모두 '꺼짐'일 때는 전구 Y는 점등되지 않습니다.

 

OR 회로

OR 회로는 논리합이라고도 불리며 어느 하나의 입력이 1 혹은 모두가 1일 때, 출력이 1인 회로입니다. 논리식에서는 '+'로 표현됩니다. (예를 들면 Y=A+B)

스위치와 전구로 OR 회로를 표현하면 스위치 A와 스위치 B의 병렬회로가 됩니다. 병렬회로이기 때문에 스위치 A와 스위치 B 중 한쪽 또는 양쪽이 '켜짐'이면 전구 Y가 켜집니다. 스위치 A와 스위치 B가 모두 '꺼짐'일 때는 전구 Y는 점등되지 않습니다.

 

NOT 회로

NOT 회로는 인버터나 반전 회로라고도 불리며, 입력의 역이 출력되는 기능을 가집니다. 입력이 1인 경우 0이 출력되고 0이 입력되면 1이 출력되는 회로입니다. 논리식에서는, 「¯」(바)로 표현됩니다. (예시) Y=논리식

트랜지스터의 입력이 로우 레벨일 때는, 이 트랜지스터는 오프가 되어 전원의 전압이 출력에 나타나므로 출력은 하이 레벨이 됩니다. 반대로, 트랜지스터의 입력이 하이 레벨일 때는, 트랜지스터는 온 해 출력은 로우 레벨이 됩니다. 논리회로의 기본 요소는 위와 같은 AND 회로, OR 회로, NOT 회로의 3종류만으로 그 조합으로 다양한 기능의 회로를 만들 수 있습니다.

 

기타 논리회로

기본이 되는 논리 회로 이외의 논리 회로를 나타냅니다. 모두 기본 논리회로의 조합으로 나타낼 수 있습니다. NAND 회로, NOR 회로, EXOR 회로, EXNOR 회로에 대해 간단히 설명합니다.

 

NAND 회로

NAND 회로는 AND 회로를 반전한 것입니다. NAND 회로는 AND 회로와 NOT 회로의 조합으로 표현할 수도 있습니다. 진리표로 AND 회로에 대해 Y(출력)가 반전하고 있는 것을 알 수 있습니다.

 

NOR 회로

NOR 회로는 OR 회로를 반전한 것입니다. NOR 회로는 OR 회로와 NOT 회로의 조합으로 표현할 수도 있습니다. 진리표로 OR 회로에 대해 Y(출력)가 반전하고 있는 것을 알 수 있습니다.

 

EXOR 회로

EXOR 회로란 배타적 논리합이라고도 합니다. 배타적 논리합이란 입력되는 1과 0의 조합 중 그 값이 일치하지 않을 때에 한 해 '1'을 출력하고, 일치할 때는 '0'을 출력하는 논리회로를 말합니다. 복잡해지긴 하지만 AND 회로, OR 회로, NOT 회로만으로 구성할 수 있습니다. EXNOR 회로는 EXOR 회로를 반전한 것입니다.