전산기 전자산업기사 필기

공식 4, 문제 37

논리게이트·논리소자

TTL, CMOS, 팬아웃, 잡음여유

게이트 요약

범용 게이트: NAND, NOR (하나만으로 모든 논리 구현)
NAND로 XOR: 4개 / NOR로 XOR: 5개 / NOR로 XNOR: 4개
XOR: 패리티 발생·검사, 제어 인버터, 가산기 합 / XNOR: 일치(비교) 회로

논리 계열 특성

계열	속도	소비전력	특징
TTL	보통	보통	토템폴, 팬아웃 10, 5 V
쇼트키 TTL	빠름	보통	포화 방지(쇼트키 다이오드)
CMOS	보통~빠름	최소	잡음여유·팬아웃 큼, 정전기 취약
ECL	최고	최대	비포화, 차동, 잡음여유 작음

주요 파라미터

팬아웃 $= min (I_{O L} / I_{I L}, I_{O H} / I_{I H})$
잡음 여유 $N M_{H} = V_{O H (min)} - V_{I H (min)}$ , $N M_{L} = V_{I L (ma x)} - V_{O L (ma x)}$
전파 지연 $t_{p d} = (t_{P H L} + t_{P L H}) /2$
속도-전력곱(PDP) = 전파지연 × 소비전력 [pJ] — 작을수록 우수
CMOS 동적 전력 $P = C V_{D D}^{2} f$

출력 구조

토템폴: 일반 출력, 출력끼리 연결 금지
오픈 컬렉터/드레인: 풀업 저항 필요, Wired-AND, 레벨 변환·LED 구동
3상태(tri-state): 0, 1, Hi-Z → 버스 공유
슈미트 트리거: 히스테리시스(UTP≠LTP), 파형 정형·채터링 제거

핵심 공식

4개

팬아웃

$N = min (\frac{I _{O L}}{I _{I L}}, \frac{I _{O H}}{I _{I H}})$

잡음 여유

$N M_{H} = V_{O H} - V_{I H}, N M_{L} = V_{I L} - V_{O L}$

평균 전파지연

$t_{p d} = \frac{t _{P H L} + t _{P L H}}{2}$

CMOS 동적 전력

$P = C V_{D D}^{2} f$

자주 틀리는 포인트

2개

Hi-Z는 3상태 버퍼, Wired-AND는 오픈 컬렉터
CMOS 전력은 주파수에 비례해 증가