대표적인 일렉트로닉스 회로-디지털 회로

대표적인 일렉트로닉스 회로

전자회로의 숫자는 엄청나다. 새로운 것을 직접 설계하지 않아도 용도나 분야에 따라 선택해서 사용할 수 있는 회로가 많다. 그러한 회로에는 구하기 쉽고 가격도 적당한 베스트셀러 디바이스가 사용되고 있다. 대표적인 것을 모르면 독선적으로 이상한 회로를 고안하여설계하게 될지도 모른다. 이와 관련, 본지에서는 다양한 분야의 대표적인 실용 회로를 모아 그 목적과 용도에 따른 활용 예를 연재로 살펴본다.


주기카운터, 클록드라이버, 증배회로등
디지털 회로

1. 대표적인 IC TLC555에 의한 비안정/단안정 멀티바이브레이터 회로

그림 1은 타이머 IC인 TLC555를 사용한 기본적인 응용회로 예이다. 그림 1(a)는 비안정 멀티바이브레이터이며 최고 발진주파수는 대략 500kHz이다. 낮은 쪽은 수백s 주기의 발진에도 사용된다.

발진주파수 f, 듀티 D는 그림에 있는 식과 같이 구할 수 있다. 동작전압 VCC는 4.5~16V로, 로직 이외에 아날로그 회로 등의 발진기로서도 자주 사용된다. OUT단자의 구동전류 용량은 200mA로 크기 때문에 LED, 릴레이 등을 직접 구동할 수 있다는 것은 큰 특징이다. RA는 C의 방전용 트랜지스터의 컬렉터에 접속되어 있으므로 트랜지스터가 ON일 때의 컬렉터 전류를 5mA 정도로 제한하기 때문에 VCC/5mA 이상으로 한다. RB는 VTH 단자에 전류가 약간 흐르므로 함부로 크게 할 수는 없다. 듀티를 1에 근접시키고 싶은 경우, RB는 10RA~1,000RA정도로 한다. 듀티에 신경 쓸 필요가 없는 경우에는 RA＝RB로 하는 경우도 있다. 그림 1(b)는 단안정 멀티바이브레이터(원숏 멀티바이브레이터)의 회로이며 트리거 입력단자 TR의 전압이 VCC/3이하일 때, 출력은“H”로 된다. 그리고 1.1 RxCx로 결정되는 시간 후, 출력은“L”로 된다. Rx는 VCC/5mA 이상으로 한다.


2. 대표적인 IC 74HC123을 사용한 단안정 멀티바이브레이터

입력신호가 변화할 때 결정된 시간의 펄스 전압을 출력하는 회로를 단안정 멀티바이브레이터 또는 원숏 멀티바이브레이터라 부른다. 많이 사용되는 것은 1회로 들이인 74HC121,2회로 들이이며 리트리거블인 74HC123 등이다. 그림 2는 74HC123A를 사용했을 경우이다. 입력신호 하강에서 출력 펄스를 내고 싶은 경우에는 A단자를, 또한 상승에서 출력 펄스를 내고 싶은 경우에는 B단자를 각각 사용한다. 출력 펄스 폭이 74HC123A인 경우, tw≒CxRx로 된다. 로직 IC의 종류에 의해 tw의 값이 다르기 때문에 다른 시리즈를 사용하는 경우에는 확인이 필요하다. 출력 펄스 폭을 크게 하고 싶은 경우에는 Cx의 값은 크게 한다.

Cx에 축적된 전하는 7번, 15번 핀을 통하여 방전된다. 여기서 전원전압 VCC가 급격히 작아졌을 경우에는 7번, 15번 핀의 보호용 다이오드를 통해 VCC 단자에서 전하가 방전되고 이 때의 전류값이 20mA를 초과하면 IC는 파괴된다. 따라서 대용량 Cx를 사용하는 경우에는 7번, 15번 핀 에의 전류를 작게 할 목적으로 Rx에 다이오드를 병렬로 접속, Cx에서의 방전전류가 다이오드를 통해 직접 VCC로 흐르도록 한다. 


3. 대표적인 IC 74HC393에 의한 비동기 바이너리 카운터

입력주파수를 분주하거나 입력신호의 펄스 수를 카운트하는 경우에 자주 사용되는 것이 74HC393(2회로 들이 4비트 바이너리 카운터), 74HC390(2회로 들이 10진 카운터) 등이다. 그림 3에 74HC393을 사용한 8비트 바이너리 카운터를 나타낸다. 최대입력 주파수는 초단 플립플롭의 최대 입력주파수로 결정한다.

그러나 74HC393은 단지 입력 펄스를 플립플롭으로 분주해 가는 것뿐이기 때문에 그림과 같이 플립플롭을 1개 통과할때마다 분주 결과는 조금 지연되고 있다. 따라서 정확한 카운트 결과를 얻기 위해서는 카운트를 정지한 상태에서 각 출력을 볼 필요가 있다.


4. 대표적인 IC 74HC161에 의한 동기 바이너리 카운터

리얼타임의 카운트 결과가 필요한 경우는 클록에 동기하여 일제히 출력이 변화하는 동기 카운터가 필요하다. 최대 클록 주파수를 입력하고 싶은 경우에는 AND를 사용하여 최종 단의 ENP에 전단의 RCO 출력을 모두 입력시킨다. 따라서 신호 지연은 AND의 지연만으로 결정되며 접속단수에는 의존하지 않고 최대 클록 주파수를 높일 수 있다.

5. 대표적인 IC 74HC138에 의한 디멀티플렉서

n개의 출력신호선 중 선택된 1개만으로 입력 데이터를 출력하는 회로를 디멀티플렉서라 부른다. 이것은 74HC138/139/154 등의 라인 디코더를 사용함으로써 실현된다. 8채널 디멀티플렉서 회로를 그림 5에 나타낸다. SW0~SW2로 설정되는 출력 채널 번호가 선택된다. 입력신호를 G2A ＿ 에 넣으면“H”에서 전체 출력은“H”로 된다. 한편“L”일때, 선택되어 있는 채널만이“L”로 된다. 결과적으로, 채널 셀렉터로 설정된 출력 채널에 G2A ＿ 입력 상태가 반영되어 디멀티플렉서 동작이 이루어진다.

74HC138은 1：8의 디멀티플렉서, 74HC139는 2회로 들이 1：4의 디멀티플렉서, 74HC154는 1：16의 디멀티플렉 서로서 사용할 수 있다. 한편, n개의 입력신호선 가운데 선택된 하나만을 출력하는 회로를 멀티플렉서라 부른다. 여기에는 전용 IC가 있어 74HC151은 8채널 멀티플렉서, 74HC153은 2회로의 4채널 멀티플렉서로 사용할 수 있다.

6. 분주기능 장착 수정발진기 EXO-3

일본 킨세키사의 EXO-3는 분주기능 장착 수정발진기이다. 표 1과 같이 3비트의 코드이며 원(原)발진주파수를 1/2~ 1/256로 한 주파수가 얻어진다. 표준 제품으로 준비되어 있는 원발진주파수는 표 2에 나타난 28품종이다. 

표 1. ABC 단자 설정으로 EXO-3의 분주값이 결정된다

입력	A	"L"	"H"	"L"	"H"	"L"	"H"	"L"	"H"
	B	"L"	"L"	"H"	"H"	"L"	"L"	"H"	"H"
	C	"L"	"L"	"L"	"L"	"H"	"H"	"H"	"H"
출력	D	1/2	1/4	1/8	1/16	1/32	1/64	1/128	1/256

표 2. 원(原)발진 주파수 일람

주파수[MHz]	주파수[MHz]	주파수[MHz]	주파수[MHz]
11.0592	14.7456	16.257	20.000
11.264	14.9105	16.384	20.480
12.000	15.000	17.734476	21.47727
12.288	15.360	18.432	22.000
12.800	15.9744	19.090907	22.1184
14.31818	16.000	19.200	24.000
14.500	16.128	19.6608	24.576

출처: http://www.icbanq.com/elecinfo_net_new/Elec_TechInfo_Main.aspx