게이트 래치

1. NAND 게이트 래치

NAND 게이트 래치는 1비트의 정보를 저장할 수 있는 디지털 전자 회로의 한 유형입니다. 두 개의 교차 결합된 NAND 게이트를 사용하여 구성됩니다. NAND 게이트의 출력은 반대쪽 NAND 게이트의 입력에 연결되어 피드백 루프를 생성합니다. 래치의 작동은 양의 피드백 원리를 기반으로 하며, 여기서 래치의 출력이 입력으로 피드백되어 출력이 현재 상태로 유지됩니다. NAND 게이트 래치의 작동 방식을 이해하기 위해, 처음에는 래치의 Q 출력이 높고 Q̅ 출력이 낮다고 가정합니다. 이 상태에서 상부 NAND 게이트는 입력이 낮고 입력이 높아 출력이 높아지며, 하부 NAND 게이트는 두 개의 입력이 높아 출력이 낮아집니다. 이제 하부 NAND 게이트에 대한 입력이 낮아지면 출력이 높아지므로 상부 NAND 게이트의 두 입력이 모두 높아집니다. 이로 인해 출력이 낮아지고 하부 NAND 게이트의 출력이 높아집니다. 그 결과, 래치가 스위치 상태가 되고 Q 출력은 이제 로우, Q 출력은 하이가 됩니다. 마찬가지로, 상위 NAND 게이트에 대한 입력이 낮아지면 출력이 높아지므로 하위 NAND 게이트의 두 입력이 모두 높아집니다. 이로 인해 출력이 낮아지고 상위 NAND 게이트의 출력이 높아집니다. 이제 래치가 원래 상태로 다시 전환되었으며 Q 출력은 하이, Q ̅ 출력은 로우입니다. 따라서 NAND 게이트 래치는 새로운 입력 신호에 의해 재설정되거나 변경될 때까지 한 비트의 정보를 무한정 저장할 수 있는 간단한 메모리 요소로 사용될 수 있습니다.

2. NOR 게이트 래치

NAND 게이트 래치와 마찬가지로 두 개의 교차 결합된 NOR 게이트를 사용하여 구성됩니다. 또한 NOR 게이트 래치는 양의 피드백을 기반으로 작동하며, 여기서 래치의 출력이 입력으로 피드백되어 출력이 현재 상태로 유지됩니다. NOR 게이트 래치의 작동 방식을 이해하기 위해 처음에는 래치의 Q 출력이 낮고 Q̅ 출력이 높다고 가정합니다. 이 상태에서는 하부 NOR 게이트의 두 입력이 모두 높아 출력이 낮아집니다. 동시에 상부 NOR 게이트의 두 입력이 모두 낮아 출력이 높아집니다. 이제 상부 NOR 게이트에 대한 입력이 하이 상태가 되면 출력이 로우 상태가 되어 하부 NOR 게이트의 두 입력이 모두 로우 상태가 됩니다. 이로 인해 출력이 높아지고 상부 NOR 게이트의 출력이 낮아집니다. 그 결과, 래치가 스위치 상태가 되었고, Q 출력은 이제 High이고 Q̅ 출력은 Low입니다. 마찬가지로 하부 NOR 게이트의 입력이 로우 상태가 되면 출력이 하이 상태가 되어 상부 NOR 게이트의 두 입력이 모두 하이 상태가 됩니다. 이로 인해 출력이 낮아지고 하부 NOR 게이트의 출력이 낮아집니다. 이제 래치가 원래 상태로 다시 전환되었으며 Q 출력은 낮고 Q̅ 출력은 높습니다.

3. S-R플립플롭

S(설정)와 R(재설정)의 두 가지 입력과 Q 및 Q̅(Q 보어)의 두 가지 출력이 있습니다. S-R 플립플롭은 두 개의 교차 결합 NAND 게이트 또는 두 개의 교차 결합 NOR 게이트를 사용하여 구성됩니다. NAND 게이트를 사용하여 S-R 플립플롭을 제작한다고 가정해 보겠습니다. 처음에는 S와 R이 모두 낮으면 두 NAND 게이트의 두 입력이 모두 높고 두 출력이 모두 낮습니다. Q 출력은 낮고 Q 출력은 높습니다. 이제 R이 낮은 상태에서 S가 높은 상태가 되면 첫 번째 NAND 게이트의 출력이 낮은 상태가 되고, 두 번째 NAND 게이트의 입력이 높은 상태가 되어 출력이 낮은 상태가 됩니다. 이렇게 하면 Q 출력이 하이로, Q 출력이 로우로 전환되어 플립플롭이 설정됩니다. 반면에, S가 낮은 상태에서 R이 하이가 되면, 두 번째 NAND 게이트의 출력이 로우가 되고, 이로 인해 첫 번째 NAND 게이트의 입력이 하이가 되어 출력이 로우가 됩니다. 이렇게 하면 Q 출력이 낮아지고 Q̅ 출력이 높아져 플립플롭이 재설정됩니다. 그러나 S 및 R 입력이 모두 높으면 NAND 게이트의 두 출력이 모두 낮고 플립플롭은 정의되지 않은 상태이며, 이를 레이스 상태라고 합니다. 레이스 상태를 방지하기 위해 S-R 플립플롭은 게이트 두 개를 추가하여 강화할 수 있습니다. 두 개의 추가 게이트를 클록 NAND 게이트 또는 클록 NOR 게이트라고 하며, 플립플롭에 클록 신호가 적용될 때만 S 및 R 입력이 적용됩니다. 이러한 유형의 플립플롭을 마스터 슬레이브 S-R 플립플롭이라고 합니다.