게이트 보편성: NAND 또는 NOR 게이트만으로 모든 논리 기능 구현
NAND와 NOR 게이트는 충분한 개수로 결합했을 때 단독으로 다른 모든 논리 연산을 구현할 수 있는 유일한 표준 논리 패밀리입니다. 이 보편적 특성은 이 두 게이트 타입 중 하나에만 의존하는 많은 디지털 제어 시스템의 기초입니다.
예를 들어 간단한 OR 기능은 NAND 게이트 세 개로만 구축 가능하며, NOR 게이트로도 동일하게 달성 가능. 다음 섹션에서는 NOT, AND, OR, NAND, NOR 등 모든 기본 게이트를 오직 NAND만으로 또는 오직 NOR만으로 구성하는 방법을 보여줍니다.
NOT 기능 구성
NAND와 NOR 게이트 모두 인버터로 사용 가능. TTL 소자에서 가장 실용적인 접근은 NAND 게이트의 미사용 입력을 공급 레일(+V)에 연결하는 것, NOR 게이트는 미사용 입력을 접지에 연결. 이 방식은 구동 게이트의 전류 부하(TTL)를 최소화하고 입력 커패시턴스(CMOS)를 줄입니다. 대안인 두 입력을 서로 연결하는 방식은 논리적으로 작동하지만 하드웨어 관점에서 덜 효율적.
"버퍼" 기능 구성
버퍼는 두 인버터 단을 캐스케이드하여 구현. 출력이 입력을 정확히 반영하며 반전 없이 논리 레벨 보존.
AND 기능 구성
NAND 게이트에서 AND를 얻으려면 NAND 출력에 인버터 추가. 이는 NAND의 내재적 NOT 연산을 제거. NOR 게이트로는 모든 입력을 반전시켜 NOR에 공급하면 같은 AND 동작 달성.
NAND 기능 구성
NAND 게이트는 이미 사용 가능; 추가 회로 불필요. NOR 게이트가 NAND를 에뮬레이트하려면 NOR 게이트의 모든 입력과 출력을 반전. 2입력 NOR의 경우 세 개의 추가 NOR 인버터 필요.
OR 기능 구성
NOR 게이트 출력을 반전하면 OR 기능 생성. 반대로 NAND 게이트는 모든 입력을 반전시켜 OR 에뮬레이트 가능. 이 상호 관계는 불 대수에서 근본적인 드 모르간 정리의 직접적 적용.
NOR 기능 구성
NAND 게이트를 NOR로 사용하려면 모든 입력과 출력을 반전. 이는 NOR이 NAND를 에뮬레이트하는 과정과 동일.
복습:
- NAND와 NOR 게이트 모두 보편적: 적절히 상호 연결하면 모든 논리 기능 복제 가능.
관련 워크시트:
- TTL 논리 게이트 워크시트
- 불 대수 워크시트