상승 에지에서 트리거 되는 D-플립플롭으로 구성된 다음 회로에서 의 클록이 입력 A에 인가될 때, 출력 B의 주파수[kHz]는? (단, 플립플롭의 전파지연 시간은 무시한다)
2019년 국가직 9급 전자공학개론 12번
2019년도 시행 • 12번 문항
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정답: 1번
■ 1단계: 토글 결선된 D 플립플롭의 분주 동작 원리
• 반전 출력단($\bar{Q}$)이 데이터 입력단($D$)으로 귀환 연결($D = \bar{Q}$)된 D 플립플롭은 클록의 상승 에지마다 상태가 반전되는 토글(T 플립플롭) 모드로 동작합니다.
• 따라서 1개의 플립플롭 단을 통과할 때마다 출력 주파수는 입력 클록 주파수의 절반($1/2$)으로 낮아지는 2분주 회로가 됩니다.
■ 2단계: 다단 직렬 연결에 따른 전체 분주비 및 출력 주파수 계산
• 총 3개의 D 플립플롭이 직렬(Cascade)로 연결되어 리플 카운터 형태의 8분주($2^3 = 8$) 동작을 수행합니다.
• 전체 분주비:
$$\text{분주비} = 2 \times 2 \times 2 = 8$$
• 입력 클록 주파수($f_A = 120\text{ kHz}$)에 대한 최종 출력 주파수($f_B$):
$$f_B = \frac{f_A}{8} = \frac{120\text{ kHz}}{8} = 15\text{ kHz}$$
■ 최종 결과:
• 출력 B의 주파수는 $15\text{ kHz}$ (①번)
• 반전 출력단($\bar{Q}$)이 데이터 입력단($D$)으로 귀환 연결($D = \bar{Q}$)된 D 플립플롭은 클록의 상승 에지마다 상태가 반전되는 토글(T 플립플롭) 모드로 동작합니다.
• 따라서 1개의 플립플롭 단을 통과할 때마다 출력 주파수는 입력 클록 주파수의 절반($1/2$)으로 낮아지는 2분주 회로가 됩니다.
■ 2단계: 다단 직렬 연결에 따른 전체 분주비 및 출력 주파수 계산
• 총 3개의 D 플립플롭이 직렬(Cascade)로 연결되어 리플 카운터 형태의 8분주($2^3 = 8$) 동작을 수행합니다.
• 전체 분주비:
$$\text{분주비} = 2 \times 2 \times 2 = 8$$
• 입력 클록 주파수($f_A = 120\text{ kHz}$)에 대한 최종 출력 주파수($f_B$):
$$f_B = \frac{f_A}{8} = \frac{120\text{ kHz}}{8} = 15\text{ kHz}$$
■ 최종 결과:
• 출력 B의 주파수는 $15\text{ kHz}$ (①번)