임베디드기능사 필기 05 — 불 대수와 카르노맵 (드모르간·간소화·최소화)
출제기준 대단원 4: 불 대수
계산 문제가 많이 나와요. 카르노맵 간소화는 반드시 연습!
불 대수 기본 공리 ⭐
AND 연산: A·B
OR 연산: A+B
NOT 연산: A' (또는 Ā)
기본 공리:
A+0=A A·1=A
A+1=1 A·0=0
A+A=A A·A=A
A+A'=1 A·A'=0
(A')'=A
불 대수 정리 ⭐⭐
교환법칙: A+B=B+A / A·B=B·A
결합법칙: (A+B)+C=A+(B+C)
분배법칙: A·(B+C)=A·B+A·C
A+(B·C)=(A+B)·(A+C)
흡수법칙: A+A·B=A / A·(A+B)=A
드모르간의 법칙 ⭐⭐⭐
(A+B)' = A'·B'
(A·B)' = A'+B'
NOR 게이트 = (A+B)' = A'·B'
NAND 게이트 = (A·B)' = A'+B'
기출 문제
Q. (A+B)'를 드모르간으로 변환하면?
A. A'·B'
Q. NAND 게이트의 출력식을 드모르간으로 변환하면?
A. (A·B)' = A'+B'
논리식 간소화 ⭐⭐
불 대수 이용 간소화
예: F = AB + AB'
= A(B+B')
= A·1
= A
예: F = A'B + AB + AB'
= B(A'+A) + AB'
= B + AB'
= B + A (흡수법칙)
= A + B
카르노맵 (Karnaugh Map) ⭐⭐⭐
2변수 카르노맵
A' A
B' | 00 | 10 |
B | 01 | 11 |
3변수 카르노맵
AB
C | 00 | 01 | 11 | 10 |
주의: 01 → 11 → 10 순서! (그레이코드 순서)
카르노맵 간소화 규칙 ⭐⭐⭐
1을 묶는 규칙:
1) 1개, 2개, 4개, 8개... (2의 거듭제곱 개수)
2) 직사각형 또는 정사각형으로 묶음
3) 가능한 크게 묶을수록 좋음
4) 가장자리는 서로 연결 (토러스 구조)
5) Don't Care(X)는 1로 처리해서 묶음 최대화
묶인 개수 → 제거되는 변수 수:
2개 묶음 → 변수 1개 제거
4개 묶음 → 변수 2개 제거
8개 묶음 → 변수 3개 제거
예시
F(A,B,C) = Σ(0,1,4,5)
카르노맵:
AB
C | 00 | 01 | 11 | 10 |
0 | 1 | 0 | 0 | 1 |
1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
m0,m1 (00열) 와 m4,m5 (10열) 묶음
→ B'(A'와 A가 사라짐은 아님... )
→ 정확히: 왼쪽 두 열 + 오른쪽 두 열 = 4개 묶음
→ F = B'
기출 문제
Q. F(X,Y,Z) = Σ(2,3,6,7) 을 카르노맵으로 간소화하면?
A. F = Y
카르노맵:
XY
Z | 00 | 01 | 11 | 10 |
0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 0 | 1 | 1 |
11열, 10열 모두 1 → Y=1인 영역
→ F = Y
SOP와 POS ⭐
SOP (Sum of Products, 적의 합)
→ 각 항이 AND, 전체가 OR
→ 최소항(Minterm) 형식
→ F = A'B + AB' + AB
POS (Product of Sums, 합의 적)
→ 각 항이 OR, 전체가 AND
→ 최대항(Maxterm) 형식
→ F = (A+B)(A+B')
핵심 정리
✅ 드모르간: (A+B)'=A'B' / (A·B)'=A'+B'
✅ 흡수법칙: A+AB=A
✅ 카르노맵: 2의 거듭제곱 개수로 묶음
✅ 묶음이 클수록 변수 적게 남음
✅ Don't Care(X)=1로 처리
✅ 가장자리는 서로 연결 (토러스)
✅ Σ(2,3,6,7) → F=Y
다음 편에서는 조합·순서 논리회로와 플립플롭으로 이어갑니다!
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