Báo cáo điện tử số: Vẽ, mô phỏng, phân tích mạch đo công suất tiêu tán động của cổng logic CMOS: D22d.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Báo cáo kỳ Môn: Điện tử số (ELT2041_2) Nhóm 3: Đào Ngọc Việt Anh Lê Tiến Đồn Nguyễn Trọng Hải Phan Nho Hoàng Nguyên Duy Huân Danh sách thành viên công việc ST T Họ tên Lê Tiến Đồn (nhóm trưởng) Đào Ngọc Việt Anh Nguyễn Trọng Hải Phan Nho Hoàng Nguyễn Duy Huân MSSV Bài 18020312 10 18020163 18020447 18020562 18020578 16 Mục lục Câu 4: D2-2d Câu 6: D2-4a Câu D3-2 Câu 10 D4-1, D4-2, D4-3 Câu 16: D7-4 13 Nội dung báo cáo Câu 4: D2-2d Vẽ, mô phỏng, phân tích mạch đo cơng suất tiêu tán động cổng logic CMOS: D2-2d Hình 2-2d Sơ đồ cơng suất tiêu tán động cổng logic CMOS + Dạng xung lối IC1/a Vdd = 5V, f = 1kHz, không lối C3 + Thay đổi nguồn Vdd (5V, 10V, 15V) Vdd Kiểu làm việc 1kHz 5kHz 10kHz 5V C3 = 0.21mA 0.24mA 0.41mA C3 = 4.7nF 0.3mA 0.57mA 2.5mA C3 = 16.7mA 16.83mA 46.5mA C3 = 4.7nF 19.75mA 11.9mA 1.7mA 15V + Nguyên tắc hoạt động - Lối (dưới) lối vào (trên): Cổng NAND thuộc họ CMOS, cấu tạo MOSFET - Trong T1 T3 MOSFET kênh N chưa có sẵn, làm nhiệm vụ khuếch đại T2 T4 MOSFET kênh P chưa có sẵn làm nhiệm vụ trở tải Chỉ A B mức cao , T1 T3 thơng, cịn T2 T4 ngắt , đầu Z mức thấp Các trường hợp lại mức cao - Cổng NAND bỏ lửng chân hoạt động giống cổng đảo (C = Ā) - Xung lối vào A qua cổng NAND, mức cao bị đảo ngược thành mức thấp ngược lại Khi có tụ gây số đoạn nhiễu nhỏ hình, trình nạp xả tụ - Từ giá trị cường độ dòng điện thu từ ampe kế giá trị biên độ theo máy dao động kí, ta đo cơng suất tiêu tán động Câu 6: D2-4a Vẽ, mô phỏng, phân tích sơ đồ vi mạch logic trạng thái: D2-4a, D2-4b, D2- 4c D2-4a: Cấu trúc sơ đồ vi mạch logic trạng thái - Nguyên tắc hoạt động cổng NAND trạng thái + Khi E trạng thái 1: T1 thông => C = + Khi E trạng thái 0: T1 khóa A= 1, B= => D1, D2 khóa => T2, T5 thơng cịn T3, T4 khóa => C =0 A= 0, B= => D1 thơng , D2 khóa => Vb = 0,7 => T2, T5 khóa cịn T3, T4 thơng => C = A= 1, B= => D1 khóa , D2 thơng => Vb = 0,7 => T2, T5 khóa cịn T3, T4 thơng => C = A= 0, B= => D1, D2 thông => Vb = 0,7 => T2, T5 khóa cịn T3, T4 thông => C = Bảng D2-10 DS1 (E) 0 0 LS7 (A) 1 0 X LS8 (B) 1 X Lối C 1 D2-4b: Bộ chuyển đổi số liệu chiều trạng thái Bảng D2-11 LS8 (E bù) 0 LS9 (A) X Lối C 0 ⇨ Nếu chân 1E bù đặt mức thấp cho phép ngõ rat hay đổi theo ngõ vào • Bộ chuyển số liệu hai chiều trạng thái D2-4c: Bộ chuyển đổi số liệu chiều trạng thái Bảng chức OE bù DIR Ai Bn L L A=B I L H I B=A H X Z Z - Loại vi mạch khơng có chưa mạch đệm có điều khiển mà cịn có khả chọn hướng điều khiển, cấu trúc vi mạch có chứa nhóm với nhóm có mạch đệm ngược chiều cho chọn theo chiều vào (ra ) định - Bảng chức điều khiển cho thấy chân OE bù đặt mức thấp cho phép ngõ tác động theo ngõ vào Ngược lại OE bị đặt mức cao mạch trạng thái bị ngắt điện mạch - Đặc biệt, chân OE bù đặt mức thấp cho phép mạch đệm thông mạch thơng từ A -> B từ B-> A tùy thuộc mức logic đặt vào chân chọn hướng DIR, cho DIR = H A ngõ vào, B ngõ Ngược lại DIR = L chân B ngõ vào, A ngõ Bảng D2-12 A1 = A2 = A3 = A4 = A5 = A6 = A7 = A8 = B1 = B2 = B3 = B4 = B5 = B6 = B7 = B8 = B1 = B2 = B3 = B4 = B5 = B6 = B7 = B8 = Bảng D2-13 B1 = B2 = B3 = B4 = B5 = B6 = B7 = B8 = A1 = A2 = A3 = A4 = A5 = A6 = A7 = A8 = A1 = A2 = A3 = A4 = A5 = A6 = A7 = A8 = 0 Câu D3-2 Vẽ, mơ phỏng, phân tích đếm số hạng với thị LED đoạn: D3-2 Mạch D3-2: Bộ đếm số hạng với thị LED đoạn Phân tích mạch - Mạch sử dụng IC 74LS90 74LS47 + IC 74LS90 mạch đếm thập phân MOD-10 tạo mã BCD ngõ +IC giải mã hiển thị 74LS47 nhận mã BCD từ ngõ IC đếm 74LS90 tạo tín hiệu cần thiết để điều khiển đoạn led đoạn để thị số đếm Vì IC giải mã 74LS47 thiết kế để điều khiển led đoạn loại anode chung nên ngõ mức THẤP (logic 0) làm cho LED kết nối với ngõ phát sáng ngõ mức CAO (logic 1) làm cho LED TẮT Đối với hoạt động bình thường, tất chân LT (Lamp Test), BI / RBO (Blanking Input/Ripple Blanking Output) RBI (Ripple Blanking Input) phải bỏ trống kết nối với logic (mức CAO) -Bộ đếm BCD gồm chữ số tính theo số thập phân từ 00 đến 99 (0000 0000 đến 1001 1001) sau tự động RESET 00 Bảng mơ LỐI VÀO DỊCH MÃ 2→10 LỐI RA CL R CL K D C B A D C B A 1 x 0 0 0 0 ↑ 0 0 0 0 ↑ 0 0 0 ↑ 0 0 0 ↑ 0 0 ↑ 0 0 ↑ 0 ↑ 0 ↑ CHỈ SỐ LED ĐOẠN x10 x1 0 1 1 2 1 3 0 4 0 1 5 0 1 6 0 0 1 7 0 0 0 8 ↑ 0 0 0 9 ↑ 0 0 0 10 0 ↑ 0 0 11 1 Câu 10 D4-1, D4-2, D4-3 Vẽ, mô phỏng, phân tích cộng, trừ sử dụng cổng logic, cộng/trừ dùng vi mạch: D4-1, D4-2, D4-3 Mạch D4-1: Bộ cộng sử dụng cổng logic Phân tích mạch: - Mạch cộng logic D4-1 gồm module, module có lối vào: X (số hạng thứ nhất), Y (số hạng thứ 2), C_IN (nhớ lối vào) lối ra: S (kết phép cộng) C_OUT (nhớ lối ra) Nhớ lối module thứ nối tới nhớ lối vào module thứ - Mỗi module thực phép cộng X+Y+C_in cho kết S nhớ lối C_out - Mạch thực cộng bit: Module dùng để cộng logic bit thứ nhất, module dùng để cộng logic bit thứ - Biểu thức tổng đại số logic: Bảng kết mô phỏng: Bảng D4-1a: Bộ cộng bit LỐIVÀO (Input) LỐI RA (output) DS4 Ci1 LS8 X1 LS7 Y1 Tổng S1 Số nhớ “+” Co1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 Bảng D4-1b: Bộ cộng bit LỐI VÀO - INPUT LỐI RA - OUTPUT DS4 Ci1 LS3 X2 LS4 Y2 LS8 X1 LS7 Y1 Co1 S1 S2 Co2 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 Mạch D4-2: Bộ trừ sử dụng cổng logic Phân tích mạch: - Bộ trừ logic D4-2 gồm lối vào: X_1 (số bị trừ), Y_1 (số trừ), B_in_1 (số nhớ lối vào) thực phép trừ X_1 – Y_1 – B_in_1 cho kết hiệu D số nhớ lối B_out - Bộ trừ thực nhờ kết hợp cổng logic AND, NOT, NOX, XOR - Biểu thức logic: Bảng kết mô phỏng: Bảng D4-2: Bộ trừ sử dụng cổng logic 10 Lối vào - INPUT Lối - OUTPUT DS4 Bin LS1 X1 LS2 Y1 Hiệu D 0 0 Số nhớ “+” Bout 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 Bộ cộng trừ loại vi mạch 11 Phân tích mạch: - Vi mạch IC 74LS83 có 16 chân gồm: + chân nguồn nuôi, chân nối đất; + chân chọn phép tính thực C0; + chân tín hiệu lối vào (4 chân A4, A3, A2, A1 bit số hạng thứ nhất; B4, B3, B2, B1 bit số hạng thứ 2); + chân lối ra; + chân nhớ (tràn) C4 - Khi C0 = 0, mạch thực cộng nhị phân A+B cho kết D nhớ C4 (C4 hoạt động mức cao, có nhớ C4=1) - Khi C0 = 1, mạch thực trừ nhị phân A-B cho kết D nhớ C4 (C4 hoạt động mức thấp, có nhớ C4=0) Bảng kết mô phỏng: Bảng D4-3a: Phép cộng nhị phân Lối vào - INPUT Lối - OUTPUT Ci n A A A A B B B B C D D D D Số thập phân A+B=D 1 1 1 0 10+10=20 1 0 1 1 10+3=13 1 1 1 1 15+6=21 1 1 1 1 1 1 15+15=30 Bảng D4-3b: Phép trừ nhị phân Lối vào - INPUT Lối - OUTPUT Ci n A A A A B B B B C D D D D Số thập phân A+B=D 1 1 1 0 0 10-10=0 1 0 1 1 1 10-3=7 1 1 1 1 0 15-6=9 1 1 1 1 1 0 0 15-15=0 1 1 0 1 5-10=-5 12 Câu 16: D7-4 Vẽ, mô phỏng, phân tích sơ đồ đếm thuận nghịch bit mã BCD: D7-4 a, Linh kiện điện tử - Xung CLOCK: xung đầu vào - Các công tắc Logic: tùy ý điều chỉnh giá trị nhị phân dùng cho nhiều chúc khác - IC 74LS27: cổng NOR b, Nguyên tắc hoạt động Các công tắc Logic từ SW4 đến SW11 dùng để nạp mã nhị phân từ lối vào song song cho đếm Chúng ta thu giá trị thập phân hiển thị LED Ví dụ: TS1= 4(0100), TS2= 5(0101) Cơng tắc SW2 nối với chân PL để nạp mã từ lối vào song song cho đếm Công tắc DS1 nối MR để xóa nội dung đếm Xung CLOCK lối vào nối vào chân UP để nạp xung cho IC U1 Công tắc SW1 dùng để làm công tắc tắt bật cho hệ thống Ta ghép tầng đếm lại với Sau cấp xung CLOCK cho tầng U1 để đếm hàng đơn vị Sau nối đầu tầng với đầu vào tầng U2 để đếm hàng chục Mỗi tầng đơn vị đếm từ đến cấp xung cho đầu vào tầng chục đếm thêm đơn vị Bộ đếm thuận Khi ta đóng khóa K chân UP CARRY IC74192 đếm lên đơn vị theo mã nhị phân - Kết mô phỏng: 13 Bộ đếm nghịch Khi ta đóng khóa K chân DOWN BORROW IC74192 trừ từ 99 xuống đơn vị theo mã nhị phân - Kết mô phỏng: Hệ thống đếm từ 99 đến dừng lại Ở trường hợp phải đặt trước giá trị đồng hồ đếm ngược hệ thống đếm xuống đơn vị 14 15 ... Câu 16: D7-4 13 Nội dung báo cáo Câu 4: D2-2d Vẽ, mơ phỏng, phân tích mạch đo cơng suất tiêu tán động cổng logic CMOS: D2-2d Hình 2-2d Sơ đồ công suất tiêu tán động cổng logic CMOS + Dạng xung... - Từ giá trị cường độ dòng điện thu từ ampe kế giá trị biên độ theo máy dao động kí, ta đo công suất tiêu tán động Câu 6: D2-4a Vẽ, mô phỏng, phân tích sơ đồ vi mạch logic trạng thái: D2-4a, D2-4b,... Câu D3-2 Vẽ, mơ phỏng, phân tích đếm số hạng với thị LED đo? ??n: D3-2 Mạch D3-2: Bộ đếm số hạng với thị LED đo? ??n Phân tích mạch - Mạch sử dụng IC 74LS90 74LS47 + IC 74LS90 mạch đếm thập phân MOD-10