Tài liệu Kỹ thuật số - Chương 4 Mạch tổ hợp (Combinational Circuits) potx

1 Kỹ Thuật Số Kỹ Thuật Số 2 Chương 4 Mạch tổ hợp (Combinational Circuits) 3  Khái niệm về mạch tổ hợp.  Phương pháp phân tích một mạch tổ hợp có sẵn.  Phương pháp thiết kế mạch tổ hợp dùng các cổng logic cơ bản.  Tìm hiểu một số mạch tổ hợp thông dụng.  Phương pháp thiết kế mạch tổ hợp sử dụng các mạch tổ hợp có sẵn 4 4.1 4.1 Giới thiệu Giới thiệu  Mạch số thường được chia làm hai loại: mạch tổ hợp (combinational circuit) và mạch tuần tự (sequential circuit).  Mạch tổ hợp là mạch mà các ngõ ra chỉ phụ thuộc vào các mức logic của các ngõ vào tại thời điểm đó. Mạch tổ hợp không có thuộc tính nhớ. Trong mạch tổ hợp không có bất kỳ vòng hồi tiếp nào.  Sơ đồ tổng quát: 5 4.2 4.2 Phân tích mạch tổ hợp Phân tích mạch tổ hợp  Phân tích mạch logic cho ở hình sau: Ví dụ minh họa: Ví dụ minh họa:  Cho trước một mạch logic và các tín hiệu vào, hãy xác định hàm logic ngõ ra theo các tín hiệu vào đó. Hàm logic ngõ ra có thể được biểu diễn bởi bảng sự thật hoặc các biểu thức logic. Đặt vấn đề: Đặt vấn đề: 6 4.2 4.2 Phân tích mạch tổ hợp Phân tích mạch tổ hợp  Dùng bảng sự thật: thế tổ hợp giá trị của các biến vào, từ đó tính giá trị của hàm. Ví dụ minh họa: Ví dụ minh họa: 7 4.2 4.2 Phân tích mạch tổ hợp Phân tích mạch tổ hợp  Dùng hàm logic: Ví dụ minh họa: Ví dụ minh họa: 8  Đây là bài toán ngược với bài toán phân tích, từ mục đích yêu cầu và các biến vào xác định của bài toán, xây dựng một mạch thỏa mãn các yêu cầu đó.  Có hai hướng thiết kế mạch tổ hợp: dựa vào các mạch logic cơ bản hoặc dựa vào các mạch tổ hợp đã có. Đặt vấn đề: Đặt vấn đề: 4.3 4.3 Thiết kế mạch tổ hợp Thiết kế mạch tổ hợp 9  Phát biểu bài toán.  Xác định các ngõ vào và các ngõ ra.  Lập bảng sự thật nêu lên mối quan hệ giữa các ngõ vào và các ngõ ra theo yêu cầu của bài toán.  Xác định hàm logic được đơn giản hóa cho các hàm ngõ ra.  Vẽ sơ đồ logic Phương pháp thiết kế mạch tổ hợp: Phương pháp thiết kế mạch tổ hợp: 4.3 4.3 Thiết kế mạch tổ hợp Thiết kế mạch tổ hợp 10  Cấu trúc AND-OR: sử dụng khi hàm được biểu diễn dưới dạng tổng các tích. Ví dụ: F = AB + BC + CA  Cấu trúc OR-AND: sử dụng khi hàm được biểu diễn dưới dạng tích các tổng. Ví dụ: F = (A+B) (B+C) (C+A)  Cấu trúc NAND-AND: sử dụng khi hàm được biểu diễn dưới dạng tích các tổng và áp dụng DeMorgan cho từng tích. Ví dụ: F = (A+B) (B+C) (C+A) = (A+B)’’ (B+C)’’ (C+A)’’ = (A’B’)’ (B’C’)’ (C’A’)’ Thực hiện hàm logic bằng các mạch logic cơ bản: Thực hiện hàm logic bằng các mạch logic cơ bản: 4.3 4.3 Thiết kế mạch tổ hợp Thiết kế mạch tổ hợp [...]... 15 14 13 12 A B C D 744 2 25 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y8 Y9 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 15 14 13 12 A B C D 744 5 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 4. 4 Các mạch tổ hợp thông dụng Mạch giải mã/lái BCD-sang-Led 7 đoạn:  74x47/74x 247 : Đây là các IC có ngõ ra tích cực mức thấp và cực thu hở nên có khả năng lái dòng tốt Điểm khác nhau duy nhất giữa 74x47 và 74x 247 là cách hiển thị số 6 và số 9... Các mạch tổ hợp thông dụng Mạch dồn kênh (Multiplexer-MUX)  Giới thiệu vi mạch: 74x157/74x257: Gồm 4 MUX 2→1, ngõ ra tích cực mức cao 74x257 có các ngõ ra ba trạng thái 11 14 10 13 15 2 5 3 6 1 1A 2A 3A 4A 1B 2B 3B 4B A/B G 74LS157 35 1Y 2Y 3Y 4Y 4 7 9 12 4. 4 Các mạch tổ hợp thông dụng Mạch dồn kênh (Multiplexer-MUX)  Giới thiệu vi mạch: 74x158/74x258:Gồm 4 MUX 2→1, ngõ ra tích cực mức thấp 74x258 có... Bảng sự thật: 31 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 EI 74LS 148 Q0 Q1 Q2 EO GS 9 7 6 15 14 4 .4 Các mạch tổ hợp thông dụng Mạch mã hóa ưu tiên:  Giới thiệu vi mạch: 11 12 13 IC 74x 147 : mã hóa ưu tiên thập phân→BCD Bảng sự thật: 32 10 1 2 3 4 5 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 74LS 147 Q0 Q1 Q2 Q3 9 7 6 14 4 .4 Các mạch tổ hợp thông dụng Mạch dồn kênh (Multiplexer-MUX)  Khái niệm: Mạch dồn kênh gồm 2m ngõ vào, 1 ngõ ra và... G2B Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 15 14 13 12 11 10 9 7 23 22 21 20 18 19 A B C D G1 G2 74LS138 74LS139 74LS1 54 20 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y8 Y9 Y10 Y11 Y12 Y13 Y 14 Y15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 13 14 15 16 17 4. 4 Các mạch tổ hợp thông dụng Mạch giải mã nhị phân:  Giới thiệu vi mạch: Bảng sự thật: (74LS138) 21 4. 4 Các mạch tổ hợp thông dụng Mạch giải mã nhị phân:  Mở rộng đầu vào/ra cho mạch giải mã: Nguyên... nhau  IC 74x48 và 74x 248 : Đây là các IC giải mã có ngõ ra tích cực mức cao và cực thu hở IC họ CMOS tương đương là 45 11 7 1 2 6 3 5 D0 D1 D2 D3 A B C D E F G LT RBI BI/RBO 744 7 26 13 12 11 10 9 15 14 7 1 2 6 3 5 D0 D1 D2 D3 A B C D E F G LT RBI 4 BI/RBO 744 8 7 1 2 6 13 12 11 10 9 15 14 4 5 3 4 16 A B C D BI LE LT VDD 45 11 a b c d e f g 13 12 11 10 9 15 14 4 .4 Các mạch tổ hợp thông dụng Mạch mã hóa... A Y0 Y1 Y2 Y3 4. 4 Các mạch tổ hợp thông dụng Mạch giải mã nhị phân: Ví dụ: Mạch giải mã 2 4, ngõ ra tích cực mức thấp, có một ngõ vào cho phép tích cực mức thấp Sơ đồ khối: A B G Bảng sự thật: 19 Y0 Y1 Y2 Y3 A B G Y0 Y1 Y2 Y3 4. 4 Các mạch tổ hợp thông dụng Mạch giải mã nhị phân:  Giới thiệu vi mạch: 2 3 1 A B G Y0 Y1 Y2 Y3 4 5 6 7 74LS139 14 13 15 A B G Y0 Y1 Y2 Y3 12 11 10 9 1 2 3 6 4 5 A B C G1... 23 4. 4 Các mạch tổ hợp thông dụng Mạch giải mã nhị phân:  Ứng dụng mạch giải mã để thực hiện hàm Boole: Ví dụ: Dùng 74LS138 và các cổng logic thực hiện các hàm sau: F1(x,y,z) = ∑(0, 1, 3) F2(x,y,z) = Π(0, 4, 5) F3(x,y,z) = ∑(1, 2, 4, 5, 6) U2A 13 U1 z y x 1 2 3 VCC R1 6 4 5 A B C G1 G2A G2B 74LS138 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 15 14 13 12 11 10 9 7 1 2 12 12 F2 6 F3 74LS10 13 1 2 U3A 74LS11 3 4 5 U3B 74LS11... chỉ số được xác định bởi tổ hợp nhị phân của m bit điều khiển/chọn  Sơ đồ tổng quát: I0 I1 In-1 EN SI 33 O 4. 4 Các mạch tổ hợp thông dụng Mạch dồn kênh (Multiplexer-MUX)  Ví dụ: Mạch dồn kênh 4 1 Sơ đồ khối: D0 D1 D2 D3 Bảng sự thật: B Hàm ngõ ra: 0 D0 0 1 D1 1 0 D2 1 A B Y 0 Y A 1 D3 Y = BAD0 + BAD1 + BAD2 + BAD3 2n − 1 Y = ∑m i D i i =0 Với: mi là minterm thứ i; Di là ngõ vào thứ i 34 4 .4 Các mạch. .. dụng Mạch mã hóa (Encoder):  Khái niệm: Mạch mã hóa là mạch hoạt động ngược lại với mạch giải mã Mạch mã hóa có m ngõ vào (m ≤ 2n) Tại một thời điểm chỉ có duy nhất một ngõ vào tích cực Chỉ số của ngõ vào tích cực sẽ tạo tổ hợp nhị phân ở ngõ ra  Sơ đồ tổng quát: I0 I1 Im-1 EN1 EN2 ENr 27 O0 O1 On-1 4. 4 Các mạch tổ hợp thông dụng Mạch mã hóa:  Ví dụ: Mạch mã hóa 4 2, ngõ vào tích cực mức cao Sơ đồ khối:... 0 0 1 0 0 0 0 1 1 Sơ đồ mạch: I1 I3 O1 = I 3 I 2 I 1 I 0 + I 3 I 2 I 1 I 0 = I 2 + I 3 I2 28 I1 0 O0 O1 I2 1 I0 I1 I2 I3 I3 O0 O1 4. 4 Các mạch tổ hợp thông dụng Mạch mã hóa:  Ví dụ: Mạch mã hóa 4 2, ngõ vào tích cực mức thấp Sơ đồ khối: I0 I1 I2 I3 29 Bảng sự thật: O0 O1 4. 4 Các mạch tổ hợp thông dụng Mạch mã hóa ưu tiên:  Là mạch mã hóa có chức năng ưu tiên Trong trường hợp có 2 hay nhiều ngõ vào . 1 Kỹ Thuật Số Kỹ Thuật Số 2 Chương 4 Mạch tổ hợp (Combinational Circuits) 3  Khái niệm về mạch tổ hợp.  Phương pháp phân tích một mạch tổ hợp có. logic Phương pháp thiết kế mạch tổ hợp: Phương pháp thiết kế mạch tổ hợp: 4. 3 4. 3 Thiết kế mạch tổ hợp Thiết kế mạch tổ hợp 10  Cấu trúc AND-OR: sử dụng khi hàm