Giáo trình kỹ thuật xung số

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ THỦ ĐỨC KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BỘ MƠN ĐIỆN TỬ Giáo trình KỸ THUẬT XUNG SỐ Chủ nhiệm đề tài: NGUYỄN THỊ PHONG Thủ Đức, tháng năm 2011 Giáo trình mơn học KỸ THUẬT XUNG - SỐ Khoa Điện - Điện tử LỜI TỰA Kỹ thuật Xung - Số môn học sở chương trình đào tạo điện tử cơng nghiệp môn điện tử nhằm cung cấp cho học sinh kiến thức mạch tạo xung đa hài, mạch xén, mạch kẹp, kiến thức hệ thống số, đại số Bool, cổng logic, flip-flop, mạch đếm ghi,… Giáo trình biên soạn sở chương trình chi tiết phê duyệt năm 2010 Giáo trình có chương Chương đề cập đến loại mạch xén, mạch kẹp dùng diode, mạch so sánh dùng Op-Amp Chương mạch dao động đa hài sử dụng BJT IC 555 Chương bao gồm hệ thống số số học nhị phân Chương gồm đại số Boole, cổng logic mạch logic tổ hợp Chương nói Flip-Flop Bộ đếm Đây giáo trình tạm thời môn Kỹ thuật Xung - Số phục vụ cho học sinh trung cấp môn điện tử, Khoa Điện - Điện tử Trường Cao Đẳng Công Nghệ Thủ Đức, học sinh thuộc chuyên ngành có liên quan bạn đọc có quan tâm đến lĩnh vực xung-số Tác giả cố gắng nhiều để biên soạn giáo trình với góp ý xác thực tập thể giáo viên khoa Điện - Điện tử hội đồng khoa học nhà trường Tuy nhiên, thiếu sót điều khơng thể tránh khỏi Rất mong nhận ý kiến đóng góp bạn đọc tài liệu ngày phong phú Chân thành! Tác giả Khoa Điện - Điện tử Giáo trình mơn học KỸ THUẬT XUNG - SỐ Chương 1: MẠCH XÉN, MẠCH KẸP, MẠCH SO SÁNH Mục tiêu: Sau học học sinh có khả năng: Vẽ dạng sóng ngõ dựa dạng sóng ngõ vào mạch xén dùng diode Giải thích nguyên lý hoạt động mạch kẹp dùng diode lý tưởng Giải thích nguyên lý hoạt động mạch so sánh dùng Op-Amp I MẠCH XÉN ĐIỆN ÁP DÙNG DIODE Mạch xén mạch tạo dạng sóng có tính chất giới hạn biên độ điện áp hay dòng điện cắt rời đỉnh dương hay âm dạng sóng điện áp hay dịng điện giá trị hữu hạn Mạch xén có nhiệm vụ cho phần tín hiệu ngõ vào đưa đến ngõ (Hình 1.1) Phần cần xén Vi Phần cần lấy Vi Mạch xén Mạch xén Vo Vo Hình 1.1 Dạng sóng ngõ vào cho mạch xén dạng sóng Trong tài liệu sử dụng ngõ vào sóng hình sin Hai loại mạch xén thường gặp mạch dùng diode bán dẫn mạch dùng transistor Trình độ trung cấp, ta đề cập đến mạch xén dùng diode bán dẫn Giảng viên NGUYỄN THỊ PHONG Trang Khoa Điện - Điện tử Giáo trình mơn học KỸ THUẬT XUNG - SỐ Dựa theo vị trí phần tử xén mạch phân thành hai loại mạch xén song song mạch xén nối tiếp Mạch xén song song mạch xén có phần tử xén mắc song song với tải Mạch xén nối tiếp mạch xén có phần tử xén mắc nối tiếp với tải Hoạt động diode lý tưởng khác với hoạt động mạch dùng diode thực tế Diode bán dẫn lý tưởng linh kiện dùng đơn giản cơng tắc Tác dụng đóng ngắt diode xác định cực tính điện áp đặt vào diode Khi phân cực thuận, diode hoạt động cơng tắc đóng, phân cực nghịch, diode hoạt động cơng tắc hở (Hình 1.2) A A K K A K VA > VK VA ≤VK Hình 1.2 Diode bán dẫn thực tế dẫn điện có VAK=V =0.6V Hoạt động diode xác định cực tính điện áp đặt vào diode Khi phân cực thuận, diode dẫn điện VAK=V =0.6V Khi phân cực nghịch, diode ngưng dẫn (Hình 1.3) A K A V =0.6V K A VAK ≥ V = 0.6V K VAK < V =0.6V Hình 1.3 Mạch xén mức Mạch xén bỏ phần tín hiệu phía dương, lấy phần tín hiệu phía âm 1.1 Mạch xén song song: Dạng hình 1.4b: Giảng viên NGUYỄN THỊ PHONG Trang Khoa Điện - Điện tử Giáo trình mơn học KỸ THUẬT XUNG - SỐ Vi(v) Vm t T/2 T -Vm (a) (b) Vo(v) Vo(v) Vm Vm t T/2 T V =0.6 T/2 T t -Vm -Vm (c) (d) Hình 1.4 Trường hợp diode lý tưởng: Khi Vi > 0, Diode dẫn Vo = Khi Vi ≤ 0, Diode ngưng dẫn Vo = Vi Dạng sóng ngõ vào hình 1.4a Mạch xén bỏ phần dương Dạng sóng ngõ phần âm tín hiệu (Hình 1.4c) Mặt cắt trùng với Vo=0V Trường hợp diode thực tế: Khi Vi ≥ V , Diode dẫn Khi Vi < V , Diode ngưng dẫn Vo = V = 0.6V Vo = Vi Mạch xén bỏ phần dương Dạng sóng ngõ hình 1.4d Mặt cắt trùng với Vo= V = 0.6V Bây ta mắc thêm nguồn điện chiều VDC nối tiếp với diode hình 1.5b, phân tích mạch sau: Giảng viên NGUYỄN THỊ PHONG Trang Khoa Điện - Điện tử Giáo trình mơn học KỸ THUẬT XUNG - SỐ Vi(v) Vm T/2 T t -Vm (a) (b) Vi(v) Vo(v) Vm Vm VDC T/2 T V +VDC t t T/2 T -Vm -Vm (d) (c) Hình 1.5 Trường hợp diode lý tưởng: Khi Vi > VDC, Diode dẫn Vo = VDC Khi Vi ≤ VDC , Diode ngưng dẫn Vo = Vi Dạng sóng ngõ vào hình 1.5a Mạch xén bỏ phần dương Dạng sóng ngõ hình 1.5c Mặt cắt trùng với Vo=VDC Trường hợp diode thực tế: Khi Vi ≥V + VDC, Diode dẫn Vo = V + VDC Khi Vi < V + VDC, Diode ngưng dẫn Vo = Vi Mạch xén bỏ phần dương Dạng sóng ngõ hình 1.5d Mặt cắt trùng với Vo= V + VDC 1.2 Mạch xén nối tiếp: Dạng hình 1.6: Giảng viên NGUYỄN THỊ PHONG Trang Khoa Điện - Điện tử Giáo trình mơn học KỸ THUẬT XUNG - SỐ Vi(v) Vm T/2 T t -Vm (a) (b) Vo(v) Vm T/2 T t -Vm+V (c) Hình 1.6 Trường hợp diode lý tưởng: Khi Vi ≥ 0, Diode ngưng dẫn Vi < , Diode dẫn Vo = Khi Vo = Vi Dạng sóng ngõ vào hình 1.6a Dạng sóng ngõ phần âm tín hiệu (giống hình 1.4c) Trường hợp diode thực tế: Khi Vi >- V , Diode ngưng dẫn Khi Vi ≤ - V , Diode dẫn Vo = Vo = Vi+V Mạch xén bỏ phần dương Dạng sóng ngõ phần âm tín hiệu (Hình 1.6c) Mặt cắt trùng với Vo=0V Bây ta mắc thêm nguồn điện chiều VDC nối tiếp với diode hình 1.7b, phân tích mạch sau: Giảng viên NGUYỄN THỊ PHONG Trang Khoa Điện - Điện tử Giáo trình mơn học KỸ THUẬT XUNG - SỐ Vi(v) Vm T/2 T t -Vm (a) (b) Vo(v) Vo(v) Vm Vm VDC T/2 T VDC t -Vm+VDC -Vm+VDC+V t T/2 T (c) (d) Hình 1.7 Trường hợp diode lý tưởng: Khi Vi ≥-VDC, Diode ngưng dẫn Vo = 0v Khi Vi -(VDC+V ), Diode ngưng dẫn Vo = 0v Khi Vi ≤ -(VDC+V ), Diode dẫn Vo = Vi+VDC+V Mạch xén bỏ phần dương Dạng sóng ngõ hình 1.7d Mạch xén mức Mạch xén bỏ phần tín hiệu phía âm, lấy phần tín hiệu phía dương 2.1 Mạch xén song song: Dạng hình 1.8b: Trường hợp diode lý tưởng: Khi Vi ≥ 0, Diode ngưng Vo = Vi Khi Vi < 0, Diode dẫn Vo = Dạng sóng ngõ vào hình 1.8a Mạch xén bỏ phần âm Dạng sóng ngõ phần tín hiệu dương (Hình 1.8c) Mặt cắt trùng với Vo=0V Giảng viên NGUYỄN THỊ PHONG Trang Khoa Điện - Điện tử Giáo trình mơn học KỸ THUẬT XUNG - SỐ Trường hợp diode thực tế: Khi Vi > -V , Diode ngưng Vo = Vi Khi Vi ≤ -V , Diode dẫn Vo = -V = - 0.6V Dạng sóng ngõ hình Hình 1.8d Mặt cắt trùng với Vo= -V = -0.6V Vi(v) Vm T/2 T t -Vm (a) (b) Vo(v) Vo(v) Vm Vm T/2 T t T/2 T -V t -Vm (d) (c) Hình 1.8 Bây ta mắc thêm nguồn điện chiều VDC nối tiếp với diode hình 1.9b, phân tích mạch sau: Trường hợp diode lý tưởng: Khi Vi ≥ VDC, diode ngưng dẫn Vi < VDC, Diode dẫn Vo = Vi Khi Vo = VDC Dạng sóng ngõ vào hình 1.9a Mạch xén bỏ phần âm Dạng sóng ngõ hình 1.9c Mặt cắt trùng với Vo=VDC Trường hợp diode thực tế: Khi Vi > -V +VDC, Diode ngưng Khi Vi ≤ -V +VDC, Diode dẫn Giảng viên NGUYỄN THỊ PHONG Vo = Vi Vo = -V +VDC Trang Khoa Điện - Điện tử Giáo trình mơn học KỸ THUẬT XUNG - SỐ Dạng sóng ngõ hình 1.9d Mặt cắt trùng với V=-V +VDC Vi(v) Vm T/2 T t -Vm (a) (b) Vo(v) Vo(v) Vm Vm VDC T/2 T t -V +VDC -Vm t T/2 T -Vm (d) (c) Hình 1.9 2.2 Mạch xén nối tiếp: Dạng hình 1.10b: Trường hợp diode lý tưởng: Khi Vi > , Diode dẫn Vo = Vi Khi Vi ≤ , Diode ngưng dẫn Vo = Dạng sóng ngõ vào hình 1.10a Mạch xén bỏ phần âm Dạng sóng ngõ phần tín hiệu dương (giống hình 1.8c) Mặt cắt trùng với Vo=0V Trường hợp diode thực tế: Khi Vi > V , Diode dẫn Vo = Vi-V Khi Vi ≤ V , Diode ngưng dẫn Vo = Dạng sóng ngõ phần tín hiệu dương (Hình 1.10c) Mặt cắt trùng với Vo=0V Giảng viên NGUYỄN THỊ PHONG Trang Khoa Điện - Điện tử Giáo trình mơn học KỸ THUẬT XUNG - SỐ Hai ngõ vào RESET R0(1) R0(2) tác động mức cao, ngõ cổng NAND bên có mức thấp Ở trạng thái đếm, hai ngõ vào R0(l) R0(2) phải kết nối với mức logic Bảng chức reset/ đếm : bảng 5.6 Bảng 5.6 Reset Ngõ Ro(1) Ro(2) QD QC QB QA 1 0 0 X Đếm X Đếm Bộ đếm đồng lên/xuống Sơ đồ chức đếm đồng ví dụ 74LS192 cho hình 5.13 Chức tín hiệu hay dãy tín hiệu mơ tả bảng 5.7 Vcc B count up count down C A Qb QA D C B D QD QC carry A E borrow load H G ground F clear Hình 5.13 Giảng viên NGUYỄN THỊ PHONG Trang 93 Giáo trình mơn học KỸ THUẬT XUNG - SỐ Khoa Điện - Điện tử Bảng 5.7 Ký hiệu Chức A Ngõ - đại diện cho số nhị phân đếm trình B Xung clock áp dụng cho đếm tăng dần (đếm lên) C Xung clock áp dụng cho đếm giảm dần (đếm xuống) D Ngõ vào số nhị phân 4-bit binary để đặt trước số đếm ban đầu E Thay đổi số đếm ban đầu số đặt trước D F Xóa số đếm (0000) G Để kết nối với chân đếm xuống IC bít cao đếm xuống H Để kết nối với chân đếm lên IC bít cao đếm lên Các IC 74LS192 74/LS193 ví dụ đếm lên/xuống đồng Mỗi IC có ngõ vào clock: ngõ vào dùng để đếm lên ngõ vào dùng để đếm xuống LS192 đếm BCD LS193 đếm nhị phân 4-bit (Bộ đếm 16) Sơ đồ chân hình 5.14 Các ngõ vào liệu DCBA (các chân 9, 10, 1, 15) LOAD (chân 11) dùng để đặt trước số đếm Ngõ đếm QDQCQBQA (các chân 7, 6, 2, 3,) đặt trước số mong muốn vào ngõ vào DCBA ngõ vào LOAD (tác động mức thấp) Đếm lên đếm xuống (chân 4, 5): Cạnh lên cạnh xung clock vào làm cho đếm tăng giảm số đếm đặt trước Khi ngõ vào clock kết nối với chuỗi clock, ngõ phải giữ mức logic1 Xóa (chân 14): Ngõ vào clear tác động mức cao Nếu Clear thay đổi sang mức logic trình đếm hay đặt trước, việc đếm bị xóa 0000 Mượn nhớ (các chân 13, 12): Các ngõ cung cấp cho dụng cụ thị mượn hay nhớ Trong suốt trình đếm xuống, số đếm giảm tới (00002), xung clock cho giá trị mượn Giảng viên NGUYỄN THỊ PHONG Trang 94 Khoa Điện - Điện tử Giáo trình mơn học KỸ THUẬT XUNG - SỐ Ngõ mượn cho xung có độ rộng với độ rộng ngõ vào mạch đếm xuống đếm có mượn Tương tự, suốt trình đếm lên, số đếm tăng tới giá trị cực đại [9 (10012) trường hợp đếm BCD, 15 (11112) trường hợp đếm nhị phân 4-bit], xung clock cho giá trị nhớ Ngõ nhớ cho xung có độ rộng với độ rộng ngõ vào mạch đếm lên đếm có tràn INPUTS OUTPUTS Data A CLEAR BORROW VCC 16 15 14 13 A CLEAR INPUTS CARRY LOAD DATA C 12 11 10 BORROW CARRY LOAD COUNT DOWN COUNT UP C B Data B INPUT DATA D D QB QA QA COUNT DOWN COUNT UP QB OUTPUTS INPUTS QC QD QC QD GND OUTPUTS Hình 5.14: Sơ đồ chân IC74/LS192 IC 74/LS193 Thanh ghi dịch Bộ đếm vòng Thanh ghi dịch gồm chuỗi flip-flop kết nối với để trạng thái flip-flop dịch chuyển đến flip-flop xung clock Hình 5.15 cho thấy ghi dịch 4-bit Ngõ FF cấp liệu ngõ vào cho tầng Dạng sóng ngõ vào liệu xung dịch cho hình 5.15 Khi cạnh xuống xung clock xuất hiện, flip-flop D mang giá trị tích lũy trước FF trước phía bên trái, ngoại trừ flip-flop Ngõ vào flip-flop cấp ngõ vào liệu (DATA IN) Trong ví dụ này, bit có mức logic DATA IN Giảng viên NGUYỄN THỊ PHONG Trang 95 Khoa Điện - Điện tử Giáo trình mơn học KỸ THUẬT XUNG - SỐ kích cạnh xuống xung clock thứ hai, sau dời sang FF nhờ xung clock sau Dữ liệu ngõ vào dịch chuyển từ trái sang phải, từ FF sang FF khác xung dịch cung cấp Data In D Q D CLK Q D CLK Q Q D CLK Q Q CLK Q Q Shift Pulses Shift Pulses Data In Q0 Q1 Q2 Q3 Hình 5.15: Một ghi dịch nối tiếp 4-bit Cho tất FF trạng thái trước xung dịch cung cấp, dạng sóng ngõ vào liệu (DATA IN) hình vẽ Trước cạnh xuống xung clock đầu tiên, có FF0 có ngõ vào D Các FF lại, D mức (các FF lúc đầu bị xóa) Tại cạnh xuống xung clock đầu tiên, FF0 đặt trước có ngõ Q lên mức Các FF cịn lại mức bị xóa Chỉ trước cạnh xuống xung clock thứ 2, D FF0 có mức tiếp nhận dạng sóng ngõ vào liệu (DATA IN), D FF1 tiếp nhận Q FF0 Các FF lại, D mức Tại cạnh xuống xung clock thứ 2, FF0 mức 0, FF1 đặt trước, Các FF lại mức Giảng viên NGUYỄN THỊ PHONG Trang 96 Giáo trình mơn học KỸ THUẬT XUNG - SỐ Khoa Điện - Điện tử Suy luận tương tự, cạnh xuống xung clock thứ 3, FF0 tiếp nhận mức logic DATA IN trước cạnh kích, FF1 mức bị xóa, FF2 đặt trước, FF3 mức bị xóa Như vậy, sau cạnh kích clock, FF0 có trạng thái tiếp nhận mức logic DATA IN, FF lại đưa vào trạng thái FF trước (bên trái) nhờ truyền trì hỗn cạnh kích thay đổi ngõ FF Vì dạng sóng ngõ FF0 truyền từ FF sang FF xuống chuỗi FF, cấu hình gọi ghi dịch Ví dụ, để tích trữ bit 1011 ghi dịch bit, 1011 ngõ vào nối tiếp đưa vào FF0 liệu vào, cần xung dịch để dịch tất bít vào ghi Một ghi dịch biến đổi sang đếm ghi hay đếm vòng hình 5.16 Thay kết nối D FF0 với DATA IN, ta kết nối ngõ Q FF cuối (FF3 ví dụ), với ngõ vào D FF0 Các bít dời từ trái sang phải trở lại bên trái lần Trong hầu hết ứng dụng, có mức cài vào ghi nhờ đặt trước FF0, bit chuyển dời quanh ghi xung clock cấp Hoạt động đếm vòng hiểu dễ dàng nhờ dưa vào sơ đồ dạng sóng cung cấp Vị trí bít tương ứng với số xung clock cấp vào mạch bit đặt vào FF0 hay truyền ngược từ số trước Ví dụ, ngõ 0010, bit dời đến ngõ FF2, xung clock cấp Bộ đếm vòng dùng điều khiển dãy việc đếm Giảng viên NGUYỄN THỊ PHONG Trang 97 Khoa Điện - Điện tử Giáo trình mơn học KỸ THUẬT XUNG - SỐ Data In D Q D CLK Shift Pulses D CLK FF0 PS Q FF1 Q Q Q D Q CLK CLK FF2 FF3 Q Q Shift Pulses Preset Assume Preset is active-high Q0 Q1 Q2 Q3 Hình 5.16 Bộ đếm vịng 4-bit dạng sóng Giảng viên NGUYỄN THỊ PHONG Trang 98 Khoa Điện - Điện tử Giáo trình mơn học KỸ THUẬT XUNG - SỐ BÀI TẬP CHƯƠNG Xác định ngõ vào đồng ngõ vào không đồng flip-flop D hình B1 PRE D Q CLK Q CLR Hình B1 Xác định thời điểm kích flip-flop JK hình B2: PRE J Q CLK Pulse c CLK K Q b CLR Hình B2 a d e Cho dạng sóng xung clock (CLK) ngõ vào D (hình B3) flip-flop D hình B1 (a) Ghi bảng thật cho flip-flop D (b) Cho flip-flop xóa ban đầu, PRE , CLR giữ mức logic Hồn thành dạng sóng Q Q CLK D Hình B3 Cho flip-flop D hình B1, Hồn thành dạng sóng Q Q cho ngõ vào hình B4: Giảng viên NGUYỄN THỊ PHONG Trang 99 Giáo trình mơn học KỸ THUẬT XUNG - SỐ Khoa Điện - Điện tử CLK D PRE CLR Hình B4 Một flip-flop D mắc để D Q hình B5 Cho sau PRE  CLR  Vẽ dạng sóng ngõ Q Q  ban đầu, PRE=1 D Q CLK Q CLR=1 CLK Hình B5 Vẽ ký hiệu flip-flop D kích cạnh lên flip-flop D kích cạnh xuống Cho biết chân đồng chân khơng đồng Đưa bảng thật Vẽ ký hiệu flip-flop JK kích cạnh xuống đưa bảng thật Vẽ sơ đồ dạng sóng Q Q cho mạch flip-flop JK hình B2, cho biết flip-flop bị xóa lúc đầu sau PRE  CLR  Cho flip-flop JK hình B2, hồn thành dạng sóng Q Q cho ngõ vào hình B9 CLK PRE CLR Hình B9 Giảng viên NGUYỄN THỊ PHONG Trang 100 Giáo trình môn học KỸ THUẬT XUNG - SỐ Khoa Điện - Điện tử 10 Cho hình B10 Set Clr giữ mức logic Xác định ngõ Q xung clock Hình B10 11 Hãy phân biệt đếm nối tiếp đếm song song 12 Hãy xác định vị trí bít có trọng số lớn bít có trọng số nhỏ 13 Hãy định nghĩa mod đếm 14 Vẽ đếm mod8 dạng sóng dùng flip-flop JK 15 Vẽ đếm mod10 bảng trạng thái đếm dùng flip-flop JK 16 Vẽ sơ đồ ghi dịch 4bít (a) Mơ tả hoạt động vào nối tiếp/ra nối tiếp cho số nhị phân bít (b) Mơ tả hoạt động vào nối tiếp/ra song song cho số nhị phân bít 17 Giải thích ghi bít biến đổi thành mạch đếm vịng 18 Hồn tất dạng sóng ngõ A, B, C D trực tiếp vào hình B18 Xung dịch Dữ liệu vào Hình B18 Giảng viên NGUYỄN THỊ PHONG Trang 101 Giáo trình mơn học KỸ THUẬT XUNG - SỐ Khoa Điện - Điện tử TÀI LIỆU THAM KHẢO Clipper circuits[on-line] Available from: http://www.allaboutcircuits.com/vol_3/chpt_3/6.html Nguyễn Hữu Phương, Mạch số, Nhà xuất thống kê, 2001 Nguyễn Việt Hùng - Hồ A Thồi, Giáo trình Kỹ Thuật Số, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuât TPHCM, 2007 James F Cox, Fundamentals of linear electronics: integrated and discrete [online] Available from: http://books.google.com.vn/books?id=FbezraN9tvEC&printsec=frontcov er&source=gbs_ge_summary_r&cad=0#v=onepage&q&f=false Robert Diffenderfer, Electronic devices: systems and applications, [on-line] Available from: http://books.google.com.vn/books?id=Bs6sz1TlfaIC&printsec=frontcove r&source=gbs_ge_summary_r&cad=0#v=onepage&q&f=false Russell L Meade,Robert Diffenderfer , Foundations of electronics, circuits and devices[on-line] Available from: http://books.google.com.vn/books?id=uLSVNEmj24kC&pg=PA755&lpg =PA755&dq=diode+clipper&source=bl&ots=FLjlHdD7xv&sig=DnFNY quU9rSRsAlZGvW35GhHFVY&hl=vi&ei=QMaZTZS1DZCdcbPG2aU H&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=1&ved=0CBkQ6AEwAD ge#v=onepage&q=diode%20clipper&f=false R Victor Jones, October 25, 2001, Electronic Devices and Circuits Engineering Sciences 154- Diode Applications Available from: http://people.seas.harvard.edu/~jones/es154/lectures/lecture_2/diode_ci rcuits/diode_appl.html Singapore Polytechnic, Base Electronic Tim Fiegenbaum , Flip Flops, North Seattle Community College Available from: http://www.allaboutcircuits.com/videos/93.html Giáo trình mơn học KỸ THUẬT XUNG - SỐ Khoa Điện - Điện tử MỤC LỤC Trang Chương 1: MẠCH XÉN, MẠCH KẸP, MẠCH SO SÁNH…………… I MẠCH XÉN ĐIỆN ÁP DÙNG DIODE …………………………… 1 Mạch xén mức trên………………………………………………… 1.1 Mạch xén song song………………………………………… 1.2 Mạch xén nối tiếp…………………………………………… Mạch xén mức dưới……………………………………………… 2.1 Mạch xén song song………………………………………… 6 2.2 Mạch xén nối tiếp…………………………………………… Mạch xén hai mức ………………………………………………… 10 3.1 Mạch xén hai mức dùng diode lý tưởng…………………… 10 3.2 Mạch xén hai mức dùng diode thực tế……………………… 11 3.3 Mạch xén hai mức dùng diode zener………………………… 11 3.4 Ứng dụng mạch xén…………………………………… 12 II MẠCH KẸP ĐIỆN ÁP DÙNG DIODE……………………………… 13 Mạch kẹp đỉnh tín hiệu mức không…………………… 13 Mạch kẹp đỉnh tín hiệu mức điện áp bất kỳ…………… 14 Mạch kẹp đỉnh tín hiệu mức khơng…………………… 15 Mạch kẹp đỉnh tín hiệu mức điện áp bất kỳ…………… 16 Ứng dụng mạch kẹp………………………………………… 16 III Mạch so sánh dùng Op-Amp………………………………………… 17 Chế độ bảo hòa op-amp……………………………………… 17 Mạch so sánh mức 0: (tách mức zero)…………………………… 18 Giáo trình môn học KỸ THUẬT XUNG - SỐ Khoa Điện - Điện tử 2.1.So sánh mức không đảo…………………………………… 18 2.2 So sánh mức đảo…………………………………………… 18 3.Mạch so sánh mức dương……………………………………… 19 3.1 So sánh mức dương không đảo……………………………… 19 3.2 So sánh mức dương đảo………………………………………… 19 So sánh mức âm………………………………………………… 20 4.1 So sánh mức âm không đảo………………………………… 20 4.2 So sánh mức âm đảo………………………………………… 20 Ứng dụng mạch so sánh……………………………………… 21 BÀI TẬP CHƯƠNG 1…………………………………………………… ĐÁP ÁN BÀI TẬP CHƯƠNG 1……………………………………… Chương 2: MẠCH DAO ĐỘNG ĐA HÀI … ………………………… 23 30 31 I ĐẠI CƯƠNG VỀ MẠCH ĐA HÀI………………………………… 31 II MẠCH DAO ĐỘNG ĐA HÀI PHI ỔN DÙNG BJT……………… 31 Sơ đồ mạch………………………………………………………… 31 Nguyên lý hoạt động……………………………………………… 31 III MẠCH DAO ĐỘNG PHI ỔN DÙNG IC 555…………………… 35 IC 555……………………………………………………………… 35 1.1 Sơ đồ chân…………………………………………………… 35 1.2.Sơ đồ bên trong……………………………………………… 36 Mạch dao động phi ổn…………………………………………… 2.1.Sơ đồ mạch…………………………………………………… 2.2 Nguyên lý hoạt động………………………………………… 37 37 37 IV Mạch dao động đa hài đơn ổn dùng IC 555……………………… 40 1.Sơ đồ mạch………………………………………………………… 40 Nguyên lý hoạt động……………………………………………… 40 BÀI TẬP CHƯƠNG 2………………………………………………… 41 Giáo trình mơn học KỸ THUẬT XUNG - SỐ Khoa Điện - Điện tử Chương 3: CÁC HỆ THỐNG SỐ VÀ SỐ HỌC NHỊ PHÂN…………… 42 I TỔNG QUAN……………………………………………………… 42 II HỆ NHỊ PHÂN (Binary)…………………………………………… 42 III CHUYỂN ĐỔI NHỊ PHÂN - THẬP PHÂN………………………… 44 Chuyển đổi số nhị phân sang số thập phân……………………… 44 Chuyển đổi số thập phân sang số nhị phân……………………… 44 IV HỆ THẬP LỤC PHÂN (Hexa decimal)……………………………… 45 V CHUYỂN ĐỔI NHỊ PHÂN - HEX………………………………… 46 Chuyển đổi số nhị phân sang số Hex……………………………… 46 Chuyển đổi số Hex sang số nhị phân……………………………… 47 VI CHUYỂN ĐỔI HEX - THẬP PHÂN……………………………… 47 Chuyển đổi số Hex sang số thập phân…………………………… 47 Chuyển đổi số thập phân sang số Hex…………………………… 48 VII BIỂU DIỄN SỐ BCD VÀ MÃ GRAY….………………………… 47 Số BCD………………………………………………………… 48 Mã Gray………………………………………………………… 49 VIII CÁC PHÉP TOÁN NHỊ PHÂN…………………………………… 51 Cộng nhị phân…………………………………………………… 51 Trừ nhị phân……………………………………………………… 51 Nhân nhị phân…………………………………………………… 52 Chia nhị phân …………………………………………………… 52 BÀI TẬP CHƯƠNG 3…………………………………………………… 53 ĐÁP ÁN BÀI TẬP CHƯƠNG 3………………………………………… 55 Chương 4: ĐẠI SỐ BOOL VÀ CỔNG LOGIC….……………………… 57 Giáo trình mơn học KỸ THUẬT XUNG - SỐ Khoa Điện - Điện tử I TỔNG QUAN……………………………………………………… 57 Hằng biến số bool …………………………………………… 57 Bảng thật……………………………………………………… 58 II ĐẠI SỐ BOOL……………………………………………………… 58 Các qui tắc đại số bool……………………………………… 58 Định lý Demorgan……………………………………………… 58 Rút gọn hàm bool………………………………………………… 60 Bìa Karnaugh rút gọn hàm bool ……………………………… 60 III CÁC CỔNG LOGIC CƠ BẢN…………………………………… 63 Cổng NOT………………………………………………………… Cổng AND………………………………………………………… 63 63 Cổng OR…………………………………………………………… 64 Cổng NAND……………………………………………………… 65 Cổng NOR………………………………………………………… Cổng XOR………………………………………………………… 65 66 Cổng XNOR……………………………………………………… 67 Sự cho phép (Enabling), không cho phép (Disabling) tác động cổng logic……………………………………………… 68 IV MẠCH LOGIC TỔ HỢP…………………………………………… 70 Mô tả đại số mạch logic tổ hợp……………………………… 70 Kết nối mạch logic tổ hợp dùng cổng logic bản……………… 71 Xác định ngõ mạch logic tổ hợp………………………… 71 Thiết kế mạch logic tổ hợp………………………………………… 72 V ỨNG DỤNG CỔNG LOGIC……………………………………… 73 Mạch cộng bán phần……………………………………………… 73 Mạch cộng toàn phần……………………………………………… 74 Giáo trình mơn học KỸ THUẬT XUNG - SỐ Khoa Điện - Điện tử BÀI TẬP CHƯƠNG 4…………………………………………………… 75 ĐÁP ÁN BÀI TẬP CHƯƠNG 4………………………………………… 81 Chương 5: FLIP - FLOP VÀ BỘ ĐẾM……………………………… 82 I TỔNG QUAN ……………………………………………………… 82 II HOẠT ĐỘNG CỦA FLIP-FOP D KÍCH CẠNH…………………… 83 III HOẠT ĐỘNG CỦA FLIP-FOP JK KÍCH CẠNH………………… 85 IV BỘ ĐẾM…………………………………………………………… 87 Bộ đếm dùng flip-flop…………………………………………… 88 Bộ đếm dùng IC…………………………………………………… 91 Thanh ghi dịch Bộ đếm vòng………………………………… 95 BÀI TẬP CHƯƠNG 5…………………………………………………… 99 ... Trang 47 Giáo trình mơn học KỸ THUẬT XUNG - SỐ Khoa Điện - Điện tử Chuyển đổi số thập phân sang số Hex: Đối với số nguyên, dùng phép chia 16 liên tiếp lấy số dư, số dư sinh số có trọng số nhỏ nhất,... thống số Mỗi hệ thống số có số riêng Mỗi chữ số số mang trọng số cụ thể xác định số lớn Mỗi vị trí chữ số có trọng số xác định số lũy thừa cho số II HỆ NHỊ PHÂN (Binary) Hệ nhị phân gồm hai số Vì... thống số thập phân Hệ thập phân dùng 10 số từ đến để biểu thị số lượng nên có số 10, hệ nhị phân dùng số để biểu thị số lượng nên có số 2,… Cơ số cho biết số ký tự hay số chữ số dùng để biểu thị số