Sách hướng dẫn học tập Điện tử số cung cấp các kiến thức cơ bản về hệ thống số đếm, các lý thuyết cơ sở về đại số logic, các bước thiết kế mạch tổ hợp, mạch tuần tự, cụ thể như: mạch mã hóa, giải mã, phân kênh, dồn kênh, các mạch số học, FlipFlop, thanh ghi, mạch đếm không đồng bộ, đồng bộ;...Mời các bạn cùng tham khảo nội dung phần 1 dưới đây.
ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BÌNH DƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ***** ThS Ngô Sỹ - ThS Đỗ Đắc Thiểm ĐIỆN TỬ SỐ (Lưu hành nội bộ) Thủ Dầu Một, tháng năm 2016 Mục Lục Mục lục hình Mục lục bảng Chương 1: HỆ THỐNG SỐ 10 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 MỤC TIÊU CỦA CHƯƠNG 10 HỆ THỐNG SỐ 10 SỐ NHỊ PHÂN 11 SỐ THẬP LỤC PHÂN 13 HỆ BÁT PHÂN 16 TRƯỜNG HỢP SỐ CHUYỂN ĐỔI KHÔNG LÀ SỐ NGUYÊN 18 SỐ BCD (Binary Coded Decimal) 20 SỐ CÓ BIT DẤU VÀ KHƠNG CĨ BIT DẤU 20 BÀI TẬP 25 Chương 2: CÁC CỔNG LOGIC - ĐẠI SỐ BOOLE .27 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 MỤC TIÊU CỦA CHƯƠNG 27 CỔNG LOGIC 27 CHUYỂN ĐỔI GIỮA CÁC CỔNG 37 ĐẠI SỐ BOOLE 38 THIẾT LẬP HÀM BOOLE 42 BÌA KARNAUGH 44 THIẾT KẾ MẠCH SỐ 46 BÀI TẬP 49 Chương 3: MẠCH TÍCH HỢP .53 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 MỤC TIÊU CỦA CHƯƠNG 53 GIỚI THIỆU VỀ IC 53 HỌ TTL 53 HỌ CMOS (Complementary Metal Oxid Semi-conductor) 63 GIAO TIẾP GIỮA TTL VÀ CMOS 64 BÀI TẬP 67 Chương 4: MẠCH TỔ HỢP 68 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 MỤC TIÊU CỦA CHƯƠNG 68 MẠCH SO SÁNH 68 MẠCH KIỂM TRA CHẴN LẺ 71 MẠCH ĐA HỢP VÀ GIẢI ĐA HỢP 72 MẠCH MÃ HÓA - GIẢI MÃ 76 BÀI TẬP 85 Chương 5: MẠCH TUẦN TỰ .86 Bài Giảng Điện Tử Số 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 MỤC TIÊU CỦA CHƯƠNG 86 FLIP FLOP (FF) 86 MẠCH ĐẾM LÊN NHỊ PHÂN KHÔNG ĐỒNG BỘ (KĐB) 94 MẠCH ĐẾM XUỐNG KHÔNG ĐỒNG BỘ 108 MẠCH ĐẾM ĐỒNG BỘ (Synchronous Counter) 114 THANH GHI DỊCH (Shift Register) 131 BÀI TẬP 146 Chương 6: MẠCH CHUYỂN ĐỔI TƯƠNG TỰ - SỐ 147 6.1 6.2 6.3 6.4 MỤC TIÊU CỦA CHƯƠNG 147 DAC (Digital to Analog Converter) 147 ADC (Analog to Digital Converter) 154 BÀI TẬP 164 Chương 7: VI MẠCH NHỚ 165 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 MỤC TIÊU CỦA CHƯƠNG 165 KHÁI NIỆM VỀ VI MẠCH NHỚ 165 TỔ CHỨC VI MẠCH NHỚ 172 MỞ RỘNG DUNG LƯỢNG BỘ NHỚ 177 GIỚI THIỆU VI MẠCH NHỚ 180 BÀI TẬP 183 Giới thiệu phần mềm Protues .184 Tài liệu tham khảo 199 Biên soạn: ThS Ngô Sỹ - ThS Đỗ Đắc Thiểm Bài Giảng Điện Tử Số Mục lục hình Hình 2-1: Ký hiệu cổng NOT 27 Hình 2-2: Mạch tương đương cơng tắc cổng NOT 28 Hình 2-3: Mạch tương đương cổng NOT dùng BJT 28 Hình 2-4: Ký hiệu cổng OR 29 Hình 2-5: Mạch tương đương cơng tắc cổng OR 30 Hình 2-6: Mạch tương đương Diode cổng OR 30 Hình 2-7: Ký hiệu cổng AND 30 Hình 2-8: Mạch tương đương công tắc cổng AND 31 Hình 2-9: Ký hiệu cổng NOR 31 Hình 2-10: Mạch tương đương cơng tắc cổng NOR 32 Hình 2-11: Ký hiệu cổng NAND 33 Hình 2-12: Mạch tương đương cơng tắc cổng NAND 33 Hình 2-13: Ký hiệu cổng EX-OR 34 Hình 2-14: Mạch nửa cộng 35 Hình 2-15: Mạch nửa trừ 36 Hình 2-16: Ký hiệu cổng EX-NOR 36 Hình 2-17: Cổng NAND, NOR sang NOT 37 Hình 2-18: Cổng NAND sang AND, NOR sang OR 37 Hình 2-19: AND sang NAND, OR sang NOR 37 Hình 2-20: NAND sang OR, NOR sang AND 38 Hình 2-21: AND sang NOR, OR sang NAND 38 Hình 2-22: Các phép tốn cộng 39 Hình 2-23: Các phép tốn nhân 39 Hình 2-24: Đảo đảo 39 Hình 2-25: Định lý kết hợp (phép nhân) 40 Hình 2-26: Định lý kết hợp (phép cộng) 40 Hình 2-27: Định lý phân phối 41 Hình 2-28: Định lý DeMorgan 42 Hình 2-29: Định lý DeMorgan 42 Hình 2-30: Hàm Boole 43 Hình 2-31: Mạch thiết kế 48 Hình 3-1: Đặc tính TTL 55 Hình 3-2: TTL có ngõ dạng cột chạm 57 Hình 3-3: TTL có ngõ cực thu để hở 58 Hình 3-4: TTL có ngõ trạng thái 58 Hình 3-5: Cổng NAND trạng thái 59 Hình 3-6: Cổng NOT Schmitt trigger giản đồ tín hiệu 60 Hình 3-7: TTL lái CMOS 65 Hình 3-8: TTL lái CMOS với Vcc khác Vdd 65 Hình 3-9: CMOS lái TTL 66 Hình 3-10: CMOS lái TTL với Vdd khác Vcc 67 Hình 4-1: Mạch so sánh 69 Hình 4-2: Sơ đồ chân IC 7485 70 Hình 4-3: Mạch nguyên lý 7485 70 Biên soạn: ThS Ngô Sỹ - ThS Đỗ Đắc Thiểm Bài Giảng Điện Tử Số Hình 4-4: Mạch thu phát Parity chẵn 71 Hình 4-5: Sơ đồ khối mạch đa hợp 73 Hình 4-6: Sơ đồ logic đa hợp từ sang 73 Hình 4-7: Sơ đồ chân IC đa hợp 74 Hình 4-8: IC 74151A thực đa hợp từ 16 sang 74 Hình 4-9: Sơ đồ khối giải đa hợp 75 Hình 4-10: Mã hóa 10 đường sang 77 Hình 4-11: IC mã hóa 79 Hình 4-12: Sơ đồ nguyên lý IC 7442 81 Hình 4-13: LED đoạn 81 Hình 4-14: LED Anode chung 82 Hình 4-15: LED Cathode chung 82 Hình 4-16: Giải mã BCD sang LED đoạn CA 84 Hình 4-17: Giải mã BCD sang LED đoạn CC 85 Hình 5-1: Ký hiệu FF 87 Hình 5-2: RS-FF dùng cổng NAND 88 Hình 5-3: RS-FF dùng cổng NOR 89 Hình 5-4: RS-FF có xung CK 90 Hình 5-5: Thời gian trễ tác động 91 Hình 5-6: Ký hiệu JK-FF 91 Hình 5-7: D-FF 93 Hình 5-8: D-FF từ JK-FF 93 Hình 5-9: Mạch đếm lên bit 95 Hình 5-10: Giản đồ thời gian mạch đếm lên dùng FF 96 Hình 5-11: Mạch đếm lên MOD10 98 Hình 5-12: Mạch đếm lên MOD 99 Hình 5-13: Mạch đếm chặn từ số 210 đến số 810 100 Hình 5-14: Sơ đồ logic IC 7490 101 Hình 5-15: Sơ đồ chân IC 7490 102 Hình 5-16: Mạch đếm lên MOD 10 dùng 7490 103 Hình 5-17: Mạch đếm lên MOD dùng IC 74LS90 104 Hình 5-18: Mạch đếm lên MOD dùng IC 74LS90 104 Hình 5-19: Sơ đồ chân IC 7493 105 Hình 5-20: Mạch đếm lên MOD 16 dùng IC 74LS93 105 Hình 5-21: Mạch đếm lên MOD dùng IC 74LS93 106 Hình 5-22: Sơ đồ chân IC 4017 106 Hình 5-23: Giản đồ thời gian IC 4017 107 Hình 5-24: Sơ đồ chân IC 4040 107 Hình 5-25: Sơ đồ chân IC 4060 108 Hình 5-26: Mạch đếm xuống dùng FF 109 Hình 5-27: Giản đồ thời gian mạch đếm xuống dùng FF 110 Hình 5-28: Mạch đếm xuống MOD 112 Hình 5-29: Mạch đếm xuống chặn từ số 910 đến số 410 113 Hình 5-30: Mạch đếm lên đồng bit 115 Hình 5-31: Giản đồ thời gian cho mạch đếm lên đồng bit 116 Hình 5-32: Thời gian trễ đếm đồng 116 Biên soạn: ThS Ngô Sỹ - ThS Đỗ Đắc Thiểm Bài Giảng Điện Tử Số Hình 5-33: Giản đồ trạng thái đếm đồng 117 Hình 5-34: Mạch đếm lên đồng MOD10 dùng JK-FF 120 Hình 5-35: Sơ đồ chân IC 74190, 74191 120 Hình 5-36: Giản đồ thời gian IC 74190 121 Hình 5-37: Mạch đếm lên MOD 10 dùng 74190 122 Hình 5-38: Mạch đếm xuống MOD 10 dùng 74190 122 Hình 5-39: Mạch đếm lên MOD dùng 74190 123 Hình 5-40: Mạch đếm xuống MOD dùng 74190 124 Hình 5-41: Mạch nguyên lý đếm lên từ số đến số 125 Hình 5-42: Mạch nguyên lý đếm xuống từ số đến số 125 Hình 5-43: Sơ đồ chân IC 74192 126 Hình 5-44: Giản đồ thời gian IC 74192 127 Hình 5-45: Mạch đếm lên MOD 10 dùng 74192 128 Hình 5-46: Mạch đếm xuống MOD 10 dùng 74192 128 Hình 5-47: Mạch đếm lên MOD dùng 74192 129 Hình 5-48: Mạch đếm xuống MOD dùng 74192 129 Hình 5-49: Mạch nguyên lý đếm lên từ số đến số dùng IC 74192 130 Hình 5-50: Mạch nguyên lý đếm xuống từ số đến số dùng IC 74192 131 Hình 5-51: Thanh ghi vào nối tiếp nối tiếp 132 Hình 5-52: Thanh ghi vào nối tiếp song song 132 Hình 5-53: Thanh ghi vào song song song song 133 Hình 5-54: Quy trình thiết kế ghi 134 Hình 5-55: Thanh ghi bit có hai điểm sáng, điểm tắt 135 Hình 5-56: Sơ đồ chân IC 74164, 74194 141 Hình 5-57: Thanh ghi dịch sáng, tắt dịch xen kẽ bit dùng IC 74164 143 Hình 5-58: Thanh ghi dịch sáng, tắt dịch xen kẽ bit dùng IC 74164 143 Hình 5-59: Thanh ghi dịch sáng, tắt dịch xen kẽ bit dùng IC 74164 144 Hình 5-60: Thanh ghi dịch phải sáng, tắt dịch xen kẽ bit dùng IC 74194 144 Hình 5-61: Thanh ghi dịch trái sáng, tắt dịch xen kẽ bit dùng IC 74194 145 Hình 6-1: Sơ đồ khối chuyển đổi DAC 148 Hình 6-2: Dạng sóng bậc thang DAC bit 149 Hình 6-3: DAC bit dùng điện trở khuếch đại đảo 151 Hình 6-4: Sơ đồ chân IC DAC0800 153 Hình 6-5: Mạch nguyên lý IC 0800 153 Hình 6-6: Sơ đồ chân IC DAC0808 154 Hình 6-7: Mạch nguyên lý IC 0808 154 Hình 6-8: Sơ đồ khối lớp ADC đơn giản 155 Hình 6-9: Cách lấy mẫu tín hiệu tương tự đầu vào 157 Hình 6-10: Sơ đồ mạch lấy mẫu nhớ mẫu 158 Hình 6-11: Sơ đồ ADC nhanh 159 Hình 6-12: Sơ đồ chân IC ADC0804 161 Hình 6-13: Mạch nguyên lý ADC0804 162 Hình 6-14: Sơ đồ chân IC 0808 163 Hình 6-15: Mạch nguyên lý IC0808 163 Hình 7-1: Bộ nhớ bán dẫn 165 Hình 7-2: Bộ nhớ 32x4 167 Biên soạn: ThS Ngô Sỹ - ThS Đỗ Đắc Thiểm Bài Giảng Điện Tử Số Hình 7-3: Ba nhóm truyền (bus) kết nối nhớ với CPU 171 Hình 7-4: Cấu trúc bên RAM 64X4 176 Hình 7-5: Kết hợp chip 16x4 thành 16x8 178 Hình 7-6: Kết hợp chip 16x4 thành 32x4 180 Hình 7-7: (a) Kí hiệu logic EPROM M2732A; (b) Sơ đồ chân; (c) Vỏ EPROM với cửa sổ tia tử ngoại; (d) Chế độ hoạt động EPROM M2732A 181 Hình 7-8: Ký hiệu EPROM, chức chân IC 2764 182 Hình 7-9: Hình dạng sơ đồ chân IC 2764 183 Biên soạn: ThS Ngô Sỹ - ThS Đỗ Đắc Thiểm Bài Giảng Điện Tử Số Mục lục bảng Bảng 1-1: Trọng số bit số nhị phân 11 Bảng 1-2: Bảng chuyển đổi hệ đếm 14 Bảng 1-3: Bit mẫu vài số nhị phân tiêu biểu 22 Bảng 2-1: Bảng thật cổng NOT 27 Bảng 2-2: Bảng thật cổng OR 29 Bảng 2-3: Bảng thật cổng AND 31 Bảng 2-4: Bảng thật cổng NOR 32 Bảng 2-5: Bảng thật cổng NAND 33 Bảng 2-6: Bảng thật cổng EX-OR 34 Bảng 2-7: Bảng thật mạch nửa cộng 35 Bảng 2-8: Bảng thật mạch nửa trừ 35 Bảng 2-9: Bảng thật cổng EX-NOR 36 Bảng 2-10: Bảng trạng thái định lý hoán đổi 40 Bảng 2-11: Bìa K biến 45 Bảng 2-12: Bìa K 46 Bảng 2-13: Vị trí giá trị số bìa K 46 Bảng 2-14: Bảng trạng thái hàm Ysp 47 Bảng 2-15: Bảng trạng thái biến 48 Bảng 2-16: Bìa K biến 49 Bảng 3-1: Các họ TTL 54 Bảng 3-2: Cơng suất tiêu thụ điển hình cho số họ TTL 56 Bảng 3-3: Giao tiếp TTL với CMOS 64 Bảng 3-4: Giao tiếp CMOS với TTL 66 Bảng 4-1: Bảng so sánh số nhị phân bit 69 Bảng 4-2: Dữ liệu cho mạch phát parity bit 72 Bảng 4-3: Bảng trạng thái mạch đa hợp 73 Bảng 4-4: Bảng trạng thái mạch giải đa hợp 75 Bảng 4-5: Bảng trạng thái mạch mã hóa 10 đường sang 76 Bảng 4-6: Bảng trạng thái IC 74147 78 Bảng 4-7: Bảng trạng thái IC 4512 79 Bảng 4-8: Bảng trạng thái mạch giải mã đường sang 10 80 Bảng 4-9: Hoạt động 7447 83 Bảng 4-10: Một số IC giải mã 84 Bảng 5-1: Bảng thật RS-FF dùng cổng NAND 88 Bảng 5-2: Bảng thật RS-FF dùng cổng NOR 89 Bảng 5-3: Bảng thật RS-FF có xung CK 90 Bảng 5-4: Bảng thật JK-FF 92 Bảng 5-5: Bảng thật D-FF 93 Bảng 5-6: Bảng thật mạch đếm bit 94 Bảng 5-7: Bảng trạng thái mạch đếm lên bit 97 Bảng 5-8: Bảng chức chân không đồng IC 7490 102 Bảng 5-9: Bảng chức chân không đồng IC 7493 105 Bảng 5-10: Bảng trạng thái mạch đếm xuống bit 111 Bảng 5-11: Bảng trạng thái mạch đếm đồng bit 115 Biên soạn: ThS Ngô Sỹ - ThS Đỗ Đắc Thiểm Bài Giảng Điện Tử Số Bảng 5-12: Bảng trạng thái JK cho thiết kế đồng 118 Bảng 5-13: Bảng trạng thái JK thiết kế mạch đếm lên đồng MOD 10 118 Bảng 5-14: Bảng trạng thái ghi sáng, tắt bit 134 Bảng 5-15: Bìa K ghi sáng, tắt 135 Bảng 5-16: Chế độ dịch IC 74194 142 Bảng 6-1: Mối quan hệ điện áp tương ứng ngõ vào số 152 Bảng 6-2: Mối quan hệ điện áp vào tương ứng ngõ số 160 Bảng 6-3: Mối quan hệ điện áp Vref/2 với Vin 162 Bảng 7-1: Cách bố trí địa vị trí nhớ 168 Bảng 7-2: Hoạt động đọc ghi 169 Bảng 7-3: Bảng minh họa liệu địa 173 Bảng 7-4: Bảng minh họa liệu địa với hệ Hex 174 Bảng 7-5: Chế độ hoạt động EPROM 182 Biên soạn: ThS Ngô Sỹ - ThS Đỗ Đắc Thiểm Bài Giảng Điện Tử Số LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, với phát triển công nghệ thông tin, điện tử số ngày ứng dụng rộng rãi đời sống - xã hội Ở Việt Nam có nhiều tài liệu nói lĩnh vực kỹ thuật điện tử số Một số tài liệu dịch từ sách nước ngoài, số tài liệu giáo sư, tiến sĩ đầu ngành biên soạn Xuất phát từ việc phải có tài liệu giảng dạy phù hợp với điều kiện giảng dạy học tập riêng khoa Điện – Điện Tử, Trường Đại học Thủ Dầu Một Chúng biên soạn sách hướng dẫn học tập Điện tử số nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho giảng viên sinh viên khoa việc dạy học tập môn học Tài liệu sách hướng dẫn học tập Điện tử số biên soạn phù hợp với chương trình mơn học Điện tử số phê duyệt Nó cung cấp kiến thức hệ thống số đếm, lý thuyết sở đại số logic, bước thiết kế mạch tổ hợp, mạch tuần tự, cụ thể như: mạch mã hóa, giải mã, phân kênh, dồn kênh, mạch số học, FlipFlop, ghi, mạch đếm không đồng bộ, đồng bộ, v.v…, Tài liệu giúp sinh viên có khả thực logic hệ thống cổng logic, mạch giải mã, Mux, v.v… Tuy nhiên, lần đầu biên soạn nên không tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong nhận ý kiến đóng góp bạn đọc để có sản phẩm hồn thiện lần in ấn sau! Mọi góp ý xin gửi Khoa Điện - Điện tử Trường Đại Học Thủ Dầu Một Tác giả Biên soạn: ThS Ngô Sỹ - ThS Đỗ Đắc Thiểm Bài Giảng Điện Tử Số 4.3 MẠCH KIỂM TRA CHẴN LẺ 4.3.1 Khái niệm Mạch kiểm tra chẵn lẻ mạch kiểm tra lỗi đường truyền cách đơn giản Thông thường người ta cần phát tín hiệu thu Trên thực tế có thu không giống phát điều làm sai lệch thơng tin Để nhận biết có sai lệch hay không người ta sử dụng phương pháp Ở ta xét đơn giản tín hiệu BCD bit Dựa vào thông tin đường truyền người ta tạo mạch cho phát bit gọi bit Parity Nếu tổng số bit [1] đường truyền thông tin kể bit Parity số chẵn bit [1] ta gọi mạch phát chẵn, ngược lại gọi mạch phát lẻ 4.3.2 Mạch nguyên lý Mạch hình 4-4 minh hoạ mạch phát chẵn bit Khi bên phát chẵn hình bên thu có mạch nhận, mạch nhận kiểm tra tổng số bit: [1] nhận số chẵn tốt, ngược lại tổng số bit [1] số lẻ thơng báo nhận sai cách bit E lên [1] Như hình thành mạch kiểm tra đơn giản, rẻ tiền có nhược điểm sai lỗi kép mạch khơng phát Trên thực tế việc sai lỗi kép xảy A Mach phát Mach thu A A A B B B B C C C C D D D D P E P Hình 4-4: Mạch thu phát Parity chẵn 4.3.3 Bảng trạng thái Dựa vào nguyên lý mạch phát parity chẵn để hình thành nên bảng trạng thái cho mạch bảng 4-2 Biên soạn: ThS Ngô Sỹ - ThS Đỗ Đắc Thiểm 71 Bài Giảng Điện Tử Số Bảng 4-2: Dữ liệu cho mạch phát parity bit Dữ liệu tín hiệu D C B A P Tổng số bit [1] 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 2 2 2 2 4 4 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 4.4 MẠCH ĐA HỢP VÀ GIẢI ĐA HỢP 4.4.1 Mạch hợp kênh - Đa hợp (MUX: Multiplexer) a) Định nghĩa Mạch hợp kênh mạch có 2n ngõ vào liệu, n ngõ vào điều khiển, ngõ vào chọn mạch ngõ Tuỳ theo giá trị n ngõ vào điều khiển mà ngõ chọn giá trị 2n ngõ vào b) Sơ đồ khối En I0 I1 I2 MUX 2n Y I2n-1 I0 I1 I2 Y I2n-1 Si Sn-1 S1 S0 n đầu vào điều khiển Biên soạn: ThS Ngô Sỹ - ThS Đỗ Đắc Thiểm MUX chuyển mạch điện tử 72 Bài Giảng Điện Tử Số Hình 4-5: Sơ đồ khối mạch đa hợp Để hiểu rõ ta xem bảng trạng thái 4-3 Bảng 4-3: Bảng trạng thái mạch đa hợp X2n ngõ n ngõ vào điều khiển ngõ Y Sn S2 S1 S0 I0 0 0 Y= I0 I1 0 Y= I1 I2 0 Y= I2 I3 0 1 Y= I3 I4 0 Y= I4 I5 1 Y= I5 I6 1 Y= I6 1 1 Y= I2n-1 I2n-1 Hình 4-6 sơ đồ logic đa hợp từ sang S1 S0 I0 I1 Y 4072 I2 I3 Hình 4-6: Sơ đồ logic đa hợp từ sang Biên soạn: ThS Ngô Sỹ - ThS Đỗ Đắc Thiểm 73 Bài Giảng Điện Tử Số b) Một số IC đa hợp U1 11 12 13 15 10 16 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 14 Z U2 15 14 13 12 A B C 11 10 DIS INH VDD D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 U3 Y Y 15 14 13 12 11 10 A B C G 74151 4512 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Y Y A B C G 74251 Hình 4-7: Sơ đồ chân IC đa hợp Người ta dùng IC74151A để thực đa hợp từ sang Trong G’ hay E, EN Ngõ vào EN mức thấp IC hoạt động bình thường, G’ = [1] IC bị treo khơng hoạt động Nhờ tính chất mà người ta dùng IC 74151A thực đa hợp từ 16 sang hình 4-8 S0 S1 S2 S3 U2 U1 15 14 13 12 11 10 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Y A B C Y G 15 14 13 12 11 10 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Y A B C Y Y G 74151 74151 Hình 4-8: IC 74151A thực đa hợp từ 16 sang 4.4.2 Mạch phân kênh – Giải đa hợp (DEMUX: Demultiplexer) a) Định nghĩa Mạch phân kênh mạch có ngõ vào, n ngõ vào điều khiển, ngõ vào chọn mạch 2n ngõ Biên soạn: ThS Ngô Sỹ - ThS Đỗ Đắc Thiểm 74 Bài Giảng Điện Tử Số Tuỳ theo giá trị n ngõ vào điều khiển mà ngõ thứ i chọn giá trị ngõ vào b) Sơ đồ khối En I DEMUX 12n Y0 Y1 Y2 Y0 Y1 I Y2 Y2n-1 n Y2 -1 Sn-1 S1 S0 Si DEMUX chuyển mạch điện tử n đầu vào điều khiển Hình 4-9: Sơ đồ khối giải đa hợp c) Bảng trạng thái Để hiểu rõ ta xem bảng trạng thái 4-4 Bảng 4-4: Bảng trạng thái mạch giải đa hợp Ngõ vào n ngõ vào điều khiển Ngõ I Sn-1 S2 S1 S0 Yi I 0 0 Y0 = I I 0 Y1 = I I 0 Y2 = I I 0 1 Y3 = I I 0 Y4 = I I 1 Y5 = I I 1 Y6 = I 1 1 Y2n-1 = I I Biên soạn: ThS Ngô Sỹ - ThS Đỗ Đắc Thiểm 75 Bài Giảng Điện Tử Số 4.5 MẠCH MÃ HÓA - GIẢI MÃ 4.5.1 Giới thiệu Trong giới thực người ta dùng hệ đếm 10, chữ ký hiệu để diễn đạt thơng tin Trong kỹ thuật, máy móc để xử lý thơng tin dựa vào tính chất thực khó nên người ta chuyển hết dạng số để máy xử lý Các chữ, số biểu diễn dạng nhị phân [0] [1] thể qua tính chất có điện hay khơng có điện Hoặc cần bảo mật thông tin người ta chuyển dạng thơng tin khác… gọi mã hố Máy móc sau xử lý thơng tin chuyển ngồi để người sử dụng cần trở lại giới thực để người dễ tiếp nhận thực điều gọi giải mã 4.5.2 Mã hoá (Encoder) a) Mã hoá từ 10 đường sang đường (DEC -> BCD) Có nhiều trường hợp người ta sử dụng phương pháp mã hoá từ 10 đường sang đường tức mã hoá từ số thập phân thành số BCD Ví dụ: bàn phím người ta nhấn phím số ngõ cho số dạng BCD “1001” Số thập phân vào Ngõ Số BCD Mạch mã hoá Mạch mã hoá thực theo kết bảng 4-5 bên dưới: Bảng 4-5: Bảng trạng thái mạch mã hóa 10 đường sang Decimal Input BCD output B8 B4 B2 B1 D0 0 0 D1 0 D2 0 D3 0 1 D4 0 Biên soạn: ThS Ngô Sỹ - ThS Đỗ Đắc Thiểm 76 Bài Giảng Điện Tử Số D5 1 D6 1 D7 1 D8 0 D9 0 Từ bảng ta có : B8 = D8 + D9 B4 = D4 + D5 + D6 +D7 B2 = D2 + D3 + D6 +D7 B1 = D1 +D3 +D5 +D7 +D9 Từ ta có mạch mã hóa hình 4-10 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 B8 B4 B2 B1 Hình 4-10: Mã hóa 10 đường sang Biên soạn: ThS Ngô Sỹ - ThS Đỗ Đắc Thiểm 77 Bài Giảng Điện Tử Số b) Giới thiệu số IC mã hóa IC 74147 IC mã hóa ưu tiên 10 đường sang đường, tác động ngõ vào mức [0] Khi I1 I9 = [1], A0 A3 =[1] Khi ngõ vào I tác động, tùy theo số I mà ngõ có trạng thái tương ứng Để hiểu rõ ta xem bảng 4-6 Bảng 4-6: Bảng trạng thái IC 74147 Ngõ vào Ngõ (BCD) I9 I8 I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 A3 A2 A1 A0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 x 1 1 1 1 x x 1 0 1 1 x x x 1 1 1 x x x x 1 1 x x x x x 0 1 x x x x x x 0 x x x x x x x 1 x x x x x x x x 1 Biên soạn: ThS Ngô Sỹ - ThS Đỗ Đắc Thiểm 78 Bài Giảng Điện Tử Số Tương tự ta có hoạt động IC 4532 Đây mã hóa ưu tiên đường sang đường, tác động ngõ vào mức [1] bảng 4-7 Bảng 4-7: Bảng trạng thái IC 4512 Ngõ vào Ngõ (Binary) Ein I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I0 Q2 Q1 Q0 Eout GS x x x x x x x x 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 x 0 1 0 0 x x 0 1 0 0 x x x 1 1 0 x x x x 0 1 0 x x x x x 1 1 x x x x x x 1 0 1 x x x x x x x 1 1 Sơ đồ chân 74147 4532 trình bày hình 4-11 11 12 13 10 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 Q0 Q1 Q2 Q3 14 10 11 12 13 16 74147 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Q0 Q1 Q2 EO GS 15 14 EIN VDD 4532 Hình 4-11: IC mã hóa Biên soạn: ThS Ngô Sỹ - ThS Đỗ Đắc Thiểm 79 Bài Giảng Điện Tử Số 4.5.3 Giải mã (Decoder) a) Mạch giải mã từ đường sang 10 đường (BCD → DEC) Đây mạch chuyển từ số BCD sang thập phân Mạch thiết lập theo kết bảng 4-8 bên Bảng 4-8: Bảng trạng thái mạch giải mã đường sang 10 BCD Decimal Biểu thức B8 B4 B2 B1 0 0 D0 B B B B 1 0 D1 B B B B 0 D2 B B 4B B 0 1 D B B B 2B1 0 D B 8B B B 1 D B 8B B 2B1 1 D B 8B 4B B 1 D B 8B 4B 2B1 0 D8 B B B B 0 D9 B B B 2B1 b) Giới thiệu số IC giải mã Để hiểu rõ vấn đề ta khảo sát IC 7442 Đó IC giải mã đường sang 10, ngõ vào tích cực mức cao ngõ tích cực mức thấp Sơ đồ nguyên lý minh họa hình 4-12 Biên soạn: ThS Ngô Sỹ - ThS Đỗ Đắc Thiểm 80 Bài Giảng Điện Tử Số +VCC R1 +VCC D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 SW1 SW2 SW3 SW4 15 14 13 12 A B C D Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y8 Y9 10 11 7442 Hình 4-12: Sơ đồ nguyên lý IC 7442 4.5.4 Giải mã từ BCD sang Led đoạn a) Led đoạn Được cấu tạo từ Led đơn cho đoạn led cho dấu chấm (point) hình 4-13 Hình 4-13: LED đoạn Tùy theo cách dấu nối, Led đoạn chia làm loại: Loại Anode chung Các Led đơn đoạn có chân Anode nối chung với hình 4-14 Biên soạn: ThS Ngô Sỹ - ThS Đỗ Đắc Thiểm 81 Bài Giảng Điện Tử Số Đối với Led loại này, muốn đoạn tích cực (sáng) chân đoạn hướng mass (GND), chân chung nối Vcc Common a b c d e f g p Hình 4-14: LED Anode chung Loại Cathode chung Các Led đơn đoạn có chân Cathode nối chung với hình 4-15 Đối với Led loại này, muốn đoạn tích cực (sáng) chân đoạn hướng Vcc, chân chung nối mass (GND) a b c d e f g p Common Hình 4-15: LED Cathode chung b) IC giải mã BCD sang Led đoạn Đây mạch giải mã thường sử dụng điện tử Thông thường, thiết bị đo lường thường dùng dạng để hiển thị, báo… Đây dạng giải mã từ số BCD sang led đoạn để hiển thị, số BCD tạo từ mạch đếm MOD10 Biên soạn: ThS Ngô Sỹ - ThS Đỗ Đắc Thiểm 82 Bài Giảng Điện Tử Số Hoạt động IC giải mã tóm tắt theo bảng 4-9 Bảng 4-9: Hoạt động 7447 Nhận thấy ngõ mạch giải mã tác động mức thấp [0] led tương ứng sáng Ngồi 10 giá trị từ 010 đến 910 giải mã, mạch giải mã trạng thái khác (ghi 2) Để hoạt động giải mã xảy bình thường chân LT BI'/RBO' phải mức cao Muốn kiểm tra đèn led, để led sáng hết kéo chân LT' xuống thấp, muốn xoá số (tắt hết led) kéo chân BI'/RBO' xuống thấp (ghi 3, 4) Khi cần giải mã nhiều led đoạn ta ghép nhiều tầng IC, muốn xố số vơ nghĩa trước nối chân RBI tầng đầu xuống thấp, lúc chân RBO xuống thấp nối tới tầng sau muốn xố tiếp số vơ nghĩa tầng sau Riêng tầng cuối RBI để thở hay mức cao để hiển thị số cuối Những IC giải mã thúc led đoạn khác ngồi 74LS47 cịn có số IC bảng 410 Biên soạn: ThS Ngô Sỹ - ThS Đỗ Đắc Thiểm 83 Bài Giảng Điện Tử Số Bảng 4-10: Một số IC giải mã Ngoài ra, Một số IC cịn có khả tổng hợp mạch đếm, chốt giải mã thúc vỏ 74142, 74143, 74144 chí bao gồm led HP5082, TIL308 Trong mạch giải mã BCD sang led đoạn người ta dùng IC giải mã 74LS47 (74LS247) với LED đoạn loại Anode chung hình 4-16, dùng IC giải mã 4511 hay 74LS48 (74LS248) cho loại LED đoạn Cathode chung hình 4-17 ON DSW1 OFF DIPSW_4 U2 R9 R8 R10R11 220 220 220 220 A B C D BI/RBO RBI LT QA QB QC QD QE QF QG 74247 13 12 11 10 15 14 R1 R2 R3 220 R4 220 R5 220 R6 220 R7 220 220 220 Hình 4-16: Giải mã BCD sang LED đoạn CA Biên soạn: ThS Ngô Sỹ - ThS Đỗ Đắc Thiểm 84 ON Bài Giảng Điện Tử Số DSW2 OFF DIPSW_4 U2 R19R20R21R22 220 220 220 220 A B C D BI/RBO RBI LT QA QB QC QD QE QF QG 74LS248 13 12 11 10 15 14 R12 R13 R14 220 R15 220 R16 220 R17 220 R18 220 220 220 Hình 4-17: Giải mã BCD sang LED đoạn CC 4.6 BÀI TẬP 4.6.1 Trình bày vẽ mạch nguyên lý mạch so sánh bit dùng IC 7485 4.6.2 Trình bày vẽ mạch nguyên lý mạch đa hợp 16 sang dùng IC 4512 4.6.3 Trình bày vẽ mạch nguyên lý mạch đa hợp 24 sang dùng IC 4512 4.6.4 Trình bày vẽ mạch nguyên lý mạch giải mã đường sang 16 đường dùng IC 74138 4.6.5 Trình bày vẽ mạch nguyên lý mạch giải mã đường sang 24 đường dùng IC 74138 4.6.6 Trình bày vẽ mạch nguyên lý mạch thu - phát parity lẻ bit 4.6.7 Trình bày vẽ mạch nguyên lý mạch thu - phát parity chẵn bit 4.6.8 Trình bày vẽ mạch nguyên lý mạch thu - phát parity chẵn bit Biên soạn: ThS Ngô Sỹ - ThS Đỗ Đắc Thiểm 85 ... +12 6 011 1 11 11 127 +12 7 +12 7 10 00 0000 12 8 -1 2 8 -1 2 7 10 00 00 01 129 -1 2 7 -1 2 6 -1 1000 0 010 13 0 -1 2 6 -2 10 00 0 011 13 1 -1 2 5 -3 11 11 110 0 252 -4 -3 -1 2 4 11 11 110 1 253 -3 -2 -1 2 5 11 11 111 0 254 -2 -1 . .. thập lục phân 0000 00 00 01 01 0 010 02 0 011 03 010 0 04 010 1 05 011 0 06 011 1 07 10 00 10 10 01 11 10 10 10 12 A 11 10 11 13 B 12 11 00 14 C 13 11 01 15 D 14 11 10 16 E 15 11 11 17 F Một nhóm bit theo trình... 00 01 +1 +1 +1 0000 0 010 +2 +2 +2 0000 0 011 +3 +3 +3 Biên soạn: ThS Ngô Sỹ - ThS Đỗ Đắc Thiểm 22 Bài Giảng Điện Tử Số … 011 1 11 00 12 4 +12 4 +12 4 +12 4 011 1 11 01 125 +12 5 +12 5 +12 5 011 1 11 10 12 6 +12 6