Báo cáo giữa kì môn kĩ thuật số và các thiết bị điện tử

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM KHỐ:……… BÁO CÁO GIỮA KÌ MƠN : KĨ THUẬT SỐ VÀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TỬ GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: NGUYỄN MINH TÙNG Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Thành phố Hồ Chí Minh, ngày…tháng….năm 2021 BỘ GIAO THƠNG VẬN TẢI HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM KHOA:…… BÁO CÁO GIỮA KÌ MƠN: KĨ THUẬT SỐ VÀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TỬ GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: NGUYỄN MINH TÙNG Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Thành phố Hồ Chí Minh, ngày… tháng…năm 2021 MỤC LỤC Chương I) 1) 2) Khái niệm mạnh điện cổng logic Các họ IC cổng logic .2 1.1) Cổng NOT 1.2) Cổng AND 1.3) Cổng OR 1.4) Cổng NAND .4 1.5) Cổng NOR 1.6) Công XOR Các loại vi mạch SSI, MSI, LSI, VLSI: Chương II) Mạch tổ hợp TTL 1) Giới thiệu chung 2) Cổng logic họ TTL 3) 4) 2.1) Cổng NAND TTL ngõ vào 2.2) Cổng NAND TTL ngõ vào: 2.3) Ngõ cực thu để hở (Open collector output) 10 2.4) Ngõ trạng thái (Tristate) 11 Các đặc điểm họ TTL tiêu chuẩn: 12 3.1) Họ TTL cải tiến 13 3.2) Thông số kĩ thuật: 13 Fan-out 14 TÀI LIỆU THAM KHẢO .14 Chương I) Khái niệm mạnh điện cổng logic 1) Các họ IC cổng logic 1.1) Cổng NOT Còn gọi cổng đảo (Inverter) dùng để thưucj hảm đào Y=A Kí hiệu: Mui tên chiều di chuyển tín hiệu vịng chịn kĩ hiệu đảo trường hợp nhầm lẫn chiều người ta bỏ mũi tên Bảng thật 1.2) Cổng AND Dùng thựuc hàm AND hay nhiều biến Cổng AND có số ngõ vào tuỳ thuộc vào số biến ngõ Ngõ cổng hàm AND biến ngõ vào Kí hiệu cổng AND ngõ vào cho biến: Bảng thật: Nhận xét:  Ngõ cổng AND mức cao tất ngõ vào lên cao  Khi có ngõ vào = ngõ =0 bất chất ngõ vào  Khi có ngõ vào =1 ngõ AND ngõ vào lại  Vậy với cổng AND ngõ vào ta dùng ngõ vào ngõ kiểm soát, ngõ kiểm soát =1, cồng mở cho phép tín hiệu logic ngõ vào cịn lại qua cổng ngõ kiểm sốt =0, cổng đóng ngõ ln =0 bất chất ngõ vào cịn lại  Với cổng AND có nhiều ngõ vào hơn, có ngõ vào đưa lên mức cao ngõ AND biến ngõ vào lại Giản đồ thời gian cổng AND ngõ vào: Recommandé pour toi 27 Suite du document ci-dessous Chuỗi cung ứng Công ty thực phẩm sữa TH True Milk vaa-hvhk 73 Giáo trình nội - TACN2-QTHK-updated with modules vaa-hvhk 38 100% (1) VAA A320 , A319 , A321 electrical system vaa-hvhk 46 100% (13) Aucun Chuong - tập ôn chương vaa-hvhk Aucun  Trên giản đồ, ngõ Y lên mức A B mức 1.3) Cổng OR Dùng để thực hàm OR hay nhiều biến Cổng OR có số ngõ vào tuỳ thuộc số biến ngõ Kí cổng OR ngõ vào: Bảng thật : Nhận xét: o Ngõ cổng OR mức thấp ngõ vảo xuống thấp o Khi ngõ vảo =1 ngõ =1 bất chất ngõ vào cịn lại o Khi có ngõ vào =0 ngõ =OR ngõ vào lại  Vậy với cồng OR ngõ vào, ta dùng ngõ vào làm ngõ kiểm soát=0, cổng mở, cho phép tín hiệu cổng logic cịn lại qua cổng ngõ kiểm sốt =1, cồng đóng, ngõ =1  Với cổng OR nhiều ngõ vào hơn, có nagx vào đưa xuống mức thất ngõ =OR biến ửo ngỡ lại 1.4) Cổng NAND Là kết hợp cổng AND cổng NOT, thực hàm: Y=A.B Kí hiệu: Tương tự cổng AND, cổng NAND ta dùng ngõ vào làm ngõ kiểm soát Khi ngõ kiểm soát =1, cổng mở, cho phép tín hiệu logic cổng cịn lại qua cổng bị đảo, ngõ kiểm sốt =0 cổng đóng, ngõ =1 Khi nối tất ngõ vào cổng NAND lại với hoạt động cổng đảo Bảng thật A 0 1 B 1 Y=A.B 1 1.5) Cổng NOR Là kết hợp cổng OR cổng NOT, thực hàm: Y=A+B Kí hiệu Bảng thật: A 0 1 1.6) Công XOR B 1 0 Dùng để thực hàm: Cổng XOR ngõ vào ngõ Kĩ hiệu: Một tính chất quan trọng cổng XOR:  Tương đương với cổng đảo có ngõ vào nối lên múc cao  Tương đương với cổng đệm có ngõ vào nối lên mức thất 2) Các loại vi mạch SSI, MSI, LSI, VLSI: Dựa quan điểm thiết vi mạch: Người ta phân loại theo mức độ tích hợp phần tử vi mạch, chia làm: o Vi mạch cỡ nhở SSI (Small Scale Intergration) : Chứa vài chục Transitor vài cổng logic Ra đời đầu thập niên 60 (mạnh khuếch đại, mạch lật…) o Vi mạch cỡ vừa MSI ( Medium Scale Intergration): Chứa vài chục cổng logic hàng trăm Transitor Ra đời thập niên 60 (bộ giải mã, ghi, đếm,…) o Vi mạch cỡ lớn LSI (Large Scale Intergration): Chứa vài trăm cổng logic hàng ngàn transitor Ra đời đầu thập niên 70 (các vi xử lý bít, cửa ghép nối vào,…) o Vi mạch cực lớn ( Very Large Scale Intergration): Chứa vài ngàn cổng logic hàng vạn transitor Ra đời cuối thập niên 70 (các vi xử lý 16 32 bít,…) Mức độ tích hợp vi mạch Chương II) Mạch tổ hợp TTL 1) Giới thiệu chung Xét mặt có loại linh kiện bán dẫn lưỡng cực đơn cực Các yếu tố IC lưỡng cực transitor, đi-ơt, điện trở Có hai loại hoạt động mạch IC lưỡng cực:  Bão hồ  Khơng bão hồ Trong mạch logic bão hoà, transitor vận hành vùng bão hồ, cịn mạch logic khơng bão hồ transitor khơng việ vùng bão hồ Các họ mạch logic lưỡng cực bão hoà là:  Mạch logic điện trở-transitor (RTL)  Mạch logic đi-ôt-transitor (DTL)  Mạch logic transitor-transitor (TTL) Các họ mạch lưỡng cực khơng bão hồ:  Schottkky TTL  Mạch logic ghép cực pháp (ECL) Trong tiểu luận tìm hiểu ccas chủng loại IC họ TTL 2) Cổng logic họ TTL Vì hạn chế tốc độ, họ DTL trở lên lạc hậu bị thay họ TTL cách thay đổi diode đầu vào thành transitor đa lớp tiếp giáp BE 2.1) Cổng NAND TTL ngõ vào Sơ đồ nguyên lý làm việc mạch NAND TTL ngõ vào Mạch NAND TTL chia phần: transitor Q1 điện trở R1 diode D1, D2 tạo thành mạch đầu vào, mạch thực chức NAND Transitor Q2 điển trở R2 R4 tạo thành mạch Q3, Q4 R3, đi-ôt D3 tạo thành mạch lỗi Khi lối vào mức thấp Q1 trửo thành thơng bão hồ Q2 Q4 đóng cịn Q3 thơng nên đầu mạch mức cao Lối mức thấp tất lối vào mức logic cao làm transitor Q1 cấm Diode D3 dùng mạch dịch mức điện áp, có tác dụng làm Q3 cấm hồn tồn Q2 Q4 thơng Diode lắp vào mạch collector Q2 base Q3 2.2) Cổng NAND TTL ngõ vào: Sơ đồ nguyên lý mạch NAND TTL ngõ vào Khi ngõ vào xuống mức T1 đãn đưa đến T2 ngưng, T3 ngưn, ngõ Y cao lên Khi ngõ vào mức cao, T1 ngưng, T2 T3 dẫn, ngõ Y xuống thấp Đó kết cổng NAND Tụ Cl mạch tụ kí sinh tạo kết hợp ngõ mạch (tầng thúc) với ngõ vào tầng tải, mạch hoạt động tụ nạp điện qua R4 Cl, R4 nhở mạch hoạt động nhanh công suất tiêu thụ lúc lớn, muốn giảm cơng suất phải tăng R4 tác động lên thời trễ chuyền lớn (mạch giao hoán chậm hơn) Để giải khuyết điểm đồng thời thoả mãn số yêu cầu khác người ta chế tạo cổng logic với kiểu ngõ khác 2.3) Ngõ cực thu để hở (Open collector output) Sơ đồ nguyên lý NAND cực thu để hở Ngõ để hở có số ưu điểm sau:  Cho phép kết nối ngõ nhiều cổng khác nhau, sử dụng phải mặc điện trở ngõ lên nguồn Vcc, gọi điện trửo kéo lên, trị số điện trửo chọn lớn hay nhở tuỳ theo yêu cầu có lợi mặt công suất hay tốc độ làm việc  Điểm nối chung ngõ có tác dụng cổng AND nên người ta gọi điểm AND  Người ta chế tạo IC ngõ có cực thu để hở cho phép điện trợ kéo lên mắc vào điện cao, dùng cho tải đặc biệt dùng giao tiếp giữ họ TTL CMOS dùng nguồn cao Ví dụ: IC 7406 cổng đảo có ngõ cực thu để hửo mắc lên nguồn 24V 10 2.4) Ngõ trạng thái (Tristate) Cổng đảo ngõ trạng thái Mạch ví dụ cho mạch cổng đảo ngõ trạng thái T3 T4 mắc Darlington để cấp dong lớn cho tải Diode D nối vào ngõ C để điểu kiển Hoạt động mạch giải thích sau:  Khi C=1, diode D ngưng dẫn, mạch hoạt động cổng đảo  Khi C=0, diode D dẫn, cục thu T2 bị ghim áp mức thấp nên T3, T4, T5 ngưng dẫn, ngõ mạch tổng trở cao Kĩ hiệu cổng đảo ngõ trạng thái, có ngõ điều khiển C tác động mức cao có bảng thật sau: Cũng có cổng đảo cổng đệm trạng thái với ngõ điều khiển C tác động mức thấp Ứng dụng cổng đệm ngõ trạng thái: Mạch chọn liệu 11 Ví dụ: xét cổng NOT trạng thái sau: 3) Các đặc điểm họ TTL tiêu chuẩn: Loại IC TTL tiêu chuẩn gọi seri 54/74, tuỳ theo hãng chế tạo thêm tiền tố VD: Texas Intrusment có tiền tố SN, National Semicondiuctor dùng DM, Signetic S Cổng NOR có mã số khác DM7402, SN7402,… Khoảng nhiệt độ điện nguồn: Seri 74 vận hành khoảng điện 4.75 đến 5.25 nhiệt độ 0C đến 70 Seri 54 chấp nhận điện nguồn khoảng 4.5 đến 5.5 nhiệt độ khoảng -55 đến 125 Mức điện seri 74 Công suất tiêu hao bình quân cổng 10mV Thời gian trễ tiêu biểu: t=11ns t=7ns, trung bình 9ns Đâu TTL chuẩn kích thích 10 đầu vào TTL chuẩn 12 3.1) Họ TTL cải tiến 3.2) 3.2) 3.2) 3.2) 3.2) 3.2) 3.2) 3.2) Thông số kĩ thuật: Ngồi q trình phát triển, thơng số kĩ thuật (nhất tích cơng suất vận tốc) ln cải tiến ta có loại khác nhau: 74 chuẩn, 74 Low power, 74H (Hight Speed), 74S (Schottky), 74LS ( Low power schottky), 74AS(Advance schottky), 74ALS (Advance low power schottky), 74F (Fast)  Loại 74S: transitor mạch mắc thêm diode schottky hai cực CB với mục đích giảm thời gian chuyển trạng thái transitor làm giảm thời trễ truyền  Loại 74AS vầ 74ALS cải tiế 74S để làm giảm tích số cơng suất-vận tốc 13  Loại 74F dùng kỹ thuận đặc biệt làm giảm diện dụng kí sinh làm giảm thời trễ truyền công 4) Fan-out Theo cách tổng quát, ngõ mạch logic đòi hỏi phải cung cấp dòng cho ngõ vào mạch logic khác Fan out số ngõ vào lớn nối với ngã IC loại mà đảm bảo chế độ hoạt động bình thường Hay nói theo cách khác Fan out có khả chịu tải cổng logic Ta có loại Fan out ứng với trạng thái logic ngã ra: Fan out = Fan out = OH IH OH IH Thường hai giá trị Fan out khác nhau, sử dụng an toàn, ta thường hay sử dụng giá trị nhỏ hai giá trị Fan out tính theo đơn vị Unit Load UL (tải đơn vị) TÀI LIỆU THAM KHẢO Bài giảng: KĨ THUẬT SỐ - Chương 5: Các họ vi mạch số - GV: Nguyễn Trọng Hải Bài giảng: KĨ THUẬT SỐ - Chương 3: Cổng Logic - GV: Nguyễn Trung Lập Bài giảng: ĐIỆN TỬ SỐ - Chương 3: Cổng Logic TTL CMOS – Th.s: Trần Thị Th Hà – Học viện CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG 14