Bài 1 thực tập điện tử số

Báo cáo Thực tập điện tử số Bài 1, khóa 2022, ngành Kỹ thuật máy tính, Khoa Điện TỬ Viễn Thông, Đại học Công Nghệ, Đại học QUốc gia Hà Nội.BÀI 1: CỔNG LOGIC ĐỊNH NGHĨA – PHÂN LOẠI – ĐẶC TRƯNG 1. Định nghĩa – Bảng chân lý 1.1. Yếu tố logic chứa 1 bit thông tin Bảng D11 Sử dụng đồng hồ đo thế ở chốt 15 của bộ chỉ thị LED đơn (LOGIC INDICATORS). Ghi giá trị thế đo vào bảng D11 theo trạng thái của công tắc LS8: Công tắc LS8 Đèn LED Mức thế Ký hiệu trạng thái Ký hiệu toán học “1” Sáng V =5V H(High – cao) 1 “0” Tắt V =0,4mV L(Low – thấp) 0

Trang 1

BÀI 1: CỔNG LOGIC ĐỊNH NGHĨA – PHÂN LOẠI – ĐẶC

TRƯNG

Thông tin sinh viên

S

tt

1 Định nghĩa – Bảng chân lý

1.1 Yếu tố logic

chứa 1 bit thông

tin

Bảng D1-1 Sử dụng đồng hồ đo thế ở chốt 15 của bộ chỉ thị LED đơn (LOGIC

INDICATORS) Ghi giá trị thế đo vào bảng D1-1 theo trạng thái của công tắc LS8:

Công tắc LS8 Đèn LED Mức thế Ký hiệu trạng

thái

Ký hiệu toán học

Câu hỏi 1 Phát biểu định nghĩa về mức logic và yếu tố logic chứa 1 bít thông tin:

Mức logic là điện áp được dùng để biểu diễn bởi các bit 1 hoặc 0, với bit

1 là biểu thị mức logic cao và 0 là mức logic thấp

1.2 Các cổng logic

2 Khảo sát

nguyên lý hoạt

động của cổng

đảo

Bảng D1-2 Ghi trạng thái lối ra theo trạng thái lối vào của cổng vào bảng chân lý

D1-2:

Trang 2

Câu hỏi 2 Định nghĩa về cổng đảo:

Cổng đảo là cổng chỉ có một lối ra và một lối vào, cổng thực hiện hàm phủ định trong đại số Boole

Viết công thức đại số logic cho cổng đảo:

C= ´A

Nhận xét trường hợp lối vào bỏ lửng tương ứng với trạng thái nào của lối vào?

Trường hợp lối vào bỏ lửng tương ứng với trạng thái 0 của lối vào và không có dòng qua chốt C đến LED nên C mang trạng thái 0

3 Khảo sát

không đảo với

collector hở (O.C.

Open collector)

D1-3:

Câu hỏi 3 Định nghĩa về cổng không đảo:

Cổng không đảo là cổng chỉ có một lối vào và một lối ra, cổng thực hiện chức năng ngược lại so với hàm phủ định của đại số Boole

Viết công thức đại số logic cho cổng đảo:

C= A

Nhận xét trường hợp lối vào bỏ lửng tương ứng với trạng thái nào của lối vào?

Trường hợp lối vào bỏ lửng tương ứng với trạng thái 0 của lối vào và nguồn 5V sẽ đi qua trở và vào chốt C để sáng đèn, nên C mang trạng thái 1

4 Khảo sát

“KHÔNG VÀ” có

hai lối vào

(2-Input NAND)

Trang 3

D1-4:

Câu hỏi 4 Định nghĩa về cổng NAND:

Cổng NAND là cổng 2 lối vào và 1 lối ra, cổng NAND được kết hợp từ 2 cổng AND và NOT (trong đó, cổng AND thực hiện phép nhân logic, cổng NOT thực hiện hàm phủ định) Lối ra của cổng NAND là đảo của lối ra cổng AND

Viết biểu thức logic cho cổng NAND:

C= ´ A B

Nhận xét trường hợp lối ra khi một trong hai lối vào thấp (0), để kết luận cổng NAND có làm việc theo kiểu “HOẶC ĐẢO” (NOR) với mức logic 0 hay không?

Với cổng NAND, một trong 2 lối vào là 0 thì lối ra luôn là 1 Còn đối với cổng NOR, khi 2 lối vào là 0 thì lối ra là 1, các trường hợp còn lại lối ra là

0 Kết luận cổng NAND làm việc theo kiểu NOR với mức logic 0 là sai

5 Khảo sát

“NAND” có hai

lối vào với lối ra

collector hở

(2-Input open

collector NAND)

D1-5:

Câu hỏi 5 So sánh kết quả trong D1-5 với bảng chân lý D1-4 của cổng NAND trong

mục 4

Kết quả trong 2 bảng là giống hệt nhau

Trang 4

6 Khảo sát

“HOẶC” có hai lối

vào (2-Input OR)

D1-6:

Câu hỏi 6 Định nghĩa về cổng OR:

Cổng OR là cổng 2 lối vào và 1 lối ra, cổng thực hiện phép cộng logic Viết biểu thức logic cho cổng OR:

C= A+B

Nhận xét trường hợp lối ra khi một trong hai lối vào thấp (0), để kết luận cổng OR có làm việc theo kiểu “VÀ” (AND) với mức logic 0 hay không? Với cổng OR, khi cả 2 lối vào là 0 thì lối ra là 1, các trường hợp còn lại lối

ra là 1 Còn với cổng AND, 1 trong 2 lối vào là 0 thì lối ra là 0 Kết luận cổng OR làm việc theo kiểu AND với mức logic 0 là sai

7 Khảo sát

“HOẶC – LOẠI

TRỪ” có hai lối

vào (2- Input

XOR)

D1-7:

Câu hỏi 7 Định nghĩa về cổng XOR:

Cổng XOR là cổng 2 lối vào và 1 lối ra, thực hiện chức năng so sánh, nếu 2

Trang 5

lối vào có mức logic khác nhau thì lối ra là 1, nếu 2 lối vào có mức logic bằng nhau thì lối ra là 0

Viết biểu thức logic cho cổng XOR:

C= A ⊕B= ´A B+ A ´B

Câu hỏi 8 Bằng lý luận, dựa trên kết quả thí nghiệm với cổng có hai lối vào, lập

bảng chân lý và viết biểu thức đại số logic cho:

- Cổng AND 2 lối vào

F= A B

- Cổng NAND 4 lối vào

F= A B C D´

- Cổng OR 3 lối vào

Trang 6

A B C F

F= A+B+C

2 Phân loại cổng

logic

D1-8:

Câu hỏi 9 Theo kết quả bảng chân lý D1-8 và cấu trúc sơ đồ DL AND, giải thích

nguyên tắc hoạt động của cổng AND loại DL Phân tích ưu nhược điểm của sơ đồ

- Giải thích nguyên tắc hoạt động: Khi 2 diode ở trạng thái mở thì dòng sẽ không đi qua chúng mà đi đến lối ra C Khi 2 diode ở trạng thái đóng, dòng từ nguồn 5V sẽ đi qua chúng và đi xuống đất, do đó lối ra C không

có dòng

 A = 1, B = 1  D1 mở, D2 mở  C = 1

 A = 1, B = 0  D1 mở, D2 đóng  C = 0

 A = 0, B = 1  D1 đóng, D2 mở  C = 0

 A = 0, B = 0  D1 đóng, D2 đóng  C = 0

- Phân tích ưu nhược điểm:

 Ưu điểm: Thiết kế đơn giản, dễ lắp đặt, có độ bền cao

 Nhược điểm: Hiệu suất kém hơn các cổng logic khác, có độ nhạy cao với tình trạng tắc nghẽn tín hiệu dẫn đến tình trạng hoạt động bị gián đoạn

Trang 7

3 Cổng NAND

loại Resistor –

Transistor Logic

(RTL)

D1-9:

Câu hỏi 10 Theo kết quả bảng chân lý D1-9 và cấu trúc sơ đồ RTL, giải thích nguyên

tắc hoạt động của cổng NAND loại RTL Chú ý transistor làm việc ở chế độ khóa (đóng và mở bão hòa hoặc gần bão hòa) Phân tích ưu nhược điểm của sơ đồ

- Nguyên tắc hoạt động: Khi T1 ở trạng thái mở, dòng điện từ nguồn 5V

sẽ không đi qua được transistor và đi đến lối ra C Khi T1 ở trạng thái đóng, dòng điện từ nguồn 5V sẽ đi từ cực C của T1 đến cực E và đến đất,

do đó lối ra C sẽ không có dòng

 A = 1, B = 1  T1 đóng  C = 0

 A = 1, B = 0  T1 mở  C = 1

 A = 0, B = 1  T1 mở  C = 1

 A = 0, B = 0  T1 mở  C = 1

- Ưu nhược điểm:

 Ưu điểm: Sử dụng tối thiểu số lượng transistor so với các cổng logic khác có sử dụng transistor

 Nhược điểm: công suất tiêu thụ lớn và độ chống nhiễu thấp so với các cổng logic khác

4 Cổng NAND

loại Diode –

(DTL)

D1-10:

Trang 8

LS7 LS8 Lối vào A Lối vào B Lối ra C

Câu hỏi 11 Theo kết quả bảng chân lý D1-10 và cấu trúc sơ đồ DTL, giải thích nguyên

tắc hoạt động của cổng NAND loại DTL Chú ý transistor làm việc ở chế độ khóa (đóng và mở bão hòa hoặc gần bão hòa) Phân tích ưu nhược điểm của sơ đồ

- Nguyên tắc hoạt động:

 A = 1, B = 1  D3, D4 mở  T2 đóng  C = 0

 A = 1, B = 0  D3 mở, D4 đóng  T2 mở  C = 1

 A = 0, B = 1  D3 đóng, D4 mở  T2 mở  C = 1

 A = 0, B = 0  D3, D4 đóng  T2 mở  C = 1

 Ưu điểm: độ chống nhiễu và khả năng tải cao

 Nhược điểm: Tốc độ hoạt động chậm hơn so với loại TTL

5 Cổng NAND

loại Transistor –

(TTL)

D1-11:

Câu hỏi 12 Theo kết quả bảng chân lý D1-11 và cấu trúc sơ đồ TTL, giải thích nguyên

tắc hoạt động của cổng NAND loại TTL Chú ý transistor làm việc ở chế độ khóa (đóng và mở bão hòa hoặc gần bão hòa) Phân tích ưu nhược điểm của sơ đồ

- Nguyên lí hoạt động:

 A = 1, B = 1  T3, T4 mở  T5 đóng  T6 mở, T7 đóng  C = 0

Trang 9

 A = 1, B = 0  T3 mở, T4 đóng  T5 mở  T6 đóng, T7 mở  C = 1

 A = 0, B = 1  T3 đóng, T4 mở  T5 mở  T6 đóng, T7 mở  C = 1

 A = 0, B = 0  T3, T4 đóng  T5 mở  T6 đóng, T7 mở  C = 1

 Ưu điểm: đảm bảo chính xác về đầu ra, cải thiện độ chính xác hơn các cổng logic khác, tốc độ hoạt động nhanh

 Nhược điểm: tiêu nhiều điện năng, sơ đồ phức tạp hơn các cổng khác

6 Cổng NAND

collector hở

Bảng D1-12 Xác định trạng thái lối ra theo bảng chân lý D1-12 khi nối và không nối J1

LS7 LS8 Lối vào A Lối vào B C (Nối J1) C (Không

nối J1)

3 Cổng CMOS

D1-13:

Câu hỏi 13 So sánh trạng thái logic với cổng NAND – TTL (Bảng 1-4, mục 4.1)

Trạng thái logic của 2 cổng là giống nhau

Trang 10

4 Bộ chuyển đổi

mức TTL – CMOS

& CMOS - TTL

Bảng D1-14 Ghi giá trị thế đo bằng đồng hồ vào bảng D1-14 Ở hàng trạng thái ghi kết

luận là trạng thái CMOS hay TTL

Công tắc LS1

Câu hỏi 14 Nêu sự khác biệt giữa mức TTL và CMOS?

- Các mức vào, ra của TTL:

 2,4 ≤ V OH ≤ 5 (V ); 0≤ V OL ≤ 0,4(V )

 2 ≤V IH ≤5 (V ) ;0 ≤V IL ≤ 0,8(V )

- Các mức vào, ra của CMOS:

 V OH ≈VDD ;V OL ≈ 0

 0,7 VDD ≤ V IH ≤ VDD ;0≤ V IL ≤ 0,3VDD

Tiêu đề	Cổng Logic Định Nghĩa – Phân Loại – Đặc Trưng
Trường học	Trường Đại Học Kỹ Thuật
Chuyên ngành	Điện Tử Số
Thể loại	thực tập

Định dạng
Số trang	10
Dung lượng	2,44 MB