báo cáo thực tập điện tử số tuần 1 cổng logic 1

Ngược lại, nếu bất kỳ đầu vào nào ở mức logic thấp 0, điode tương ứng sẽ không cho phép dòng điện chảy qua resistor và đầu ra sẽ ở mức logic thấp 0.. Công NAND loại Resistor — Transistor

TRUONG DAI HOC QUOC GIA HA NOI

TRUONG DAI HOC CONG NGHE

HỌC -

NGHE

BAO CAO THUC TAP BIEN TU SO

Tuan 1: Cong Logic 1

Giảng Viên: Ts.Phạm Đình Tuân

Ths.Nguyễn Thu Hằng

Nhóm sinh viên thực hiện

Vũ Trung Đức : — 21021577

Bui Duy Hoang Anh : 21021552

Dinh nghia — Bang 2 0 1 a ỗ 3

1 Yếu tế logic chứa 1 bit thông tin -. -< S212 313131131315 13111151115151511111151E15111011511x 11x E1xE 3

2 CAC CONG LOGIC cece eecececececsceescsveseveveveesvevsesssevevevevecevevevevevevevevevevevevsveveeciseveresseverervevesess 4

i Khao sat nguyén ly hoat d6ng cla céng dao (Inverter) cceceecescesceseeeveeseetetseseeeees 4

ii Khảo sát nguyên lý hoạt động của cổng không đảo với collector hở (O.C Open

CONSCEON) .Ad 4

ii Khảo sát nguyên lý hoạt động của cổng “KHÔNG VÀ” có 2 lối vào (2-Input NAND) 5

iv Khảo sát nguyên lý hoạt động của cổng “NAND” có hai lối vào với lối ra collector hở

(2-Input open collector NAND) - - - 2 1231 2n TH ng ng nu nưec 6

v._ Khảo sát nguyên lý hoạt động của cổng “HOẠC” có hai lối vào (2-Input OR) 6

vi Khảo sát nguyên lý hoạt động của cổng “HOẶC — LOẠI TRÙ” có hai lối vào (2- Input

XOR) 7

vi Bằng lý luận, dựa trên kết quả thí nghiệm với cổng có hai lối vào, lập bảng chân lý

va viét biéu thie dai s6 logic CHO? cce.cccsescsesescsesesececeeecevecevececevecevevevevevevevevevevevevsteseseees 8

PhAn loai COng lOGiC oo .sccccsecescsescses cesses seecevecevesevevecevevecevscevevsvevevevevevevevevevsceveveesvecsesvsesereees 10

1 Cổng AND loại Diode Logic - DL -Ss+21E+3122515115112511221511111112121112112111E 2x0 re 10

2 Công NAND loại Resistor — Transistor Logic (RTL) - 25-2 +:< S221 12E<2E 1E sEcrercrree 11

3 Cổng NAND loại Diode — Transistor Logic (DTL) 222222 E2E2S132<11255131251xEEEere 12

4 Céng NAND loai Transistor — Transistor Logic (TTL) 2 z+s+s2+E+zzsEEzszsrzsrsrre 13

5 Céng NAND collector hd: (OPEN-COLLECTOR OUTPUT) ccccsecsecessessesesetsesevsteteteeees 14

CONG MOS Looe cecececesecececevececscevevscevevevevevevevevevecevevecevevsvevavssessessevsesssevestseveseveveveveveveveveveveveneseese 15

Bộ chuyền đổi mức TTL - CMOS & CMOS = TT Lon.escecesececcsececececececeescevevevevsveveeevevecsvevseesereseens 16

Định nghĩa — Bảng chân lý

1 Yếu tố logic chứa 1 bit thông tin

1 Sử dụng dây có chốt căm để nối mạch theo sơ đồ hình DI-0:

1

+ V4 4

©

0 8 15 _L

— L§8 LED - 15

Hình D1-0: Trạng thái logic và yếu tố logic đơn giản

2 Nối công tắc logic LS8 của bộ công tắc DATA SWITCHES của DTLAB-201N với chốt 15 của bộ

chi thi LED don (LOGIC TNDICATORS) Gạt công tắc theo các vị trí ký hiéu “1” và “0”

3

x2 Ký hiệu | Ký hiệu

| qạgtác LS8 | Den LED Mức thê trạng thái toán học

Sáng V= % +Ƒ H(High — cao) \ 1

Tắt v= 2 | L(Lew-thấp | o |

4 Murc logic la trang thai hay gia tri cua m6t tin higu logic, thé hién thông qua một bít đữ liệu Một

bít dữ liệu chỉ có thể có hai giá trị có thê đại diện là 0 (mức logic thấp — low) hoặc I (mức logic

cao — high)

Yếu tố logic chứa một bit thông tin là một thành phân cơ bản trong hệ thông logic Nó có thé là

một đơn vị nhỏ nhất của thông tin trong ngữ cảnh của hệ thống logic, được sử đụng đề biêu diễn

và xử lý thông tin Yếu tổ logic này có thê được sử dụng để thực hiện các phép tính logic, lưu trữ

dữ liệu, định lượng tín hiệu và điều khiển hoạt động của hệ thống logic

Mức logic và yếu tố logic chứa một bit thông tin là các khái niệm cơ bản trong lĩnh vực kỹ thuật

điện tử và logic Chúng là nền tảng cho việc xây dựng các hệ thống số, vi xử lý, mạch logic, và

các ứng dụng điện tử khác.

2 Các công logic

¡ Khảo sát nguyên lý hoạt động của cổng đảo (Inverter)

+ÐV 4 ‘

«—o er Z

© z>O—@

po a4 oe + vy —

B A Cc 45 2

= Los IC2 74L S04 LED - 15

Hình D1-1a: Cổng logic dao (Inverter)

3 Khảo sát nguyên lé haat AA.~ —— « INDI

Céng dao (NOT gate) 1a mét loai céng logic don gian có một lối vào và một lối Ta Công này hoạt động

theo nguyên tac dao (invert) trang thai logic của lối vào Điều này có nghĩa là nếu lối vào là mức logic

cao (1), lối ra sẽ là mức logic thấp (0), và ngược lại, nếu lối vào là mức logic thấp (0), lối ra sẽ là mức

logic cao (1) Công đáo thường được biểu diễn bằng ký hiệu hình tam giác với một dấu "-" ở lối ra

Từ kết quả thực nghiệm:

- _ Lỗi vào a không bỏ lửng:

°

- Lỗi vào a bỏ lửng: lối vào bỏ lửng sẽ tương ứng với trạng thái không xác định Công đảo sẽ

không biết giá trị của lối vào và không thê xác định trạng thai đầu ra chính xác Kết quả là đầu ra

của công đảo có thể là bất kỳ giá trị logic nào, không kiểm soát được

ii Kháo sát nguyên lý hoạt động của công không đảo với collector hớ (O.C Open collector)

+5V

g

Ri

1K

seV 1 oO 1h 2 @—@ LR | Ja

>e———e- >—È ot

0 3 A @ 45 —

== a0 _ =

Lee IC2 74LS07 LED - 15

Hình D1-1b: Cổng logic không đảo (với collector hở)

~ LI vào A

“ Ls ——— Moran,

Z“ iE “ { — — _@ Ying — >

) — 2 Y -ˆ 4

: bỏ lửng 9 4 iz 0`

olC2⁄2 — “ca zr —

tả” kán« chân lý [01-3 đỉnh nehữa về ^Á + « wt :

Công không đảo là loại công logic mà mức logic của lối ra không bị đảo so với lối vào Điều này có nghĩa

là nếu lối vào là mức logic cao (1), lối ra cũng sẽ là mức logic cao Œ), và nếu lối vào là mức logic thấp

(0), lối ra sẽ là mức logic thấp (0) Các công không đảo phô biến bao gồm công AND, OR, XOR, NAND

NOR, và nhiều loại công khác

Từ kết quả thực nghiệm:

- _ Lỗi vào a không bỏ lửng:

°

Lối vào a bỏ lửng: Khi 1di vao bo hmg tuong tmg voi A= 1

iii, Khảo sát nguyên lý hoạt động của cổng “KHÔNG VÀ” có 2 lối vào (2-Input NAND)

15 lb

Ic3

74LS00 LED - 15

Hình D1-1c: Cổng logic NAND

Dinh nghia cong NAND: NOT + AND

- Bao gồm 2 lỗi vào công AND và công ra kết nói với công NOT

- _ Công thức:

Khi 1 trong 2 công là 0 (thấp — low) thì lỗi ra là: 1 (cao — high)

iv Khảo sát nguyên lý hoạt động cúa công “NAND” có hai lối vào với lối ra collector hớ (2-

Input open collector NAND)

L87

+ÐV 1

Oo

ces

+5V 1

—Oo

0 8

= L88 74LS0 ee LED - 15

Hình D1-1d: Công logic NAND với lối ra hở mạch (NAND with O.C.Output)

Kết quả giống với bảng mục 4

v Khảo sát nguyên lý hoạt động của công “HOẶC” có hai lối vào (2-Input OR)

L87

+V 1

oo

[Ÿ ”? Lậu LED - 1

*—o 2

B

13 8 Ics

74LS32

Hinh D1-1e: Céng logic OR

- Bao gém 2 lối vào, 1 lối ra

- _ Công thức:

Khi 1 trong 2 công là 0 (thap — low) thi 16i ra là: 1 (cao — high) tuy nhiên công OR không làm việc giống

kiêu AND với mức logic 0

vi Khảo sát nguyên lý hoạt động của công “HOẶC — LOẠI TRỪ” có hai lối vào (2- Input

XOR)

LS7

+ÐV 1

——

LED - 15

Hình D1-1f: Công logic XOR

lôi ra theo

Định nghĩa công XOR: cổng khác dấu

- Bao gồm 2 lối vào và l lối ra

- — Công thức:

Bằng lý luận, dựa trên kết quả thí nghiệm với cổng có hai lối vào, lập bảng chân lý và viết

biếu thức đại số logic cho:

Công AND 2 lối vào:

Công NAND 4 lối vào:

I vào À ¡ vào B

—|Ì—Ì—|—-

|—

|

|

|

|

—|—|—|—|©|©|c©|c©|—|— Re

OID

SYR

|

Oe

—|CG|—|C|

||

||

-a|Ịc

Công OR với 3 lỗi vào:

Phân loại công logic

1 Céng AND loai Diode Logic - DL

+5V

LS7

+5V {4

«——-o

= Lss 1N 4148 LED - 15

Te eg weer we re EL Ey Se IY VEO Cua CONE VEO Dang chan 1ÿ D1-§;

Theo kết quả bing chin If DỊ-§ và trike cv AAP ater + TC

- Nguyên tắc hoạt động của cỗng AND loại Diode Logic (DL): dựa trên nguyên ly chật điện tử

của điode và quy tắc hoạt động của mạch điện tử Cấu trúc DL AND sử dụng các diode đề kết nói

các đầu vào và một resistor để kết nói đầu ra

Cụ thé, cong AND DL kết nối các đầu vào của nó thông qua các diode Nếu tất cả các đầu

vào đều ở mức logic cao (1), điện áp trên mỗi điode sẽ là đủ cao để cho phép dòng điện chảy qua

resistor va tao ra dau ra 6 mức logic cao (1) Ngược lại, nếu bất kỳ đầu vào nào ở mức logic thấp

(0), điode tương ứng sẽ không cho phép dòng điện chảy qua resistor và đầu ra sẽ ở mức logic thấp

(0)

- _ Ưu điễm của sơ đồ AND DL:

o_ Sử dụng ít linh kiện so với các công AND thông thường

o phí thấp và đơn giản trong thiết kế

- _ Nhược điêm của công AND DL:

© Độ trễ tín hiệu có thé lớn hơn so với các công AND thông thường

o Sự chính xác của đâu ra có thê bị ảnh hưởng bởi các yếu tô như biến thiên nhiệt độ và đặc

tính không chính xác của diode

=> Công AND DL thường được sử dụng trong các ứng dụng đơn giản và có yêu câu về chi phí thấp

Tuy nhiên, trong các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao và độ tin cậy, các công AND thông

thường hoặc công AND được thực hiện băng transistor có thê là lựa chọn tôt hơn

2 Công NAND loại Resistor — Transistor Logic (RTL)

+5V

Hình D1-2b: Cổng lôgic NAND loại RTL

vào B

Công NAND loại Resistor-Transistor Logic (RTL) là một cầu trúc công NAND được thực hiện bằng cách

sử dụng cac resistor va transistor để thực hiện phép tinh logic NAND

- Nguyén tắc hoạt động của công NAND loai RTL: dua trén cau tric transistor va resistor dé

tao ra tin hiệu đầu ra dựa trên tín hiệu đầu vào Cấu trúc RTL NAND sử dung transistor dé kết nối

các đâu vào và các resistor để tạo điều kiện dòng điện đúng và đưa ra đầu ra tương ứng

Cụ thể, công NAND loai RTL sir dung transistor NPN dé két néi cac đầu vào và resistor

dé diéu chinh déng dién Khi tat cả các đầu vào déu 1a logic cao (1), transistor sé 6 trang thai dan

dòng và tạo ra một đường dòng điện qua resistor, dẫn đến đầu ra ở mức logic thấp (0) Ngược lại,

nếu bất kỳ đầu vào nào ở mức logic thấp (0), transistor sẽ ở trạng thái cắt dong và không có dòng

điện chảy qua resistor, dẫn đến đầu ra ở mức logic cao (1)

- _ Ưu điễm của công NAND loại RTL:

o_ Sử dụng ít linh kiện so với một số cấu trúc khác như céng NAND CMOS

© Chi phí thấp và đơn giản trong thiết kế

- _ Nhược điễm của công NAND loại RTL:

o Độ trễ tín hiệu có thé lớn hơn so với một số cầu trúc khác như công NAND CMOS

© Céng suất tiêu thụ có thê cao hơn so với các cầu trúc khác như céng NAND CMOS

o_ Độ tin cậy có thê bị ảnh hưởng bởi yếu tổ như biến thiên nhiệt độ và đặc tính không

chinh xac cua transistor

=> Công NAND loại RTL thường được sử dụng trong các ứng dụng đơn giản và có yêu cầu về chi

phí thấp Tuy nhiên, trong các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao, độ nhanh vả công suất tiêu thụ

thâp, các câu trúc khác như công NAND CMOS có thể là lựa chọn tôt hơn

3 Công NAND loại Diode — Transistor Logic (DTL)

+5V +5V

LS7

+5V 1

D3

0 7 A

+5V 1 —e-}*—'

B Dạ

0 8

= Lss 1N 4148 ~

Hình D1-2c: Cổng logic NAND loại RTL

+

b Lắi vào A | Lắi vào B

Công NAND loại Diode-Transistor Logie (DTL) là một cấu trúc công NAND được thực hiện bằng cách

sử dụng cac diode va transistor để thực hiện phép tính logie NAND.

Nguyên tắc hoạt động của công NAND loại DTL: dựa trên nguyên lý chất điện tử của điode

và quy tác hoat dong cua transistor Cau tric DTL NAND sit dung diode để kết nối các đầu vào

và transIstor đề tạo điều kiện dòng điện và đưa ra đầu ra tương ứng

Cụ thể, công NAND loại DTL sử dụng diode dé két nối các đầu vào và transistor để điều

chính dòng điện Khi tất cả các đầu vào đều là logic cao (1), diode sé cho phép dòng điện chảy

qua transistor và tạo ra một đường dòng điện, dẫn đến đầu ra ở mức logic thấp (0) Ngược lại, nếu

bất kỳ đầu vào nào ở mức logic thấp (0), điode tương ứng sẽ ngăn chặn dòng điện chảy qua

transistor và đầu ra sẽ ở mức logic cao (1)

Ưu điểm của công NAND loại DTL:

o_ Sử dụng ít linh kiện so với một số cấu trúc khác như céng NAND CMOS

© Chi phí thấp và đơn giản trong thiết kế

Nhược điểm của công NAND loại DTL:

o Độ trễ tín hiệu có thé lớn hơn so với một số cầu trúc khác như công NAND CMOS

© Céng suất tiêu thụ có thê cao hơn so với các cầu trúc khác như céng NAND CMOS

o_ Độ tin cậy có thê bị ảnh hưởng bởi yếu tổ như biến thiên nhiệt độ và đặc tính không

chinh xac cua transistor va diode

Công NAND loại DTL thường được sử đụng trong các ứng dụng đơn giản và có yêu câu về chỉ

phí thấp Tuy nhiên, trong các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao, độ nhanh và công suất tiêu thụ

thấp, các cấu trúc khác nhự công NAND CMOS có thê là lựa chọn tốt hơn.

4 Công NAND loại Transistor — Transistor Logic (TTL)

+BV

Hình D1-2d: Cổng lôgic NAND loại RTL

Ghỉ trạng thái lối ra theo trạng thái lối vào của cổng vào bảng chân lý DỊ 13

Lối vào B

I

0

]

0

Công NAND loại Transistor-Transistor Logic (TTL) là một cấu trúc công NAND được thực hiện bằng

cach sur dung transistor dé thực hiện phép tính logic NAND

- _ Nguyên tắc hoạt động của công NAND loại TTL: dựa trên cấu trúc transistor để tạo ra tín

hiệu đâu ra dựa trên tín hiệu đâu vào Cầu trúc TTL NAND sử dụng transistor để kết nói các đầu

vào và tạo điều kiện dòng điện và đưa ra đầu ra tương ứng

Cụ thê, công NAND loại TTL sử đụng transistor BJT (Bipolar Junction Transistor) dé két

nối các đầu vào và tạo điều kiện dòng điện Khi tất cả các đầu vào đều là logic cao (1), transistor

sẽ ở trạng thái dẫn dòng và tạo ra một đường dòng điện, dẫn đến đầu ra ở mức logic thấp (0)

Ngược lại, nếu bất kỳ đầu vào nào ở mức logic thấp (0), transistor sẽ ở trạng thái cắt dòng và

không có dòng điện chảy qua, dẫn đến đâu ra ở mức logic cao (1)