MẠCH ĐIỆN CỔNG LOGIC docx

Các mạch tích hợp số Các phần tử logic được cấu thành từ các linh kiện điện tử  Các linh kiện điện tử này khi kết hợp với nhau thường ở dạng các mạch tích hợp hay còn gọi là IC Integra

MẠCH ĐIỆN CỔNG LOGIC

 Nếu U A > UK thì IAK > 0, Diode làm việc ở chế độ Thông

 Nếu U A ≤ U K thì I AK = 0, Diode làm việc ở chế độ Tắt

 IB = 0, Transistor làm việc ở chế độ không khuếch đại (tắt), IC = 0

 I B > 0, Transistor làm việc ở chế độ khuếch đại (thông), I C = β I B ,

BJT

 Transistor trường (MOSFET kênh cảm ứng)

N: UGS = 0 ⇒ ID = 0 ⇒ T tắt hay khóa mở (R = ∞)

P: Ngược lại kênh N

FET

Phần tử AND 2 đầu vào dùng Diode

 Xét mạch ở hình bên

 Giả sử lấy TTL làm chuẩn cho hoạt

động của mạch

 Lần lượt đặt điện áp 0V và 5V vào

2 đầu vào A và B, sau đó đo điện

áp tại đầu ra S, ta có:

S = A.B

Phần tử OR 2 đầu vào dùng Diode

 Xét mạch ở hình bên

 Giả sử lấy TTL làm chuẩn cho hoạt

động của mạch

 Lần lượt đặt điện áp 0V và 5V vào 2

đầu vào A và B, sau đó đo điện áp tại

đầu ra S, ta có:

S = A+B

Phần tử NOT dùng Transistor

 Xét mạch ở hình sau

 Giả sử lấy TTL làm chuẩn cho hoạt động của mạch

 Lần lượt đặt điện áp 0V và 5V vào đầu vào A và chọn Rb đủ nhỏ sao cho Transistor thông bão hòa, sau đó đo điện áp tại đầu ra S, ta có:

A

S =

Các mạch tích hợp số

 Các phần tử logic được cấu thành từ các linh kiện điện tử

 Các linh kiện điện tử này khi kết hợp với nhau thường ở

dạng các mạch tích hợp hay còn gọi là IC (Integrated

 Mạch tích hợp số: làm việc với các tín hiệu số

Phân loại mạch tích hợp số

 Theo mật độ linh kiện:

 Tính theo số lượng cổng (gate)

Phân loại mạch tích hợp số (tiếp)

 Theo bản chất linh kiện được sử dụng:

 ECL Emitter Coupled Logic (Transistor ghép nhiều cực emitter)

 IC sử dụng Transistor trường - FET (Field Effect

Transistor)

Đặc tính điện của IC

 Dải điện áp quy định mức logic

 VD: với chuẩn TTL ta có:

Dải điện áp không xác định

 VD: với chuẩn MOS (5V) ta có:

Dải điện áp không xác định

Dải điện áp không xác định

Đặc tính điện của IC

 VD: với chuẩn MOS (10V) ta có:

Dải điện áp không xác định

Đặc tính điện của IC

Giao tiếp TTL - CMOS

 5V mức thấp (phù hợp)

 5V múc cao

Giao tiếp TTL - CMOS

 5V mức cao

Giao tiếp TTL - CMOS

 TTL 5V, CMOS 10V

Giao tiếp TTL - CMOS



Giao tiếp TTL - CMOS

Đặc tính điện của IC (tiếp)

 Thời gian truyền: tín hiệu truyền từ đầu vào tới đầu ra của

mạch tích hợp phải mất một khoảng thời gian nào đó Thời gian đó được đánh giá qua 2 thông số:

 Thời gian trễ: là thời gian trễ thông tin của đầu ra so với đầu vào

0 lên mức 1 và ngược lại.

 Thời gian chuyển biến từ 0 đến 1 còn gọi là thời gian thiết lập sườn dương

 Thời gian chuyển biến từ 1 đến 0 còn gọi là thời gian thiết lập sườn âm

 Trong lý thuyết: thời gian chuyển biến bằng 0

 Trong thực tế, thời gian chuyển biến được đo bằng thời gian chuyển biến từ 10% đến 90% giá trị biên độ cực đại.

Đặc tính điện của IC (tiếp)

 Công suất tiêu thụ ở chế độ động:

 Chế độ động là chế độ làm việc có tín hiệu Khi cổng

logic hoạt động, nó tiêu thụ công suất điện từ nguồn cấp một chiều, công suất này đổi thành nhiệt làm nóng IC

một cách vô ích (công suất tiêu tán)

 Là công suất tổn hao trên các phần tử trong vi mạch, nên cần càng nhỏ càng tốt

 Tần số làm việc.

 Công nghệ chế tạo: công nghệ CMOS có công suất tiêu thụ thấp nhất.

 Khả năng giao tiếp và kích tải

Một cổng logic thường hoạt động với nhiều cổng logic trước

và sau nó nên phải có khả năng giao tiếp tự nhiên

Mỗi cổng logic phải có khả năng kích các tải , số lượng tải phụ thuộc vào thông số của cổng

Đặc tính điện của IC (tiếp)

 Khả năng chống nhiễu

Các loại nhiễu (các tín hiệu ngoài ý muốn từ bên ngoài tác động vào mạch, các tín hiệu ngẫu nhiên do chính mạch

phát ra) ảnh hưởng lên hoạt động logic của mạch Do đó

các cổng logic có khả năng chống ảnh hưởng của nhiễu

càng cao càng tốt

Đặc tính điện của IC (tiếp)

Thông số kỹ thuật của TTL

 TTL

 MOS

Thông số kỹ thuật của MOS

 IC có 2 hàng chân DIP (Dual Inline Package)

 IC chân dạng lưới PGA (Pin Grid Array): vỏ vuông, chân xung quanh

Đặc tính cơ của IC (tiếp)

 Một số dạng IC:

Đặc tính nhiệt của IC

 Mỗi một loại IC được chế tạo để sử dụng ở một điều kiện

môi trường khác nhau tùy theo mục đích sử dụng nó

 IC dùng trong công nghiệp (thương mại): 0°C÷70°C

 IC dùng trong quân sự: -55°C ÷125°C

NOT

 NOT

 OR

 NAND CMOS, TTL

 NOR

 Đệm

VD: Phần tử AND dùng IC

VD: Phần tử AND dùng IC (tiếp)

VD: Phần tử OR dùng IC

VD: Phần tử NAND dùng IC

VD: Phần tử NOR dùng IC

VD: Phần tử XOR và XNOR dùng IC