Giáo trình kỹ thuật số : Chương 7 part 1 doc

1 1 Chương 7 Bộđếmvàthanhghi Th.S Đặng NgọcKhoa Khoa Điện-ĐiệnTử 2 Bộđếm không đồng bộ  Xét bộđếm4 bit ở hình 7-1  Xung clock chỉđược đưa đến FF A, ngõ vào J, K củatấtcả các FF đều ở mứclogic 1.  Ngõ ra của FF sau đượcnối đến ngõ vào CLK của FF trướcnó.  Ngõ ra D, C, B, A là mộtsố nhị phân 4 bit với D là bit có trọng số cao nhất.  Đây là bộđếm không đồng bộ vì trạng thái của các FF không thay đổi cùng với xung clock. 2 3 Hình 7-1 Bộđếm 4 bit 4 Quy ướcvề trọng số  Trong phầnlớncácmạch, dòng tín hiệu thường chạytừ trái sang phải.  Trong chương này, nhiềumạch điệncó dòng tín hiệuchạytừ phải sang trái.  Ví dụ, trong hình 7-1:  Flip-Flop A: LSB  Flip-Flop D: MSB 3 5 Số MOD  Số MOD là số trạng thái trong mộtchu kỳ củamộtbộđếm.  Bộđếm trong hình 7-1 có 16 trạng thái khác nhau, do vậynólàbộđếm MOD-16  Số MOD củamộtbộđếm đượcthayđổi cùng vớisố Flip-Flop.  Số MOD ≤ 2 N 6 Số MOD  Ví dụ  Mộtbộđếm đượcsử dụng để đếmsảnphẩm chạyqua mộtbăng tải. Mỗisảnphẩm điqua băng chuyền, bộ cảmbiếnsẽ tạiramột xung. Bộđếmcókhả năng đếm được 1000 sản phẩm. Hỏiítnhấtphải có bao nhiêu Flip-Flop trong bộđếm?  Trả lời: 1000 ≤ 2 10 = 1024. Phảicó10 FF 4 7 Chia tầnsố  Trong mộtbộđếm, tín hiệungõracủaFF cuối cùng (MSB) có tầnsố bằng tầnsố ngõ vào chia cho số MOD. Mộtbộđếm MOD-N là bộ chia N. 8 Ví dụ 7-1  Ví dụ mạch tạoradaođộng xung vuông có tầnsố 1Hz.  Tạoratínhiệu xung vuông 50Hz từ lưới điện.  Cho điqua bộđếm MOD-50 để chia tầnsố 50 lần.  Có đượctínhiệu xung vuông tầnsố 1Hz 5 9 Trễ trong bộđếm không đồng bộ  Cấutrúccủabộđếm không đồng bộ khá đơngiảnnhưng vấn đề trễ khi truyềntín hiệuqua mỗiFF sẽ làm hạnchế tầnsố củabộđếm.  Vớibộđếm không đồng bộ ta phảicó  T clock ≥ N x t pd  F max = 1/( N x t pd ) 10 Trễ trong bộđếm không đồng bộ  Bộđếm3 bit vớinhững tần số xung clock khác nhau 6 11 Câu hỏi?  Trong bộđếmbất đồng bộ, tấtcả các FF thay đổitrạng thái cùng mộtlúc? Sai  Giả sử bộđếm trong hình 7-1 đang ở trạng thái 0101. Sau 27 xung clock, trạng thái củabộđếmsẽ là bao nhiêu? 0000  Số MOD củabộđếmcó5 Flip-Flop? 12 Bộđếm đồng bộ  Trạng thái củatấtcả các FF sẽđượcthay đổi cùng mộtlúcvới xung clock.  Hình sau mô tả hoạt động củamộtbộ đếm đồng bộ  Mỗi FF có ngõ vào J, K đượckếtnốisaocho chúng ở trạng thái cao chỉ khi ngõ ra củatất cả các FF sau nó đều ở trạng thái cao.  Bộđếm đồng bộ có thể hoạt động vớitầnsố cao hơnbộđếm không đồng bộ. 7 13 Bộđếm đồng bộ MOD-16 14 Hoạt động củamạch  B thay đổitrạng thái theo xung clock chỉ khi A = 1.  C thay đổitrạng thái theo xung clock chỉ khi A = B = 1.  D thay đổitrạng thái theo xung clock chỉ khi A = B = C = 1. 8 15 Bảng chân trị 16 Bộđếmcósố MOD < 2 N  Sử dụng ngõ vào không đồng bộ (clear, set) để buộcbộđếmbỏđimộtsố trạng thái.  Trong hình 7-2, ngõ ra cổng NAND được nối đến ngõ vào không đồng bộ CLEAR củamỗi Flip-Flop.  Khi A=0, B=C=1, (CBA = 110 2 = 6 10 ) ngõ ra cổng NAND sẽ tích cựcvàcácFF sẽ bị CLEAR về trạng thái 0. 9 17 Hình 7-2 BộđếmMOD-6 18 Trạng thái tạm  Lưuý rằng trong hình 7-2, 110 là một trạng thái tạmthời. Mạch chỉ tồntại ở trạng thái này trong thờigianrấtngắn sau đósẽ chuyển sang trạng thái 000.  000Æ001Æ010Æ011Æ100Æ101Æ000  Ngõ ra của FF C có tầnsố bằng 1/6 tầnsố ngõ vào. 10 19 Sơđồtrạng thái 20 Thiếtkế bộđếmMOD-X  Bước1: Tìm số FF nhỏ nhất sao cho 2 N ≥ X. KếtnốicácFF lạivới nhau. Nếu2 N = X thì không làm bước2 và3.  Bước2: Nốimộtcổng NAND đếnngõvào CLEAR củatấtcả các FF.  Bước3: Xác định FF sẽởmứccaoứng với trạng thái bộđếm = X. Nốingõracủacác FF đếnngõvàocủacổng NAND. . chuyển sang trạng thái 000.  000Æ0 01 010 Æ 011 10 0 10 1Æ000  Ngõ ra của FF C có tầnsố bằng 1/ 6 tầnsố ngõ vào. 10 19 Sơđồtrạng thái 20 Thiếtkế bộđếmMOD-X  Bước 1: Tìm số FF nhỏ nhất sao cho 2 N ≥ X hình 7- 1:  Flip-Flop A: LSB  Flip-Flop D: MSB 3 5 Số MOD  Số MOD là số trạng thái trong mộtchu kỳ củamộtbộđếm.  Bộđếm trong hình 7- 1 có 16 trạng thái khác nhau, do vậynólàbộđếm MOD -16  Số. lời: 10 00 ≤ 2 10 = 10 24. Phảic 10 FF 4 7 Chia tầnsố  Trong mộtbộđếm, tín hiệungõracủaFF cuối cùng (MSB) có tầnsố bằng tầnsố ngõ vào chia cho số MOD. Mộtbộđếm MOD-N là bộ chia N. 8 Ví dụ 7- 1 