Bài giảng Kỹ thuật số (chương 7) pot

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. [...]... phân Bộ giải mã sau tích cực mức cao, có thể sử dụng các đèn LED để thể hiện các số thập phân từ 0 – 7 50 25 Giải mã bộ đếm MOD-8 51 Thiết kế bộ đếm đồng bộ Bảng chuyển đổi trạng thái của JK-FF Chuyển đổi Hiện tại Kế tiếp 0 0 0 0 0 1 0 1 J 0 1 K X X 1 0 1 0 X 1 1 1 1 1 X 0 52 26 Trình tự thiết kế Bước 1: Xác định số bit (số FF cần) Bước 2: vẽ sơ đồ chuyển đổi của tất cả các trạng thái, bao gồm cả những... đếm đồng bộ MOD-60 25 Câu hỏi? Trong bộ đếm MOD-13, ngõ ra của FF nào được nối đến ngõ vào cổng NAND của mạch clear? Tất cả các bộ đếm BCD là bộ đếm thập phân? Cho một bộ đếm thập phân, tần số ngõ vào là 50KHz Tần số ngõ ra là bao nhiêu? 26 13 Bộ đếm xuống không đồng bộ 111 110 101 100 011 010 001 000 Bộ đếm lên có thể chuyển thành bộ đếm xuống bằng cách sử dụng những ngõ ra đảo để lái các ngõ vào xung . 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. . 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. 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 