KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ CHƯƠNG 3: HỆ TUẦN TỰ ppsx

 Để có FF RS có ngã vào xung đồng hồ tác động bởi cạnh lên của tín hiệu CK ta có thể dời cổng NOT đến ngã vào FF chủ và cho tín hiệu CK vào thẳng FF tớ.. Mạch chốt DMạch chốt D hoạt độn

Trang 1

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TP HCM

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ

Trang 2

CHƯƠNG 3: HỆ TUẦN TỰ

Trang 3

3.1 FLIP FLOP

3.1.1 Khái niệm

Mạch flipflop (FF) là mạch dao động

đa hài lưỡng ổn.

Trạng thái của FF chỉ thay đổi khi có xung đồng hồ tác động.

Trang 4

Khái niệm

Một FF thường có:

- Một hoặc hai ngõ vào dữ liệu.

- Một ngõ vào xung CK và có thể có các

ngõ vào với các chức năng khác.

- Hai ngõ ra, thường được ký hiệu là Q và Q\

Người ta thường dùng trạng thái của ngõ

ra chính để chỉ trạng thái của FF.

Nếu hai ngõ ra có trạng thái giống nhau ta

Trang 7

Chốt RS

Để chốt RS tác động mức cao dùng cổng NAND, ta thêm vào 2 cổng đảo tác động ngõ vào.

Trang 8

3.1.3 Flip Flop RS

Trang 9

 Để có FF RS có xung đồng hồ tác động

thấp chỉ cần thêm một cổng đảo cho ngõvào CK Hình b.Ta có bảng sự thật nhưtrên, trừ ngõ vào CK phải đảo lại

Trang 10

Flip Flop RS

Ví dụ: Cho Trigger RS đồng bộ mức cao và

đồ thị các tín hiệu R, S như hình vẽ Hãy vẽ

đồ thị tín hiệu ra Q.

Trang 11

Flip Flop RS

Trang 12

Flipflop RS có ngã vào Preset và Clear

Tính chất của FF là có trạng thái ngõ ra bất kỳ khi

Trang 13

Bảng trạng thái của FF RS

Trang 14

Khi ngã Pr xuống thấp (tác động) và ngã Cl lên cao ngã ra Q lên cao bất chấp các ngã vào còn lại.

Khi ngã Cl xuống thấp (tác động) và ngã Pr lên cao ngã ra Q xuống thấp bất chấp các ngã vào còn lại.

Trang 15

Mục đích của việc làm này là khi một trong 2 ngõ vào Pr hoặc Cl tác động thì mức thấp của tín hiệu này sẽ khóa cổng AND này, vô hiệu hóa tác dụng của xung CK.

Ngoài ra 2 ngõ vào Pr và Cl còn được

đưa về 2 ngõ vào một

cổng AND, nơi đưa tín

hiệu CK vào.

Trang 16

Flipflop RS chủ tớ (Master – Slave)

Kết nối thành chuỗi hai FF RS với hai ngã vào xung CK của hai FF có mức tác động trái ngược nhau, ta được FF chủ tớ

Trang 17

Hoạt động của FF được giải thích như sau:

- Do CKS của tầng tớ là đảo của CKM = CK của tầng chủ nên khi CK=1, tầng chủ giao hoán thì tầng tớ ngưng Trong khoảng thời gian này, dữ liệu từ ngã vào R và S được đưa ra và ổn định ở ngã ra R’ và S’ của tầng chủ, tại thời điểm xung CK xuống thấp, R’ và S’ được truyền đến ngã ra Q và Q

- Đối với trường hợp R = S =1 khi CK=1 thì R’= S’

=1, nhưng khi CK xuống thấp thì một trong hai ngã ra này xuống thấp, do đó mạch thoát khỏi trạng thái cấm, nhưng S’ hay R’ xuống thấp trước thì không đoán trước được nên mạch rơi vào trạng thái bất định, nghĩa là Q+ có thể =1 có thể =0, nhưng khác với Q+.

Trang 18

Trang 19

 Để có FF RS có ngã vào xung đồng hồ tác động bởi cạnh lên của tín hiệu CK ta có thể dời cổng NOT đến ngã vào FF chủ và cho tín hiệu

CK vào thẳng FF tớ.

 Mặc dù thoát khỏi trạng thái cấm nhưng FF

RS chủ tớ vẫn còn trạng thái bất định nên người ta ít sử dụng FF RS trong trường hợp R=S.

Trang 22

Flip Flop JK (Jordan – Kelly)

Bảng trạng thái hoạt động của FF JK

Trang 23

3.1.5 Flip Flop D (Delay)

FF D được tạo từ FF RS hoặc FF JK

Cấu tạo

Ký hiệu

Bảng trạng thái

Trang 24

Flip Flop D (Delay)

 Thiết kế từ FF RS (hoặc JK) bằng cách nối một cổng đảo từ S qua R (hoặc từ J qua K).

 Dữ liệu được đưa vào ngõ S (J) mà bây giờ gọi là ngõ vào D và mỗi khi có xung CKtác động dữ liệu từ ngõ vào sẽ xuất hiện ở ngõ ra.

Trang 25

3.1.6 Flip Flop T ( Toggle)

Nối chung hai ngã vào J và K của FF JK ta được FF T

 Khi T=0, FF không đổi trạng thái dù có tác

động của CK.

 Khi T=1, FF đổi trạng thái mỗi lần có xung

CK tác động.

Trang 26

3.1.7 Mạch chốt D

Mạch chốt D hoạt động giống FF D, chỉ khác ở điểm ngõ vào xung đồng hồ CK được thay bằng ngõ vào cho phép G, và tác động bằng mức chứ không bằng cạnh.

Trang 28

3.2.1 Phân loại bộ đếm

 Phân loại:

 Bộ đếm thập phân.

 Bộ đếm nhị phân.

Trang 29

Phân loại bộ đếm

 Bộ đếm nhị phân:

 Bộ đếm với dung lượng 2n.

 Bộ đếm với dung lượng khác 2n (modulo M).

 Phân loại theo hướng đếm:

 Đếm lên.

 Đếm xuống.

 Đếm vòng.

Trang 34

 Đếm lên.

 Có nội dung đếm tăng dần

 Tín hiệu xung CK tác động cạnh xung xuống.

 Khi đó T luôn giữ ở mức logic 1

 Ngõ ra của TFF 1 là ngõ vào TFF 2

Bộ đếm nối tiếp

Trang 36

 Giản đồ thời gian:

Trang 37

Bảng trạng thái hoạt động:

Trang 38

 Trường hợp xung CK tác động cạnh lên.

Trang 39

Bảng trạng thái hoạt động:

Trang 40

Giản đồ thời gian:

Trang 41

 Đếm xuống.

 Có nội dung đếm giảm dần

 Tín hiệu xung CK tác động cạnh xung xuống

 Khi đó T luôn giữ ở mức logic 1

 Ngõ ra của TFF 1 là ngõ vào TFF 2

Bộ đếm nối tiếp – Đếm xuống

Trang 42

Ví dụ: Một mạch đếm nối tiếp, đếm 4, đếmxuống, dùng TFF.

Số lượng TFF cần dùng: 4 = 22  2 TFF

Cạnh xuống

Trang 43

 Bảng trạng thái hoạt động

Trang 44

 Giản đồ thời gian

Trang 45

 Tác động cạnh lên

Trang 46

Trang 47

 Giản đồ thời gian

Trang 48

 Đếm lên/xuống

Gọi X là tín hiệu điều khiển đếm:

 Khi X = 0 thực hiện đếm lên.

 Khi X =1 thực hiện đếm xuống.

Trang 49

Vậy bộ đếm này cần đến 3 ngõ ra.

Bộ đếm nối tiếp – Đếm lên/ xuống

Trang 50

 Bảng trạng thái hoạt động:

Trang 52

 Để xóa bộ đếm từ 100 về 000.

 Ta thấy khi đếm lên đến 101 thì có 2 ngõ ra

Q1 và Q3 lên mức logic 1

 Vậy để xóa bộ đếm về 000 thì:

 Đối với TFF có ngõ vào xóa (Clr) tác động mức

logic 0 thì ta dùng cổng NAND có 2 ngõ vào.

 Đối với TFF có ngõ vào xóa (Clr) tác động mức

logic 1 thì ta dùng cổng AND có 2 ngõ vào.

Trang 53

 Sơ đồ mạch điện bộ đếm 5, xóa mức thấp

Trang 54

 Giản đồ xung theo thời gian.

Trang 55

3.2.3 Bộ đếm song song

3.2.3.1 Khái niệm

 Là bộ đếm trong đó các FF được mắcsong song với nhau

 Các ngõ ra thay đổi trạng thái phụ thuộcvào xung Ck

 Bộ đếm song song áp dụng được với mọi

FF và có thể đếm theo bất kỳ quy luật chotrước

 Nên gọi là mạch đếm đồng bộ.

Trang 56

Bộ đếm song song

3.2.3.2 Mạch thực hiện

 Bộ đếm song song đều có cách thiết kế

chung (giống nhau).

 Không phụ thuộc vào xung Ck tác động

Trang 58

Bảng trạng thái mô tả hoạt động:

0 0

0 1

5

0 0

1 1

1 0

4

1 1

0 0

1 0

3

0 1

0 0

2

1 0

0 0

Kế tiếp Hiện tại

Xung

Trang 59

‘

1 0

0 X

1 1

0 1

1 X

1 0

0 1

1 1

X 1

0 1

1 0

0 0

X 0

0 0

D T

K J

R S

Q+Q

Bảng đầu vào kích tổng hợp:

Trang 60

Bảng trạng thái ngõ vào data với ngõ ra của JKFF:

Trang 61

Sơ đồ mạch điện

Trang 62

3.2.4 Bộ đếm thuận nghịch

Là bộ đếm cho phép vừa đếm lên, vừa đêm xuống.

 Gỉa sử dùng JKFF

 Lập hàm Jlên, Jxuống, Klên, Kxuống.

 Đặt X là tín hiệu điều khiển.

 Xét 2 trường hợp:

Trang 65

3.2.5 Đếm hổn hợp

 Là bộ đếm bao gồm cả đếm nối tiếp và

song song

 Bộ đếm này được ứng dụng khá nhiều

trong thực tế so với bộ đếm song song

Ví dụ: IC7490 cấu tạo bên trong gồm 2 bộ

Trang 66

Đếm hổn hợp

 Trường hợp 2 nối tiếp, 5 song song

Trang 67

Trang 68

 Giản đồ xung theo thời gian

Trang 69

 Trường hợp 5 song song, 2 nối tiếp

đếm thập phân, nhưng thích hợp để chia tần.

Trang 70

Trang 71

 Giản đồ xung theo thời gian

Trang 72

3.3 MẠCH GHI DỊCH

3.3.1 Sơ đồ mạch và nguyên lý hoạt động

Trang 73

MẠCH GHI DỊCH

 Mạch gồm 4 FF D nối thành chuỗi (ngõ ra Q của FF trước nối vào ngõ vào D của FF sau) và các ngõ vào CK được nối chung lại (các FF chịu tác động đồng thời) Mạch ghi dịch này có khả năng dịch phải.

 Ngã vào DA của FF đầu tiên được gọi là

QC, QD là các ngõ ra song song, ngõ ra của

FF cuối cùng (FF D) là ngõ ra nối tiếp

Trang 74

Trang 75

 Trước khi cho mạch hoạt động, tác dụngmột xung xóa vào các ngõ vào Cl (đưa cácchân Cl đã được nối chung xuống thấp rồi lêncao) để các ngõ ra QA = QB = QC = QD = 0

 Cho dữ liệu vào DA, sau mỗi xung đồng

hồ, dữ liệu từ tầng trước lần lượt truyền quatầng sau

Trang 76

 Các mạch ghi dịch được phân loại tùy vào số bit (số FF), chiều dịch (phải/trái), các ngõ vào/ra (nối tiếp/song song).

 Để có mạch dịch trái, dữ liệu nối tiếp đưa

vào ngõ vào D của FF cuối cùng và các ngõ ra của FF sau nối ngược trở lại ngõ vào của FF

trước

 Cho dữ liệu nối tiếp vào ngõ vào D của FF 4, sau mỗi xung đồng hồ, dữ liệu truyền từ tầng sau ra tầng trước.

Trang 77

3.3.2 Vài IC ghi dịch tiêu biểu

IC 74164 dịch phải 8 bit

Trang 78