2. Nhắc lại kỹ thuật số, TS Nguyễn Hồng Quang

2 Nhắc lại kỹ thuật số TS Nguyễn Hồng Quang Electrical Engineering Tổng quan • 2.1 Khái niệm lơgic số – Mạch số • 2.2 Mạch số tổ hợp Electrical Engineering 2.1.1 Transistor lý tưởng V2 Vi Vin Vin Vi Vin V1 V2 V2 V1 V1 •Điện ệ trở R ợ điểu khiển điện ệ ápp Vin •Giả thiết V2 > V1 •Nếu Vin xấp xỉ V1, R = infinity •Nếu Vin > V1 + 1V, R = Electrical Engineering 2.1.1 N transistor V2 • V2 > V1 • Nếu Vin xẫp xỉ V1, R = infinity • Nếu Vin > V1 + 1V, R = V in V1 Collector Base Emiter Electrical Engineering 2.1.1 P transistor V2 Vin V1 C ll Collector • V2 < V1 • Nếu Vin xấp xỉ V2, R =0 • Nếu Vin > V2 + 1V, R = infinityy Base Emiter Electrical Engineering 2.1.1 Kết cấu mạch logic (0, 1) Nếu Vin = V V2 = V Vc •V2-Vin = 0, T2 khóa PNP Vin T2 •Vin > V1 + 1V, T1 mở Vout = 0V Vout Vout NPN Vin T1 ground 0, d V1 = 0v, ground Electrical Engineering 2.1.1 Kết cấu mạch logic (0, 1) Nếu Vin = 0V V2 = V •V2-Vin > 1V, T2 mở PNP Vin T2 •Vin =V1, T1 khóa Vout = 5V Vout Vout NPN Vin T1 0, ground V1 = 0v, ground Electrical Engineering 2.1.1 Chế độ làm việc Transitor •Chế độ khóa (c (cutoff) toff) •Chế độ khuyếch đại (active) •Chế độ bão hòa (satuation) Electrical Engineering 2.1.2 Logic function Hàm tổngg hợp ợp biến đầu vào W = f(x1,x2, xn) x bit logic, có trạng thái, đưa bảng chân lý với trạng thái chuẩn Electrical Engineering 2.1.2 Các hàm lôgic • • • • • • AND OR NAND NOR XOR NOT Electrical Engineering 10 2.1.2 AND • W = and (x,y) (x y) = x.y xy • Điều kiện x y W 0 0 1 0 1 11 Electrical Engineering 2.1.2 OR • W = or (x (x,y) y) = x + y Điều kiện Electrical Engineering x y W 0 0 1 1 1 12 2.1.2 NOT • W = NOT (X) = xx’ Điều kiện đảo W=W x W 1 13 Electrical Engineering 2.1.2 NAND • W = nand (x (x,y) y) = (x y) y)’ Điều kiện đảo Electrical Engineering x y W 0 1 0 1 14 2.1.2 NOR • W = nor (x (x,y) y) = (x + y) y)’ Điều kiện đảo x y W 0 1 0 1 15 Electrical Engineering 2.1.2 XOR • W = xor (x (x,y) y) Điều kiện loại trừ (or exclusive) Electrical Engineering x y W 0 0 1 1 1 16 2.1.2 Mạch nhiều đầu vào • W = and (x1,x2,x3,x4) (x1 x2 x3 x4) = • And(x1,x2) (and(x3,x4)) Electrical Engineering 17 2.1.2 Kỹ hiệu IEEE đưa Electrical Engineering 18 2.1.2 Đầu IC số Electrical Engineering 19 2.1.2 Phân loại IC số • Loại TTL – Ngưỡng 0: – 0.8V – Ngưỡng 1: 2.4 – 5V • Loại CMOS – Ngưỡng 0: – 1.5V – Ngưỡng 1: 2.5 – 5V (loại CMOS 5V) – Ngưỡng 1: 11 – 15V (loại CMOS 15V) Electrical Engineering 20 10 2.2.3 Mạch RS chốt dùng mạch NOR tác động mức cao • Khi R=S=0 ((cả ngã g vào khơng tác động), ngã khơng đổi trạng thái • - Khi R=0 S=1 (ngã vào S tác động), chốt Set (tức đặt Q+=1) • - Khi R=1 S=0 (ngã vào R tác động), chốt Reset (tứ đặt lại (tức l i Q+=0) Q+ 0) • - Khi R=S=1 (cả ngã vào tác động), chốt rơi vào trạng thái cấm 35 Electrical Engineering 2.2.3 Mạch chốt R-S dùng NAND tác động mức thấp • Mạch ạc chốt c ốt tín t hiệu ệu bất chấp dạng tín hiệu vào • Tín hiệu S dùng xác lập tín hiệu • Tín hiệu R dùng xóa tín hiệu • Khơng thể có tín hiệu vào Electrical Engineering 36 18 2.2.3 Ưng dụng mạch R-S • Chống tượng rung mạch bàn phím 37 Electrical Engineering 2.2.3 Mạch RS dùng xung clock • R R, S bình thường ln giữ giá trị • Mạch R/S có tác dụng CLK có giá trị • Mạch M h hhoạtt động độ theo mức xung CLK Electrical Engineering 38 19 2.2.3 Flipflop RS có ngã vào Preset Clear Electrical Engineering 39 2.2.3 Mạch RS hoạt động với sườn xung clock (flip – flop) Tín hiệu xung clock từ – - 0, mạch hoạt động xung clock chuyển từ Electrical Engineering 40 20 2.2.3 Mạch J-K flip flop • J = 1, K = 1, Q = Q’ • J = 0, K = 0, Q giữ nguyên trạng thái • J =1, K = 0, Q = • J =0, K = 1, Q = 41 Electrical Engineering 2.2.3 Mạch chốt D (data latch) • Tín hiệu Q giá trị tín hiệu D, CLK = • Khi CLK = 0, Q chốt giá trị Electrical Engineering 42 21 2.2.3 Mạch ghi dịch • 74HC374 bao gồm mạch D-Flip Electrical Engineering 43 2.2.3 Thức tế mạch ghi dịch • IC 74164: dịch phải bit; • IC 7495: bit , dịch ị pphải,, trái,, vào/ra nối tiếp/song p g song • Một số nhị phân dịch trái bit, giá trị nhân lên gấp đôi chia hai dịch phải bit • Trong máy tính ghi (tên thường gọi mạch ghi dịch) nơi lưu tạm liệu để thực phép tính, lệnh quay, dịch • Ngồii ra, mạch h ghi hi dịch dị h h ứng ddụng kh khác như: tạo mạch đếm vòng, biến đổi liệu nối tiếp ↔ song song, dùng thiết kế mạch đèn trang trí, quang báo Electrical Engineering 44 22 2.2.4 Mạch đếm • Lợi dụng tính đảo trạng thái JK J=K=1, người ta thực mạch đếm • Chức mạch đếm ế đếm ế sốố xung CK đưa vào ngã vào thể số trạng thái có ngã • Nếu xét khía cạnh tần số tín hiệu mạch đếm có chức chia tần, nghĩa tần số tín hiệu ngã kết phép chia tần số tín hiệu CK ngã vào cho số đếm mạch • Ta có loại: mạch đếm đồng bộ, khơng đồng đếm vòng 45 Electrical Engineering 2.2.4 Mạch đếm tăng đồng Mạch tăng giá trị lên có tín hiệu xung đầu vào Electrical Engineering 46 23 2.2.4 Mạch đếm tăng States Count D C B A 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 10 1 11 1 0 12 1 13 1 14 1 1 15 Electrical Engineering • Bảng chân lý 47 2.2.4 Mạch đếm thập phân (0 – 9) Electrical Engineering 48 24 2.2.4 Mạch đếm - Electrical Engineering 49 2.2.6 Mạch chia tần số • Tần số đầu tần số xung vào chia cho giá trị n • Ví dụ mạch chia 2, chia 4, chia 10 Electrical Engineering 50 25 2.2.6 Ví dụ thực tế U3 10 QA QB QC QD A B C D CLK RCO CLR ENP ENT LOAD 14 13 12 11 15 •Mạch M h đếm đế – 15 • Mạch đếm thuận,đếm ngược •Mạch tín hiệu xóa 74LS163 Electrical Engineering 51 2.2.7 Binary Encoder Electrical Engineering 52 26 2.2.7 Đầu trạng thái Electrical Engineering 53 2.2.7 Bộ đệm trạng thái Electrical Engineering 54 27 2.2.7 Ghép nhiều đệm trạng thái Electrical Engineering 55 2.2.8 Mạch tạo xung clock, 555 • Tạo xung clock với tần số khác nhau, kết hợp giá trị Tụ trở • Tạo xung có độ rộng xung khác • Làm việc với dải điện áp từ 3V – 18V Electrical Engineering 56 28 2.2.8Sơ đồ chân Electrical Engineering 57 2.2.8 Hãng sản xuất Electrical Engineering 58 29 2.2.8 Mạch điện Electrical Engineering 59 2.2.8 Cấu trúc mạch 555 Electrical Engineering 60 30 2.2.8 Các phần tử Ground Trigger gg input p Output pin = Vcc Reset input pin = NC Control voltage ->pin = Threshhold input Discharge >discharge transistor (pin ->discharge 7) nối đất pin = VCC and pin = +VCC +5 to +15 volts in normal use 61 Electrical Engineering 2.2.8 Mạch tạo xung Thời ggian nạp ạp = 0.693(Ra + Rb)C Thời gian phóng = 0.693 Rb C Tổng thời gian t = 1.44/(Ra + 2Rb)C Thời gian phóng nạp khác Electrical Engineering 62 31 2.2.8Ví dụ thực tế Phương pháp biến điệu độ rộng xung (PWM) Electrical Engineering 63 32