Cơ sở kỹ thuật điện tử số giáo trình tinh giản

LỜI GIỚI THIỆU Cừ.ng với tiến khoa học công nghệ, thiết bị điện tử tiếp tụ c dược ứng dụng ngày rộng rải vầ mang lại hiệu quà cao hầu hét căc lỉnh vực kinh té k ỉ thuật đời sống xã hội Việc gia công xử lí tín hiệu cảc thiét bị diện tử dại đầu dựa sô nguyên lí số vĩ cảc thiểt bị làm việc dựa sô nguyên li số có ưu điềm hân thiết bị điện tủ làm việc sỏ nguyên lí tương tựj đặc biệt k i thuật tính toản Bỏỉ hiểu biết sâu sác vè điện tủ số không thề thiếu dược dối vôi k ỉ sư diện tử Nhu cầu hiều biết vè kỉ thuật số riêng dối vói k ỉ sư điện tủ mà đói với nhiều cán kỉ thuật ngành khấc có sử dụng thiết bị điện tử, Để đáp ứng nhu càu lón lao nhyt anh Vủ Đức Thọ cán giảng dạy Khoa Điện tử - Viễn thông Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội chọn dịch "Cơ 8Ỏ kỉ thuật điện tử số - Giáo trình tinh giản'' Bộ môn Điện tủ Trường dại học Thanh Hoa B&c Kinh "Cơ sỏ kỉ thuật điện tử 8Ố - Giảo trĩnh tinh giản'' tập giảo trình soạn thảo đ ề dạy cho sin h viên Trường Đại học với thời gian 120 tiết (không ké thời gian thực nghiệm), Giảo trĩnh giói thiệu cách hệ thống phần tử chn dũng mạch điện tử số, két hợp vói m ột s6 mạch điền hĩnh, giải thích khái niệm uè cổng điện tủ số, phương pháp phân tích củng cức phương phảp thiết ké logic Toàn giảo trình bao gòm kiến thức co vầ cẩu kiện bán dâriy mạch cống logic, sỏ đại số logic, mạch logic tổ hợp, mạch trigơt mạch logic dãy, sản sinh tín hiệu xung củng sửa dạng xung, câc khái niệm vè chuyển đồi số - tương tụ tương tự " số Tăt gòm chương Sau chương dầu cỏ phần tóm tàt nội dung d ề dộc giả dẻ dàng ghi nhớ, câu hỏi gợi ý tập để dộc giả kiềm tra mức độ nảm kiến thức sau học chương, Cách cáu trúc giáo trình logic từ đơn giản đến phức tạp, từ dễ dén khó, phần trưóc tạo tiền dầ kiến thức cho phần sau Cách trình bầy văn đẽ rõ ràng khúc triết Nội dung chương rát ch&t lọc, bỏ qua dẫn d ả i toản học dài dbngy văn đảm bảo tính bản, cót lõi vấn đè, khái niệm nhăn mạnh mức, Trên sỏ kiến thức kinh điển giáo trình có gắng tiếp cận cảc ván đầ đại, đòng thời liên hệ vói thực tế k ỉ thuật, v í dụ giảo trình bỏ qua mạch diện xăy dụng sỏ cáu kiện rời rạc mà chả yếu nói vè mạch điện xây dựng sỏ mạch tổ hợp vi điện tủ (IC) Trong chủ yếu giới thiệu hệ thống xây dựng sỏ IC cỡ nhô uà cờ trung bĩnh thích dáng đè cập đến hệ thống xây dụng sỏ IC cỡ ¿ớn uà siêu lớn, Chúng nghỉ, dọc giáo trĩnh này, độc giả mau chóng nằm dược văn dầ cốt lôi kỉ thuật diện tử số, tăng cường lực giải ván đè kĩ thuật thực tế bòi dưỡng lực tự học Bởi sách giảo trình trước hết thích hạp cho độc giả muốn tự học Các học sinh cao đâng k i thuật ngành Diện tử - Vién thông, làm tài liệu bổ trạ cho sinh viên cảc trường đại học, nói chung cho tá t cd quan tăm đến k i thuật điện tử số Cũng cần nói thêm thuật ngữ tiếng Việt dùng dịch vào thuật ngữ dùng trình giảng dạy Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, có thuật ngữ chưa thỏa đáng, mong dộc giả gàn xa góp ý kiến Các ý kiến xin gửi uề Khoa Điện tủ - Viễn thõng, Trường Dại học Bách khoa Hà Nội Nỉià xuất Giáo dục Xin trăn trọng cám an ĐỔ XUÂN THỤ Chủ nhiệm K H O A Đ IỆ N T Ử - VIỄN THÔ N G T R Ư ỏíN G Đ Ạ I H Ọ C BÁCH K H O A HÀ NỘI Chương NHÚNG KIỂN THÚC cờ BẨN VỀ CẤU KIỆN BÁN DẪN 1.1 CẤC KIỂN THÚC CO BẨN v l VẬT LIỆU BẮN DẪN 1.1.1 Vật liệu dẫn điện, cách điện bán dẫn TVong đời sống hàng ngày thực tiễn sản xuất, người đểu biết ràng, bạc nhồm sát vật ỉiệu dẫn điện tốt ; nhựa, sứ, da, thủy tinh vật liệu cách điện tốt (dù cho có cao áp đặt vào không cđ dòng điện chạy qua chúng ) Đặc tính dẫn điện vật liệu bán dẫn nằm dẫn điện cách điện Vì vật ỉiệu lại cổ tính dẫn điện khác ? nguyên nhân d cách liên kết nguyên tử với kết cấu thân nguyôn tử vật liệu Chúng ta đéu biết rầng, nguyên tử tạo thành từ hạt nhân mang điện dương điện tử mang điện âm, điện tử chia thành nhiổu tẩng vây quanh hạt nhân không ngừng chuyển động Vật liệu dân điện : So sánh tương đổi với vật dẫn khác, kim loại, cácđiện tử lớp nguyên tử bị hạt nhân hút yếu ; cđ nhiểu điện tử khổng bị ràng buộc với hạt nhân trở thành điện tử tự Những điện tử tự trở thành hạt dẫn mang điện Dưới tác dụng điện trường ngoài, chúng dichuyển ctí hướng hinh thành dòng điện Do đổ kim ỉoại dẫn điện tốt Vật liệu cách điện : Trong vật liệu cách điện, lực ràng buộc với hạt nhân điện tử lớn ; chứng khd cđ thể tách khỏi hạt nhân, nên số điện tử tự ; đd tính dẫn điện Vật liệu bán dán : Cấu trúc nguyéxi tử vật liệu bán đẫn Các điện tử lớp không dễ dàng tách khỏi liên kết với hạt dẫn điện, mà không ràng buộc chặt với hạt nhân Do đó, đặc tính dẫn điện nd nàm vật liệu dẫn điện tương đối đặc biệt nhân vật liệu vật ỉiộu cách điện vật liệu cách điện 1.1.2 Hiện tượng dẫn điện vật liệu bán dẫn Vật liệu bán dẫn thuẩn khiết gọi bán dẫn mà đặc trưng tính bán dẫn phụ thuộc nguyên tố hốa học Hạt dẫn điện bán dẫn ỉà điện tử 16 trống Lỗ trổng Để làm rõ lỗ trống gì, đẩu tiên ta quan sát cấu trúc nguyên tử hai nguyên tố bán dẫn Ge Si biểu thị hình 1.1.1 Chúng đặc điểm chung tẩng cố điện tử Các điện tử gọi điện tử hđa trị Nguyên tử cđ hda trị bàng số điện tử hđa trị chúng Vậy Ge Si nguyên tố hda trị Khi vật liệu bán dẫn Ge, Si chế tạo thành tinh thể từ trạng thái xếp lộn xộn thông thường, chúng trở thành '° s \\ // '\ ' trạng thái hoàn toàn trật tự cấu trúc tinh thể nguyên tử Khi đđ, khoảng cách nguyên tử đêu bàng nhau, ^ vào khoảng 2,35 , 10""^ /ím Bốn điện tử lớp nguyên tử không (b) (^) chịu ràng buộc với hạt nhân thán nguyên tử đd, mà liên kết với nguyên tử gần kẽ xung quanh Hai nguyên uA • f , I , Hình -1 -1 Sơ đồ cáu trúc phẳng cùa nguyên tủ tử đứng canh co môt đôi điên tử gòp \ ° * • r gị nguyên lử Ge(b) chung Mỗi điện tử đôi vừa chuyển động quanh hạt nhân nguyên tử nd, vừa cd mặt quỹ đạo nguyên tử đối tác gdp chung Sự liên kết gọi liến kết hda trị Xem hỉnh 1.1.2 , , , A e - / N ' * ' o' ' I ’ A A \ o-*—/0 ĩrong ’ ^ ị » ' í I ' í I I I 'Ac _ / ' ™ / u s / ' \ I ®‘ ■ '7 ^ 'í Hình I - ỉ - Sơ đồ biểu thị mối liên kết hóa trị linh th ẻ Si / Hình - - So đổ cấu trú c tinh th ẻ bán đẫn nhiệt độ định, chuyển động nhiệt, số điện tử gdp chung thoát khỏi ràng buộc với hạt nhân trở thành điện tử tự do, đd hạt dẫn điện tử Điều đáng ý là, sau điện tử gđp chung đôi trở thành điện tử tự để lại lỗ trống, hình 1.1.3 biểu thị Đâ cđ lỗ trống thế, điện tử góp chung đôi kề cận dễ dàng rơi vào lỗ trống đ ó , tạo thành di chuyển điện tử gdp chung Sự di chuyển này, dù xét vể hiệu hay xét tượng, giống di chuyển hạt mang điện tích dương Để phân biệt với di chuyển điện tử tự do, ta gọi lỗ trống Hạt mang điện tích dương lỗ trống di chuyển Vậy lỗ trống loại hạt mang điện Khi đật điện áp lên vật liệu bán dẫn, cd hai thành phẩn dòng điện chạy qua nđ : thành phẩn dòng điện điện tử tự di chuyển cđ hướng thành phẩn dòng 16 trống điện tử gtíp chung dịch lấp lỗ trống Sự khác hai thành phẩn điện tử mang điện âm, lỗ trống mang điện duớng Vậy vật liệu bán dẫn, cd hạt dẫn điện tử, mà có hạt dẫn lỗ trống Đố đặc điểm quan trọng dẫn điện bán dẫn Vật chất vận động không ngừng, chuyển động nhiệt làm cho vật liệu bán dẫn khồng ngừng sản sinh điện tử tự thời xuất lỗ trống cố số lượng tương ứng Vì điện tử lỗ trống sinh thành cặp, nên ta gọi chúng cặp điện tử - lỗ trống Mặt khác, trỉnh vận động, điện tử lỗ trống gặp nhau, trung hòa điện tích Quá trình ngược lại đđ gọi tái hợp Sự phát xạ tái hỢp cặp điện tử - lỗ trống thường cân điểu kiện nhiệt độ định Khi ấy, trình phát xạ tái hợp không ngừng diễn ra, số cặp điện tử - lỗ trống giữ nguyên giá trị đđ 1.1.3 Hiện tượng dẫn điện bán dẫn pha tạp Sự phân tích bán dẫn đơn tinh thể Trong loại vật liệu đố, cđ thêm hạt mang lỗ trống, số lượng toàn thể hạt mang ít, khả dẫn điện kém, cho nêĩi ứng dụng ít, nhờ phương pháp khuếch tán tạp chất có ích vào bán dẫn đơn tinh thể nên điều chỉnh xác đặc tính điện vật liệu bán dẫn Ví dụ, khuếch tán lượng nhỏ B vào đơn tinh thể Si số lượng hạt mang 16 trống vật liệu bán dẫn tăng mạnh, làm cho khả dẫn điện tăng mạnh, nhờ vật liệu bán dẫn cđ ứng dụng vô quan trọng Chăt bán dẫn p Hình 1.1.4 (a) trình bày sơ đổ cấu trúc liên kết htía trị nguyên tử Si B tạo sau khuếch tán B vào đơn tinh thể Si Hình -1 -4 Khuếch lán tạp chất vào 0@)@)CZ3@C* ^ í® n lính thẻ Si : a) Khuếch tán B tạo thành •>@ €I^(l)£Z3ẳC* •>ặ>c3ỈB cz3>© c- bán dẫn p ; b) Khuếch tán p tạo thành bán dẫn N +5 D©) (b) (Mũi tỄn vào điện tử) Vì Số lượng nguyên tử B nhỏ so với Si nên cấu trúc tinh thể bán dẫn không đổi Ta biết rằng, B nguyên tố hđa trị 3, ctí ba điện tử lớp Nên nđ với nguyên tử Si tạo thành liên kết hda trị hình thành lỗ trống líhuếch tán tạp chất B rổi nguyên tử B cung cấp lỗ trống, làm cho số lượng hạt mang lỗ trống đơn tinh thể Si tăng lên nhiều Vật liệu bán dẫn ỉoại điện tử tự do, dẫn điện chủ yếu dựa vào lỗ trống, nên gọi vật liệu bán dẫn 16 trống, gọi tất chất bán dẫn p Trong chất bán dẫn p, nồng độ lỗ trống lớn nhiổu nổng độ điện tử, nên lỗ trống gọi hạt mang đa số, điện tử hạt mang thiểu số Chất bán dẫn N Nếu khuếch tán nguyên tố hđa trị p, Zn vào đơn tinh thể Si xảy tình hình khác hẳn Sau nguyên tử Si vàp tạo thành liên kết hda trị, chi có điện tử lớp p tham gia liên kết, lại điện tử ràng buộc yếu với hạt nhân dễ dànê trở thành điện tử tự Vậy loại bán dẫn này, số lượng hạt mang điện tử nhiều, chúng hạt mang đa số ; số lượiig hạt mang lỗ trống ít, chúng hạt mang thiểu sổ Chất bán dẫn dẫn điện đượe chủ yếu dựa vào điện tử, nên gọi vật liệu bándẫnđiện tử, gọi tát chất bán dẫn N Xem bình 1 4b 1.2 ĐIỐT BÁN DẪN 1.2.1 Đặc tính chuyển tiếp PN 1) Chuyển động hạt dẫn chuyền tiểp PN Khi chất bán dẫn p ghép với chất bán dẫn N thành khối tất yếu xảy khuếch tán hạt dẫn nồng độ không đểu chúng : lỗ trống khu vực p khuếch tán sang khu vực N, điện tử khu vực N khuếch tán sang khu vực p Xem hình a, b Nhờ trỉnh khuếch tán mà lỗ trống khu vực p giảm nhỏ tạo thành vùng ỉon âm, điện tử khu vực N giảm nhỏ tạo thành vùng ion dương / ,e e \© fe ° „ © ° Q ,© b) Bán dẫn N a) Bán dẫn p ; t^ũng nghẽo kiệt khu p „© khu N \© Q Ị e © e- ° e- ©'■© ©© © j e r © ^ © - o - ° °0 © © © © © 1® ° © ^ ® Vậy nên sinh điện trưòng c) Chuyển liếp PN ỏ trạng thái cân hai bên vùng tiếp giáp Điện trường có hướng ngược lỉình -2 -1 Chuyẻn động hạt dẫn chuyển liếp PN với hướng khuếch tán dòng (Mũi tôn dưóí điện tiiíòng trong) điện, mũi tên từ khu vực N sang khu vực p hình c rõ Điện trường cản trở sựkhuếch tán củalỗ trống sang khuvực N điện tử sang khu vực p Trạngtháicân động xảy khiđiện tích không gian vùng tiếp giáp không tăng Khi cân bàng động, vùng tiếp giáp hình thành thiếu vắng hạt dản, hình c biểu thị, vùng gọi vùng điện tích không gian, hay gọi vùng nghèo kiệt, đđ chuyển tiếp PN, độ rộng ntí chừng vài mươi ^m, cố thể cho bao gổm ion không th ể di chuyển Khi cân bầng động, qua chuyển tiếp PN không cđ khuếch tán hạt dẫn đa số (lỗ trống khu vực p điện tử khu vực N), mà cđ trôi dạt hạt dẫn thiểu số (điện tử khu vực p lỗ trống khu vực N) Sự trôi dạt di chuyển hạt dẫn định hướng điện trường Điện trường cản trở khuếch tán hạt dẫn đa số, mà lại trỢ giúp trôi dạt cùa hạt dẫn thiểu số sang phía khu vực đổi phương Vậy trạng thái cân động, dòng điện khuếch tán lỗ trống từ khu vực p sang khu vực N, cđ dòng điện trôi dạt iỗ trống theo hướng ngược lại, tất nhiên vể số trị Tương tự, dòng điện khuẽch tán dòng điện trôi dạt điện tử cững triệt tiêu Vậy nên khồng ctí dòng điện chạy qua chuyển tiếp PN điểu kiện không cđ tác động đỉện trường hay yếu tổ kích hoạt khác (chẳng hạn kích quang) 2) Chuyển tiếp PN có điện áp thuận đặt vào Hỉnh 1.2.2 biểu thị điện trường hướng thuận đặt vào chuyển tiếp PN : cực dương nguổn nối vào p, cực âm nguổn nối vào N Khi đd, điện trường ngược hướng với điện trường trong, làm suy yếu điện trường trong, nên điện tích không gian bể rộng vùng nghèo kiệt giảm nhỏ ; điận tử khu vực N lỗ trổng khu vực p đểu dễ dàng vượt qua chuyển tiếp PN, hlnh thành dòng điện khuếch tán lớn Vể dòng điện trôi dạt số hạt dẫn thiểu số tạo ra, ảnh hưởng nd dòng điện tổng không đáng kể Vậy chuyển tiếp PN cd điện áp thuận đặt vào biến thành trạng thái dẫn điện, điện trở nđ đd bé vũng nỹhèo Kỉẹt 1- H !©' ©1 ¡0 ® Ị N !© ®! -— £ tro/7ff ĩ - ^ _ «Ũ y ^ ^-2-2- Diện trưòng huóng thuận, 3) Chuyển tiếp PN có điện áp nghịch đặt vào Hlnh 1.2.3 biểu thị điện trường hướng nghịch đặt vào chuyển tiếp PN : Cực dương nguổn nối vào N, Cực âm nguổn nối vào p Khi đd, điện trường hướng với điện trường trong, làm cho điện tích khống gian bề rộng vùng nghèo kiệt đểu tăng lên, gây khổ khăn cho khuếch tán, dòng điện khuếch tán giảm nhỏ nhiéu Dòng điện trôi dạt không đổi, phẩn chủ yếu dòng điện tổng qua chuyển tiếp PN Dòng điện (khi cđ điện áp nghịch đặt vào) gọi dòng điện nghịch Khi nhiệt độ không đổi nổng độ hạt dẫn thiểu số vúnfnỹhẽo klỀt © © © e! © ®! N 0 !0 "Ì© !© ự E ngoỡ/ I i tíình D ỉện irưòng hưóng nghịch :hông đổi, nên dòng điện nghịch khồng phụ thuộc điện áp nghịch đặt vào (trong í ới hạn định), dòng điện nghịch gọi dòng điện bão hòa Ighịch Vỉ số lượng hạt dẫn thiểu số nhỏ, dòng điện nghịch nhỏ, nhỏ xấp ;ỉ Vậy chuyển tiếp PN cổ điện áp nghịch đặt vào biến thành trạng thái ngát 1.2.2 Cấu trúc điốt đặc tuyến Von “ ampe m n h -2 -4 , ' c i trú c kí hiệu đ iố i bán dẫn d S ỵ dôlì onof a) ìoại tiếp xúc điểm : CQỲô't \ b) ioại liếp xúc mặt ; * ^ /ơp bao vẹ y dân Si ỉo iP c) ỉoại bé mặt ; d ) kí hiệu ữ hợp ddydân caiot kim Àl c/ĩơỊ/ển Ỉiỉp PN Si ío o iN (0 ) ^hộp kim Aơ-Sâ day don eaíõt (t>) w {dì 1) Cấu trúc điốt Điốt bán dẫn chuyển tiếp PN ctí thêm dây dẫn vỏ bọc bảo vệ , Lem hình 1.2.4 Đặc điểm điốt loại tiếp xúc điểm diện tích chuyển tiếp PN nhỏ, hế điện dung chuyển tiếp PN nhỏ, thích hợp với tần số cao (vài tram ilHz) Đặc điểm cùa đi6 t loại tiếp xúc mặt diện tích chuyển tiếp PN lớn, cho )hép dòng điện hướng thuận đạt lớn, thứờng dùng làm bống chinh lưu (nấn dòng) ; ihưng điện dung chuyển tiếp PN lớn, chi làm việc với tần số tương đối hấp Điổt mặt Si cđ diện tích chuyển tiếp PN lớn, cd dòng qua lớn, phù lỢp yêu cẩu chỉnh lưu công suất lớn Điốt tiếp điểm Si có diện tích chuyển tiếp ương đối nhỏ, điện dung chuyển tiếp PN nhỏ, nên thường làm btíng chuyển nạch (nối - ngắt mạch) mạch số, mạch xung 2) Đặc tuyẽn von - ampe điốt Quan hệ dòng điện qua điốt chuyển tiếp PN điện áp cực anốt cùa nđ biểu thị công thức sau : :atốt qv V I = I (eVx - 1) = I (e KT - _ 1) I : dòng qua điốt, Ig : dòng điện bão hòa nghịch V : điện áp đặt cực điốt KT Vt = : đương lượng điện áp nhiệt độ, với K = 1,381 10^^ J/K 10 q = , ,-19 c Vậy = 11600 nhiệt độ phòng 300K V, = 26 mV / ( ) đặc tính von- ampe điốt bán dẫn lý tưởng (còn gọi phương trình điốt bán dẫn) Khi điện áp thuận đặt vào V lớn V mA 30 V + 0—w—® gấp vài lẩn VT> e^T > thỉ đặc tuyến von-am pe điốt hàm số mũ,biểu Va iỉO 10 thị thành đoạn OA hlnh 1.2.5 Khiđiện n g A t/ìự ậ '^ 20 100 \Ịo 0.5 V áp nghịch đặt vào lớn, = , I = - Ig nhiệt độ xác định Ig không đổi (khồng đổi phụ thuộc V), biểu thị thành đoạn OB hình 1.2.5 ’ dòng ỉĩghịch f'.o V[y) '■A Hĩnh -2 -S Đ ặc tuyến V - A Diốt a) Phần dòng thuận : đoạn^^trên hình 1.2.5 Khi điện áp thuận tương đối nhỏ, điện trường khồng áp đảo điện trường trong, mà điện trường ngăn trở dòng điện khuếch tán, nên dòng điện thuận nhỏ, điốt thể điện trở lớn Khi điện áp thuận vượt giá trị xác định (Vjj gọi điện áp mở, phụ thuộc vào nhiệt độ vật liệu bđng bán dẫn) thỉ điện trường bị khắc phục, điện trở điốt nhỏ, dòng điện thuận tăng nhanh theo điện áp điốt Si thường 0,5V, vùng chết điốt Ge không rõ vậy, nên cho Vq điổt Ge xấp xỉ 0,1 V b) Phần dòng nghịch : đoạn(g)trên hình 1.2.5 Khi đặt điện áp nghịch lên điốt, dòng điện nghịch bé nhiệt độ nhau, dòng nghịch điốt Si nhỏ nhiểu so với điốt Ge (cấp /iA điốt Ge, cấp nA điốt Si) Dòng điện nghịch điốt cổ đặc điểm : tăng nhanh theo nhiệt độ, giới hạn định điện áp không phụ thuộc vào điện áp c) Phần đánh thủng : đặt điện áp nghịch lớn đến giá trị xác định lên điốt, thỉ mổi liên kết hda trị bị phá hoại, bứt nhiễu điện tử, lượng hạt dẫn thiểu số tăng vọt Điện trường mạnh làm cho điện tử va đập vào nguyên tử, sinh cặp điện tử - lỗ trống mới, tăng vọt số lượng hạt dẫn Hai yếu tố dẫn đến tượng đánh thủng điện (Xem hình 1.2.5) Tương ứng, Vg gọi điện áp nghịch đánh thủng Nếu điện áp nghịch đặt vào điốt xấp xỉ lớn Vg, lại không cđ biện pháp hạn chế dòng điện cách thích hợp thỉ dòng điện lớn, điện áp cao làm điốt bán dẫn nống hỏng vĩnh viễn, đánh thủng nhiệt Vì điện trở dây dẫn nối thân vật liệu bán dẫn, có nhiều nhân tố khác ảnh hưởng, dòng điện dò chẳng hạn, nên đặc tuyến V - A điốt thực đo có khác nhiều so với đặc tuyến V A lí tưởng (1.2.1) 11 PHỤ LỤC II HỆ ĐÊM VÀ CHUYÊN Đổi I - CÁC HỆ ĐẾM THƯÒNIG DÙNG - Hệ thập phân Hệ thập phân hệ đếm thường dùng sinh hoạt công tác Trong hệ này, cđ 10 chữ số -i- để mã hổa số số tự nhiên đẩu tiên Vậy số hệ thập phân 10 Từ số lớn 9, nhờ cách ghisố theo vị trí, số cd vị trí bất kỉ có trọng số gấp mười lẩn số co' vị trí bên phải kể ntí ; ta dùng chữ số để biểu diễn số v í dụ : ,7 = Một X 10^ + X 10^ + X ° + X 10"^ + X số dươngs hệ thậpphân cd thể khai triển thành s = k ịl0 ‘ i thứ tự vị trí số tính từ dấu số số cd vỊ số (thứ tự vị trí chữ số tương ứng i = n - ứng i = -1 -i- -m Dùng N thay cho quát cho hệ đếm s = - Hệ (II - 1) phân cách nguyên - phân (i = ) kj hệ số) i, kg = -f- 9, phẩn nguyên cd n Nếu phẩn phân ctí m chữ số tương số 10, biểu thức (II - 1) cd dạng tổng ZkịN‘ (II - 2) nhị phân Hệ nhị phân dùng rộng rãi mạch số Trong hệ nhị phân, vị số (bit) cd hai khả lấy giá trị : Cổ số đếm hệ nhị phân N = Triển khai số nhị phân bất kl theo dạng (II - 2), ta ctí : s = với kj = k ị2 ‘ (II - 3) 0, Ví dụ : 1 ,1 = X 2^ + X 2^ + X ° + X ” ^ + X ’ ^ - Hệ đếm số Trong hệ này, vị số cđ mâ số Dạng tổng quát số đếm hệ số s = v ã i kị = k ị8 ‘ ,1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ,7 345 8, : (II - 4) Ví dụ : 37,41 = X 8^ + X ° + X + '^ X "^ ■ Cùng số, dạng biểu thị hệ đếm số gọn dạng biểu thị hệ đếm nhị phân Như sau rỗ, chuyển đổi lẫn hai hệ lại cực dễ dàng, nên sách viết vể trỉnh tự máy tính hay dùng hệ đếm số - Hệ đẽm Cữ sổ 16 Trong hệ này, v ị số cd 16 mâ số Đtí 0, 1, 2, 3, 4, 5, B (lỉ), C(12), D(13), E(14), F(15) 6, 7, 8, 9, A(10), Dạng tổng quát số đếm hệ số 16 : với kị = F -ỉ- Ví dụ : 2A , F = X = x 16^ + A X 16'^ + X '* + F 16 + ĩ O x + X 16"2 15 ; + - ~ 16 tÍ = 42,4961 Hiện máy vi tính, đa số dùng từ mã nhị phân bit, 16 bit Những từ niă cổ thể biểu thị gọn rõ số hệ đếm 16 với 2, vị số tương ứng Vậy sách viết trình tự máy tính hay dùng hệ đếm số 16 Sự chuyển đổi lẫn hệ nhị phân hệ đếm số 16 dễ dàng Nên ứng dụng hệ đếm số 16 rộng rãi hệ đếm số II - CHUYỂN ĐỔI LẪN NHAU GIỮA CÁC HỆ ĐẾM - Hệ nhị phân hệ thập phân Từ nhị phân sang thập phân : viết số nhị phân dạng (II - 3) triển khai ; cộng tất số hạng theo giá trị số thập phân, tổng sổ ỉà dạng thập phân số nhị phân đâ cho ví dụ : 1011,01(2) = X 2^ + X 2^ + X 2^ + X 2° + = X 2"^ + X2"^ + - + + + 0,25 Lưu ý : dùng chữ số ngoặc viết thấp để số xét số hệ đếm Từ thập phân sang nhị phân : a - Phăn nguyên : Trong đẳng thức đây, vế phài số nhị phân, vế trái số thập phân : S(10, = = 2(k„2"-‘ + + + ^ 2' + ^ + + k,) + k„ 346 kj = phân với số ,1 = 0, hệ thập phân, nên ta ctí : (k "”^ + k n-1 ""^ + + k^) + kj Nhận xét biểu thức trên, ta thấy : bit số nhị phân kp số dư chia S^JQJ cho bit số nhị phân kj bàng số dư chia thương số phép chia trước cho Tương tự để tìm toàn bit số nhị phân, 173 dư 86 dư 43 dư ^2 21 dư k3 10 dư 1^4 dư 2 dư ké dư k ví dụ : ko Vậy 173(J0) = 1 1 (2) b - P hàn phân : Trong đẳng thức đây, vế phải số nhị phân, vế trái số thập phân : s,,„° - k , - ' + + k , - ’ + + k_„ -"' Nhân vế vối 2, ta ctí ; -m+1 -1 + + ^®(10) ~ ^ -1i * k_j trở thành phần nguyên vế phải Phẩn phân lại : 2S(,„) - k_, = K ¡2 -' * K ß - ^ + + k_l2-'«‘ Nếu tiếp tục nhân vế với 2, ta lại k_2 phẩn nguyên vế phải (của tích số lẩn thứ ) : 2[2S^10J - k_j] = k_2 + (k_32- ‘ + Tương tự nhự vậy, ta tìm toàn bit số nhị phân, Quá trình chuyển đổi từ 0,8128^JQJ sang , 1 ^2) 0,8128 X = 1,6250 = 0,6250 + (k_i) 0,6250 X = 1,2500 = 0,2500 + (k _ ) 0,2500 X = 0,5000 = 0,5000 + (k g ) 0,5000 X = 1,0000 = + (k_4 > Quá trình kết thúc phẩn phân tích số 347 ■ ví dụ : - Hệ nhị phân hệ dểm số Từ nhị phân sang hệ Vì 2^ = , vỊ số hệ tương ứng với nhóm bit số nhị phân, bit 2° Muốn chuyển đổi từ nhị phân sang hệ , đẩu tiên ta phân nhốm bit, sau dùng chữ số hệ thay cho mã số tương ứng bit Đối với phần phân, chia nhóm bit bát đẩu từ 2”^ V í d ụ : 1 1 , 0 1 1 (2 ) = ,1 (g j Quá trình sau : Chia nhóm 010 110 101, 001 111 Chuyển mã 5, Từ hệ sang 010 nhị phân : Thay chữ số số hệ nhóm bit nhị phân Ví dụ : 101 = 001 , 010 , 011 000 4(g) 100(2) - Hệ nhị phân hệ đểm số 16 Từ nhị phân sang hệ 16 m 2^^ = 16, vị số số hệ 16 tương ứng vối nhtím bit số nhị phân, bát đầu từ bit 2° Muốn chuyển đổi từ nhị phân sang hệ 16, đẩu tiên ta phân nhdm bit, sau đd dùng 16 chữ, số hệ 16 thay cho 16 mă số tương ứng bit Đối với phẩn phân, chia nhóm bit bắt đẩu từ Ví dụ : 0101 1110, 1011 0 (2 ) = Quá trình sau : Chia nhđm 0101 Chuyển mã 1110 , 1011 E , B 0010 Từ hệ 16 sang nhị phân : Thay chữ số số hệ 16 nhđm bit nhị phân Ví dụ : F = 1000 1111 A , 1010 , c 1100 348 0110 PHỰ LỤC III PHƯƠNG PHÁP BIỂU THỊ số NHỊ PHÂN TRONG MÁY TÍNH - Sổ máy lính giá trị thực Trong mạch số, giá trị bit biểu thị trạng thái phẩn từ logic (mức điện cao, thấp cổng hay Flip Flop)* Vậy dấu âm, dương số biểu thị cách Rõ ràng, dấu biểu thị hai trạng thái logic, tức dùng hay biểu thị Phương pháp đơn giản là, cho thêm bit dấu đằng trước : giá tri bit dấu biểu thị số dương, giá trị bit dấu biểu thị số âm ví dụ, số nhỏ hđn giá trị tuyệt đối, số +0 , 1 máy tính biểu thị , 1 , số - ,1 1 máy tính biểu thị 1,1011 Tức dùng giá trị phần nguyên biểu thị dấu dương âm số nhị phân nhỏ vể giá trị tuyệt đối Trong ví dụ trên, +0, 1011 - ,1 1 giá trị thực số ,1 1 ,1 1 tương ứng máy tính Dưới giới thiệu dạng thường gặp số máy tính : mâ gốc, mâ bù mâ đảo Trong máy tính nhỏ thiết bị điều khiển số nđi chung đểu áp dụng phép toán dấu phảy cố định Mă gốc, mà bù mâ đảo giới thiệu tương ứng với phép toán dấu phảy cố định Khi đđ, giả định toàn phép toán, giá trị tuyệt đổi số nhỏ 1, Dấu phảy đặt trước bit cao (2“^) Nếu giá trị tuyệt đối số thực tế lớn phép toán tiến hành quy ước nhờ trình chuyển đổi thuận nghịch tỉ lệ giá trị - Mã gốc Trong mă gốc, bít dấu đặt trước dấu phảy phân số (số cd giá trị tuyệt đối nhỏ ).Số dương tương ứng giá trị bit dấu Số âm tương ứng giá trị bit dấu Vậy số dương cd mã gốc trùng với giá trị thực, sốâm cđ mã gốc giá trị thực cộng , tức : ^^^rnâgốc X + X > |x | Vậy số có hai hình thức mã gốc : 0,0000 gốc 1,0000 Mã gốc có ưu điểm trực quan, đơn giản, tiện phép nhân cđ phẩn giá trị tuyệt đối phẩn dấu Giá trị tuyệt đối tích số giá trị tuyệt đối thừa số Dấu tích theo quy tác logic : thừa dấu tích số dương, thừa số khác dấu tích số âm Quy tấc logic dễ thực Tích số tích số Nhưng gặp khđ khăn làm phép cộng trừ với số mâ gốc Ví dụ, cộng đại số, đẩu tiên phải xét dấu số hạng, sau định vể cộng trừ giá trị tuyệt đối Khi trừ, phải so sánh giá trị tuyệt đối, từ định hướng lấy trừ cho cuối xác định dấu hiệu số Mỗi bước 349 đêu bắt máy tính phải thao tác, tất làm cho máy tính phức tạp lên thời gian làm tính kéo dài Để tránh khd khăn phép cộng trừ, máy tính dùng rộng râi mã bù phép cộng trừ - Mã bù Để dễ dàng hiểu mâ bù, xin độc giả xét ví dụ liên quan sống đời thường sau Giả sử lúc 06h00 sáng bạn phát hổ bị chết với kim đồng hổ vị trí llhOO Bạn cố cách để chỉnh kim hổ từ vị tríllhoo đến vị trí 06h00 : cách thứ đưa kim ngược chiểu khoảng (11-5 = ), cách thứ hai đưa kim thuận chiều khoảng (11 + = 18) ; mặt hổ cố khoảng thôi, vượt lại bát đẩu từ , nên đưa kim thuận chiểu khoảng kim đến vị trí 06h00 Điều chứng tỏ rằng, xét riêng vị số (mà không chuyển vị từ vị số bên phải liền kề sang) 11-5 11 + hệ đếm số 12 có m ột kết Tổng + = 12 Tk gọi mă bù hệ 12 = 12 - Tương tự, phép trừ nhị phân, việc trừ số nhị phân trở thành việc cộng mă bù hệ nhị phân số Ví dụ : a = 0,1011 ; b = -0,1001 0,1011 0,1001 - a + b = 0,0010 Chúng ta đến kết cách : tlm mâ bù hệ nhị phân (cơ số ) b : tb lm â bù = 10 - Thực cộng với mã bù, bỏ cbuyển vị ; 0,1011 a + [b]^ä 1,0111 Bỏ chuyển vị ,0 = ,0 Î Chúng ta viết biểu thức tổng quát mă bù số X nhị phân : Ví dụ : _ Jx x> Wma bù - + X X = -0,1011 [ x ] ^ bù = 10 - 0,1011 = 1,0101 X = -0,0001 [x ]^ = 10 - X = -0 ,0 0 [ x ] ^ bù = “ 0,0000 = 0,0000 b ù 0,0001 = 1,1111 - Mã dáo M ã đảo củ a số n h ị p h â n X c h ín h n đ k h i đảo ~ * 350 X > : Còn X « t h ì g iá t r ị c ủ a m ỗ i b it p h ả i đ ảo từ s a n g v từ s a n g Ví dii : X = -0 ,0 1 [x]^ , = 1,1001 X = -0,0001 = 1,1110 Xét đặc tính mă đảo qua víđụ X sau : = -0 ,0 1 = 1,1001 + W m â đảo = + W m ã đảo + ,0 1 0 -0 0 10 + X = [ x ] ^ + ,1 0 + = -0 0 ,1 1 + 0,0001 Vậy, số nhị phân âm bất kì, lấy giá trị tuyệt đối ntí cộng với mã đảo ntí, ta , 1 1 Nếu đem tổng sổ đtí (giá trị tất bit đểu cộng thêm ”") kết bầng 1) cộng với bit cuối (tức Do độc tính này, ứng dụng mã đảo để tim mã bừ số nhị phàn Dưới dạng số thập phân, ta cổ : mà + X = [x]„, + -" + X = [x]|^g (theo định nghĩa, X « 0) Vậy : bù “ đảo ^ với n Số bit sau dấu phảy số nhị phân Ví dụ : X = - ,1 1 [x]^â bù = -0 0 X = -0 ,0 0 [ x ] ^ bù = X = -0 ,0 0 [ x ] ^ bù = + = ,0 1 1.1110 + 0,0001 = 1,1111 1,1111 + 0,0001 = 0,0000 ,0 0 Vậy áp dụng phương pháp này, khí tìm mã bù số nhị phân âm, ta làm phép trừ (theo định nghĩa) 351 PHỤ LỤC IV BỘ• KHUỂCH ĐẠI THUẬT TOÁN • • Bộ khuếch đại thuật toán phẩn quan trọng DAC ADC Với điện trở đẩu vào vô lớn, điện trở đẩu vô bé, hệ số khuếch đại điện áp cực lớn, kèm theo mạch phản hồi thích hợp thi khuếch đại thuật toán dùng để xử lí tín hiệu vừa xác, lại tin cậy 8.1.1 Kí hiệu đặc tính khuếch đại thuật toán Ớ im /Iầa /ỉá i/r đ Trên kí hiệu khuếch đại thuật toán, dấu - kí hiệu đẩu vào đảo pha (gọi tắt đấu đảo), dấu + kí hiệu đầu vào pha (gọi tát đầu thuận) Ngoài cò đẩu đầu nối với nguổn chiéu V ■% « Tuy cấn thiết, vẽ đầy đủ sơ đổ a) hay đơn giản sơ đổ b), lưu ý đến tín hiệu sơ đổ c) vv (mự) v r ! Để xét đặc tính khuếch đại thuật toán, hây giả thiết lí tưởng hda (thực tế giả thiết không đưa tới sai số đáng kể nào) Bộ khuếch đại thuật toán 11 tưởng ctí điện trở đầu vào vô lớn, điện trở đầu 352 Trong phạm vi tuyến tính (IV - 1) E (v ^ - (IV - 2) v_) Ec - (IV - 3) V Ao hệ số khuếch đại điện áp khu vực tuyến tính, số trị điển hỉnh Aq = 10^ ^ 10^ Giả sử = + 15V, = 10^ Tel thấy điện áp đẩu vào khu vực tuyến tính chi cỡ vài piV Một cách gần đúng, đặc tính truyền đạt điện áp lí tưởng hóa khuếch đại thuật toán Aq = 00 sau : Kết luận vể đặc tính khuếch đại thuật toán sau : - Dòng điện đẩu vào bàng »+ = »- = - V, = v_ o v+ - v_ — 00 = Nếu khuếch đại thuật toán công tác khu vực băo hòa ^ v_ Khi > v_, ta có bâo hòa +, = +E£ < v_, ta cđ băo hòa điện đẩu vào bàng Vq = -E^ Dòng Trở lại đặc tính truyên đạt với phạm vi đẩu vào tuyến tính hữu hạn, ta thấy : Vq tăng theo v^, Vq pha với v^ Vq giảm v_ tãng, ngược pha với v_ 8.1.2 Các sơ đồ khuếch đại thuật toán - Bộ khuẽch đại áăo Bộ khuếch đại thuật toán mác thành khuếch đại đảo sau : đẩu thuận nối đất Điện áp đấu vào Vj đưa vào đẩu đảo qua Rp điện áp Vp phản hồi đến đầu đảo qua Rp Vì = v_ = 0, nên ''1 (IV - 4) " ' ' ị Ip = i, (IV - 5) Rp - Biểu thức (IV - ipRp = tỏ k h i Vj 4ăng 6) giảm, Vj giảm t h ì tăng Hệ số Rp khuếch đại khuếch đại đảo \ không phụ thuộc thân Kj khuếch đại thuật toán, Ay phụ thuộc thông số Rp, Rj mạch 6) chứng (IV - ijRp - 353 th ì Vg - Bộ khuếch đại thuận Bộ khuếch đại thuật toán mác thành khuếch đại thuận sau ; điện áp đâu vào Vị đưa tới đầu thuận qua Rj, điện áp đẩu Vg qua phân áp Rj, R2 đưa tới đău đảo = v_ = i_ = (IV - 7) 0, nên v_ = R2 - Vj từ đđ, ta cđ = Vj = (IV - 9) V l Biểu thức (IV-9) chứng tỏ Vj tăng V q tăng, theo Hệ số khuếch đại khuếch đại thuận : Vj giảxn R1 + R ^2 Ay phụ thuộc thông Ố mạch (Rj, R2 ) - Bộ khuếch đại lặp Bộ khuếch đại lặp khuếch đại thuận đặc biệt : đẩu nối vào đầu đảo Vậy V = Vị Bộ khuếch đại lặp thường dùng để kíeh tài (yêu cầu dòng đáng kể) (IV - 11) 8.1.3 Bộ so sánh IVigd Smit - Bộ so sánh ỡ Hỉnh bên so sánh Vì = 00 nên = Vj > v_ = thi Vq = U ll = = +Ej, lKhi = V | < v_ = thi -E_ Bộ so sái sánh cd thể làm v” = -Ẻj, nhiệm vụ giám sát ỡ Hình bên so sánh ngưỡng V-p Vỉ = 00 nên Vj> Vq = +Ej., Vj < Vy = "E^ Điều chinh chiết áp làm thay đổi ngưỡng v^ 354 giảm - Trigơ Smit H ình bên sơ đổ Trigơ Sm it dùng khuếch đại th u ật toán VI = i_ = nên Khi V j tương đ ố i âm, khuếch đại cống tác vùng bâo hòa +, ''o = +E Vậy mức ngưỡng : R2 Ec ''o = Khi Vj tăng đến ngưỡng việc vùng bão hòa theo Vj > V j_ ''l th ì đột biến từ +Ej, sang -Eị., ^ _ tương ứng với mức ngưỡng Vt _ = - khuếch đại làm ^ K1 +K E , tiếp Vq = -Ej, Đến Vj giảm đến ngưỡng v-p_ thĩ lại cđ đột biến Hiệu điện áp ngưỡng AV = - v ,_ = »2 R2 - R2 ( ~ R i + R ® " Ri + R ®^< (IV - 13) Thay đổi giá trị Rj, R2 điểu chỉnh AV (IV - 14) Nếu Rj = R2 AV = Sự phân tích phạm vi công tác Trigơ Smit, tốm lại sau : P h m vi Vj T r n g t h i Vo +E, ’' ‘ r -Ec So với Trigơ Smit giới thiệu chương 7, Trigơ Smit cấu trúc từ khuếch đại thuật toán ưu việt, nd ứng dụng rộng râi 355 MỤC LỤC IV a n g L ò i g ió i I h iệ u Chưang ĩ ; NHỮNG KIẾN THỨC c BẢN VỂ CẤU KIỆN BÁN DẤN i.ỉ C c k iế n th ứ c CÖ b ả n v é v ậ t liệ u bán dẫn 1 V ậ t l i ệ u d ẫ n đ i ệ n , c c h đ i ệ n v bán dẫn 1 H i ệ n tư Ợ n g đ ẫ n đ i ệ n t r o n g v ậ t liệ ù b n d ẫ n s c h 1 H i ệ n t U ộ n g d ẫ n đ i ệ n tro n g b n d ẫ n p h a tụ p Đ i ố t b n d ẫ n Đ ặ c t í n h c ủ a c h u y ê n t i ế p P N 2 C u t r ú c đ i ố t v đ ặ c l u y ế n V o n - a m p e 10 H i ệ u 12 ứ n g đ iệ n d u n g c ủ a đ iô t b n d ẫ n D ặ c t í n h đ ó n g m ò ( c h u y ể n m c h ) c ủ a đ i ố t b n d ẫ n 13 G c t h a m 15 s ố c b n c ủ a đ iố l b n d ẫ n Đ i ố t Ồ n p 15 T r a m i t o 17 T ầ c d ụ n g k h u ế c h đ i v p h â n p h ố i d ò n g đ iệ n tro n g Đ ặ c t í n h đ ẩ u v o v đ ặ c tín h đ ẩ u c ủ a tr a n z ito tra n z ito 19 ỉ.3 Đ ặ c tín h c h u y ẻ n iạ c h c ủ a t r a n z íto 20 C c t h a m 22 Ả n h sổ c b ả n c ủ a ira n z ito h ỏ n g c ủ a n h iệ t đ ộ đ ế n c c I h a m s ố c ủ a tr a n z ito B ó n g b n d ẫ n i r ò n g (F E T - 24 F i e l d E f f e c t T V a n s is t o r ) 26 I G F E T 26 T V a n z ito h i ^ S o s n h Tóm Ú ng trư ò n g c h u y ể n tiế p P N (JF E T ) 31 F E T v tr a n z i t o lư õ n g c ự c 33 tắ l 35 B i lậ p Chương : M c h M ẠCH 35 DIỆN C ổN G đ iệ n c c c n g riê n g r ẽ 38 1 B a l o i q u a n h ệ lổ g i c c b ả n n h t 38 2 M c h A N D 39 m ạch O R d ù n g đ iố t b ẳ n d ẫ n C ổ n g N O T 43 C ổ n g N A N D v c ỏ n g N O R 2 M c h (cổ n g V À -D Ả O , c ổ n g đ iệ n c ổ n g T T L 2 C ổ n g N A N D M c h 18 HOẶC ĐẢO) 48 49 TTL 50 2 C c lo i m c h c ổ n g T T L k h c 65 2 C c m c h c ổ n g t r a m i t o k h c 69 cổng M O S 69 C ổ n g N O T h ọ M O S 70 356 ; c ổ n g N A N D 3 c ỏ n g Tóm N O R họ M O S 76 lu y ế n d ẫ n v ả c h u y ề n m c h tư n g tự h ọ C M O S 78 tắ t 79 B i lậ p Chương 3 ; CO K hái n iệ m 79 sỏ DẠI só L O G IC , c ô n g Ih ứ c v đ ịn h lí 89 1 Phép to n lo g ic v hàm io g ỉc c b ả n 89 C ông th ú c v đ ịn h lí 90 C c p h n g pháp b iẻ u th ị h m lo g ic 98 B àng c h â n lí 2 B iẻ u th ứ c h m 3 B ảng 98 số 99 K arn au g h 104 S đ ổ l o g i c 3 P h n g p h p tố i th iẻ u 108 hốahàm io g ic 109 3 K h i n i ệ m v ể t ố i t h i ẻ u hóa 109 3 P h n g p h p t ố i t h i ẻ u h ó a b ằ n g c ổ n g th ú c 111 3 P h d n g p h p t ố i t h i è u h ó a b ằ n g h ì n h v ẽ 3 C h u y ể n đ ổ i b i ể u lố i th iê u S ự t ố i t h i ể u hóa hàm - AND - tố i th iể u t h n h b iẻ u th ứ c N A N D , N O R A N D , N O R -N O R lo g ic r n g b u ộ c K h i n i ệ m T ố i t h i ê u Tóm th ứ c O R dạng N A N D 11 rà n g b u ộ c , đ ié u hóa hàm k iệ n r n g b u ộ c 119 lo g ic r n g b u ộ c 120 tắ l 124 B i tậ p Chương 125 : M ẠCH D ặ c đ i ẻ m L O G IC T ổ HỢP c b ả n v p h n g p h p th iế t 1 P h n g p h p b i ể u k ế c ủ a m c h lo g ic tổ n g h ợ p th ị v p h â n tíc h đ ặ c đ iẻ m c c h ứ c n ă n g l o g i c c ù a m c h lo g i c t ổ h ợ p P h n g p h p t h i ế t k ế l o g i c m c h l ổ B ộ 2 B ộ bàn 133 133 134 136 mỗ hóa 136 m â hóa nhị phân 137 B ộ m â hóa nhị - 139 B ộ m â h ó a u tíô n th ậ p p h â n 140 V i m c h c ố v a ( M S I ) b ộ m ã h ó a u t í ô n 142 M ộ t s ố m â t h ô n g d ụ n g 143 B ộ g iả i m ẫ B ộ B ộ hợp mă hóa K h ố i n i ệ m 4 B ộ 11 119 147 g iả i m ã n h ị p h â n 147 B ộ g iả i m ẫ ( B C D ) - 3 B ộ g iả i m ă c ủ a h i ể n t h ị k í t ự th ậ p p h â n 149 152 so sán h 156 4 B ộ s o s n h b ằ n g n h a u 156 B ộ s o vSánh 158 4 I C M S I b ộ s o s n h b i t 160 cộng 162 B ộ c ộ n g n ủ a 162 B ộ c ộ n g đ ủ 163 B ộ c ộ n g c ó n h ó n ố i l i ế p 164 357 B ộ c h ọ n k f i n h R O M 16 (B ộ n h ó đ ọ c - R e a d O n ly M e m o ry ) 166 B ộ n h ỏ c ố đ ị n h c h ỉ đ ọ c ( R O M ) B ộ n h c h i d ọ c c ó t h ẻ g h i t r i n h 166 tự ( P R O M ) 168 B ộ n h ỏ c h i đ ọ c c ó t h ẻ v i é t lạ i ( E P R O M ) M n g lo g ic lậ p Irìn h ( P L A ) N g u y h iể m 168 169 chạy đ u a iro n g c c m c h lổ hỢ p 17 N g u y ê n n h a n s i n h r a h i ệ n t ợ n g n g u y h i ẻ m c h y d u a 172 P h n g p h p t r ù b ò n g u y h ỉẻ iĩi c h y đ u a 173 Tóm 175 lắ t B ài tậ p Chương 176 ; M ẠCH M ộ t s ố c ấ u F L IP - FLOP t r ú c m c h ih ò n g g ậ p c ủ a F lip F lo p 180 1 F lip F lo p R S Cd b n 180 F lip F lo p R S đ ổ n g b ộ 183 F lip F lo p R S m a s te r s la v e 184 F lip F lo p J K m a s te r s la v e 186 5 F lip B o p J K F l i p F l o p D ( m c h c h ố t D c ả i t i ế n đ ẻ g ià i F lip F lo p C M O S P h â n l o i F l i p k ín h b ằ n g s ò n x u n g (E d g e tr ig g e re d FF) q u y ế tv n đ ẻ đ ié u 189 k h iẻ n trự c liế p ) 192 F lo p íh e o c h ứ c n ă n g , c h u y ể n đ i lẫ n n h a u 194 P h â n l o i F l i p F l o p t h e o c h ứ c n â n g 195 2 S ự c h u y ẻ n đ ổ i lẫ n n h a u c ủ a c c lo i F lip F l o p đ ị n h D ặ c t í n h c ô n g t c x u n g Ih ò i Ih e o C P v c h ỉ liô u c h ủ y ế u c ủ a F lip F lo p Đ ặ c t í n h c n g l c x u n g c ủ a F l i p F l o p 205 C c c h ỉ tiô u c h ủ y ế u c ủ a vi m c h ( C ) F lip F l o p 207 Tóm 210 tắ t : M ẠCH 210 DẤY D i c n g v é m c h d ã y B ộ B ộ 200 205 B ài tậ p Chương 190 216 1 D ặ c đ ì ẻ m v p h n g p h p m i& i t c h ứ c n ă n g 216 P h n g p h p c b ả n p h â n líc h c h ứ c n â n g lo g ic m c h d â y 217 đếm 218 D ặ c đ i ẻ m v p h â n l o i b ộ đ ế m 218 2 B ộ đ ế m 219 B ộ đ ế m dị 231 B ộ đ ế m IC c ổ in in g (M S I) 238 nhỏ 244 B ộ n h ó c b ả n 244 B ộ g h i d ịc h 246 3 V í d ụ v ể ứ n g d ụ n g b ộ n h ó 249 B ộ t o x u n g t u ầ n lự 255 B ộ nhỏ RA M 257 v d ụ n g c ụ g h é p đ iệ n tíc h C C D B ộ n h ỏ R A M (R a n d o m A c c e ss M e m o ry - D ụ n g c ụ g h é p d i ệ n tíc h C C D b ộ n h ỏ đ ọ c / v ié i) ( C h a r g e C c x jp le d 358 D e v ic e ) 257 264 6 T h iế l k ế m c h d â y 267 6 T h i ế t k ế b ộ đ ế m 267 6 T h iế t k ế b ộ đ ế m dị 276 6 T h iế l k ế m c h d ă y 284 Tóm 287 tắ t B i tậ p Chương I 288 PHÁT XƯ NG VÀ TẠO DẠNG XUNG B ộ p h i x u n g 292 1 B ộ d a o đ ộ n g đ a hài b àn cổng N A N D TTL B ộ d a o đ ộ n g đ a hài v òng R C 294 B ộ d a o đ ộ n g đ a h i th c h a n h 297 B ộ d a o đ ộ n g đ a hài C M O S 298 T V igớ S m i t 300 T V ig S r a i l I C T T L Trìgơ 2 292 300 S m it C M O S 304 M ạch đ a hài đợi 304 M c h đ a h i đ ộ i C M O S 305 D a h i đ ợ i h ọ T T L 307 IC đ ịn h Ih ò ì I C 309 đ ịn h th ò i h ọ C M O S 309 V í d ụ ứ n g d ụ n g I C đ ị n h Tốm th ò i 311 lắ t 313 B ài lậ p 314 Chưang : BIỂN Dổ l s ố - TƯONG T ự VÀ BIÉN Đ ổ l TƯƠNG T ự - s ó G ió i th iộ u c h u n g 316 B ộ b iế n đ ổ i D A C 316 B ộ b ié n đ ổ i DAC 2 C c c h ỉ tiô u kĩ Ih u ậ l c h ù yếu cùa b ộ V í d ụ I C đ iệ n tr ô h ìn h T 316 b iế n đ ổ iD A C c h ip D A C B ộ 322 b ié n đ ổ i A D C C c b ó c c h u y ẻ n đ ổ i A D M c h đ i ệ n y m u “ 324 v đ ị n h lí iá y m ẫ u n h ó m áu A D C x ấ p xì tiệ m C c c h ỉ tiô u k ĩ th u ậ t c h ủ yếu củ a A D C V í c ậ n ( S u c c e s s iv e - a p p r o x im a tio n A D C ) c h ip A D C dụ ứng dụng A D C D A C 333 333 c j 333 t r ú c m c h đ i ệ n v n g u y ê n lí l m v i ệ c tắ t 340 340 I : P h n g p h p đ ặ t tô n , k í h iệ u P h ụ lụ c P h ụ lụ c II ; H ệ đ ế m ỉĩĩ 330 330 B ài tậ p P h ụ lụ c 328 T ín h n ă n g k ĩ t h u ậ t c h ủ y i c ủ a h ệ th ố n g th u th ậ p s ố !iệ u Tóm P h ụ lụ c 324 327 3 B ộ b iế n đ ổ i V í d ụ I C 321 : PhU dng p h p IV m c h đ iệ n tíc h hỢ pb n d ã n chuyẻn đổi 342 345 b iẻ u th ị s ổ n h ị p h â n tro n g m áy tín h : B ộ k h u ế c h đ i th u ậ t to n 349 352 M ụ c lụ c 356 359