Bài giảng Điện tử số 1 - Chương 4

Tài liệu tham khảo Bài giảng điện tử số I

Bài ging N T S 1 Trang 72Chng 4 T HP4.1.KHÁI NIM CHUNGCác phn t logic AND, OR, NOR, NAND là các phn t logic c bn còn c gi là h t hpn gin. Nh vy, h t hp là h có các ngõ ra là các hàm logic theo ngõ vào, u này ngha làkhi mt trong các ngõ vào thay i trng thái lp tc làm cho ngõ ra thay i trng thái ngay ( nu qua thi gian tr ca các phn t logic) mà không chu nh hng ca trng thái ngõ ra trc ó.Xét mt h t hp có n ngõ vào và có m ngõ ra (hình 4.1), ta có: y1 = f(x1, x2, ., xn ) y2 = f(x1, x2, ., xn ) . ym = f(x1, x2, ., xn )Nh vy, s thay i ca ngõ ra yj (j = 1 ÷ m) theo các bin vào xi (i = 1 ÷ n) là tu thuc vàong trng thái mô t hot ng ca h t hp.c m c bn ca h t hp là tín hiu ra ti mi thi m ch ph thuc vào giá tr các tínhiu vào  thi m ó mà không ph thuc vào giá tr các tín hiu ngõ ra  thi m trc ó.Trình t thit k h t hp theo các bc sau:1.  yêu cu thc t ta lp bng trng thái mô t hot ng ca mch (h t hp).2. Dùng các phng pháp ti thiu  ti thiu hoá các hàm logic.3. Thành lp s logic (Da vào phng trình logic ã ti gin).4. Thành lp s h t hp.Các mch t hp thông dng:- ch mã hoá - gii mã- ch chn kênh - phân ng- ch so sánh- ch s hc v v 4.2. MCH MÃ HOÁ & MCH GII MÃ4.2.1. Khái nim:ch mã hoá (ENCODER) là mch có nhim v bin i nhng ký hiu quen thuc vi conngi sang nhng ký hiu không quen thuc con ngi. Ngc li, mch gii mã (DECODER) làch làm nhim v bin i nhng ký hiu không quen thuc vi con ngi sang nhng ký hiuquen thuc vi con ngi. tpx2xny1y2ymHình 4.1x1 Chng 4. H t hp Trang 734.2.2. Mch mã hoá (Encoder)1. Mch mã hoá nh phânXét mch mã hóa nh phân t 8 sang 3 (8 ngõ vào và 3 ngõ ra). S khi ca mch c chotrên hình 4.2.Trong ó:- x0, x1, ., x7 là 8 ng tín hiu vào- A, B, C là 3 ngõ ra.ch mã hóa nh phân thc hin bin i tín hiu ngõ vào thành mt t mã nh phân tng ng ngõ ra, c th nh sau:0 → 000 3 → 011 6 → 1001 → 001 4 → 100 7 → 1112 → 010 5 → 101Chn mc tác ng (tích cc)  ngõ vào là mc logic 1, ta có bng trng thái mô t hot nga mch :x0x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 C B A10 0 0 0 0 0 0 0 0 0010 0 0 0 0 0 0 0 10 010 0 0 0 0 0 1 00 0 010 0 0 0 0 1 10 0 0 010 0 0 1 0 00 0 0 0 010 0 1 0 10 0 0 0 0 010 1 1 00 0 0 0 0 0 011 1 1Gii thích bng trng thái: Khi mt ngõ vào  trng thái tích cc (mc logic 1) và các ngõ vàocòn li không c tích cc (mc logic 0) thì ngõ ra xut hin t mã tng ng. C th là: khi ngõvào x0=1 và các ngõ vào còn li bng 0 thì t mã  ngõ ra là 000, khi ngõ vào x1=1 và các ngõ vàocòn li bng 0 thì t mã nh phân  ngõ ra là 001, v v Phng trình logic ti gin:A = x1 + x3 + x5 + x7 B = x2 + x3 + x6 + x7C= x4 + x5 + x6 + x78 → 3x0x2x7CBAHình 4.2 S khi mch mã hóa nh phân t 8 sang 3 Bài ging N T S 1 Trang 74 logic thc hin mch mã hóa nh phân t 8 sang 3 (hình 4.3):Biu din bng cng logic dùng Diode (hình 4.4): Nu chn mc tác ng tích cc  ngõ vào là mc logic 0, bng trng thái mô t hot ng cach lúc này nh sau:x0x1x2x3x4x5x6x7C B A01 1 1 1 1 1 1 0 0 0101 1 1 1 1 1 0 0 11 101 1 1 1 1 0 1 01 1 101 1 1 1 0 1 11 1 1 101 1 1 1 0 01 1 1 1 101 1 1 0 11 1 1 1 1 101 1 1 01 1 1 1 1 1 101 1 1Phng trình logic ti gin :A =x1 +x3 +x5 +x7 =7531xxxxB = x2 +x3 +x6 +x7 =7632xxxxC =x4 +x5 +x6 +x7 =7654xxxxHình 4.3 Mch mã hóa nh phân t 8 sang 3x1Cx2 x5 x7Bx3 x6x4Ax1x2x3x4x5x6x7BACHình 4.4 Mch mã hóa nh phân t 8 sang 3 s dng diode Chng 4. H t hp Trang 75 mch thc hin cho trên hình 4.52. Mch mã hoá thp phânng trng thái mô t hot ng ca mch :x0x1x2x3x4x5x6x7x8 x9 D C B A10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0010 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 010 0 0 0 0 0 0 0 0 1 00 0 010 0 0 0 0 0 0 0 1 10 0 0 010 0 0 0 0 0 1 0 00 0 0 0 010 0 0 0 0 1 0 10 0 0 0 0 010 0 0 0 1 1 00 0 0 0 0 0 010 0 0 1 1 10 0 0 0 0 0 0 010 1 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 011 0 0 1Phng trình logic ã ti gin:A = x1 + x3 + x5 + x7 + x9B = x2 + x3 + x6 + x7C = x4 + x5 + x6 + x7 D = x8 + x9Biu din bng s logic (hình 4.7)Hình 4.5 Mch mã hóa nh phân 8 sang 3 ngõ vào tích cc mc 0Bx4x2 x7Ax6x5x1Cx310 → 4x0x1x9CBADHình 4.6 S khi mch mã hóa t 10 sang 4 Bài ging N T S 1 Trang 76Biu din s này bng cng logic s dng Diode c cho trên hình 4.83. Mch mã hoá u tiênTrong hai mch mã hoá ã xét  trên, tín hiu u vào tn ti c lp tc là không có tình hungcó 2 tín hiu tr lên ng thi tác ng  mc logic 1 (nu ta chn mc tích cc  ngõ vào là mclogic 1), thc tây là tình hung hoàn toàn có th xy ra, do ó cn phi t ra vn u tiên.n u tiên: Khi có nhiu tín hiu vào ng thi tác ng, tín hiu nào có mc u tiên caon  thi m ang xét sc u tiên tác ng, tc là nu ngõ vào có u tiên cao hn bng 1x1B ACDx8x9x2x4x5x6x7x3Hình 4.8Hình 4.7 S mch mã hóa thp phân t 10 → 4x1 x3ACx5 x6x2 x9x8x4BCx7D Chng 4. H t hp Trang 77trong khi nhng ngõ vào có u tiên thp hn nu bng 1 thì mch s to ra t mã nh phân ngi ngõ vào có u tiên cao nht.Xét mch mã hoá u tiên 4 → 2 (4 ngõ vào, 2 ngõ ra) (hình 4.9). bng trng thái có th vit c phng trình logic các ngõ ra A và B: A = x1.3x3x.2x + =3x2x.1x +B =3x2x3x3x.2x +=+ logic: hình 4.10. Mt s vi mch mã hóa u tiên thông dng: 74LS147, 74LS148.4.2.3. Mch gii mã (Decoder)1. Mch gii mã nh phânXét mch gii mã nh phân 2 → 4 (2 ngõ vào, 4 ngõ ra) nh trên hình 4.11Chn mc tích cc  ngõ ra là mc logic 1.x01xxxx101xxx2001xx30001B0011A0101ng trng tháix0x2x3x1BA4→ 2Hình 4.9Bx1Ax3x2Hình 4.10 S logic mch mã hóa u tiên 4 → 2 Bi ging N T S 1 Trang 78Phng trỡnh logic ti gin v s mch thc hinA.By0= A.By1=A.By2= B.Ay3=Biu din bng cng logic dựng Diode.Trng hp chn mc tớch cc ngừ ra l mc logic 0 (mc logic thp) ta cú s khi mchgii mó c cho trờn hỡnh 4.14.Phng trỡnh logic:A.BABy0=+=.ABABy1=+=ABAB2y =+=B.AAB3y =+=y01000y10100y20010y30001B0011A0101Baớng traỷng thaùi mọ taớ hoaỷtõọỹng cuớa maỷchHỡnh 4.11 Mch gii mó 2 sang 4y0y2y3y1BA 2 4y0y1y2y3BBAA+EcHỡnh 4.13. Mch gii mó 2 4 dựng diodeABy0y1y2y32 4y00111y11011y21101y31110B0011A0101ng trng thỏiHỡnh 4.14. Mc tớch cc ngừ ra l mc thp Chng 4. H t hp Trang 79 mch thc hin:2. Mch gii mã thp phâna. Gii mã èn NIXIEèn NIXIE là loi èn n t loi Katod lnh (Katod không c nung nóng bi tim èn), cóu to gm mt Anod và 10 Katod mang hình các s t 0 n 9. khai trin ca èn c cho trên hình 4.16: khi ca mch gii mã dèn NIXIEChn mc tích cc  ngõ ra là mc logic 1, lúc ó bng trng thái hot ng ca mch nh sau:y0y2y1x2x1y3Hình 4.15. Mch gii mã 2 → 4 vi ngõ ra mc tích cc thpAB0 1 2 3 4 5 6 7 8 9AnodHình 4.16. S khai trin ca èn NIXIECBy0y1y94→ 10ADHình 4.17. S khi mch gii mã èn NIXIE Bài ging N T S 1 Trang 80D C B A y0y1y2y3y4y5y6y7y8y90 0 0 010 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 1 010 0 0 0 0 0 0 00 0 1 0 0 010 0 0 0 0 0 00 0 1 1 0 0 010 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 010 0 0 0 00 1 0 1 0 0 0 0 010 0 0 00 1 1 0 0 0 0 0 0 010 0 00 1 1 1 0 0 0 0 0 0 010 01 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0101 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 01Phng trình logic:ABCDy0= ABCDy1= ABCDy2= BACDy3=ABCDy4= ABCDy5= ACBDy6= CBADy7=ABCDy8= ABCDy9= thc hin mch gii mã èn NIXIE c cho trên hình 4.18 và 4.19:y1y5y2y3y6By8y7Dy0y9y4C AHình 4.18. S thc hin bng cng logic Chng 4. H t hp Trang 81b. Gii mã èn LED 7 nèn LED 7 n có cu to gm 7 n, mi n là 1 èn LED. Tu theo cách ni các Kathode(Catt) hoc các Anode (Ant) ca các LED trong èn, mà ngi ta phân thành hai loi:LED 7 n loi Anode chung:LED 7 n loi Kathode chung :VCCDCBADCBAy0y2y3y4y5y6y7y8y9Hình 4.19. S thc hin dùng diodea bcdef gKHình 4.21. LED 7 n loi Kathode chungacdebfga b c d e f gAHình 4.20. LED 7 n loi Anode chung [...]... hin th 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 2 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 3 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 4 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 5 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 6 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 7 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 8 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 9 1 0 1 0 X X X X X X X X 1 0 1 1 X X X X X X X X 1 1 0 0 X X X X X X X X 1 1 0 1 X X X X X X X X 1 1 1 0 X X X X X X X X 1 1 1 1 X X X X X X X X Dùng bng... + 00 01 11 10 00 0 1 x 0 01 1 0 x 0 11 0 0 x x 10 0 0 x x 00 01 11 10 00 0 0 x 0 01 0 1 x 0 11 0 0 x x 10 0 1 x x 00 01 11 10 00 0 0 x 0 01 0 0 x 0 11 0 0 x x 10 1 0 x x 00 01 11 10 00 0 1 x 0 01 1 0 x 0 11 0 1 x x 10 0 0 x x 00 01 11 10 00 0 1 x 0 01 1 1 x 1 11 1 1 x x 10 0 0 x x DC BA a DC BA b DC BA c DC BA d DC BA e Bài ging N T S 1 Trang 96 Trong ó a, b là s cng, s là tng, c là s nh. ng.. .Bài ging N T S 1 Trang 74  logic thc hin mch mã hóa nh phân t 8 sang 3 (hình 4. 3): Biu din bng cng logic dùng Diode (hình 4. 4): Nu chn mc tác ng tích cc  ngõ vào là mc logic 0, bng trng thái mô t hot ng ca ch lúc này nh sau: x 0 x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 x 7 C B A 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1. .. 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 Phng trình logic ti gin : A = x 1 + x 3 + x 5 + x 7 = 75 31 xxxx B = x 2 + x 3 + x 6 + x 7 = 7632 xxxx C = x 4 + x 5 + x 6 + x 7 = 76 54 xxxx Hình 4. 3 Mch mã hóa nh phân t 8 sang 3 x1 C x2 x5 x7 B x3 x6x4 A x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 x 7 B A C Hình 4. 4 Mch mã hóa nh phân t 8 sang 3 s dng diode Chng 4. ... phn (FS - Full Subtractor) Mch có s khi và bng trng thái mơ t hot ng nh sau: Trong ó: Bn -1 : S mn ca ln tr trc ó. Bn : S mn ca ln tr hin ti. Dn : Hiu s hin ti. a n b n B n -1 D n B n 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 p bng Karnaugh và ti thiu hóa, ta có: 00 01 11 10 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 a n b n B n -1 D n 11 11 −− −− + ++= nnnnnn nnnnnnn BbaBba BbaBbaD 1 ⊕⊕= nnnn BbaD 00... (Subtractor) 1. B bán tr (B tr bán phn - HS: Half subtractor) B bán tr thc hin tr 2 s nh phân 1 bit. Quy tc tr nh sau: 0 - 0 = 0 mn 0 0 - 1 = 1 mn 1 1 - 0 = 1 mn 0 1 - 1 = 0 mn 0 (a) (b) (D) (B) Trong ó a là s b tr, b là s tr, D là hiu, B là s mn. 00 01 11 10 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 a n b n C n -1 S n 00 01 11 10 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 a n b n C n -1 C n 11 11 −− −− + ++= nnnnnn nnnnnnn CbaCba CbaCbaS 1 ⊕⊕= nnnn CbaS nnnnnnn baCbCaC... DEMUX). 4. 3.2. Mch chn kênh Xét mch chn kênh n gin có 4 ngõ vào và 1 ngõ ra nh hình 4. 23a. Trong ó: + x 1 , x 2 , x 3 , x 4 : Các kênh d liu vào. + Ngõ ra y : ng truyn chung. + c1, c2 : Các ngõ vào u khin y mch này ging nh 1 chuyn mch (hình 4. 23b): 00 01 11 10 00 1 1 x 1 01 0 1 x 1 11 0 0 x x 10 0 1 x x 00 01 11 10 00 0 1 x 1 01 0 1 x 1 11 1 0 x x 10 1 1 x x DC BA f DC BA g x 4 x 2 x 3 x 1 y 4 →... 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 a n b n C n -1 S n C n 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 2 3 1 2 3 S C a b Hình 4. 37. S mch cng bán phn S n C n a n b n FA C n -1 Hình 4. 38. B cng tồn phn Chng 4. H t hp Trang 75  mch thc hin cho trên hình 4. 5 2. Mch mã hố thp phân ng trng thái mô t hot ng ca mch : x 0 x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 x 7 x 8 ... mã nh phân 2 → 4 (2 ngõ vào, 4 ngõ ra) nh trên hình 4 .11 Chn mc tích cc  ngõ ra là mc logic 1. x 0 1 x x x x 1 0 1 x x x 2 0 0 1 x x 3 0 0 0 1 B 0 0 1 1 A 0 1 0 1 ng trng thái x 0 x 2 x 3 x 1 B A 4 → 2 Hình 4. 9 B x1 A x3x2 Hình 4 .10 S logic mch mã hóa u tiên 4 → 2 Chng 4. H t hp Trang 87 c 1 c 2 y x 1 c 2 c 3 c 4 0 0 0 0 1 1 1 1  thay i ln lt t x 1 → x 4 phi có u... .C n -1 Khi n= 0 (LSB): S 0 = P 0 ⊕ C -1 C 0 = G 0 + P 0 .C -1 Khi n =1: S 1 = P 1 ⊕ C 0 = P 1 ⊕ ( G 0 + P 0 .C -1 ) C 1 = G 1 + P 1 .C 0 = G 1 + P 1 .(G 0 + P 0 .C -1 ) Khi n=2: S 2 = P 2 ⊕ C 1 = P 2 ⊕ [G 1 + P 1 .(G 0 + P 0 .C -1 )] C 2 = G 2 + P 2 .C 1 = G 2 + P 2 .[G 1 + P 1 .(G 0 + P 0 .C -1 )] Khi n=3: S 3 = P 3 ⊕ C 2 = P 3 ⊕ {G 2 + P 2 .[G 1 + P 1 .(G 0 . sau:x0x1x2x3x4x5x6x7C B A 01 1 1 1 1 1 1 0 0 010 1 1 1 1 1 1 0 0 11 10 1 1 1 1 1 0 1 01 1 10 1 1 1 1 0 1 11 1 1 1 01 1 1 1 0 01 1 1 1 10 1 1 1 0 11 1 1 1 1 10 1 1. 0 1 1 1 1 1 1 00 0 0 1 0 1 1 0 0 0 00 0 1 0 1 1 0 1 1 0 10 0 1 1 1 1 1 1 0 0 10 1 0 0 0 1 1 0 0 1 10 1 0 1 1 0 1 1 0 1 10 1 1 0 1 0 1 1 1 1 10 1 1 1 1 1