6 2 mach tuan tu part 2

NHẬP MÔN MẠCH SỐ CHƯƠNG – PHẦN Mạch tuần tự: Bộ đếm (Sequential circuit: Counters) Nội dung • Bộ đếm bất đồng (Asynchronous counters) – – – – Hệ số đếm (MOD number) Bộ đếm lên/xuống (Up/ Down counters) Phân tích thiết kế đếm bất đồng Delay mạch (Propagation delay) • Bộ đếm đồng (Synchronous counters) – Phân tích đếm đồng (Analyze synchronous counters) – Thiết kế đếm đồng (Design synchronous counter) • Thanh ghi (Register) Nội dung • Bộ đếm bất đồng (Asynchronous counters) – – – – Hệ số đếm (MOD number) Bộ đếm lên/xuống (Up/ Down counters) Phân tích thiết kế đếm bất đồng Delay mạch (Propagation delay) • Bộ đếm đồng (Synchronous counters) – Phân tích đếm đồng (Analyze synchronous counters) – Thiết kế đếm đồng (Design synchronous counter) • Thanh ghi (Register) Bộ đếm bất đồng (Asynchronous counters) Bộ đếm bất đồng Xem xét hoạt động đếm 4-bit bên – Clock kết nối đến chân CLK FF A – J K tất FF – Ngõ Q FF A kết nối với chân CLK FF B, tiếp tục kết nối với FF C, D – Ngõ FF D, C, B A tạo thành đếm 4-bit binary với D có trọng số cao (MSB) Bảng thật FF-J_K Note: * tất ngõ vào J K FF đưa vào mức Bộ đếm bất đồng Bảng thật FF-J_K Sau cạnh xuống xung CLK thứ 16, đếm quay trở lại trạng thái ban đầu DCBA = 0000 Bộ đếm bất đồng • Các FFs không thay đổi trạng thái đồng với xung Clock Trong ví dụ slide trước, Chỉ FF A thay đổi cạnh xuống xung Clock , FF B phải đợi FF A thay đổi trạng thái trước lật, FF C phải đợi FF B thay đổi, tương tự với FF D phải đợi FF C  Có trì hỗn (delay) FF liên tiếp • Chỉ FF có trọng số thấp kết nối với xung Clock • Bộ đếm gọi đếm tích lũy trì hỗn (ripple counter) Ví dụ • Giả sử đếm Slide trước bắt đầu trạng thái DCBA = 0000, sau xung Clock đưa vào • Sau khoảng thời gian, ta ngắt xung Clock với mạch đọc giá trị đếm DCBA = 0011 • Hỏi xung Clock đưa vào đếm? Đáp án: Bộ đếm có lặp vòng lại hay chưa?  Chưa có  Số lượng xung Clock đưa vào mạch 3, or 19, or 35, or 51 tiếp tục Duty cycle tín hiệu (xung) Duty cycle xung tỉ lệ phần trăm thời gian xung tích cực với chu kì xung Ví dụ: giá trị duty cycle (mức 1) xung Hệ số đếm (MOD number) • Hệ số đếm số trạng thái khác đếm trước đếm lặp lại chu trình đếm Thêm vào Flip-flop tăng hệ số đếm 10 Nội dung • Bộ đếm bất đồng (Asynchronous counters) – – – – Hệ số đếm (MOD number) Bộ đếm lên/xuống (Up/ Down counters) Phân tích thiết kế đếm bất đồng Delay mạch (Propagation delay) • Bộ đếm đồng (Synchronous counters) – Phân tích đếm đồng (Analyze synchronous counters) – Thiết kế đếm đồng (Design synchronous counter) • Thanh ghi (Register) 55 Thanh ghi (Registers) 56 Truyền liệu ghi (Register Data Transfer) Sự phân loại ghi dựa vào đặc điểm:  Cách liệu đưa vào ghi để lưu trữ  Cách liệu lấy từ ghi • Thanh ghi nối tiếp (Serial register): liệu nạp vào ghi theo dạng nối tiếp từ phải sang trái từ trái sang phải – Thanh ghi nối tiếp có liệu ngõ nối đến ngõ vào (feedback) gọi ghi quay vòng (rotate register) – Thanh ghi nối tiếp có liệu ngõ khơng nối đến ngõ vào gọi ghi dịch (shift register) • Thanh ghi song song (Parallel register): liệu nạp vào ghi theo dạng song Thanh ghi gọi ghi nạp (load register) 57 Truyền liệu ghi (Register Data Transfer) Ngõ vào song song - ngõ song song (PIPO) (Parallel in/parallel out) 58 Truyền liệu ghi (Register Data Transfer) Ngõ vào nối tiếp - ngõ nối tiếp (SISO) (serial in/serial out) 59 Truyền liệu ghi (Register Data Transfer) Ngõ vào song song - ngõ nối tiếp (PISO) (Parallel in/serial out) SH/LD =  parallel in/serial out SH/LD =  serial in/serial out 60 Truyền liệu ghi (Register Data Transfer) Ngõ vào nối tiếp - ngõ song song (SIPO) (serial in/parallel out) 61 Bộ đếm ghi dịch (Shift Register Counter) • Bộ đếm ghi dịch sử dụng feedback—dữ liệu ngõ FF cuối kết nối ngược lại ngõ vào FF 62 Bộ đếm ghi dịch Bộ đếm vòng tròn (Ring counter) • Bộ đếm vòng tròn đếm ngõ FF sau kết nối đến ngõ vào FF Bộ đếm vòng tròn 4-bit (MOD-4) Biểu đồ chuyển trạng thái (Q0: MSB, Q3: LSB) Bảng Dạng sóng đếm vòng tròn 63 Bộ đếm ghi dịch Bộ đếm vòng tròn (Ring counter) • Tần số ngõ FF 1/N tần số xung Clock đếm vòng tròn MOD-N – Bộ đếm vòng tròn MOD-N  cần N flip-flop – Bộ đếm vòng tròn yêu cầu nhiều FF đếm Binary thơng thường có hệ số đếm (ví dụ: MOD-8 cần FF so với FF đếm thông thường) – Sự giải mã cho trạng thái đạt cách lấy giá trị ngõ tương ứng FF mà khơng cần dùng đến mạch giải mã • Để hoạt động xác, đếm vòng tròn phải bắt đầu với FF có ngõ FF lại có ngõ – Khi bật nguồn, giá trị FF khơng dự đốn được, đếm sử dụng chân Preset để định giá trị cho FF chân Clear để xóa FF lại trước xung Clock đưa vào 64 Bộ đếm ghi dịch Bộ đếm Jonhson (Jonhson counter) • Trong đếm Johnson hay đếm vòng xoắn (twisted-ring counter) ngõ bù (Q-bù) FF cuối kết nối với ngõ vào FF Bộ đếm Johnson 3-bit (MOD-6) (Q0: MSB, Q2: LSB) Bảng Biểu đồ chuyển trạng thái Dạng sóng đếm Jonhson 65 Bộ đếm ghi dịch Bộ đếm Jonhson (Jonhson counter) • Với hệ số đếm N (N số chẵn), đếm Johnson cần N/2 flip-flop • Dạng sóng ngõ FF xung vuông (50% duty cycle) tần số 1/N tần số xung Clock • Dạng sóng ngõ FF bị dịch chu kì so với dạng sóng ngõ FF trước (giống đếm vòng tròn) Bộ đếm Johnson 3-bit (MOD-6) (Q0: MSB, Q2: LSB) Dạng sóng đếm Jonhson 66 Bộ đếm ghi dịch Bộ đếm Jonhson (Jonhson counter) • Bộ đếm Johnson cần cổng logic bên ngồi để giải mã cho trạng thái • Cổng AND-2 dùng để giải mã cho đếm Jonhson mà không quan tâm số FF sử dụng 67 Câu hỏi thảo luận? Bộ đếm ghi dịch cần nhiều FF đếm Binary thông thường với hệ số đếm (MOD number)? Bộ đếm ghi dịch cần mạch giải mã phức tạp đếm Binary thông thường? Làm để chuyển đổi đếm vòng tròn sang đếm Johnson? Đúng hay Sai? a) Ngõ đếm vòng tròn luôn xung vuông b) Mạch giải mã cho đếm Johnson đơn giản đếm Binary thông thường? c) Bộ đếm vòng tròn Johnson đếm đồng bộ? Cần FF để thiết kế đếm vòng tròn MOD-16? Bộ đếm Johnson MOD-16? 68 Thảo luận? 69 ... thái đếm - Trạng thái Reset đếm: Q2Q1Q0 = 010 - Trạng thái khơng có chu trình đếm Q2Q1Q0 = 011, 100 24 Thiết kế đếm bất đơng MOD-X (tt) Ví dụ: Thiết kế đếm lên bất đồng MOD-5 dùng FF-T có xung... vào J, K MOD-6 counter? 15 Bộ đếm có Hệ số đếm < 2N (tt) Bộ đếm MOD-6 tạo từ đếm MOD-8 cách clear đếm trạng thái 110 xuất 16 7-4 Counters with MOD Number