Chương 3 CONG LOGIC

Trường ĐH Giao Thông Vận Tải-CSII Khoa: Điện – Điện Tử Bộ môn: Kỹ Thuật Điện Tử KIỂM TRA BÀI CŨ  CÂU 1: Hàm logic gì? Thế hệ hàm logic đầy đủ? Cho ví dụ?  CÂU 2: Nêu phương pháp biểu diễn hàm logic ?  CÂU 3: Tối thiểu hóa hàm sau phương pháp đại số: F ( A, B, C, D)  ( A  BC )  A.( B  C )( AD  C )  CÂU 4: Tối thiểu hóa hàm sau phương pháp bìa Karnaugh: F(A,B,C,D) = ∑(0,2,5,6,9,11,13,14) Nội dung 3.1 CÁC KHÁI NIỆM 3.2 CÁC CỔNG LOGIC CƠ BẢN 3.2 CÁC HỌ VI MẠCH SỐ MỤC TIÊU CỦA BÀI HỌC  Nắm rõ nguyên lý, cấu tạo cổng logic  Biết cách chuyển đổi cổng logic  Phân biệt công nghệ chế tạo IC  Thực hàm logic cổng logic 3.1 CÁC KHÁI NIỆM  Cổng logic tên gọi chung mạch điện tử có chức thực hàm logic  Cổng logic chế tạo cơng nghệ khác (Lưỡng cực, MOS), chế tạo cơng nghệ tích hợp-IC (Integrated circuit) 3.1 CÁC KHÁI NIỆM Dựa vào số cổng logicphân loại IC số sau:  Số cổng < 10: SSI (Small Scale Integrated)  10 < Số cổng < 100: MSI (Medium Scale Integrated)  100 < Số cổng < 1000: LSI (Large Scale Integrated)  1000 < Số cổng < 10000: VLSI (Very Large Scale Integrated)  Số cổng > 10000: ULSI (Ultra Large Scale Integrated) 3.1 CÁC KHÁI NIỆM  Giản đồ điện mức logic số cổng logic thuộc họ TTL: Vcc [1] VIH(min) Logic mờ VIL(max) 0V [0]  VIH(min)(Hight-level Input voltage): điện áp cần bé để ngã vào mức [1]  VIL(max)(Low-level Input voltage): điện áp cần lớn để ngã vào mức [0] 3.1 CÁC KHÁI NIỆM Các tham số dòng điện điện áp:  VIH(min)(Hight-level Input voltage): điện áp cần bé để ngã vào mức [1]  VIL(max)(Low-level Input voltage): điện áp cần lớn để ngã vào mức [0]  VOH(min)(Hight-level Output voltage): điện áp cần bé để ngã mức [1]  VOL(max)(Low-level Output voltage): điện áp cần lớn để ngã mức [0]  IIH: dòng điện vào có VIH 3.2 CÁC CỔNG LOGIC CƠ BẢN a Cổng NOT A-INPUT Q-OUTPUT NOT Q= A TRUTH TABLE 74LS04 A Q 1 3.2 CÁC HỌ VI MẠCH SỐ  b Cổng logic dùng BJT Họ TTL (Transistor - Transistor -Logic) cấu tạo tương đương Q1 CỔNG NAND Transistor Q1 sử dụng gồm tiếp giáp BE1, BE2 tiếp giáp BC Tiếp giáp BE1, BE2 Q1 thay cho D1, D2 tiếp giáp BC thay cho D3 sơ đồ mạch cổng NAND họ DTR 3.2 CÁC HỌ VI MẠCH SỐ  b Cổng logic dùng BJT Họ ECL (Emitter-Coupled-Logic) 3.2 CÁC HỌ VI MẠCH SỐ Đặc tính loại TTL 74xx: VCC=5 ±0,5 V nhiệt độ hoạt động 00 C đến 700 C 54xx: VCC=5 ±0,25 V nhiệt độ hoạt động -550 C đến 1250 C  Trước số 74 thường có thêm ký hiệu để hãng sản xuất Thí dụ SN hãng Texas, DM National Semiconductor, S Signetics  Các thông số kỹ thuật (nhất công suất-vận tốc) cải tiến ta có loại khác nhau: 74 chuẩn, 74L (Low power), 74 H (High speed), 74S (Schottky), 74LS (Lowpower Schottky), 74AS (Advance Schottky), 74ALS (Advance Low power Schottky), 74F (Fast) 3.2 CÁC HỌ VI MẠCH SỐ  c Cổng logic dùng MOSFET MOSFET (Metal Oxyt Semiconductor Field Effect Transistor), gọi IGFET (Isolated Gate FET - Transistor trường có cực cổng cách ly) 3.2 CÁC HỌ VI MẠCH SỐ Đặc tính CMOS (Complementary MOS)     Họ CMOS dùng MOSFET kênh P lẫn MOSFET kênh N mạch để thực chức logic CMOS tốc độ cao có cơng suất tiêu tán thấp, chí thấp so với họ MOS khác Họ CMOS có khả miễn nhiễu cao so với họ TTL Nhưng nhược điểm CMOS là: quy trình chế tạo phức tạp N- MOS P-MOS mật độ tích hợp thấp 3.2 CÁC HỌ VI MẠCH SỐ Đặc tính CMOS Nhận dạng vi mạch số họ CMOS  CD40XXX  MC140XXX  74CXXX  45XX  145XX XXX, XX: chức CD40, MC140, 74C, 45, 145: họ CMOS 3.2 CÁC HỌ VI MẠCH SỐ Đặc tính CMOS  Các thông số - Điện áp nguồn cung cấp Loại CMOS CD4000A,B, CD45000 MC14000A,B, MC14500 74C 74HC 74HCT VDD - 15V - 15V - 15V - 6V 4,5 - 5,5V GIAO TIẾP GIỮA CÁC HỌ IC SỐ  Do tính chất điện khác hai họ TTL CMOS nên việc giao tiếp chúng nhiều trường hợp nối trực tiếp mà phải nhờ mạch trung gian TTL thúc CMOS  CMOS kích thích TTL  CÂU HỎI So sánh họ vi mạch số TTL CMOS?  Tìm hiểu PLD gì?  Tìm hiểu VHDL gì?  Tìm datasheet IC cổng logic bản?  BÀI TẬP Hàm logic F(A, B, C) thỏa tính chất sau : F(A,B,C) = có biến a- Lập bảng thật cho hàm F b- Vẽ mạch logic tạo hàm F Thiết kế mạch gồm ngã vào D, E ngã P, C thỏa điều kiện sau đây: - Nếu E = 1, D = ⇒P = 1, C = - Nếu E = 1, D = ⇒P = 0, C = - Nếu E = 0, D=bất kỳ ⇒P = 1, C = BÀI TẬP Cho sơ đồ mạch sau, viết hàm ngõ F1 F2 BÀI TẬP Viết biểu thức hàm Y theo biến A,B,C,D Rút gọn hàm logic Thay mạch mạch gồm cổng NAND ngã vào? BÀI TẬP Vẽ mạch tương đương cổng EX-OR dùng toàn cổng NAND ? Dùng định lý De-Morgan, biểu thức hàm EX-OR viết lại: BÀI TẬP Thiết kế mạch thực hàm sau dùng toàn cổng NAND ngã vào: a./f(A,B,C) = (ABC)2 số chẵn b./f(A,B,C) = có biến = c./f(A,B,C) = số nhị phân (ABC)2 > d./f(A,B,C) = số biến có giá trị số chẵn e./f(A,B,C) = có biến = Rút gọn hàm logic : f(A,B,C,D) = Σ(0,1, 2, 4, 5, 8), A = MSB Hàm không xác định với tổ hợp biến(3,7,10) Dùng số cổng NOR để thực mạch tạo hàm BÀI TẬP 8.Cho hàm số: F(ABCD) = ∑(3,5,7,11,13,15) a) Viết biểu thức đại số đầy đủ cho hàm b) Viết biểu thức dạng tối thiểu hóa cho hàm c) Vẽ sơ đồ logic cho hàm dùng cổng NAND đầu vào d) Vẽ sơ đồ logic cho hàm dùng cổng NOR đầu vào Hàm F(A,B,C) xác đinh bảng thật: a- Dùng đồKarnaugh rút gọn hàm F b- Vẽsơ đồmạch logic thực hàm F c- Vẽ lại mạch chỉdùng cổng NOR hai ngã vào ... CỔNG LOGIC CƠ BẢN 3.2 CÁC HỌ VI MẠCH SỐ MỤC TIÊU CỦA BÀI HỌC  Nắm rõ nguyên lý, cấu tạo cổng logic  Biết cách chuyển đổi cổng logic  Phân biệt công nghệ chế tạo IC  Thực hàm logic cổng logic. .. BJT o Họ RTL (Resistor Transistor Logic) o Họ DTL (Diode-Transistor -Logic) o Họ TTL (Transistor - Transistor -Logic) o Họ ECL (Emitter-Coupled -Logic)  c Cổng logic dùng MOSFET  Bây tồn hai họ... CỔNG LOGIC CƠ BẢN  Dùng cổng NOR làm cổng AND  Dùng cổng NOR làm cổng NAND VÍ DỤ 3.2 CÁC HỌ VI MẠCH SỐ Phân loại cổng logic theo phương pháp chế tạo  a Cổng logic dùng Diode:  b Cổng logic