Nội dung của bài giảng trình bày các cổng logic cơ bản; một số cổng ghép thông dụng; tính đa chức năng của cổng NAND, NOR; IC số. Mời các bạn cùng tham khảo bài giảng để nắm chi tiết nội dung kiến thức.
KỸ THUẬT SỐ (DIGITAL ENGINEERING) C T H GIỚI THIỆU MÔN HỌC ☺: Cao Thị Thu Hương : huongct@neu.edu.vn : A1-1310 T C H C T H NỘI DUNG HỌC PHẦN KỸ THUẬT SỐ ĐẠI SỐ LOGIC CÁC CỔNG LOGIC CÁC MẠCH TỔ HỢP CÁC MẠCH DÃY huongct@neu.edu.vn KỸ THUẬT SỐ (DIGITAL ENGINEERING) C T H CHƯƠNG 2: CỔNG LOGIC ☺: Cao Thị Thu Hương : huongct@neu.edu.vn : A1-1310 T C H C T H CHƯƠNG 2: CỔNG LOGIC 2.1 Các cổng logic 2.2 Một số cổng ghép thơng dụng 2.3 Tính đa chức cổng NAND, NOR 2.4 IC số huongct@neu.edu.vn C T H CHƯƠNG 2: CỔNG LOGIC 2.1 Các cổng logic 2.2 Một số cổng ghép thơng dụng 2.3 Tính đa chức cổng NAND, NOR 2.4 IC số huongct@neu.edu.vn C T 2.1 Các cổng logic H ❖Để thể hàm logic mạch điện người ta sử dụng cổng logic ❖Các cổng logic xây dựng dựa cấu hình mạch chuyên biệt gọi họ mạch logic, điển hình là: ▪ Mạch logic Điện trở - Transistor (RTL) ▪ Mạch logic Điốt – Transistor (DTL) ▪ Mạch logic Transistor – Transistor (TTL), CMOS,… huongct@neu.edu.vn AC T 2.1 Các cổng logic H ❖Cổng NOT ഥ ▪ Cổng NOT thực hàm phủ định: Y = A ▪ Kí hiệu cổng: ▪ Hoạt động cổng NOT mô tả bảng trạng thái sau: H (High) L (Low) huongct@neu.edu.vn AC T 2.1 Các cổng logic H ❖Cổng OR ▪ Cổng OR thực hàm cộng logic: Y =A+B với hàm nhiều biến: Y(X1,X2,…,Xn) = X1+X2+ … +Xn ▪ Kí hiệu cổng: • VD: huongct@neu.edu.vn AC T 2.1 Các cổng logic H ❖Cổng OR ▪ Nguyên lý hoạt động cổng OR: ▪ Ví dụ: A Y B t0 huongct@neu.edu.vn t1 t2 t3 t4 t0 t1 t2 t3 t4 AC T 2.1 Các cổng logic H ❖Cổng AND ▪ Cổng AND thực hàm nhân logic: Y =A.B với hàm nhiều biến: Y(X1,X2,…,Xn) = X1.X2… Xn ▪ Kí hiệu cổng: • VD: huongct@neu.edu.vn 10 C T 2.3 Tính đa chức cổng NAND, NOR H ❖Ví dụ: tạo cổng logic XOR từ cổng NAND hai đầu vào: F = AB + AB = AB + AA + AB + BB ( ) ( = A B+A +B A+B ) = AAB + BAB = AAB + BAB = AAB BAB ▪ Hàm có sơ đồ mạch sau: A B huongct@neu.edu.vn F A F B 28 C T H CHƯƠNG 2: CỔNG LOGIC 2.1 Các cổng logic 2.2 Một số cổng ghép thông dụng 2.3 Tính đa chức cổng NAND, NOR 2.4 IC số huongct@neu.edu.vn 29 C T H 2.4 IC số ❖Các phần tử logic cấu thành từ linh kiện điện tử ❖Các linh kiện điện tử kết hợp với thường dạng mạch tích hợp hay gọi IC (Integrated Circuit) ❖Mỗi IC có chức xác định chế tạo cơng nghệ thích hợp ❖Các IC đại thường đa sử dụng linh hoạt nhiều thiết bị điện tử khác huongct@neu.edu.vn 30 C T 2.4 IC số H ❖Các đặc điểm IC: ▪ Ưu điểm: tăng mật độ linh kiện, làm giảm thể tích, giảm trọng lượng kích thước mạch ▪ Nhược điểm: hỏng linh kiện hỏng IC ❖Phân loại IC: phân loại IC theo nhiều tiêu chí khác nhau: ▪ Phân loại theo chất tín hiệu điện vào/ra IC ▪ Phân loại theo mật độ tích hợp ▪ Phân loại theo công nghệ chế tạo huongct@neu.edu.vn 31 C T 2.4.1 Phân loại IC H ❖ Phân loại theo chất tín hiệu điện vào/ra IC ▪ Tín hiệu điện chia thành loại: tín hiệu tương tự tín hiệu số • Tín hiệu tương tự tín hiệu có biên độ biến thiên liên tục theo thời gian • Tín hiệu số tín hiệu có biên độ quy vào hai giá trị hữu hạn mang ý nghĩa logic hay 1, ứng với hai mức thấp L (Low) hay cao H (High); tín hiệu gián đoạn theo thời gian ▪ IC làm việc với tín hiệu tương tự gọi IC tương tự IC làm việc với tín hiệu số gọi IC số huongct@neu.edu.vn 32 C T 2.4.1 Phân loại IC H ❖ Phân loại theo chất tín hiệu điện vào/ra IC ▪ IC tương tự: • Phần lớn IC tương tự vi mạch chuyên dụng, xử lý tín hiệu tương tự Ở đây, tập trung xem xét IC số ▪ IC số: • IC số bao gồm từ cổng logic bản, cổng logic thường dùng, mạch nhớ, mạch tổ hợp, đếm,… loại mạch phức tạp mạch điều khiển ngoại vi, vi xử lý,… • Các IC số sử dụng rộng rãi lĩnh vực huongct@neu.edu.vn 33 C T 2.4.1 Phân loại IC H ❖ Phân loại theo mật độ tích hợp ▪ Mật độ tích hợp tổng số phần tử tích cực (transistor) cổng logic chứa đơn vị diện tích mảnh tinh thể bán dẫn mạch tích hợp ▪ Mức tích hợp tổng số phần tử tích cực (transistor) cổng logic chứa mảnh tinh thể bán dẫn mạch tích hợp huongct@neu.edu.vn 34 C T 2.4.1 Phân loại IC H ❖ Phân loại theo mật độ tích hợp ▪ Một số loại mạch tích hợp theo mật độ tích hợp: • SSI: Small scale integration - Tích hợp qui mơ nhỏ • MSI: Medium scale intergration - Tích hợp qui mơ trung bình • LSI: Large scale integration - Tích hợp qui mơ lớn • VLSI: Very large scale integration - Tích hợp qui mơ lớn • ULSI: Ultra-large scale integration - Tích hợp qui mơ lớn • GSI: Giga scale integration - Tích hợp qui mơ mức giga huongct@neu.edu.vn 35 C T H 2.4.1 Phân loại IC ❖ Phân loại theo công nghệ chế tạo Mạch Mạch tích tích hợp hợp (IC) (IC) IC IC màng màng (film (film IC IC)) IC IC nguyên nguyên khối khối (Monolithic (Monolithic IC) IC) IC IC số số IC IC lai lai (hibrid (hibrid IC) IC) IC IC tương tương tự tự huongct@neu.edu.vn DTL DTL IC IC tương tương tự tự Transistor Transistor trường trường FET FET Transistor Transistor Lưỡng Lưỡng cực cực RTL RTL IC IC số số TTL TTL ECL ECL MOS MOS CMOS CMOS 36 C T 2.4.2 Sơ đồ chân ký hiệu thân IC H ❖Các IC thường chế tạo dạng vỏ dẹt, có loại: ▪ IC hàng chân SIP (Single Inline Package) hay SIPP (Single In-line Pin Package) ▪ IC có hai hàng chân DIP (Dual Inline Package) ▪ IC chân dạng lưới PGA (Pin Grid Array): vỏ vuông, chân xung quanh huongct@neu.edu.vn 37 C T H 2.4.2 Sơ đồ chân ký hiệu thân IC ❖Các ký hiệu thân IC cho biết thông tin tên hãng sản xuất, chức IC,… ❖Người sử dụng tra cứu thơng tin IC thông qua sổ tay tra cứu IC hãng sản xuất huongct@neu.edu.vn 38 C T H 2.4.3 IC họ TTL CMOS ❖ IC họ TTL: ▪ IC họ TTL sử dụng cấu trúc tảng từ transistor (BJT) nên có đầy đủ ưu điểm Transistor (công suất tiêu thụ thấp…), điện áp Vdd = 5V ▪ Một số ví dụ IC tích hợp sẵn cổng logic AND, NAND, NOR: huongct@neu.edu.vn 39 C T H 2.4.3 IC họ TTL CMOS ❖ IC họ CMOS: ▪ IC họ CMOS sử dụng cấu trúc tảng từ MOSFET mang nhiều đặc điểm trội TTL ▪ Ban đầu đời tốc độ dòng CMOS chậm dòng TTL nhiều, sau với hàng loạt cải tiến tốc độ CMOS ngang với TTL ▪ Hiện nay, dòng CMOS dần thay cho TTL ▪ Điện áp hoạt động Vdd = 5V - 15V huongct@neu.edu.vn 40 C T 2.4.4 Xử lý cổng thừa, đầu vào thừa H ❖Xử lý cổng thừa: ▪ Nối đầu vào cổng thừa với đất dương nguồn cho đầu có mức logic • Vì lúc cơng suất tiêu thụ cổng đạt giá trị nhỏ ❖Xử lý đầu vào thừa: ▪ Nối đầu vào thừa với đất dương nguồn cho tính chất cổng khơng bị thay đổi nối chân thừa với chân sử dụng huongct@neu.edu.vn 41 C T H 42 ...C T H NỘI DUNG HỌC PHẦN KỸ THUẬT SỐ ĐẠI SỐ LOGIC CÁC CỔNG LOGIC CÁC MẠCH TỔ HỢP CÁC MẠCH DÃY huongct@neu.edu.vn KỸ THUẬT SỐ (DIGITAL ENGINEERING) C T H CHƯƠNG 2: CỔNG LOGIC ☺: Cao Thị Thu Hương... A 1-1 310 T C H C T H CHƯƠNG 2: CỔNG LOGIC 2.1 Các cổng logic 2.2 Một số cổng ghép thông dụng 2.3 Tính đa chức cổng NAND, NOR 2.4 IC số huongct@neu.edu.vn C T H CHƯƠNG 2: CỔNG LOGIC 2.1 Các cổng. .. logic 2.2 Một số cổng ghép thơng dụng 2.3 Tính đa chức cổng NAND, NOR 2.4 IC số huongct@neu.edu.vn C T 2.1 Các cổng logic H ❖Để thể hàm logic mạch điện người ta sử dụng cổng logic ❖Các cổng logic