Bài giảng cung cấp cho người học các kiến thức: Hệ thống số đếm và khái niệm về mã; Cổng Logic và đại số Boole. Hi vọng đây sẽ là một tài liệu hữu ích dành cho các bạn sinh viên đang theo học môn dùng làm tài liệu học tập và nghiên cứu.
MẠCH SỐ Mã học phần: VL264 Số tín chỉ: 2 Thời gian: 30 tiết Tài liệu tham khảo: Nguyễn Hữu Phương, “Mạch Số”, Nhà xuất bản thống kê, 2001 Ronald J. Tocci, “Digital Systems: principles and applications”, PrenticeHall international, Inc Về học tập, thi cử và kiểm tra: Seminar: 2đ Kiểm tra: 2đ (2 đến kiểm tra (15 – 30 phút), 0.5đ -1đ, sv thiếu 1 2 bài kiểm tra sẽ bò cấm thi) Thi cuối kỳ: 6đ Nộp mạch thí nghiệm: nhóm tối đa sv, mạch tối đa 2đ (đây điểm cộng thêm) Nộp tập: trường hợp điểm tổng kết < 5đ xem xét sv nộp tập đầy đủ Bài 1 HỆ THỐNG SỐ ĐẾM VÀ KHÁI NIỆM VỀ MÃ I. Mạch tương tự và mạch số Mạch tương tự: Mạch tương tự (mạch Analog) xử lý các tín hiệu tương tự (là tín hiệu có biên độ biến thiên liên tục theo thời gian). Việc xử lý bao gồm các vấn đề: chỉnh lưu, khuếch đại, điều chế, tách sóng Nhược điểm: Chống nhiễu thấp (nhiễu dễ xâm nhập) Phân tích, thiết kế mạch phức tạp Mạch số: Mạch số (mạch Digital) xử lý các tín hiệu số (là tín hiệu có biên độ biến thiên khơng liên tục theo thời gian hay rời rạc thời gian), nó được biểu diễn dưới dạng sóng xung với 2 mức điện thế cao và thấp mà tương ứng với 2 mức điện thế này là 2 mức logic của mạch số. Việc xử lý bao gồm các vấn đề: lọc số, điều chế số, gain điều chế số, mã hóa, giải mã, … Một số ưu điểm của mạch số: Đơn giản, dễ hiểu Dễ phân tích, thiết kế Độ xác cao, ảnh hưởng nhiễu Khả lưu trữ, truyền tải Dễ tạo mạch tích hợp Hoạt động lập trình Vì vậy, mạch số sử dụng phổ biến tất lónh vực: đo lường số, truyền II. Hệ thống số đếm • Hệ đếm là tập hợp các phương pháp gọi và biểu diễn các con số bằng các ký hiệu có giá trị số lượng xác định gọi là chữ số • Hệ đếm chia làm 2 loại: o Hệ đếm theo vị trí: là hệ đếm mà trong đó giá trị số lượng của chữ số còn phụ thuộc vào vị trí của nó đứng trong con số VD: 1991 (hệ thập phân) 1111(hệ nhị phân) o Hệ đếm khơng theo vị trí: là hệ đếm mà trong đó giá trị số lượng của chữ số khơng phụ thuộc vào vị trí của nó đứng trong con số VD: Hệ La mã I, II, III, … III. CƠ SỐ CHUYỂN ĐỔI CƠ SỐ Bất số nguyên dương R (R>1) chọn làm số cho hệ thống số Nếu hệ thống có số R số từ đến (R-1) sử dụng Ví dụ: R=8 chữ số cần thiết 0,1,2,3,4,5,6,7 Các hệ thống số thông dụng kỹ thuật số: • Thập phân (cơ số 10) • Nhò phân (cơ số 2) • Bát phân (cơ số 8) • Thập lục phân (cơ số 16) Đổi từ cơ số d sang cơ số 10: Về phương pháp, người ta khai triển con số trong cơ số d dưới dạng đa thức theo cơ số của nó VD: 1101, đổi sang thập phân là 1101(2)=1.23 + 1.22 + 0.21 + 1.20 = 13(10) Đổi từ cơ số 10 sang cơ số d: Về phương pháp, người ta lấy con số trong cơ số chia liên tiếp cho cơ số d đến khi nào thương bằng khơng thì thơi Tóm tắt A B OR AND 0 + 0 = 0 0 + 1 = 1 1 + 0 = 1 1 + 1 = 1 0 . 0 = 0 0 . 1 = 0 1 . 0 = 0 1 . 1 = 1 C 10 Y A NOT 1 10 74 04 74 LS08 C 74 32 A B Y Y 74 32 10 74 32 C 74 LS08 Y A B 10 74 32 74 04 4. COÅNG NAND A B Y & 74LS00 74LS00 A B Bảng trạng thái: Y 7404 74LS08 Y AB A = 0 > Y = 1 baát chaáp B A = -> Y B = Biến số A B 0 1 1 Hàm số Y 1 A A B B 74LS00 Y t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 Y 5. COÅNG NOR A B Y 74 LS02 A B 74 LS02 74 LS32 Y 74 LS04 A B A = 1 > Y = 0 A = 0 > Y = B Y Bảng trạng thái: Biến số Hàm A B soá Y 0 1 1 0 6. COÅNG EXOR (EXCLUSIVEOR) A B Y 74 LS86 =1 Bảng trạng thái: 74 LS86 Biến số Y A B AB AB Cùng trạng thái ngõ = Khác trạng thái ngõ = Hàm số A B Y 0 1 1 1 III. ĐẠI SỐ BOOLE Các phép tính áp dụng cho logic là: OR AND NOT 0 + 0 = 0 0 + 1 = 1 1 + 0 = 1 1 + 1 = 1 Các đònh lý: 0 . 0 = 0 0 . 1 = 0 1 . 0 = 0 1 . 1 = 1 1 (1)X = (5) X + = X (2)X = X (6) X + = (3)X X X=X (7) X +XX = X (4)X =0 (9) X + Y = Y + X (giao hoaùn) (10) X Y = Y X (giao hoaùn) (11) X + (Y + Z) = (X + Y) + Z = X + Y + Z (phối hợp) (12) X(YZ) = (XY)Z = XYZ (phối hợp) (13a) X(Y + Z) = XY + XZ (phân bố) (13b) (W + X)(Y + Z) = WY + XY + WZ + XZ (phân bố) XY (14) X + XY = X *(15) Đònh luật = DeX Morgan: X+ + Y (16) X Y (17) X.Y X.Y X Y VD: Z sau: (A C).(B D) 1/ Tối giải biểu thức 2/ Dùng cổng NAND cổng NOT để vẽ mạch điện có biểu thức Z A B C 3/ Dùng cổng AND, cổng OR cổng NOT để vẽ mạch điện có biểu thức (a) X AB(C D) (b) Z A B C DE B C D (c) Y M N PQ (d) X W PQ (e) Z MN(P N) 4/ Dùng đònh luật De Morgan tối giản biểu thức: (a) Y ABC (b) Y A BC (c) Y ABCD (d) Y A(B C )D (e) Y (M N)(M N) (f) Y ABCD III. BẢN ĐỒ KARNAUGH Bản đồ Karnaugh cách trình bày bảng thật dạng đồ để diễn tả liên hệ logic ngõ biến ngõ vào Số ô chiếm số hạng đồ Karnaugh 2n-p với n số biến * biến A p sốBiến Hàm số hàmAsố, biến số số: A A số số số hạng * biến số: A A B A B B A B AB B A A B Y 0 1 1 AB AB AB AB - Ô kề ô từ ô đến ô có số thay đổi - Khi biến đơn giản biểu thức ta phải khoanh vòng tròn, mà vòng ô phải kề phải vòng lớn AB AB AB AB * bieán C A B C A B C AB C A B C soá: C A B C A BC ABC A B C * biến số: AB AB 0100 1100 1000 0001 0101 1101 1001 0011 0111 1111 1010 0010 0110 1110 1011 AB AB 0000 CD CD CD CD * Ví dụ 1:Y AB C C ABC AB AB 0 1 0 AB AB * Ví dụ 2:Y C C AB C ABC AB BC AB AB 1 0 1 AB C Y AB BC AB Y A BC * Ví dụ 3: a) Y ABCD ABC D AB CD CD CD CD AB ABCD AB CD AB AB 1 1 1 Y AD ABC b) Y ABC c) Y (C D) A CD AB C D A BC ABC ABCD AB C AB C AB C A B CD ACD ABCD IV. Thời gian trễ ngang qua cổng logic 5V td: thời gian trì hoãn tr: thời tăng (rise time) 0V 90% 90% 10% 10% td tr ton ton: thời gian mở (turn on time) ts tf toff tp: thời gian có xung (pulse time) ts: thời gian trữ(storage time) tf: thời gian giảm (fall time) Thời gian trễ từ – ns ( nanô giây ) toff: thời gian tắt (turn Người ta giảm thời gian ton toff cách off time) gắn thêm tụ CB thích hợp ngang qua RB để nạp V Phân loại TTL - Thường hay chuẩn (standard): 74 Công suất thấp (low power): 74L Công suất cao (high power): 74H Schottky công suất thấp: 74LS Schottky tiên tiến (advanced schottky ): 74AS Schottky nhanh (fast schottky): 74F Schottky coâng suất thấp tiên tiến: 74ALS ỗi loại có dạng mạch: TTL cực thu nối cao TTL cực thu để hở: + Nối ngõ lại với + Tạo tính NOR ... hệ thống số Nếu hệ thống có số R số từ đến (R-1) sử dụng Ví dụ: R=8 chữ số cần thiết 0,1,2,3,4,5,6,7 Các hệ thống số thông dụng kỹ thuật số: • Thập phân (cơ số 10) • Nhò phân (cơ số 2) ... này là 2 mức logic của mạch số. Việc xử lý bao gồm các vấn đề: lọc số, điều chế số, gain điều chế số, mã hóa, giải mã, … Một số ưu điểm của mạch số: Đơn giản, dễ hiểu Dễ... tổng kết < 5đ xem xét sv nộp tập đầy đủ Bài 1 HỆ THỐNG SỐ ĐẾM VÀ KHÁI NIỆM VỀ MÃ I. Mạch tương tự và mạch số Mạch tương tự: Mạch tương tự (mạch Analog) xử lý các tín hiệu tương