Tài liệu Kỹ thuật số được biên soạn nhằm trang bị cho các bạn những kiến thức về những kiến thức chung; hàm logic và cổng logic; vi mạch số. Mời các bạn tham khảo tài liệu để bổ sung thêm kiến thức về lĩnh vực này. Tài liệu phục vụ cho các bạn chuyên ngành Điện - Điện tử.
Chơng mở đầu Kiến thức chung môn học I.Kháiniệmvềtínhiệu Tín hiệu đại lợng vật lý mang tin khía cạnh đó, tín hiệu đợc chia thành hai loại chính: + Tín hiệu tơng tự (analog signals): Là loại tín hiệu mà biên độ tín hiệu (điện áp hay dòng điện) biến thiên liên tơc theo thêi gian mét giíi h¹n cho phÐp nói chung biên độ tín hiệu chứa đựng th«ng tin tÝn hiƯu VÝ dơ: Ta xÐt sù biÕn thiên nhiệt độ TC phòng theo thời gian 24 (một ngày đêm cụ thể đó) Tín hiệu nhiệt độ T00C tín hiệu analog, vẽ nên đờng cong (giả sử có dạng hình 1) Trên đồ thị, thời điểm t0, giá trị biên độ tín t0 t hiệu nhiệt độ phòng thời điểm Hình Tín hiệu analog Và thay đổi biên độ phản ánh thay đổi nhiệt độ tơng ứng + TÝn hiƯu sè (Digital signals): Lµ tÝn hiƯu mµ biên độ tín hiệu (điện áp hay dòng điện) quy vào hai giá trị hữu hạn ứng với hai møc lµ thÊp (L - low) vµ cao (H - high), mang ý nghÜa logic vµ Trong tín hiệu số, thông tin tín hiệu đợc chứa c¸c møc logic (0 hay 1) cđa tÝn hiƯu số Giá trị biên độ thể mức logic Trong hệ mạch logic, tín hiệu số theo chuẩn TTL, mức điện áp khoảng từ 3,2V đến 5V quy mức cao (H - high, tơng ứng với mức logic 1), khoảng từ 0V đến 0,8V mức thấp (L - low tơng ứng với mức logic 0) Qua ta thấy, giá trị biên độ tín hiệu không hoàn toàn định giá trị tín hiệu Giả sử, thời điểm t0 ta nhận đợc tín hiệu số dù biên độ tín hiệu có giá trị 3,2V, 4V, 4,5V hay 5V chứa đựng lợng thông tin tín hiệu nh có mức logic (mức H) Cũng tơng tự biên độ tín hiệu nằm khoảng từ 0V đến 0,8V lµ møc logic (møc L) Chó ý lµ tài liệu này, ta đề cập tới mạch logic øng víi møc logic thn Møc H t¬ng øng víi møc logic 1, cßn møc L øng víi møc logic Ví dụ: Trong sensor loại bơm đo lợng xăng bán đợc xăng, dung tích xi lanh bơm 0,1 lit hay 0,01 lit tùy loại Và lần bơm đầu sensor cho xung để đa vào đếm tính số xăng Xung vào đếm tín hiệu số (Digital) dù biên độ lớn hay bé nhng nằm giới hạn mức cao, đợc đếm tính giá trị (xem U Uh sensor xăng Bộ đếm xung Ul t Hình Sensor đếm xăng Tín hiệu Digital hình 2) Từ ta có khái niệm mạch số: Các hệ thống số (còn gọi hệ mạch số hay hệ mạch logic) hệ thống thiết bị mạch điện tử làm việc với tín hiệu số, tức giá trị biên độ tín hiệu mạch đợc quy hai mức thấp cao, tơng ứng với hai mức logic Trong thực tế, tín hiệu Analog chiếm đa số dạng tín hiệu nguyên thuỷ hầu hết lĩnh vực nh đo lờng, điều khiển, thông tin, Tuy nhiên, phần lý thuyết tín hiệu, ngời ta chứng minh đợc điều là: Có thể chuyển đổi dạng tín hiệu Analog thành tín hiệu Digital ngợc lại với sai số cho phép Điều cho phép giải thích việc sử dụng rộng rãi kü thuËt sè nhiÒu lÜnh vùc khoa häc kü thuật sống để sử dụng đợc tính chất u việt tín hiệu số II.Vịtrívàđốitợngnghiêncứu Lĩnh vực kỹ thuật số bao gồm môn học nghiên cứu thiết bị, mạch điện làm việc với tín hiệu số, đợc gọi thiết bị số hay mạch số ta có phân biệt số ngành lĩnh vực kỹ thuật số + Phần Kỹ thuật số đợc trình bày giáo trình môn học nghiên cứu thiết bị số, mạch số để giải toán thực tế hay nhiệm vụ thực tế Tuy nhiên Kỹ thuật số, việc giải nhiệm vụ toán đợc thực cấu trúc nội bên mạch + Phần Kỹ thuật vi xử lý nghiên cứu thiết bị số, mạch số để giải toán thực tế hay nhiệm vụ thùc tÕ nh kü thuËt sè Tuy nhiªn Kü tht vi xư lý, cÊu tróc cđa m¹ch hay đợc gọi phần cứng đợc tạo ta tơng ứng với toán, việc thực nhiệm vụ toán đợc giải chơng trình hay gọi phần mềm Chơng trình đợc viết đợc nạp vào mạch Phần cứng lúc nơi thực chơng trình đa vào chơng trình thực xong toán đợc giải + Hệ thống máy tính số có nguyên lý thực toán tơng tự nh hệ vi xử lý Tuy nhiên phạm vi toán đợc thực máy tính lớn nhiều Các hệ vi xư lý chuyªn dơng thùc hiƯn mét hay mét số hạn chế toán hệ điều khiển, tự động, đo lờng, thông tin, thiết bị y tế, Còn hệ thống máy tính số đợc sử dụng chủ yếu để giải toán ứng dụng toán học, vật lý, kỹ thuật, kinh tế, Hơn máy tính đợc tạo cho nhiều loại đối tợng sử dụng Vì phần cứng máy tính đợc chế tạo tơng đối chuẩn hoá Còn với phần mềm có lớp phần mềm ngăn cách với phần cứng để làm thuận tiện cho ngời sử dụng Đó hệ điều hành chơng trình dịch Chú ý kü tht sè vµ kü tht vi xư lý, ta nghiên cứu theo hớng cấu trúc phơng pháp với ví dụ đợc thực toán đơn giản Còn thuật toán cho toán điển hình đợc nghiên cứu giáo trình khác nh ®iỊu khiĨn sè, ®o lêng sè, xư lý tÝn hiƯu số, III.Phơngphápnghiêncứu Từ vị trí môn học, hình thành phơng pháp nghiên cứu môn học Trong kỹ thuật số, toán thiết kế (hay toán tổng hợp) cần nghiên cứu phơng pháp tạo nên mạch số giải đợc yêu cầu toán thực tế Sau nghiên cứu nội dung môn học ta thấy, toán tổng hợp phải xây dựng đợc mạch điện cổng đáp ứng yêu cầu toán thực tế Còn toán phân tích đánh giá mạch số phơng diện làm việc khả làm việc mạch Trong kỹ thuật vi xử lý phải xây dựng đợc phần cứng (hay gọi tổ chức phần cứng) tơng ứng với toán thực tế Sau phải viết chơng trình giải yêu cầu toán nạp vào phần cứng Chi tiết hơn, mạch logic kỹ thuật số có hai loại mạch logic tổ hợp nạch logic dãy Ngời ta chứng minh đợc mạch logic số đợc mô hình hệ hàm logic biểu diễn mối quan hƯ logic cđa c¸c tÝn hiƯu víi c¸c tÝn hiệu vào, mà tín hiệu hàm logic biến tín hiệu vào Do đó, phần kiến thức toán phải nghiên cứu đại số logic, sở toán kỹ thuật số dẫn đến việc hoàn thiện nghiên cứu hệ hàm logic Trong phần bản, bạn đọc muốn nghiên cứu sâu để hiểu chất nghiên cứu kỹ toán tổng hợp phân tích mạch logic tổ hợp mạch logic dãy, ví dụ minh hoạ phần nguyên lý để tạo nên mạch mạch tổ hợp mach dãy thông dụng Còn cần nghiên cứu IC số xem xét phần IC khía cạnh: chức IC, chân tín hiệu IC mối quan hệ logic tín hiệu với tín hiệu vào IC bảng Do mạch logic số đợc tạo nên từ cácphần tử cổmg logic phần tử nhớ FF, nên kiến thức sâu điện tử xem phần tử nh hộp đen, thực chức hàm logic dễ dàng nghiên cứu đợc môn học IV.Nộidung Nội dung Kỹ thuËt sè 1” gåm ba phÇn chÝnh PhÇn thø nhÊt, mục đích trang bị kiến thức sở kỹ thuật số Phần gồm ba chơng: Chơng giới thiệu số hệ đếm mã đợc sử dụng rỗng rãi lĩnh vực số Một số khái niệm bit, byte, số nhị phân có dấu, đợc giới thiệu chơng Chơng chơng giới thiệu hàm logic Mục đích cuối chơng cho ngời đọc hiểu hệ hàm logic Ngoài chơng đề cập đến cổng logic bản, mối quan hệ cổng logic hàm logic Chơng cung cấp cho ngời đọc số kiến thức chung IC số Phần thứ hai gồm năm chơng phần giáo trình Phần nghiên cứu hai hệ mạch hệ mạch logic tổ hợp hệ mạch logic dãy Việc nghiên cứu hệ đợc thực việc nghiên cứu bốn toán tổng hợp mạch logic tổ hợp mạch logic dãy, phân tích mạch logic tổ hợp mạch logic dãy Đồng thời, phần đề cập tới mạch logic tổ hợp logic dãy thông dụng nguyên lý quan điểm sử dụng Chơng chơng 6, chơng đề cập đến khái niệm toán tổng hợp phân tích mạch logic tổ hợp mạch logic dãy Các chơng chơng giới thiệu mạch logic tổ hợp logic dãy thờng gặp Phần thứ ba phần mở rộng gồm chơng cung cấp cho bạn đọc mạch tạo xung biến đổi dạng xung cần thiết mạch số, chơng 10 giới thiệu mạch ADC DAC I.1. HƯ ®Õm I.1.1 Giíi thiƯu hƯ ®Õm Kü tht sè liên quan đến số, nên trớc tiên ta nghiên cứu hệ đếm Hệ đếm đợc sử dụng nhiỊu cc sèng còng nh khoa häc kü thuật với chức để đếm Hệ đếm có hai loại: có vị trí vị trí Hệ đếm có vị trí loại hệ đếm mà giá trị chữ số số phụ thuộc vào giá trị chữ số đó, mà phụ thuộc vào vị trí số, gọi trọng số Ngợc với hệ đếm có vị trí hệ đếm vị trí Ví dụ điển hình loại hệ đếm hệ ®Õm La M· (c¸c sè La M·) VÝ dơ: Sè 22 hệ đếm số 10 số đứng trớc có giá trị lớn gấp mời lần số ®øng sau Víi sè 22 biĨu diƠn theo hƯ đếm La Mã XXII Khi giá trị số X đứng trớc sau nh Trong phần sau, nghiên cứu hệ đếm có vị trí (hay đợc gọi hệ đếm có trọng số) Trong loại hệ đếm này, chữ số có vị trí đứng trớc (về bên trái) số đợc gọi có trọng số cao chữ số có vị trí đứng sau Các tham số đặc trng cho hệ đếm có vị trí là: Cơ số hệ đếm (A) số nguyên dơng lớn 1, chữ số sử dụng hệ đếm Số chữ số hệ đếm A I.1.2 Các hệ đếm thông dụng kü thuËt sè Trong cuéc sèng vµ lÜnh vùc kü tht sè, ngêi ta sư dơng mét sè hệ đếm thông dụng sau + Hệ đếm thập phân, c¬ sè 10 (hay c¬ sè D – Decimal) C¬ số A = 10 Và 10 chữ số đợc sử dụng để biểu diễn số hệ đếm 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, Hệ đếm số 10 đợc sử dụng rộng rãi cuéc sèng còng nh khoa häc kü thuËt + Hệ đếm nhị phân, số (hay sè B – Binary) C¬ sè A = Sư dụng chữ số cho hệ đếm Dãy số nguyên dơng tăng dần viết dới dạng số là: 0, 1, 10, 11, 100, 101, 110, 111, 1000, + Hệ đếm bát phân, sè (hay c¬ sè O – Octal) C¬ sè A = Sử dụng chữ số để biểu diễn số cho hệ đếm 0, 1, 2, 3, 4, 5, Dãy số nguyên dơng tăng dần viết dới dạng số là: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 10, 11, 12, , 17, 20, + Hệ đếm thập lục phân, c¬ sè 16 (hay c¬ sè H – Hexa) Cơ số A = 16 Sử dụng 16 chữ số để biểu diễn số cho hệ đếm 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F Dãy số nguyên dơng tăng dần viết dới dạng số 16 là: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, E, F, 10, 11, 12, , 1F, 20, Chú ý dãy số tăng dần hệ đếm chữ số lớn hệ đêm cộng có giá trị 10 Dạng triĨn khai cđa mét sè ë c¬ sè bÊt kú đợc viết nh ví dụ sáu Ví dụ: Một số số có chữ số 11001010 (B) có dạng triển khai là: 11001010 = 1*27 + 1*26 + 1*23 + 1*21 Mét sè c¬ sè 16 3AF0,8 (H) có dạng triển khai là: 3AF0,8 = 3*163 + A*162 + F*161 + 8*16-1 C¸c phÐp tÝnh hệ đếm Bốn phép tính bản: cộng, trừ, nhân, chia hệ đếm giống nh hệ đếm số 10 Tuy nhiên việc thực phép tính cộng trừ đơn giản, phép tính nhân chia tơng đối phức tạp +) Các phép tính cộng, trừ Khi thực phép cộng trừ hệ số 2, 8, 16 đợc thao tác theo nguyên tắc tơng tự nh hệ đếm số 10 có nhớ với phép cộng mợn víi phÐp trõ ChØ lu ý lµ thùc hiƯn phép tính phải ý thực số Có nghĩa chữ số lớn hệ đếm cộng với 10: Trong hệ 1+1 = 10 Trong hệ 7+1 = 10 Còn hệ 16 th× F+1 = 10 VÝ dơ: Trõ hai sè hƯ hay céng hai sè hÖ 16 10110010 (B) 3F7,9 (H) - 01111001 (B) + 958.8 (H) 00111001 (B) D50,1 (H) +) Các phép nhân chia Khi thực phép nhân chia số 2, chữ số nên ta thực tơng tự nh số 10 mà khác biệt rõ rệt Còn thực số 16 bảng cửu chơng cho hệ đếm nên việc thực trực tiếp phép tính nhân phép chia trực tiếp khó khăn Ta thực gián tiếp cách sau: - Đổi số cần thực phép tính số 10 - Thực phép tính để tìm kết số 10 - Đổi kết ngợc lại số ban đầu Cũng may mắn thực tế, việc thực phép tính nhân chia tay hệ số 16 không nhiều, nên không cần quan tâm nhiều đến vấn đề I.1.3 Chuyển đổi số hệ đếm Đây phép chuyển đổi số từ hệ đếm số sang hệ đến số khác Phơng pháp chung để chuyển số từ hệ số A thành số hệ số B khác bạn đọc tham khảo Các phơng pháp phân tích tổng hợp mạch số thầy Nguyễn Duy Bảo – Häc viƯn KTQS hay qun “Digital Logic Circuit Analysis and Design” cđa Victor P.Nelson, Tuy nhiªn kü thuật số cần số phép chuyển đổi sau: Chuyển số từ hệ số 10 thành số hệ số 2; 16 Phơng pháp chuyển đợc tách chuyển phần nguyên phần thập phân + Chuyển phần nguyên Bớc Chia liên tiếp phần nguyên cho số cần chuyển kết phép chia Bíc Chun c¸c sè d cđa c¸c phÐp chia thành chữ số có giá trị tơng ứng hệ số cần chuyển Bớc Sắp xếp phần d phép chia theo chiều ngợc lại phép chia ta đợc kết cần tìm + Chuyển phần thập phân Bớc Nhân liên tiếp phần thập phân cho số cần chuyển kết phần thập phân 0, hay đạt đợc đến độ xác cần thiết cho phép Bớc Chuyển phần nguyên kết phép nhân thành chữ số tơng ứng hệ số cần chuyển Bớc Sắp xếp phần nguyên kết theo chiều thuận phép nhân ta đợc kết cần tìm Ví dụ 1: Chú ý chuyển phần thập phân, nhiều trờng hợp đạt đợc phần thập phân Khi phải lấy theo độ xác cho phép số chữ số phần thập phân Ví dụ 2: Chuyển số từ hệ số 2; 16 thành số hệ số 10 Phơng pháp chuyển đổi đợc tiến hành nh sau: Bớc Viết dạng triển khai số Bớc Thay chữ số số số 10 có giá trị tơng ứng Bớc Thực phép tính nhân cộng theo số 10, ta đợc hết phần nguyên cần tìm Ví dụ 1: Chuyển sè 1AE,8 (H) sang c¬ sè (D) VÝ dơ 2: Chun sè 10110010,01 (B) sang c¬ sè (D) Chun số từ hệ số thành số hệ số 16 Phơng pháp chuyển đổi Bớc Nhóm số thành Cơ số Cơ số Cơ số 16 nhóm chữ sè (khi chun sang c¬ 0(0 0) 0 số 8) hay chữ số (khi sang số 0(0 1) 1 16) tÝnh tõ dÊu phÈy (dấu phân cách phần nguyên phần thập phân) 0(0 0) 2 Các nhóm cuối phần nguyên 0(0 1) 3 thập phân không ®đ sè ch÷ sè, 0(1 0) 4 cã thể thêm vào mà không làm thay 0(1 1) 5 đổi giá trị số 0(1 0) 6 Bíc Sau ®ã chun tõng nhóm 0(1 1) 7 thành số sè hay c¬ sè 16 t1000 ¬ng øng theo bảng 1.1 ta đợc hết 1001 cần t×m 1010 A VÝ dơ: Chun sè 10110110,01 1011 B số sang số số 16 1100 C Chun mét sè tõ hƯ c¬ số 1101 D 16 thành số hệ số 1110 E Phơng pháp chuyển ngợc lại với 1111 F phép chuyển đổi mục Bảng 1.1 Bảng chuyển đổi Bớc Chuyển chữ số số hệ số (hoặc 16) thành nhóm (hoặc 4) chữ số số tơng ứng nh bảng 1.1 Bớc Loại bỏ chữ số đầu cuối nghĩa, ta đợc kết cần tìm Ví dụ: Chuyển số 376,04 (O) sang số B Chú ý hệ đếm số 10 đợc sử dụng rộng rãi sèng còng nh khoa häc kü tht HƯ ®Õm số xuất yêu cầu khoa học kü tht vµ kü tht sè sư dơng hƯ đếm Còn hệ đếm số 16 đợc sử dụng làm hệ đếm biểu diễn cho số hệ I.1.4 số nguyên nhị phân Trong số nguyên dạng nhị phân (cơ số 2), chữ số đợc gọi Bit (binary digit) Sau nµy lÜnh vùc sè ngêi ta dùng bit làm đơn vị để đo lợng thông tin, phần ta tạm thời hiểu chữ số số hệ đếm nhị phân bit Ví dụ: Một số nhị phân bit, ví dụ nh 10110010, đợc gọi byte Một số nhị phân bit, ví dụ nh 1010, đợc gọi nibble Ngời ta sử dụng đơn vị cao byte kbyte, Mbyte, : 1byte = bit 1Kb = 210 byte 1Mb = 210 Kb = 220 byte 1Gb = 210 Mb = 230 byte 1Tb = 210 Gb = 240 byte Trong mạch số hệ vi xử lý hay máy tính, liệu (d ới dạng số nhị phân) thờng đợc lu trữ ghi có độ dài chuẩn là: bit = nibble; bit = byte, 16 bit = word, 32 bit = Dword, ®ã ta thờng lu ý đến hai bit đặc biệt là: Bit tận bên trái bit có trọng số cao (còn gọi bit ý nghĩa nhất, bit nặng nhất, bit già nhất), MSB - most significant bit Trong word bit d15, byte bit d7 Bit tận bên phải bit có trọng số bé (còn gọi bit nhÑ nhÊt) LSB - least significant bit Trong mét sè bit d0 Cũng tơng tự nh số thập phân, số nhị phân ngời ta phân biệt số nguyên có dấu không dấu Giá trị số nguyên nhị phân đợc xác định giá trị số thập phân tơng ứng Số nguyên không dấu Trong số nguyên không dấu tất bit biểu diễn giá trị số nguyên Giá trị số nguyên số đợc tính theo số 10 Ví dụ: Một số nguyên không dấu bit 01101001 (B) có giá trị là: 01101001 (B) = 1*26 + 1*25 + 1*23 + 1*20 = 64 + 32 + + = 105 Hay số nguyên không dấu bit khác 10011010 (B) có giá trị là: 10011010 (B) = 1*27 + 1*24 + 1*23 + 1*21 = 128 + 16 + + = 154 Nh vËy, gi¸ trị số byte (8 bit) không dấu từ đến 255, giá trị số word (16 bit) không dấu từ đến 65535 Sè nguyªn cã dÊu Sè nguyªn cã dÊu dơng hay âm Trong lĩnh vực kỹ thuật số, việc lu giữ xử lý số nhị phân ghi ký tụ dấu, số nguyên có dấu, ngêi ta sư dơng bit cã träng sè lín nhÊt (MSB) biểu diễn dấu số nguyên quy ớc: MSB = sô số dơng, MSB = số số âm Với số nguyên có dấu, ta có khái niệm số bù sè bï Sè bï cđa mét sè nguyªn nhận đợc cách lấy bù tất bit số nguyên Còn số bù số nguyên nhận đợc cách cộng vào số bù số nguyên Chú ý tỉng cđa sè bï víi sè nguyªn bao giê còng cho kÕt qu¶ b»ng ghi chøa kết nên ta xem số bù số nguyên số đối số nguyên Giá trị số nguyên có dấu đợc xác định nh sau: Với số dơng (MSB = 0) giá trị số dơng nhị phân đợc xác định tơng tự nh số nguyên không dấu Với số âm (MSB = 1), giá trị số trừ (âm) giá trị số bù số nguyên Khi ta phải xác định số bù số nguyên thông qua số bù Ví dụ: Số ©m bit: 10110010 Nh vËy, sè byte cã dấu có giá trị từ -128 đến +127, giá trị số word có dấu từ -32768 đến +32767 Cã thĨ thùc hiƯn phÐp trõ b»ng c¸ch céng sè bÞ trõ víi sè bï cđa sè trõ Trong kỹ thuật số, phép trừ thờng đợc thực đợc theo cách việc thực vi mạch lấy bù cộng đơn giản I.2.Cáchệthốngmkýtựvàsố I.2.1 Các khái niệm Mã việc sử dụng ký hiệu theo nguyên tắc để biểu diễn thay thÕ cho mét ngêi, mét sù vËt, mét sù việc, hay loại ký hiệu khác Ví dụ nh số chứng minh th, biển số đăng ký xe máy, chuyên án HT301, Tuy nhiên, lĩnh vực số nói chung bao gồm mạch số cổ điển hoạt động theo phần cứng mạch, hệ vi xử lý chuyên dụng hệ thống máy tính số làm việc loại tín hiệu điện áp (hay dòng điện) với hai mức thấp (L) cao (H), ứng với số Để ng ời sử dụng dễ dàng thao tác với chữ số, chữ ký hiệu thực tế, ngời ta sử dụng mã để biến đổi ký hiệu thành tín hiệu số phù hợp 10 Ta xét số ví dụ để sáng tỏ vấn đề này: Ví dụ Nhân ngày Quốc tế Phụ nữ 8-3, đơn vị tổ chức chiêu đãi phim rạp Vé phát cho phụ nữ đơn vị Hãy xem xét vấn đề logic Phân tích toán theo cấu trúc logic, ta thấy: Kết luận cuối có đợc vào rạp hay không? Để đảm bảo đợc, có ba kiện logic nguyên nhân toán - Ngời vào rạp có thuộc đơn vị hay không? - Ngời vào rạp nam hay nữ? - Và ngời vào rạp có vé hay không? Với ý giả thiết toán cho là: Vé phát cho phụ nữ đơn vị, ta thiết lập đợc bảng quan hệ (bảng 2.20) toán: Thuộc đơn vị hay không? Không Nam hay nữ? Nam Có vé hay không? Không đợc vào rạp hay không? Không Không Nam Có Không Nữ Không Không Nữ Có Có Nam Không Có Nam Có Có Nữ Không Không Có Nữ Có Có Ghi Không có trờng hợp Không Không có trờng hợp Không Không có trờng hợp Bảng 2.20 Bảng quan hệ Logic hoá bảng quan hệ biến A, B, C cho nguyên nhân hàm y cho kết luận với giả thiết là: Nếu ngời thuộc đơn vị A = 1; nữ B = 1; nÕu cã vÐ C = vµ hàm y =1 đ ợc vào rạp Ta có bảng giá trị hàm tơng ứng cho hàm logic (b¶ng 2.21): 33 A B C y 0 0 0 x 0 1 x 0 1 x 1 0 1 1 Ghi Không có trờng hợp Không có trờng hợp Không có trờng hợp Bảng 2.21 Bảng giá trị hàm Bảng cho thấy, biến A, B, C lấy giá trị 000, 010, 100, 110, 111 nhận giá trị 001, 011, 101 vé phát cho phụ nữ đơn vị Do đó, A, B, C có mối quan hệ ràng buộc quy định giá trị lẫn là: Nếu C = buộc hai biến A B phải Để hiểu thêm vấn đề này, ta xét ví dụ Ví dụ Mạch điều khiển cấp điện cho máy bơm, bơm nớc lên bể cao tầng với yêu cầu II.5.2 Phơng pháp biểu diễn điều kiện ràng buộc Ta biều diễn hàm logic ràng buộc dới dạng dạng bảng dạng bảng (bảng chân lý hay bảng Karnaugh), tổ hợp biến xảy ra, giá trị hàm chọn giá trị hay tuỳ ý Để ký hiệu, ô giá trị hàm ta dùng dấu x, có nghĩa hàm nhận giá trị hay tuỳ ý, hay gọi hàm nhận giá trị bất định (bảng 2.13) II.5.3 Tối thiểu hàm logic ràng buộc + Phơng pháp bảng Karnaugh Chú ý nhóm số ô i bớt đợc i biến tích tơng ứng kết hàm tối thiểu Do trình tối thiểu, ta tuỳ ý thêm vào hay không cần thêm ô mà hàm nhận giá trị bất định theo nguyên tắc sau: Nếu ô mà hàm có giá trị bất định đợc sử dụng để tham gia vào nhóm gộp, giá trị bất định hàm ô đợc gán giá trị Còn không đợc sử dụng cho nhóm nào, giá trị hàm ô đợc gán giá trị Nh thế, nguyên tắc đơn giản tối thiểu hàm logic phần tối thiểu hàm logic không thay đổi 34 Trong ví dụ 1, đa lên bảng Karnaugh (bảng 2.22) thực đơn giản Các giá trị bất định trờng hợp đợc chọn ta có kết y = C Kết phù hợp với thực tế ngời có vé đợc vào rạp mà không phân biệt nam nữ hay ngời đơn vị Ví dô f A BC 00 01 11 10 x X x B¶ng 2.22 Bảng Karnaugh II.5.4 hàm logic có biến loại trừ Hàm logic có biến loại trừ trờng hợp đặc biệt hàm ràng buộc Với lớp hàm tổ hợp biến mà tất biến có giá trị 0, hàm có giá trị xác định Trong tổ hợp biến khác, biến có giá trị buộc biến lại phải 0, hàm có giá trị xác định (đợc xác định) Ngời ta chứng minh đợc hàm tối thiểu hàm logic có biến loại trừ n biến y = f(x n-1, , x1, x0) lµ ymin = xi1 + xi2 + + xik, víi c¸c biến xi1, xi2, , xik biến hàm mà y = tổ hợp tơng ứng với biến Ví dụ Hàm loại trừ ba biến y = f(A, B, C) biểu diễn đầy đủ rót gän b¶ng 2.24 A B C y 0 0 0 1 0 1 x 0 1 BiÕn Hµm y A 1 B x C 1 x 1 x ====> Bảng 2.24 Bảng giá trị hàm đầy đủ rút gän cđa hµm ba biÕn Hµm tèi thiĨu lµ y = A + C 35 II.6.hệhàmlogic II.6.1 Khái niệm hệ hàm logic Định nghĩa hệ hàm Hệ hàm logic tập hợp hàm logic có chung biến Một hệ gồm m hàm logic với n biến logic đợc viết dới dạng y0 = f0(xn-1, xn-2, , x1, x0) y1 = f1(xn-1, xn-2, , x1, x0) ym-1 = fm-1(xn-1, xn-2, , x1, x0) Các phơng pháp biểu diễn hệ hàm Hệ hàm logic đợc biểu diễn phơng pháp tơng tự nh hàm logic đơn nên ta sử dụng phơng pháp biểu diễn hàm số để biểu diƠn cho mét hƯ hµm Nã chØ cã mét sè điểm cần ý thêm + Với phơng pháp bảng giá trị hàm Về nguyên tắc ta phải dùng m bảng giá trị để biểu diễn cho m hàm Tuy nhiên biến hàm giống n cột đầu bảng giống nên ta gộp bảng thành bảng Trong bảng chung có số hàng 2n hàng tơng ứng với 2n tổ hợp biến hàm, số cột có m+n cột với n cột đầu giá trị n biến m cột sau tơng ứng với giá trị m hàm Ví dụ + Phơng pháp bảng giá trị hàm + Phơng pháp đại sè + BiĨu diÕn b»ng b¶ng Karnaugh II.6.2 Tèi thiĨu hệ hàm logic Có hai phơng pháp để tối thiểu hệ hàm đơn giản riêng hàm tách phần tích chung hàm Phơng pháp tách riêng hàm Tiến hành tối thiểu hàm riêng hệ hàm theo phơng pháp đơn giản học Ví dụ Phơng pháp sử dụng phần chung 36 Khi hàm hệ hàm có nhiều phần chung việc tối thiểu theo phần chung tối u hơn, ta dùng phơng pháp tối thiểu sử dụng phần chung Theo phơng pháp này, ta tách riêng phần chung cho hàm, phần chung số hàm Hàm yi có giá trị tổng phần chung với hàm khác phần riêng lại hàm sau tách phần chung Cần ý là, tổ hợp mà giá trị hàm đợc tách cho phần chung đó, phần chung đợc tách sau phần riêng lại hàm đơn giản, sử dụng lại ô tổ hợp Có nghĩa sau đợc tách, giá trị hàm ô bất định Ví dụ Tối thiểu hệ hàm đợc cho dới dạng bảng Karnaugh (bảng 2.27) y3 AB CD y2 00 00 01 11 10 01 0 11 10 AB CD y1 00 00 01 11 x 10 01 0 x x 11 x 10 x AB 00 00 01 11 10 x 01 0 x x 11 x 1 x 10 x x Bảng 2.27 Bảng Karnaugh hệ hàm 37 CD Chơng Vi Mạch số III.1.Mộtsốkiếnthứcchung III.1.1 Định nghĩa phân loại vi mạch Định nghĩa Vi mạch (hay gọi IC - Integrated circuits) linh kiện điện tử nhỏ bé nhng phức tạp Mỗi vi mạch có chức xác định, đợc chế tạo công nghệ thích hợp Các vi mạch loại thờng đợc chế tạo chuẩn hoá để sử dụng nhiều thiết bị điện tử khác Phân loại Có nhiều cách phân loại vi mạch, đề cập đến ba cách phân loại thông dụng thờng gặp: + Phân loại theo chất tín hiệu điện vào Nếu ký hiệu: x1 y1 X = {x1, x2, xn} tập tín X x2 y2 Y hiệu vào vi mạch IC Y = {y1, y2, ym} tập tín xn ym hiệu vi mạch (hình 3.1.) Hình 3.1 Biểu diến tín hiệu vào Việc phân loại theo chất IC tín hiệu X Y, ta có loại vi mạch sau: - X Y tín hiệu tơng tự vi mạch vi mạch tơng tự - X Y tín hiệu số vi mạch vi mạch số - X tín hiệu tơng tự vi mạch biến đổi số - tơng tù Y lµ tÝn hiƯu sè (Analog - Digital Converter - ADC) - X tín hiệu số vi mạch biến đổi tơng tự - số Y tÝn hiƯu t¬ng tù (Digital - Analog Converter DAC) Vi mạch số bao gồm từ vi mạch cổng logic đơn giản AND, OR, đến loại phức tạp mạch vào ra, mạch điều khiển ngoại vi, vi xử lý, đợc sử dụng rộng rãi + Phân loại theo mật độ tích hợp Mật độ tích hợp đợc định nghĩa tổng số phần tử tích cực (transitor) hay cổng logic chứa đơn vị diện tích mảnh tinh 38 thể bán dẫn Tuy nhiên đây, mật độ tích hợp đợc hiểu theo số phần tử tích cực (transistor) chip vi mạch, Ta có loại sau: - Vi mạch cỡ nhỏ (SSI - Small scale integration), nã cã hµng chơc transitor mét chip vi m¹ch - Vi m¹ch cì võa (MSI - Medium scale integration), có hàng trăm transitor mét chip vi m¹ch - Vi m¹ch cì lín (LSI - Large scale integration), có hàng ngàn đến hàng chục ngàn transitor chip vi mạch - Vi m¹ch cùc lín (VLSI - Very large scale integration), có hàng vạn, hàng triệu, hàng chục triệu transitor chip vi mạch + Phân loại theo công nghệ chế tạo Có nhiều loại: IC khối rắn, IC màng mỏng, màng dày, IC lai Trong thị trờng ta phổ biến loại IC khối rắn với hai loại IC số IC t ơng tự IC số đợc chia thành loại lỡng cực đơn cực MOS - Loại lỡng cực có loại: RTL (resistor - transistor logic): Loại dùng điện trở transistor DTL (diode - transistor logic); TTL (transistor - transistor logic) ECL - (emitter coupled logic) - Loại đơn cực bao gồm loại: Loại IC dùng tranzistor hiệu ứng trêng (MOSFET - metal oxide semiconductor field effect transistor) kªnh dẫn loại p, gọi PMOS Loại có mật độ tích hợp lớn, công suất tiêu thụ nhỏ, dễ chế tạo Nhợc điểm tần số làm việc nhỏ đòi hỏi nhiều loại nguồn nuôi khác nên đợc sử dụng Loại IC dùng tranzistor hiệu ứng trờng kênh dẫn điện tử n - NMOS có mật độ tích hợp lớn thờng dùng nguồn Các vi mạch LSI, VLSI nh MP 8085, 8086, 68000, chế tạo từ loại Loại CMOS (complementary) loại sử dụng cặp MOSFET kênh n kênh p chế độ tải tích cực có tác dụng bù nhau, đợc cấu trúc dùng transistor loại P kết hợp với transistor loại N, chúng đợc gọi kiểu bù Điện điểm chung A (cực G) 0V -Udd Khi A âm, transistor P dẫn, N ngng dẫn, ngợc lại A 0V N dẫn Do có transistor ngng dẫn mạch hầu nh không tiêu thụ lợng chế độ tĩnh III.1.2 Các tham số ic số Điện ¸p nguån Trong c¸c sæ tay tra cøu thêng cho giá trị điện áp nguồn danh định Vcc điện áp nguồn cực đại cho phép 39 Các mức logic Là giá trị điện áp vào quy định cho mức logic Trong thực tế, điều kiện làm việc mạch không ổn định nh thăng giáng nguồn, thay đổi nhiệt độ, độ ẩm, nên giá trị điện áp vào cho mức đợc quy định khoảng cho phép Thờng ngời ta quy định giá trị cực tiểu mức cao đầu lớn đầu vào (U OHmin > UIHmin), giá trị cực đại mức thấp đầu nhỏ đầu vào (U OLmax < UILmax) để đảm bảo mạch cã mét møc phßng vƯ nhiƠu Thêi gian trƠ Thời gian trễ đợc định nghĩa khoảng thời gian từ thời điểm mạch nhận đợc tín hiệu đầu vào tín hiệu đầu ổn định trạng thái Nó có hai loại đầu thay đổi từ mức cao xuống mc thấp, thấp lªn cao Trong sỉ tay tra cøu, nÕu chØ cã giá trị cho giá trị lớn Tải vào Là giá trị dòng đầu vào đầu IC Từ ta tính đợc hệ số mắc tải (Fan out), số tải nối đợc với đầu mạch mà đảm bảo mạch hoạt động tin cậy Bảng chân lý (true table) Cho biết mối quan hệ logic tín hiệu với tín hiệu vào Đây coi mét tham sè hay còng cã thĨ coi lµ mét cách biểu diễn mạch quan trọng mà từ ta xác định đợc chức IC Một số tham số khác IC nh độ ổn nhiễu, trở kháng ra, , đợc cho hay không cho t tõng trêng hỵp VÝ dơ IC 7402 gåm bốn mạch cổng NAND hai đầu vào cho tham Thêi gian trƠ Vcc Dßng cÊp 74S02 3,5 ns 22 mA 7402 10 ns Vcc = 5v 5%; t = 0C - 70 0C 11 mA Bảng tải vào và Fan-out Các chân Mô tả 74 74S 74LS A, B Input 1ul 1Sul 1LSul y Output 10ul 10Sul 10LSul Bảng 3.1 Các bảng thâm số 7402 số 40 Chú ý: Một đơn vị tải IC loại 74 (ul) đợc hiểu 40 A Iih -1,6mA Iil, với loại 74S (Sul) 50 A Iih -2,0mA Iil Với IC loại 74S (hay 74LSul) lµ 20 A Iih vµ lµ -0,4mA Iil III.1.3 Các chân IC số Vi mạch đợc đóng vỏ nhựa cứng vững mặt khí, có chân đa theo trật tự Trong sổ tay tra cứu thờng cho hai loại sơ đồ chân sơ đồ chân thực tế sơ đồ chân logic Sơ đồ chân thực tế (Pin configuration) sơ đồ chân thực tế IC Nó đợc dùng xây dựng sơ đồ lắp ráp đẻ tiến hành lắp mạch thực tế Cách đếm chân IC cho loại IC hai hàng chân hay chân bốn cạnh là: Nhìn từ xuống (từ lng IC), đếm theo chiều ngợc kim đồng hồ, chân số có dấu hiệu riêng Sơ đồ chân logic (Logic Symbol) sơ đồ chân biểu thị tính logic, đợc sử dụng sơ đồ mạch nguyên lý Trong sơ đồ chân logic IC, ngời ta thể chân tín hiệu chân nguồn Đối với IC loại SSI hay MSI, sơ đồ chân logic, ngời ta thờng bố trí chân tín hiệu đầu vào tín hiệu đầu bên riêng biệt IC Còn với IC loại LSI hay VLSI, số chân IC tơng đối lớn IC có nhiều chức năng, chân IC sơ đồ chân logic thờng đợc bố trí theo nhóm chức Ví dụ nh chân vi xử lý có nhóm nh nhóm chân tín hiệu địa chỉ, nhóm chân tín hiệu điều khiển BUS, nhóm chân tín hiệu ngắt, Một ví dụ hình 3.3 giới thiệu sơ đồ chân IC cổng 7451 gồm hai phần giống nhau, phần bao gồm hai cổng AND cổng NOR 1A 2A 2B 2C 2D 2Y GND Vcc & 1B 10 1y 14 NC 13 & NC 13 1D & 12 1C 1Y 2y & 11 5 ch©n thùc tÕ Sơ đồ Sơ đồ chân logic 10 Hình 3.3 Sơ đồ chân IC 7451 SSI 8và MSI, chân tín hiệu thờng đợc chia thành IC số loại loại: + Các chân tín hiệu vào liệu chân tín hiệu liệu: Các tín hiệu vào liệu để đa tổ hợp tín hiệu vào IC Theo chức 41 đợc chế tạo, IC số tạo tổ hợp tín hiệu tơng ứng đa đầu liệu Do đó, chân tín hiệu vào liệu luôn tồn tạo IC với số lợng chức IC định + Các chân tín hiệu vào cho phép phép IC hoạt động có mức tích cực Các đầu vào tín hiệu cho phép có hay không, nhiều hay ý đồ ngời thiết kế IC + Các chân tín hiệu vào tạm gọi tín hiệu vào điều khiển: Các chân tín hiệu đa tín hiệu vào điều khiển hoạt động IC theo số chức đợc thêm vào Các đầu vào điều khiển có hay không tuỳ theo ý đồ ngời thiết kế Ngoài có thêm chân tín hiệu cần thiết đợc phát sinh số IC chế tạo Ví dụ III.2.Cácmạchra Trong IC số thực chức logic, ngời chế tạo thờng thiết kế có khối nh hình 3.5 Khối chức cã n x0 I0 y0 Khèi Khèi c¸c tÝn hiƯu vào m tín x1 I1 y1 mạch chức I2 y2 hiệu ra, đợc tạo để thực chức logic cần xn-1 Im-1 ym-1 tạo cho IC IC số Khối mạch có m tín hiệu vào m tín Hình 3.5 Các khối IC hiệu Các mạch có nhiệm vụ: - Tăng công suất tín hiệu Các mạch không làm thay đổi mức logic tín hiệu, mức logic tín hiệu (hay đảo) mức so với mức tín hiệu vào tơng ứng - Gi¶m sù ¶nh hëng cđa t¶i tíi tham sè cđa khối chức Mỗi mạch có tín hiệu vào và tín hiệu mạch lặp lại hay mạch đảo (cổng lặp lại hay cổng NOT) Các mạch thông dụng mạch thờng, mạch cột chạm, mạch đẩy kéo, mạch collector hở mạch trạng thái (xem thâm tài liệu) giới thiệu hai loại cần ý: Mạch cực góp để hở Mạch transistor giống nh mạch thờng Tuy nhiên, cực collector không nối với nguồn cấp Uc mà Vcc Vcc Rơ x1 x2 IC IC le xn a)42 CÊu tróc m¹ch b) Cách dùng mạch Hình 3.8 Mạch collector hở để hë (h×nh 3.8a) Ngêi sư dơng sÏ nèi nã víi nguồn cấp thích hợp thông qua điện trở R (điện trở treo) hay tải thích hợp (Ví dụ tải cuộn dây rơ le nh hình 3.8b) Phần tử logic có mạch collector hở đợc ứng dụng thuận tiện trờng hợp cho phép thay đổi mức logic cách nối đầu với điện áp +U thích hợp Hơn nữa, cần điều khiển tải công suất (đèn báo, rơ le điện từ, ), ta nối trực tiếp đầu collector để hở với tải đặt vào điện áp Uc mà tải yêu cầu Nhợc điểm mạch collector hở thời gian chuyển từ trạng thái logic lên trạng thái logic kéo dài điện dung ký sinh mặt ghép C CE tơng tự nh mạch thờng Mạch trạng thái Các mạch xét mạch có hai trạng thái logic đầu Với loại mạch này, việc ghép nối trực tiếp đầu với gây +Uc E xung đột tín hiệu đầu R1 R3 Trong trêng hỵp T3 Uv Ura nguy hiĨm, cã T1 D b) Ký hiệu sơ đồ thể gây chập Uv Ura BUS Để giải E T4 E quyết, ngêi ta T2 R2 thiÕt kÕ m¹ch Uv Ura có thêm trạng thái thứ ba trạng a) Cấu trúc mạch c) sơ đồ logĩc tơng đơng thái ngăn cách Hình 3.9 Mạch trạng thái đầu vào với đầu Mạch gọi mạch trạng thái (hình 3.9) Mạch nh đợc làm việc có mức logic (L) đợc gọi điều khiển mức âm, có sơ đồ tơng đơng mặt logic nh hình 3.9c Ngời ta chế tạo loại mạch điều khiển mức dơng Mạch trạng thái đợc sử dụng nhiều, sử dụng để ghép nối dùng tuyến thông tin chung (tuyến BUS) hệ vi xử lý máy tính III.3.CáchọICthôngdụng Các họ đợc sử dụng nhiều nớc ta loại IC khối rắn với loại TTL, NMOS, CMOS Với công nghệ chế tạo IC khối rắn loại TTL hay CMOS, ngời ta tạo IC có mật độ thấp (SSI) hay mật độ trung bình (MSI) Còn với loại CMOS hay NMOS, ngời ta tạo loại IC có mËt ®é cao (LSI) hay cùc cao (VLSI) 43 Mơc giới thiệu số loại IC có mật độ tích hợp thấp trung bình họ TTL hay CMOS cđa mét sè h·ng Cã nhiỊu h·ng chế tạo nhng thờng theo quy chuẩn chung Còn với IC loại có mật độ tích hợp cao rÊt cao nh c¸c bé vi xư lý hay c¸c IC lập trình đợc thờng đợc phân biệt theo h·ng nh INTEL, MOTOROLA ZILOG, III.3.1 c¸c Hä TTL Là loại mạch logic có mạch điện dùng loại transistor lỡng cực Họ TTL đợc sử dụng rộng rãi lĩnh vực Một số đặc điểm hä TTL + ChØ sư dơng mét ngn nu«i 5V + Loại chế tạo IC có mật độ tích hợp không lớn Thờng gặp loại SSI hay MSI + Các đầu vào không đợc sử dụng để hở, đợc xem có mức logic Tuy nhiên, thực tế để tránh sai sót bất thờng, ta nên đặt mức logic xác định tơng ứng không sử dụng đầu vào tín hiệu + Mức logic họ mạch TTL đợc chuẩn hoá gọi mức TTL Để đảm bảo mức phòng vệ nhiễu, ngời ta quy định: Mức thờng khoảng 0V đến 0,5V với U OL khoảng từ 0V ®Õn 0,8V víi UIL Møc kho¶ng tõ 2,4V đến 5V với U OH, khoảng từ 2V ®Õn 5V víi UIH C¸ch ®äc hä TTL Mét IC họ TTL đợc ký hiệu nhóm chữ chữ số Só nhóm đợc sử dụng thông thờng từ ba đến năm nhóm Bạn đọc tham khảo thêm sách tra cu IC số Để làm rõ số loại này, ta lấy loại điển hình sản phẩm hãng TEXAS nh sau: SN 74 LS 138 N (1) (2) (3) (4) (5) Nhóm (1): Nhóm chữ đầu loạt IC đợc sản xuất với mục đích khác Ví dụ nh SN loạt tiêu chuẩn; RSN loạt chống xạ mặt trời hay SNX loạt thí nghiệm Nhóm (2): Là nhóm có đến chữ số để tính chất môi trờng cho IC Nhóm đợc gọi họ nhỏ Họ TTL có nhiÒu hä nhá nh 49, 54, 74, 84, 153, nhng thông dụng nớc ta 74 54 Hä 54 cã nhiỊu u ®iĨm vỊ ®é tin cËy cao, độ ẩm, dải nhiệt độ làm việc lớn: -550C đến 1250C nên thờng đợc sử dụng quân Họ 74 thờng đợc sử dụng thơng mại giá rẻ có nhiệt độ làm việc từ 0C đến +740C thông dụng thị trờng Việt nam 44 Nhóm (3): Các chữ tiếp sau dợc dùng đặc trng cho tính chất điện cho IC Ví dụ thời gian trễ lớn, để tăng tốc ngời ta sử dụng thêm điod Schotky (tạo ghép chất bán dẫn với kim loại) Do có điod, transistor không làm việc chế độ bão hoà nên tăng tốc độ làm việc (3ns) nhng tiêu tốn điện gấp đôi (20 mW/cổng) Dùng phơng pháp khác giảm công suất tiêu thụ 10 lần (1mW/cổng), nhng chậm ba lần (30ns) Kết hợp ta có loại LS (low-power Schottky) Thờng có chữ sau: N (Normal) Loại thông thờng (có thể không có) H (High speed) Loại có tốc độ cao L (Low power) Loại có công suất thấp S (Schotky) Loại có dùng diod Schotky A (Advanced) Loại tiên tiến Nhóm (4): Tên IC loại TTL đợc cho chữ số Tên IC đợc đặt để phân biệt IC quy ớc chức IC Ngời sử dụng cần xem tên IC biết IC đợc sử dụng làm Ví dụ nh IC trên, ba chữ số 138 tên, cho ngời sử dụng biết, giải mã nhị phân có đầu vào đầu Tơng tự, với IC khác nh 74LS148, 74S00, 7490, 148 IC mã hoá nhị phân đầu vào, 00 IC cổng gồm bốn cổng NAND hai đầu vào, 90 IC đếm thập phân không đồng bộ, Nhóm (5): Gồm chữ để ký hiệu cho lớp vỏ đặc tính lớp vá bäc cđa IC VÝ dơ nh N – lµ vỏ nhựa, hàng chân (DIL Dual in line) có số chân 14, 16, 20, 24, 28; J – Vá gèm, DIL cã sè ch©n 14, 16, 20, 24; T Vỏ kim loại, dẹt hình (FP – Flat package), III.3.2 C¸c hä MOS C¸c hä MOS bao gồm họ PMOS, NMOS CMOS Trong loại này, tính u việt CMOS, ngời ta thờng dùng công nghệ chế tạo IC loại LSI, MSI, LSI ngày VLSI đợc dùng rộng rãi Còn công nghệ NMOS, HNMOS PMOS thờng dùng chế tạo IC loại VLSI Đặc điểm họ CMOS + Các IC họ CMOS thờng có nguồn cấp dải từ +3V đến +15V Tuy nhiên giá trị nguồn cấp có ảnh hởng đến mét sè tham sè kh¸c + C¸c møc logic họ CMOS có giá trị khác Ví dụ mạch NOT dùng CMOS hinh 3.2c có giá trị Mức logic đầu ra: Mức cao: UOH = Uc - Utp Uc – 0,05V Møc thÊp: UOL = + Utn + 0,05V Mức logic đầu ra: Møc cao: UOH = Uc - Utp Uc – 1,5V Møc thÊp: UOL Utn + 1,5V 45 + Møc phßng vệ nhiễu (độ ổn nhiễu) phần tử họ CMOS cao họ TTL, đợc tăng lên điện áp nguồn cấp tăng + Vì cực cổng G transistor MOS đợc cách điện phần tử CMOS nên dòng điều khiển (dòng vào) nhá, chØ cì nA + C¸c IC hä CMOS cã dòng tĩnh nhỏ, nên công suất tiêu thụ tĩnh (c«ng st tỉn hao) thÊp (Pcc < 0,01mW cho phần tử) Tuy nhiên, công suất tổn hao tăng tăng tần số thay đổi trạng thái đầu tần số khoảng 5Mhz, họ CMOS tổn hao công suất xấp xỉ họ TTL + Các phần tử họ CMOS có thời gian trễ lớn Tuy nhiên, điện áp nguồn cấp tăng thời gian trễ giảm ®i VÝ dơ víi hä CMOS CD4000 cđa h·ng RCA điện áp Uc = +5V t pd 50ns, Uc = 11V t pd 25ns Cần ý có chủng loại CMOS có tốc độ hoạt động cao với điện áp cung cấp đòi hỏi nghiêm ngặt + Không đợc phép thả đầu vào không sử dụng đến Cách đọc Các IC họ CMOS loại SSI MSI mét sè h·ng s¶n xt lín cã ký hiƯu nh sau: H·ng Motorola lµ MC14xxx H·ng RCA lµ CD40xxx H·ng National Semiconductor lµ MM54/74C(hay HC)xxx VÝ dơ cđa h·mg RCA cho mét IC CD 0106 B (1) (2) (3) (4) Nhóm (1): Là nhóm chữ để ký hiệu cho hãng chế tạo Tuy nhiên, hãng khác có ký hiệu họ khác Nhóm (2): Là chữ số Có thể kết hợp với chữ đặc trng cho hãng nhóm thành họ nhỏ, CMOS có họ hông dụng MC14, CD4, HEF4, MM74C, MM54C Trong đó, riêng họ 74/54C tơng đơng với họ 74/54 TTL có dạng nh 74/54ACT, 74/54HC, Nhóm (3): Gồm chữ số tiếp sau ký hiệu tên IC để chức IC Ví dụ nh 4008B cộng bốn bit, 40106B cổng trigơ Schmit Chú ý họ CMOS tên họ 74C 54C hoàn toàn tơng ứng với họ 74/54 TTL không tơng thích với họ hay 14 Nhóm (4): Là chữ để lớp vỏ đặc tính vỏ nh TTL 46 47 ... vực kỹ thuật số bao gồm môn học nghiên cứu thiết bị, mạch điện làm việc với tín hiệu số, đợc gọi thiết bị số hay mạch số ta có phân biệt số ngành lĩnh vực kỹ thuật số + Phần Kỹ thuật số đợc trình... Hệ đếm số xuất yêu cầu khoa học kỹ thuật kỹ thuật số sử dụng hệ đếm Còn hệ đếm số 16 đợc sử dụng làm hệ đếm biểu diễn cho số hệ I.1.4 số nguyên nhị phân Trong số nguyên dạng nhị phân (cơ số 2),... bï số nguyên nhận đợc cách lấy bù tất bit số nguyên Còn số bù số nguyên nhận đợc cách cộng vào số bù số nguyên Chú ý tổng số bù với số nguyên cho kết ghi chứa kết nên ta xem số bù số nguyên số