Giáo trình hệ thống số, nhập môn mạch số chi tiết.
1 1 KỸ THUẬT SỐ (Digital Electronics) Th.S Đặng NgọcKhoa Khoa Điện-ĐiệnTử 2 Nộidung mônhọc Chương 1: Mộtsố khái niệmmởđầu Chương 2: Hệ thống số Chương 3: Các cổng logic và đạisố Boolean Chương 4: Mạch logic Chương 5: Flip-Flop Chương 6: Mạch số học Chương 7: Bộđếmvàthanhghi Chương 8: Đặc điểmcủacácIC số Chương 9: Các mạch số thường gặp Chương 10: Kếtnốivớimạch tương tự Chương 11: Thiếtbị nhớ 2 3 Giáo trình và tài liệuthamkhảo Bài giảng –Th.SĐặng NgọcKhoa Kỹ thuậtsố -Nguyễn Thúy Vân, NXB.KHKT Kỹ thuậtsố 1 -NguyễnNhư Anh, NXB. ĐHQG Digital Systems: Principles and Applications – Ronald J.Tocci, Prentice-Hall 4 Chương 1 Mộtsố khái niệmmởđầu Th.S Đặng NgọcKhoa Khoa Điện-ĐiệnTử 3 5 Mô tả số học Tín hiệuanalog (tương tự) là tín hiệucó giá trị thay đổimộtcáchliêntục Tín hiệudigital (số) là tín hiệucógiátrị thay đổitheonhững bướcrờirạc. Analog == Tương tự. Digital == Rờirạc (step by step) 6 Tín hiệu analog và digital Tín hiệu analog Tín hiệudigital 4 7 Những đạilượng sau đây là analog hay digital? Công tắc 10 trạng thái Dòng ngõ ra củamột thiếtbịđiện. Nhiệt độ phòng. Tốc độ củamộtmôtơđiện. Nút điềuchỉnh âm thanh củaradio. Ví dụ 1.1 Digital Analog Analog Analog Analog 8 Hệ thống số Hệ thống số là mộtkếthợpcủacácthiết bịđượcthiếtkếđểlàm việcvớicácđại lượng vậtlýđượcmiêutả dướidạng số. Ví dụ: máyvi tính, máytínhtay, cácthiết bị audio/video số, điệnthoạisố, truyền hình kỹ thuậtsố… 5 9 Ưu điểmcủakỹ thuậtsố Nhìn chung, hệ thống số dễ thiếtkế. Các thông tin đượclưutrữ dễ dàng. Độ chính xác cao. Có thể lập trình hoạt động củahệ thống. Các mạch số ít bịảnh hưởng bởi nhiễu. Nhiềumạch số có thểđượctíchhợpvào trong mộtIC. 10 Hạnchế củakỹ thuậtsố Trong thựctế phầnlớncácđạilượng là analog. Để xử lý tín hiệuanalog, hệ thống cần thựchiệntheobabướcsau: Biến đổitínhiệu analog ngõ vào thành tín hiệusố (analog-to-digital converter, ADC) Xử lý thông tin số Biến đổitínhiệudigital ở ngõ ra thành tín hiệu analog (digital-to-analog converter,DAC) 6 11 Mộtsố ví dụ về hệ thống số 12 Hệ thống điềukhiểnnhiệt độ 7 13 Đĩa CD (Compact Disk) Âm thanh củacácnhạccụ và tiếng hát sẽ tạoramộttínhiệu điệnápanalog trong microphone. Tín hiệu analog này sẽđượcbiến đổi thành dạng số. Thông tin số sẽđượclưutrữ trong đĩaCD Trong quá trình playback, máy CD nhận thông tin số từđĩaCD vàbiến đổi thành tín hiệu analog, sau đókhuếch đạivàđưa ra loa. 14 Lựachọngiữa digital & analog Hệ thống số phảithêmvào2 bộ ADC và DAC (phứctạp, tốnkém) Hệ thống số yêu cầuthêmthờigiancho các quá trình biến đổi(hạnchế tốc độ) Trong phầnlớncácứng dụng, hệ thống số thường được ưutiênứng dụng do các ưu điểmcủanó. Mạch analog đượcsử dụng dễ dàng cho quá trình khuếch đạitínhiệu. Kếthợpgiữa analog và digital 8 15 Giá trịđiệnáptrongDigital Binary 1: Điệnáptừ 2V đến5V Binary 0: Điệnáptừ 0V đến0.8V Not used: Điệnáptừ 0.8V đến2V, vùng này có thể gây ra lỗitrongmạch số. 16 Mạch số Mạch số phải đượcthiếtkếđểđiệnáp ngõ ra nằmtrongkhoảng logic 0 hoặc logic 1 Mộtmạch số làm việcvớicácgiátrị ngõ vào là logic 0 hoặc 1 mà không quan tâm đếngiátrịđiệnápthựctế. Mỗimộtmạch số tuân theo mộttậphợp các quy luậtlogic nhất định. 9 17 Mạch số tích hợp Phầnlớncácmạch sốđượctíchhợptrong IC. Mộtsố kỹ thuậtchế tạoIC TTL CMOS Những họ IC này sẽđược đề cậptrong chương 8. 18 Truyềnsong song Truyềnnốitiếp Truyềnsong song& nốitiếp 10 19 Bộ nhớ 20 Bộ nhớ Trạng thái củamạch có thểđượclưutrữ sau khi chấmdứttínhiệu ngõ vào. Thuộctínhlưugiátrị củanótương ứng vớithiếtbị nhớ nên đượcgọilàbộ nhớ (memory) Bộ nhớ thường đượclàmtừ các mạch Latches (chốt) hoặc Flip-Flop. . cộng, trừ, nhân, chia. Hệ cơ số củamộthệ thống số là tổng ký tự có trong hệ thống số ó. Trong kỹ thuậtsố có các hệ thống số sau đây: Binary, Octal,. 910Decimal Các ký tự có trong hệ thốngCơ số H ệ thống số 4 Hệ thống số thậpphân Hệ thống số thập phân có phân bố các trọng số như sau: . …10 -2 10 -1 10