Bài giảng Kỹ thuật số: Chương 4 ThS. Lưu Văn Đại

Bài giảng Kỹ thuật số Chương 4: Mạch tổ hợp cung cấp cho người học các kiến thức: Các bước thiết kế mạch tổ hợp, mạch giải mã, mạch so sánh, mạch mã hóa, mức tác động. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

CHƢƠNG MẠCH TỔ HỢP (Combinational Circuits) Mạch số chia loại: Mạch tổ hợp mạch Mạch tổ hợp: trạng thái ngõ phụ thuộc vào trạng thái ngõ vào Q=f(A, B, C, D,…)  MẠCH MÃ HÓA  MẠCH GIẢI MÃ  MẠCH ĐA HỢP VÀ GIẢI ĐA HỢP  MẠCH SO SÁNH  MẠCH KIỂM/PHÁT CHẴN LẺ Chương 4: Mạch tổ hợp CÁC BƢỚC THIẾT KẾ MẠCH TỔ HỢP B1: Dựa vào yêu cầu toán, xác định số biến ngõ vào số biến ngõ (đặt tên biến) B2: Lập bảng thật cho mối quan hệ ngõ vào ngõ (hoạt động mạch) B3: Rút gọn hàm PP tối ƣu B4: Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch Chương 4: Mạch tổ hợp  VD thiết kế mạch tổ hợp có ngõ vào ngõ - Ngõ thứ = ngõ vào có số bít nhiều số bit 0, ngƣợc lại =0 - Ngõ thứ hai = giá trị nhị phân ngõ vào lới nhỏ hơn, ngƣợc lại =0 Giải B1: Mạch có ngõ vào: A, B, C với A MSB; ngõ ra: F0, F1 A B C F0 F1 0 0 B2: Lập bảng thật 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 Chương 4: Mạch tổ hợp A B C F0 F1 0 0 0 0 A 1 B 1 0 1 C 1 F0 Lập bảng Kar A 1 1 1 00 01 11 F0 10 1 A.B 1 F0  AC  AB  BC A.C F1 B.C BC BC A F1 00 01 1 11 10 1 F1  A B  AB  A  B Chương 4: Mạch tổ hợp  MỨC TÁC ĐỘNG - Khi khơng vịng trịn nhỏ đƣờng vào hay đƣờng ký hiệu mạch logic  Tác động mức cao (active high) - Khi có vịng tròn nhỏ đƣờng vào hay đƣờng ký hiệu mạch logic  Tác động mức thấp (active low)  MẠCH MÃ HĨA (ENCODER) - Mã hóa gán ký hiệu cho đối tƣợng nhằm mục đích - Mạch mã hóa có ngõ vào đƣợc tác động  ngõ báo số nhị phân tƣơng ứng Có nghĩa mạch mã hóa có số ngõ vào nhƣng vào thời điểm có ngõ vào trạng thái tích cực - Nhƣ ta dùng số nhị phân n bít để mã cho 2n ngõ vào khác - Mã hóa ƣu tiên: Trƣờng hợp có nhiều ngõ vào trạng thái tích cực ngõ tƣơng ứng với ngõ vào có trọng số cao Chương 4: Mạch tổ hợp  Mạch mã hoá 2n đƣờng sang n đƣờng Ngõ vào, ngõ tác động cao Ấn khóa K  Ngõ vào ấn lên mức cao  Ngõ báo số nhị phân tương ứng Chương 4: Mạch tổ hợp Ngõ vào, ngõ tác động thấp Để tránh trường hợp mạch cho mã sai tác động đồng thời hai hay nhiều ngõ vào  Thiết kế mạch mã hóa ưu tiên, mạch cho mã có nhiều ngã vào tác động TK mạch mã hóa ưu tiên đường sang đường; ưu tiên ngõ vào có giá trị cao; ngõ vào ngõ tác động cao: A1 A0 0 0 x x x x x x 0 1 1 A1   A  1.2  A1 A0 10 10 32 32 00 0001 0111 1110 10 00 00 01 011 1 11 111 11 11 11 10 101 11 11 11 A  1.2  A1=2+3 Chương 4: Mạch tổ hợp Mã hóa ưu tiên đường sang đường (IC 74148) Ngõ vào ngõ tác động thấp Trạng thái E I 1 0 0 0 0 Ngã vào Ngã A2 A1 A0 x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x 1 x x x x x 1 x x x x 1 1 x x x 1 1 x x 1 1 1 x 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 GS EO 1 0 0 0 0 1 1 1 1 EI: ngõ vào nối mạch cho phép; EO: ngõ nối mạch; GS: dùng để mở rộng cho số nhị phân Các trạng thái từ 0 7: IC mã hóa cho số bít Trạng thái 8,9: Dùng cho việc mở rộng Chương 4: Mạch tổ hợp Nối IC 74148 thực mã hóa 16 đường sang đường IC1 có EI=0: IC2 nối Hoạt với Eđộng theo trạng IC2: nên IC1 thái từ 0hoạt  8: động nghĩa tấtlàcảmã cáchóa ngõtừvào số 0của 7 IC2 lên mức 1, tức hoạt động trạng thái thứ Chương 4: Mạch tổ hợp Mạch tạo mã BCD cho số thập phân Mạch gồm 10 ngã vào tượng trưng 10 số thập phân ngã bit số BCD Trạng thái ngã vào Mã số A3 A2 A1 A0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 Chương 4: Mạch tổ hợp 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 10  MẠCH GIẢI MÃ (DECODER) Ngƣợc lại mã hóa Giải mã n đƣờng sang 2n đƣờng Mạch giải mã đƣờng sang đƣờng, ngõ vào cho phép G Vào Ra G A1 A0 Y0 Y1 Y2 Y3 x x 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 Y0  G.A1.A Y1  G.A1.A Y2  G.A1.A Y3  G.A1.A Chương 4: Mạch tổ hợp 18 Mạch giải mã đƣờng sang đƣờng (Dùng mạch giải mã  có ngõ vào cho phép) Vào Ra A2 A1 A0 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Chương 4: Mạch tổ hợp 19 Bảng thật IC74138 (IC giải mã  ngõ vào tác động cao, ngõ tác động thấp) Vào Ra Dữ liệu Cho phép G1 G2 C B A Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 x L H H H H H H H H H x L L L L L L L L x x L L L L H H H H x x L L H H L L H H x x L H L H L H L H H H L H H H H H H H H H H L H H H H H H H H H H L H H H H H H H H H H L H H H H H H H H H H L H H H H H H H H H H L H H H H H H H H H H L H H H H H H H H H H L G2 = G2A + G2B; H = 1; L = 0, x: bất chấp Chương 4: Mạch tổ hợp 20 Mở rộng lên mạch giải mã đƣờng sang 16 đƣờng Chương 4: Mạch tổ hợp 21 Giải mã BCD sang đoạn Đèn đoạn: LED – Light Emitting Diode Phát sáng có dịng điện chạy qua Catod chung – dùng cho giải mã có ngõ tác động cao Anod chung – dùng cho giải mã có ngõ tác động thấp Chương 4: Mạch tổ hợp 22 Bảng thật mạch giải mã đoạn, ngã tác động thấp Số TP Ngã vào Ngã D C B A a b c d e f g a  DB(CA  CA) 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 b  CBA  CBA 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 Chương 4: Mạch tổ hợp c  DCBA d  DCBA  CBA  CBA e  A  CB f  CB  BA  DCA g  DCB  CBA 23 IC giải mã BCD sang đoạn – IC 7447 Vào Ra Số/ Hàm LT RBI D C B 10 11 12 13 14 15 (2) (3) (4) 1 1 1 1 1 1 1 1 x 1 x x x x x x x x x x x x x x x x x 0 0 0 0 1 1 1 1 x x 0 0 1 1 0 0 1 1 x x 0 1 0 1 0 1 0 1 x x A BI (1) RBO a b c d e f g 1 1 1 1 x x 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 Chương 4: Mạch tổ hợp 24 Mạch hiển thị kết chữ số Mạch đa hợp  A B Y 0 1 D0 D1 D2 D3 1 Chương 4: Mạch tổ hợp 25 Ứng dụng mạch đa hợp Mạch đa hợp  A B C Y 0 0 1 1 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 0 1 0 1 1 1 Y  A.B.C.D0  A.B.C.D1  A.B.C.D  A.B.C.D3   A.B.C.D  A.B.C.D5  A.B.C.D6  A.B.C.D7 Chương 4: Mạch tổ hợp 26 Mạch giải đa hợp thực chất mạch giải mã, ngã vào cho phép trở thành ngã vào liệu ngã vào tổ hợp số nhị phân ngã vào địa Dùng IC 74138 làm mạch giải đa hợp  Chương 4: Mạch tổ hợp 27  MẠCH SO SÁNH Mạch so sánh hai số bit Mạch so sánh hai số bit G a b S (a>b) I (aB’ A’B AB3 A3B2 A2B1 A1B0 A0