Bài giảng Điện tử số - Chương 5: Mạch logic tuần tự

Bài giảng Điện tử số - Chương 5: Mạch logic tuần tự trình bày các nội dung chính sau: Khái niệm chung và mô hình toán học, phần tử nhớ của mạch tuần tự, phương pháp mô tả mạch tuần tự, phân tích mạch tuần tự, thiết kế mạch tuần tự, mạch tuần tự đồng bộ.

Nội dung Chương 1: Hệ đếm Chương 2: Đại số Boole phương pháp biểu diễn hàm Chương 3: Cổng logic TTL CMOS Chương 4: Mạch logic tổ hợp  Chương 5: Mạch logic Chương 6: Mạch phát xung tạo dạng xung Chương 7: Bộ nhớ bán dẫn Bài giảng Điện tử số V1.0 CuuDuongThanCong.com 116 https://fb.com/tailieudientucntt Mạch logic Bài giảng Điện tử số V1.0 CuuDuongThanCong.com 117 https://fb.com/tailieudientucntt Nội dung  Khái niệm chung mơ hình tốn học  Phần tử nhớ mạch  Phương pháp mô tả mạch  Phân tích mạch  Thiết kế mạch  Mạch đồng  Mạch không đồng  Hiện tượng chu kỳ chạy đua mạch không đồng  Một số mạch thông dụng Bài giảng Điện tử số V1.0 CuuDuongThanCong.com 118 https://fb.com/tailieudientucntt Khái niệm chung mơ hình tốn học  Khái niệm chung  Mạch logic hay gọi mạch dãy - Sequential Circuit  Hoạt động hệ có tính chất nhau, tức trạng thái hoạt động mạch điện phụ thuộc trực tiếp lối vào mà phụ thuộc vào trạng thái bên trước Nói cách khác hệ thống làm việc theo nguyên tắc có nhớ x z  Mơ hình tốn học  Z = f(Q, X) 1 x2 z2 Mạch tổ hợp xi  X - tập tín hiệu vào  Q - tập trạng thái trước mạch  W - hàm kích  Z - hàm Q1 Ql zj W1 Mạch nhớ Sơ đồ khối mạch  Biểu diễn khác: Z = f (Q(n), X); Q (n +1) = f (Q(n), X) Q(n +1): trạng thái mạch Q(n): trạng thái bên trước Bài giảng Điện tử số V1.0 CuuDuongThanCong.com 119 https://fb.com/tailieudientucntt Wk Trigơ – Phần tử nhớ mạch  Định nghĩa: Trigơ phần tử có khả lưu trữ (nhớ) hai trạng thái PR  Cấu trúc  Trigơ có từ đến vài lối điều khiển, có hai lối ln ln ngược Q Q Tuỳ loại trigơ có thêm lối vào lập (PRESET) lối vào xoá (CLEAR) Ngồi ra, trigơ cịn có lối vào đồng (CLOCK) Hình bên sơ đồ khối tổng quát trigơ Q Các lối vào điều khiển  Phân loại: TRIGƠ Q Clock  Theo chức làm việc của lối vào điều khiển: CLR  Trigơ lối vào trigơ D, T;  Trigơ lối vào trigơ RS, trigơ JK  Theo phương thức hoạt động thi ta có hai loại:  Trigơ khơng đồng  Trigơ đồng bộ, có hai loại: trigơ thường trigơ chính-phụ (Master-Slave) TRIGƠ TRIGƠ D TRIGƠ T TRIGƠ RS TRIGƠ JK KHÔNG ĐỒNG BỘ LOẠI THƯỜNG ĐỒNG BỘ CHÍNH - PHỤ Bài giảng Điện tử số V1.0 CuuDuongThanCong.com 120 https://fb.com/tailieudientucntt Trigơ RS (1)  Trigơ RS loại có hai lối vào điều khiển S, R Chân S gọi lối vào "lập" (SET) R gọi lối vào "xoá" (RESET) R S Q Sơ đồ khối: Q Q S Q R S S Q C Sơ đồ nguyên lý trigơ RS RS đồng Q R Bảng TT trigơ RS S 0 1 R 1 Qk Q X Mod hoạt động Nhớ Xóa Lập Cấm R Bảng TT trigơ RS đồng cổng NAND C 1 1 S X 0 1 R X 1 Qk Q Q X Mod hoạt động Nhớ Nhớ Xóa Lập Cấm Bài giảng Điện tử số V1.0 CuuDuongThanCong.com 121 https://fb.com/tailieudientucntt Trigơ RS (2)  Tri gơ RS không đồng Bảng trạng thái Q 0 0 1 1 R 0 1 0 1 Biểu thức S 1 1 Bảng Các nô Qk X 1 X RS R 00 01 11 10 0 X 1 X Q Q Q S Đồ hình trạng thái  Q K = S+ R Q  RS = 0(dieu kien de tranh to hop cam)  Bài giảng Điện tử số V1.0 CuuDuongThanCong.com 122 https://fb.com/tailieudientucntt Trigơ RS (3)  Tri gơ RS không đồng Bảng trạng thái R Q 0 0 1 1 Q Q S R 0 1 0 1 S 1 1 Qk X 1 X Đồ thị dạng xung S R Q t1 t2 t3 t4 Bài giảng Điện tử số V1.0 CuuDuongThanCong.com 123 https://fb.com/tailieudientucntt Trigơ RS (4)  Tri gơ RS đồng Bảng trạng thái Bảng TT trigơ RS đồng cổng NAND C 1 1 Đồ thị dạng xung C S X 0 1 R X 1 Qk Q Q X Mod h.động Nhớ Nhớ Xóa Lập Cấm S R CS=1 (lập) CR=1 (xóa) CRS=1 (khơng xác định) Bài giảng Điện tử số V1.0 CuuDuongThanCong.com 124 https://fb.com/tailieudientucntt Trigơ D  Trigơ D loại trigơ có lối vào điều khiển D  Biểu thức: Qk = D, xuất xung nhịp C  Sơ đồ khối: Bảng trạng thái Q 0 1 D 1 Đồ hình trạng thái Qk 1  Ứng dụng: thường dùng làm ghi dịch liệu hay chốt liệu Bài giảng Điện tử số V1.0 CuuDuongThanCong.com 125 https://fb.com/tailieudientucntt Trigơ T  Trigơ T loại trigơ có mơt lối vào điều khiển T Mỗi có xung tới lối vào T lối Q thay đổi trạng thái  Biểu thức: QK = TQ+ TQ = T  Q  Sơ đồ khối: Bảng trạng thái T 0 1 Q 1 Qk 1 Bảng trạng thái rút gọn T Đồ hình trạng thái Qk Q Q_ Bài giảng Điện tử số V1.0 CuuDuongThanCong.com 126 https://fb.com/tailieudientucntt Trigơ JK (1)  Trigơ JK loại trigơ có hai lối vào điều khiển J, K  Ưu điểm trigơ RS khơng cịn tồn tổ hợp cấm đường hồi tiếp từ Q chân R từ Q S  Trigơ JK cịn có thêm đầu vào đồng C Trigơ lập hay xố khoảng thời gian ứng với sườn âm sườn dương xung đồng C Ta nói, trigơ JK thuộc loại đồng Bài giảng Điện tử số V1.0 CuuDuongThanCong.com 127 https://fb.com/tailieudientucntt Trigơ JK (2) Bảng TT đầy đủ J 0 0 1 1 J K 0 1 0 1 Q 1 1 U5 Qk 0 1 Bảng TT rút gọn J 0 1 K 1 Qk Q Q’ J U1 U3 Q NAND_2 NAND_2 U4 U2 Q_ K NAND_2 NAND_2 Bảng TT trigơ JK đồng U7 Q NAND_3 C NAND_2 C U6 U8 Q_ K NAND_2 J X 0 1 K X 1 Qk Q Q Q’ NAND_3 Bài giảng Điện tử số V1.0 CuuDuongThanCong.com 128 https://fb.com/tailieudientucntt Bảng hàm kích thích loại Trigơ Q Qk S R J K T D 0 X X 0 1 X 1 0 X 1 1 X X 0 Bài giảng Điện tử số V1.0 CuuDuongThanCong.com 129 https://fb.com/tailieudientucntt Phương pháp mơ tả mạch  Phương trình logic (hay phương pháp đại số)  Bảng trạng thái  Bảng chuyển đổi trạng thái  Bảng tín hiệu  Đồ hình trạng thái  Mơ hình Mealy thực ánh xạ  Mơ hình Moore  Đồ thị dạng xung Bài giảng Điện tử số V1.0 CuuDuongThanCong.com 130 https://fb.com/tailieudientucntt Phân tích mạch - Lý thuyết  Viết chương trình logic: Viết c.trình logic  Viết chương trình logic cho lối vào đồng bộ, điểu kiện chuyển trạng thái phần tử nhớ  Xác định hàm ra: Xác định hàm  Tìm hàm kích thích:  Căn loại TG để tìm kích thích, phương trình chuyển đổi trạng thái (chính phương trình đặc trưng TG cho) Tìm hàm kích thích  Phương trình chuyển đổi trạng thái:  Xác định số tổ hợp trạng thái thay tổ hợp vào phương trình kích thích, phương trình chuyển đổi trạng thái để tính bảng chuyển đổi trạng thái  Vẽ đồ hình trạng thái dạng nhị phân dạng rút gọn Pt chuyển đổi TT Đồ hình trạng thái  Vẽ đồ thị dạng xung gồm:  Xung đồng hồ,  Xung biến trạng thái,  Xung Đồ thị dạng xung Các bước phân tích mạch Bài giảng Điện tử số V1.0 CuuDuongThanCong.com 131 https://fb.com/tailieudientucntt Phân tích mạch - Ví dụ Bài giảng Điện tử số V1.0 CuuDuongThanCong.com 132 https://fb.com/tailieudientucntt Thiết kế mạch - Lý thuyết  Bài toán ban đầu: Bài toán ban đầu  Nhiệm vụ thiết kế mô tả ngôn ngữ lưu đồ thuật tốn  Hình thức hố: Hình thức hố  Từ kiện đề cho mà ta mô tả hoạt động mạch cách hình thức hố kiện ban đầu dạng bảng trạng thái, bảng hay đồ hình trạng thái Sau rút gọn trạng thái mạch để có số trạng thái  Mã hoá trạng thái: Mã hoá trạng thái  Mã hố tín hiệu vào ra, trạng thái để nhận mã nhị phân (hoặc loại mã khác) có tập tín hiệu vào X, tập tín hiệu Y, tập trạng thái Q  Hệ hàm mạch: Hệ hàm mạch  Xác định hệ phương trình logic mạch tối thiểu hố phương trình Nếu mạch thiết kế cần dùng trigơ mạch tổ hợp tuỳ theo yêu cầu mà ta viết hệ phương trình cho lối vào kích cho loại trigơ Sơ đồ  Xây dựng sơ đồ:  Từ hệ phương trình mạch viết ta xây dựng mạch điện thực Các bước thiết kế mạch Bài giảng Điện tử số V1.0 CuuDuongThanCong.com 133 https://fb.com/tailieudientucntt Thiết kế mạch - Ví dụ Bài giảng Điện tử số V1.0 CuuDuongThanCong.com 134 https://fb.com/tailieudientucntt Mạch đồng Bài giảng Điện tử số V1.0 CuuDuongThanCong.com 135 https://fb.com/tailieudientucntt Mạch không đồng Bài giảng Điện tử số V1.0 CuuDuongThanCong.com 136 https://fb.com/tailieudientucntt H.tượng c.kỳ chạy đua mạch không ĐB Bài giảng Điện tử số V1.0 CuuDuongThanCong.com 137 https://fb.com/tailieudientucntt Một số mạch thông dụng Bài giảng Điện tử số V1.0 CuuDuongThanCong.com 138 https://fb.com/tailieudientucntt Câu hỏi Bài giảng Điện tử số V1.0 CuuDuongThanCong.com 139 https://fb.com/tailieudientucntt ... trình mạch viết ta xây dựng mạch điện thực Các bước thiết kế mạch Bài giảng Điện tử số V1.0 CuuDuongThanCong.com 133 https://fb.com/tailieudientucntt Thiết kế mạch - Ví dụ Bài giảng Điện tử số V1.0... thị dạng xung Các bước phân tích mạch Bài giảng Điện tử số V1.0 CuuDuongThanCong.com 131 https://fb.com/tailieudientucntt Phân tích mạch - Ví dụ Bài giảng Điện tử số V1.0 CuuDuongThanCong.com 132... https://fb.com/tailieudientucntt H.tượng c.kỳ chạy đua mạch không ĐB Bài giảng Điện tử số V1.0 CuuDuongThanCong.com 137 https://fb.com/tailieudientucntt Một số mạch thông dụng Bài giảng Điện tử số V1.0 CuuDuongThanCong.com