Bài giảng Kỹ thuật số - Chương 4: Mạch logic

Bài giảng Kỹ thuật số - Chương 4: Mạch logic với các nội dung biểu diễn bằng biểu thức đại số; rút gọn mạch logic; phương pháp rút gọn; phương pháp biến đổi đại số; bài toán thiết kế; trình tự thiết kế; định dạng bìa Karnaugh.

Chương Mạch logic Th.S Đặng Ngọc Khoa Khoa Điện - Điện Tử Biểu diễn biểu thức đại số „ Một hàm logic n biến biểu diễn dạng: „ „ Tổng tích (Chuẩn tắc tuyển - CTT): dạng tổng nhiều thành phần mà thành phần tích đầy đủ n biến Tích tổng (Chuẩn tắc hội – CTH): dạng tích nhiều thành phần mà thành phần tổng đầy đủ n biến Biểu diễn biểu thức đại số „ Vị trí A B C F 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 Dạng chuẩn tắc tuyển F = ∑ (1, 2, 5, 6) F=ABC+ ABC + ABC + ABC „ Dạng chuẩn tắc hội F = ∏ (0, 3, 4, 7) F = (A+B+C)(A+B+C)(A+B+C)(A+B+C) Biểu diễn biểu thức đại số Chuẩn tắt tuyển Chuẩn tắc hội ∑ ∏ Tổng tích Tích tổng Lưu ý giá trị Lưu ý giá trị X = ghi X X = ghi X X = ghi X X = ghi X Rút gọn mạch logic „ „ Làm cho biểu thức logic đơn giản mạch logic sử dụng cổng logic Hai mạch sau tương đương Phương pháp rút gọn „ Có hai phương pháp để rút gọn biểu thức logic „ „ Phương pháp biến đổi đại số: sử dụng định lý phép biến đổi Boolean để rút gọn biểu thức Phưong pháp bìa Karnaugh: sử dụng bìa Karnuagh để rút gọn biểu thức logic Phương pháp biến đổi đại số „ „ Sử dụng định lý phép biến đổi Boolean để rút gọn biểu thức Ví dụ: Biểu thức ban đầu ABC+AB’(A’C’)’ ABC+ABC’+AB’C A’C(A’BD)’+A’BC’D’+AB’C (A’+B)(A+B+D)D’ Rút gọn A(B’+C) A(B+C) B’C+A’D’(B+C) BD’ ? Ví dụ 4-1 „ Hãy rút gọn mạch logic sau Bài toán thiết kế Hãy thiết kế mạch logic có: „ Ba ngõ vào „ Một ngõ „ Ngõ mức cao đa số ngõ vào mức cao Trình tự thiết kế „ A B C Bước 1: Thiết lập bảng chân trị Mạch logic x A B C x 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 10 Trình tự thiết kế „ Bước 2: Thiết lập phương trình từ bảng chân trị A B C x 0 0 0 0 0 1 1 0 1 A.B.C 1 A.B.C 1 1 A.B.C x = ABC + ABC + ABC + ABC A.B.C 11 Trình tự thiết kế „ Bước 3: Rút gọn biểu thức logic x = ABC + ABC + ABC + ABC x = ABC + ABC + ABC + ABC + ABC + ABC x = BC + AC + AB 12 Trình tự thiết kế „ Bước 4: Vẽ mạch logic ứng với biểu thức logic vừa rút gọn x = BC + AC + AB 13 Ví dụ 4-1 „ Hãy thiết kế mạch logic có ngõ vào A, B, C, D ngõ Ngõ mức cao điện áp (được miêu tả bit nhị phân ABCD) lớn 14 Kết 15 Ví dụ 4-3 „ Thiết kế mạch logic điều khiển mạch phun nhiên liệu mạch đốt sau: Cảm biến để lửa A B Cảm biến có khí cần đốt 16 Bìa Karnaugh 17 Phương pháp bìa Karnaugh „ „ „ „ Giống bảng chân trị, bìa Karnaugh cách để thể mối quan hệ mức logic ngõ vào ngõ Bìa Karnaugh phương pháp sử dụng để đơn giản biểu thức logic Phương pháp dễ thực phương pháp đại số Bìa Karnaugh thực với số ngõ vào nào, chương trình khảo sát số ngõ vào nhỏ 18 Định dạng bìa Karnaugh „ „ „ Mỗi trường hợp bảng chân trị tương ứng với bìa Karnaugh Các bìa Karnaugh đánh số cho ô kề khác giá trị Do ô kề khác giá trị nên nhóm chúng lại để tạo thành phần đơn giản dạng tổng tích 19 Bảng chân trị ⇒ K-map „ Một ví dụ tương ứng bảng chân trị bìa Karnaugh X Y Z Giá trị Ỵ 0 Giá trị Î 1 1 1 Giá trị Ỵ Giá trị Ỵ Z X Y X Y 1 20 10 Cổng EX-OR „ „ Cổng EX-OR có hai ngõ vào Ngõ cổng EX-OR mức cao hai ngõ vào có giá trị khác 59 Cổng EX-OR 60 30 IC EX-OR 74LS86 61 Cổng EX-NOR „ „ Cổng EX-NOR có hai ngõ vào Ngõ cổng EX-NOR mức cao hai ngõ vào có giá trị giống 62 31 Cổng EX-NOR 63 Ví dụ 4-11 „ Sử dụng cổng EX-NOR để đơn giản mạch logic sau 64 32 Mạch tạo kiểm tra parity 65 Mạch Enable/Disable 66 33 Đặc điểm IC số „ „ „ IC cấu tạo từ điện trở, diode, transistor, linh kiện đặt lớp bán dẫn làm Để tránh tác động học, hóa học, IC đóng vỏ silicon plastic Chip thực tế nhỏ hình dáng nhiều 67 Dạng IC số „ Dạng hai hàng chân song song 68 34 Dạng IC số „ Dạng hai hàng chân song song 69 Dạng IC số „ Dạng đóng vỏ hộp (flat pack) 70 35 Đế gắn IC „ Để thuận lợi trình lắp ráp thay đổi, IC thường gắn đế 71 Mạch số tích hợp (IC) Độ tích hợp Số cổng logic Small-scale integration (SSI)