Bài giảng Điện tử số (Digital electronics): Chương 3 - ĐH Bách Khoa Hà Nội

Điện tử số Chương CÁC PHẦN TỬ LOGIC CƠ BẢN Bộ mơn Kỹ thuật Máy tính, Khoa Cơng nghệ Thông tin Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 54 Nội dung chương 3.1 Khái niệm 3.2 Thực phần tử AND, OR dùng Diode 3.3 Thực phần tử NOT dùng Transistor 3.4 Các mạch tích hợp số 55 3.1 Khái niệm ▪ Có phép tốn logic bản:    VÀ (AND) HOẶC (OR) ĐẢO (NOT) ▪ Phần tử logic (mạch logic bản, cổng logic) thực phép toán logic bản:    Cổng VÀ (AND gate) Cổng HOẶC (OR gate) Cổng ĐẢO (NOT inverter) ▪ Các mạch số đặc biệt khác: cổng NAND, NOR, XOR, XNOR 56 Cổng VÀ (AND gate) ▪ Chức năng:   Thực phép toán logic VÀ (AND) Đầu tất đầu vào ▪ Cổng VÀ đầu vào:    Ký hiệu: Bảng thật: Biểu thức: out = A B A B out 0 1 1 0 57 Cổng HOẶC (OR gate) ▪ Chức năng:   Thực phép toán logic HOẶC (OR) Đầu tất đầu vào ▪ Cổng HOẶC đầu vào:    Ký hiệu: Bảng thật: Biểu thức: out = A + B A B out 0 1 1 1 58 Cổng ĐẢO (NOT inverter) ▪ Chức năng:  Thực phép toán logic ĐẢO (NOT) ▪ Cổng ĐẢO có đầu vào:    Ký hiệu: Bảng thật: Biểu thức: out = A A out 1 59 Cổng VÀ ĐẢO (NAND gate) ▪ Chức năng:   Thực phép ĐẢO phép toán logic VÀ Đầu tất đầu vào ▪ Cổng VÀ ĐẢO đầu vào:    Ký hiệu: Bảng thật: Biểu thức: out = A B A B out 1 1 1 60 Cổng HOẶC ĐẢO (NOR gate) ▪ Chức năng:   Thực phép ĐẢO phép toán logic HOẶC Đầu tất đầu vào ▪ Cổng HOẶC ĐẢO đầu vào:    Ký hiệu: Bảng thật: Biểu thức: out = A + B A B out 1 1 0 61 Cổng XOR (XOR gate) ▪ Chức năng:    Exclusive-OR Thực biểu thức logic HOẶC CĨ LOẠI TRỪ (phép tốn XOR - phép cộng module 2) Đầu tất đầu vào giống ▪ Cổng XOR đầu vào:    Ký hiệu: Bảng thật: Biểu thức: out = A  B = A.B + A.B A B out 0 1 1 1 62 Cổng XNOR (XNOR gate) ▪ Chức năng:    Exclusive-NOR Thực phép ĐẢO phép toán XOR Đầu tất đầu vào giống ▪ Cổng XNOR đầu vào:    Ký hiệu: Bảng thật: Biểu thức: out = A  B = A.B + A.B A B out 1 1 0 63 Phân loại mạch tích hợp số (tiếp) ▪ Theo chất linh kiện sử dụng:  IC sử dụng Transistor lưỡng cực: ▪ RTL Resistor Transistor Logic (đầu vào mắc điện trở, đầu Transistor) ▪ DTL Diode Transistor Logic (đầu vào mắc Diode, đầu Transistor) ▪ TTL Transistor Transistor Logic (đầu vào mắc Transistor, đầu Transistor) ▪ ECL Emitter Coupled Logic (Transistor ghép nhiều cực emitter)  IC sử dụng Transistor trường - FET (Field Effect Transistor) ▪ MOS ▪ CMOS Metal Oxide Semiconductor Complementary MOS 73 Đặc tính điện IC ▪ Dải điện áp quy định mức logic ▪ VD: với chuẩn TTL ta có: 5V 2V 5V Dải điện áp không xác định Dải điện áp không xác định 0.8V 3,5V 0,5V 0V 0V Vào Ra 74 Đặc tính điện IC (tiếp) ▪ Thời gian truyền: tín hiệu truyền từ đầu vào tới đầu mạch tích hợp phải khoảng thời gian Thời gian đánh giá qua thơng số:   Thời gian trễ: thời gian trễ thông tin đầu so với đầu vào Thời gian chuyển biến: thời gian cần thiết để chuyển biến từ mức lên mức ngược lại     Thời gian chuyển biến từ đến gọi thời gian thiết lập sườn dương Thời gian chuyển biến từ đến gọi thời gian thiết lập sườn âm Trong lý thuyết: thời gian chuyển biến Trong thực tế, thời gian chuyển biến đo thời gian chuyển biến từ 10% đến 90% giá trị biên độ cực đại 75 Đặc tính điện IC (tiếp) ▪ Cơng suất tiêu thụ chế độ động:    Chế độ động chế độ làm việc có tín hiệu Là công suất tổn hao phần tử vi mạch, nên cần nhỏ tốt Công suất tiêu thụ chế độ động phụ thuộc ▪ Tần số làm việc ▪ Công nghệ chế tạo: công nghệ CMOS có cơng suất tiêu thụ thấp 76 Đặc tính IC ▪ Là đặc tính kết cấu vỏ bọc bên ngồi ▪ Có loại thơng dụng:   Vỏ tròn kim loại, số chân < 10 Vỏ dẹt gốm, chất dẻo, có loại ▪ IC hàng chân SIP (Single Inline Package) hay SIPP (Single In-line Pin Package) ▪ IC có hàng chân DIP (Dual Inline Package) ▪ IC chân dạng lưới PGA (Pin Grid Array): vỏ vuông, chân xung quanh 77 Đặc tính IC (tiếp) ▪ Một số dạng IC: 78 .. .Nội dung chương 3. 1 Khái niệm 3. 2 Thực phần tử AND, OR dùng Diode 3. 3 Thực phần tử NOT dùng Transistor 3. 4 Các mạch tích hợp số 55 3. 1 Khái niệm ▪ Có phép tốn logic... Transistor thơng bão hịa, sau đo điện áp đầu S, ta có: S=A 70 3. 4 Các mạch tích hợp số ▪ Các phần tử logic cấu thành từ linh kiện điện tử ▪ Các linh kiện điện tử kết hợp với thường dạng mạch tích... sử lấy TTL làm chuẩn cho hoạt động mạch ▪ Lần lượt đặt điện áp 0V 5V vào đầu vào A B, sau đo điện áp đầu S, ta có: S = A+B 68 3. 3 Thực phần tử NOT ▪ Transistor lưỡng cực:   Có loại: NPN PNP Transistor