Tài liệu Bài giảng kỹ thuật số P4 doc

"Don't study, don't know - Studying you will know!" NGUYEN TRUNG HOA Chổồng 3. Caùc phỏửn tổớ logic cồ baớn Trang 63 b. FF õọửng bọỹ Xeùt sồ õọử RSFF õọửng bọỹ vồùi sồ õọử maỷch, kyù hióỷu vaỡ baớng traỷng thaùi hoaỷt õọỹng nhổ hỗnh veợ: S R Ck Q X X 0 Q 0 0 1 Q 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 X Hỗnh 3.46. RSFF õọửng bọỹ: Sồ õọử logic vaỡ kyù hióỷu S Q Ck R Q Ck S R 4 3 2 1 R S Q Q Hỗnh 3.45. Kyù hióỷu caùc FF khọng õọửng bọỹ a.R,S taùc õọỹng mổùc 1 - b.R,S taùc õọỹng mổùc 0 R QS a) b) R Q S Trong õoù: Ck laỡ tờn hióỷu õióửu khióứn õọửng bọỹ hay tờn hióỷu õọửng họử (Clock). Khaớo saùt hoaỷt õọỹng cuớa maỷch: - Ck = 0: cọứng NAND 3 vaỡ 4 khoùa khọng cho dổợ lióỷu õổa vaỡo. Vỗ cọứng NAND 3 vaỡ 4 õóửu coù ờt nhỏỳt mọỹt ngoợ vaỡo Ck = 0 S = R = 1 Q = Q 0 (FF giổợ nguyón traỷng thaùi cuợ). - Ck = 1: cọứng NAND 3 vaỡ 4 mồớ. Ngoợ ra Q seợ thay õọứi tuỡy thuọỹc vaỡo traỷng thaùi cuớa S vaỡ R. Baỡi giaớng Kyợ Thuỏỷt Sọỳ Trang 64 + S = 0, R = 0 S = R =1 Q = Q 0 (giổợ nguyón traỷng thaùi cuợ). + S = 0, R = 1 S = 1, R = 0 Q = 0 + S = 1, R = 0 S = 0, R = 1 Q = 1 + S = R = 1 S = R = 0 Q = X (traỷng thaùi cỏỳm). Trong trổồỡng hồỹp naỡy Ck taùc õọỹng mổùc 1. Trong trổồỡng hồỹp Ck taùc õọỹng mổùc 0 thỗ ta mừc thóm cọứng õaớo nhổ sau (hỗnh 3.47): S R Q Hỗnh 3.47 S Q Ck R Q 1 2 Q Ck S R 4 3 Nhổ vỏỷy, tuỡy thuọỹc vaỡo mổùc tờch cổỷc cuớa tờn hióỷu õọửng bọỹ Ck, chuùng ta coù caùc loaỷi tờn hióỷu õióửu khióứn: - Ck õióửu khióứn theo mổùc 1. - Ck õióửu khióứn theo mổùc 0. - Ck õióửu khióứn theo sổồỡn lón (sổồỡn trổồùc). - Ck õióửu khióứn theo sổồỡn xuọỳng (sổồỡn sau). a.Mổùc 1 b.Mổùc 0 c.Sổồỡn lón d.Sổồỡn xuọỳng Hỗnh 3.48. Caùc tờn hióỷu õióửu khióứn Ck khaùc nhau Xeùt FF coù Ck õióửu khióứn theo sổồỡn lón (sổồỡn trổồùc): Sổồỡn lón vaỡ mổùc logic 1 coù mọỳi quan hóỷ vồùi nhau, vỗ vỏỷy maỷch taỷo sổồỡn lón laỡ maỷch caới tióỳn cuớa maỷch taùc õọỹng theo mổùc logic 1. Sổồỡn lón thổỷc chỏỳt laỡ mọỹt xung dổồng coù thồỡi gian tọửn taỷi rỏỳt ngừn. óứ caới tióỳn caùc FF taùc õọỹng theo mổùc logic 1 thaỡnh FF taùc õọỹng theo sổồỡn lón ta mừc vaỡo trổồùc FF õoù mọỹt maỷch taỷo sổồỡn lón nhổ hỗnh 3.49. Chỉång 3. Cạc pháưn tỉí logic cå bn Trang 65 ÅÍ mảch tảo sỉåìn ngỉåìi ta låüi dủng thåìi gian trãù ca tên hiãûu khi âi qua pháưn tỉí logic. Âäúi våïi mảch tảo sỉåìn ngỉåìi ta låüi dủng thåìi gian trãù ca tên hiãûu khi âi qua cäøng NOT. Ck S R Mảch tảo sỉåìn Ck t 0 t Xung sau khi qua mảch tảo sỉåìn lãn 0 Hçnh 3.49. Så âäư khäúi FF tạc âäüng theo sỉåìn v dảng sọng Xẹt så âäư mảch tảo sỉåìn lãn v dảng sọng nhỉ hçnh 3.50 : Mảch tảo sỉåìn lãn gäưm mäüt cäøng AND 2 ng vo v mäüt cäøng NOT. Tên hiãûu x 1 tỉì cäøng NOT âỉåüc âỉa âãún cäøng AND cng våïi tên hiãûu x 2 âi trỉûc tiãúp (x 2 = Ck). Do tênh cháút trãù ca tên hiãûu Ck khi âi qua cäøng NOT nãn x 1 bë trãù mäüt khong thåìi gian, vç váûy tên hiãûu ng ra ca cäøng AND cọ dảng mäüt xung dỉång ráút hẻp våïi thåìi gian täưn tải chênh bàòng thåìi gian trãù (trãù truưn âảt) ca cäøng NOT. Xung dỉång hẻp ny âỉåüc âỉa âãún ng vo âäưng bäü ca FF âiãưu khiãøn theo mỉïc logic 1. Tải cạc thåìi âiãøm cọ sỉåìn lãn ca tên hiãûu xung nhëp Ck s xút hiãûn mäüt xung dỉång tạc âäüng vo ng vo âäưng bäü ca FF âiãưu khiãøn ng ra Q thay âäøi trảng thại theo cạc ng vo. Så âäư mảch FF cọ tên hiãûu Ck âiãưu khiãøn theo sỉåìn lãn nhỉ hçnh 3.51. Hçnh 3.50 S Ck R Ck x 2 x 1 y t y 0 t x 1 0 t x 2 0 Ck 0 t Baỡi giaớng Kyợ Thuỏỷt Sọỳ Trang 66 Xeùt FF coù Ck õióửu khióứn theo sổồỡn xuọỳng (sổồỡn sau): Maỷch taỷo sổồỡn xuọỳng laỡ maỷch caới tióỳn taùc õọỹng mổùc logic 0. Sồ õọử maỷch vaỡ daỷng soùng nhổ sau (Hỗnh 3.52): S R Q Q 1 2 Ck t b) 0 t x 2 x 1 0 t 0 y 0 t Ck x 2 x 1 y C y S R 4 3 a) Hỗnh 3.52. Maỷch taỷo sổồỡn xuọỳng a. Sồ õọử maỷch b. Daỷng soùng Hỗnh 3.51. FF coù tờn hióỷu Ck õióửu khióứn theo sổồỡn lón Trón hỗnh 3.53 laỡ kyù hióỷu trón sồ õọử maỷch vaỡ sồ õọử thổỷc hióỷn Flip- Flop taùc õọỹng theo sổồỡn xuọỳng. S R Q 3 4 R S y Ck a) b) S Q Ck R Q Q 2 1 Hỗnh 3.53 a. Sồ õọử maỷch thổỷc hióỷn. b. Kyù hióỷu trón sồ õọử. Chổồng 3. Caùc phỏửn tổớ logic cồ baớn Trang 67 Yẽ nghộa cuớa tờn hióỷu õọửng bọỹ Ck: ọỳi vồùi caùc FF õọửng bọỹ, caùc ngoợ ra chố thay õọứi traỷng thaùi theo ngoợ vaỡo DATA khi xung Ck tọửn taỷi mổùc 1 (õọỳi vồùi FF taùc õọỹng mổùc 1), hoỷc xung Ck tọửn taỷi mổùc 0 (õọỳi vồùi FF taùc õọỹng mổùc 0), hoỷc xung Ck ồớ sổồỡn lón (õọỳi vồùi FF taùc õọỹng sổồỡn lón), xung Ck ồớ sổồỡn xuọỳng (õọỳi vồùi FF taùc õọỹng sổồỡn xuọỳng), coỡn tỏỳt caớ caùc trổồỡng hồỹp khaùc cuớa Ck thỗ ngoợ ra khọng thay õọứi traỷng thaùi theo caùc ngoợ vaỡo mỷc duỡ luùc õoù caùc ngoợ vaỡo coù thay õọứi traỷng thaùi. Phổồng phaùp õióửu khióứn theo kióứu chuớ tồù (Master - Slaver): ọỳi vồùi phổồng phaùp naỡy khi xung Ck tọửn taỷ i mổùc logic 1 dổợ lióỷu seợ õổồỹc nhỏỷp vaỡo FF, coỡn khi Ck tọửn taỷi mổùc logic 0 thỗ dổợ lióỷu chổùa trong FF õổồỹc xuỏỳt ra ngoaỡi. Vóử mỷt cỏỳu taỷo bón trong gọửm 2 FF: mọỹt FF thổỷc hióỷn chổùc nng chuớ (Master) vaỡ mọỹt FF thổỷc hióỷn chổùc nng tồù (Slaver). Hoaỷt õọỹng cuớa FF õióửu khióứn theo kióứu chuớ/tồù: (hỗnh 3.54) + Ck = 1: FF2 mồớ, dổợ lióỷu õổồỹc nhỏỷp vaỡo FF2. Qua cọứng õaớo Ck = 0 FF1 khoùa nón giổợ nguyón traỷng thaùi cuợ trổồùc õoù. + Ck = 0: FF2 khoùa nón giổợ nguyón traỷng thaùi cuợ trổồùc õoù. Qua cọứng õaớo Ck = 1 FF1 mồớ, dổợ lióỷu õổồỹc xuỏỳt ra ngoaỡi. Chuù yù: Tờn hióỷu Ck coù thóứ õổồỹc taỷo ra tổỡ maỷch dao õọỹng õa haỡi khọng traỷng thaù i bóửn. R S Ck Q 1 2 Q 3 4 5 6 7 8 FF 2 FF 1 Hỗnh 3.54. ióửu khióứn theo kióứu chuớ/tồù Baỡi giaớng Kyợ Thuỏỷt Sọỳ Trang 68 3.3.2.2. Phỏn loaỷi FF theo chổùc nng a. RSFF où laỡ FF coù caùc ngoợ vaỡo vaỡ ngoợ ra kyù hióỷu nhổ hỗnh veợ. S Q Ck R Q Trong õoù: - S, R : caùc ngoợ vaỡo dổợ lióỷu. - Q, Q : caùc ngoợ ra. Hỗnh 3.55. Kyù hióỷu RSFF - Ck : tờn hióỷu xung õọửng bọ ỹ Goỹi S n vaỡ R n laỡ traỷng thaùi cuớa ngoợ vaỡo DATA ồớ xung Ck thổù n. Goỹi Q n , Q n+1 laỡ traỷng thaùi cuớa ngoợ ra Q ồớ xung Ck thổù n vaỡ thổù (n+1). Luùc õoù ta coù baớng traỷng thaùi mọ taớ hoaỷt õọỹng cuớa RSFF: S n R n Q n+1 0 0 Q n 0 1 0 1 0 1 1 1 X Chuùng ta lổu yù rũng traỷng thaùi khi caớ 2 ngoợ vaỡo S = R = 1 luùc õoù caớ 2 ngoợ ra coù cuỡng mổùc logic, õỏy laỡ traỷng thaùi cỏỳm cuớa RSFF (thổồỡng õổồỹc kyù hióỷu X). Tióỳp theo chuùng ta seợ õi xỏy dổỷng baớng õỏửu vaỡo kờch cuớa RSFF. Baớng õỏửu vaỡo kờch gọửm 2 phỏửn, phỏửn bón traùi lióỷt kó ra caùc yóu cỏửu cỏửn chuyóứn õọứi cuớa FF, vaỡ phỏửn bón phaới laỡ caùc õióửu kióỷn tờn hióỷu õỏửu vaỡo kờch cỏửn õaớm baớo õóứ õaỷt õổồỹc caùc sổỷ chuyóứn õọứi ỏỳy. Nóỳu caùc õióửu kióỷn õỏửu vaỡo õổồỹc õaớm baớo thỗ FF seợ chuyóứn õọứi theo õuùng yóu cỏửu. Thổỷc chỏỳt baớng õỏửu vaỡo kờch cuớa FF laỡ sổỷ khai trióứn baớng traỷng thaùi cuớa FF. Ta vióỳt laỷi baớng traỷng thaùi cuớa RSFF ồớ daỷng khai trióứn nhổ sau: Chổồng 3. Caùc phỏửn tổớ logic cồ baớn Trang 69 S n R n Q n Q n+1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 X 1 1 1 X Trong baớng naỡy, tờn hióỷu ngoợ ra ồớ traỷng thaùi tióỳp theo (Q n+1 ) seợ phuỷ thuọỹc vaỡo tờn hióỷu caùc ngoợ vaỡo data (S, R) vaỡ tờn hióỷu ngoợ ồớ ra traỷng thaùi hióỷn taỷi (Q n ). Tổỡ baớng khai trióứn trón ta xỏy dổỷng õổồỹc baớng õỏửu vaỡo kờch cho RSFF: Q n Q n+1 S n R n 0 0 0 X 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 X 0 Cuợùng tổỡ baớng traỷng thaùi khai trióứn ta coù thóứ tỗm õổồỹc phổồng trỗnh logic cuớa RSFF bũng caùch lỏỷp sồ õọử Karnaugh nhổ sau: 00 01 11 10 0 0 0 X 1 1 1 0 X 1 S n R n Q n Q n+1 Tổỡ baớng Karnaugh naỡy ta coù phổồng trỗnh logic cuớa RSFF: n Q n R n S 1 n Q += + Vỗ õióửu kióỷn cuớa RSFF laỡ S.R= 0 nón ta coù phổồng trỗnh logic cuớa RSFF õổồỹc vióỳt õỏửy õuớ nhổ sau: Baỡi giaớng Kyợ Thuỏỷt Sọỳ Trang 70 n Q n R n S 1 n Q += + SR=0 Daỷng soùng minh hoỹa hoaỷt õọỹng cuớa RSFF trón hỗnh 3.56: Ck t t S t R 0 0 0 1 2 3 4 5 Q 0 t Hỗnh 3.56. ọử thở thồỡi gian daỷng soùng RSFF b. TFF où laỡ FF coù ngoợ vaỡo vaỡ ngoợ ra kyù hióỷu vaỡ baớng traỷng thaùi hoaỷt õọỹng nhổ hỗnh veợ (hỗnh 3.57): T Q Ck Q Q n+1 T n 0 1 Q n Q n Hỗnh 3.57. Kyù hióỷu TFF vaỡ baớng traỷng thaùi hoaỷt õọỹng Trong õoù: - T: ngoợ vaỡo dổợ lióỷu - Q, Q : caùc ngoợ ra - Ck: tờn hióỷu xung õọửng bọỹ. Goỹi T n laỡ traỷng thaùi cuớa ngoợ vaỡo DATA T ồớ xung Ck thổù n. Goỹi Q n , Q n+1 laỡ traỷng thaùi cuớa ngoợ ra ồớ xung Ck thổù n vaỡ (n+1). Chỉång 3. Cạc pháưn tỉí logic cå bn Trang 71 Lục âọ ta cọ bng trảng thại hoảt âäüng khai triãøn ca TFF. Tỉì bng trảng thại ny ta cọ nháûn xẹt: + Khi T=0: mäùi khi cọ xung Ck tạc âäüng ng ra Q duy trç trảng thại c trỉåïc âọ. + Khi T=1: mäùi khi cọ xung Ck tạc âäüng ng ra Q âo trảng thại. T n Q n Q n+1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 Tỉì bng trảng thại khai triãøn ca TFF ta tçm âỉåüc bng âáưu vo kêch ca TFF nhỉ sau: Q n Q n+1 T n 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 Phỉång trçnh logic ca TFF: Q n+1 = nnnn Q.T.QT + (dảng chênh tàõc 1) Hồûc: )QT)(Q(TQ nnnn1n ++= + (dảng chênh tàõc 2). ⇒ nn1n QTQ ⊗= + (Ta cng cọ thãø láûp bng trảng thại räưi dng så âäư Karnaugh âãø tçm phỉång trinh logic ca TFF). Trãn hçnh 3.58 minh ha âäư thë thåìi gian dảng sọng ca TFF. - Tên hiãûu ra Q âáưu tiãn ln ln åí mỉïc logic 0 - Tên hiãûu Ck(1) âiãưu khiãøn theo sỉåìn xúng nhçn tên hiãûu T dỉåïi mỉïc logic 1. Theo bng trảng thại : T 0 = 1 v Q 0 = 0 ⇒ Q 1 = 0 Q = 1.