Giáo trình Vi mạch số

ỦY BAN NHÂN DÂN TP HỒ CHÍ MINH TRƢỜNG CAO ĐẲNG GIAO THÔNG VẬN TẢI - - GIÁO TRÌNH VI MẠCH SỐ TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Thực hiện: 1.ThS Nguyễn Đức Lợi (Chủ nhiệm) 2.ThS Nguyễn Trọng Trung KS Võ Minh Trí Lưu hành nội bộ, 09 / 2012 Năm 2012 Giáo trình Vi mạch số LỜI NÓI ĐẦU Trong thời đại phát triển mạnh công nghệ số nhƣ nay, việc truyền dẫn thông tin thu phát cần đƣợc mã hóa tích hợp cao nhằm tiết kiệm băng tần, hạn chế nhiễu, giảm thiểu rủi ro nhờ tính bảo mật tốt Vi mạch số mơn học hữu ích cho sinh viên khối kỹ thuật sinh viên ngành điện - điện tử Mọi sinh viên ngành điện cần nắm vững sở lý thuyết để tạo tảng cho việc học tiếp môn chuyên ngành nhƣ vi xử lý Từ thiết kế mạch ứng dụng nhƣ mạch đồng hồ, mạch đếm sản phẩm, mạch đèn giao thông, mạch quang báo … Trên thị trƣờng tài liệu vi mạch số nhiều, nhiên lại đề cập đến nhiều mảng nội dung khác nhau, sách viết kiểu, điều gây khơng khó khăn cho sinh viên việc tìm kiếm tài liệu phù hợp Nhằm giúp sinh viên Khoa Điện Điện tử Trƣờng Cao đẳng Giao thông vận tải TP Hồ Chí Minh có tài liệu tham khảo học tập theo sát chƣơng trình mục tiêu đào tạo Trƣờng, đƣợc quan tâm Trƣởng khoa, Ban Giám hiệu, Thầy, Cô khoa KT Điện - Điện tử tiến hành biên soạn “Giáo trình Vi mạch số” Nội dung giáo trình vi mạch số gồm chƣơng đƣợc giảng dạy thời lƣợng 60 tiết Trong chủ biên Thầy Nguyễn Trọng Trung biên soạn chƣơng đầu Chƣơng 1: Hệ thống số mã số Giới thiệu số 2,8,10,16 phép tính, chuyển đổi số, đồng thời trình bày mã BCD , mã ASSCI ứng dụng máy tính, giải mã Led đoạn Chƣơng : Cổng logic đại số BOOLE Chƣơng lại cho biết ký hiệu, phƣơng trình cổng nhƣ NOT, AND, OR… từ dùng phép tốn đại số BOOLE lập bìa Karnaugh để rút gọn hàm logic nhằm đơn giản hóa sơ đồ Khoa KT Điện - Điện tử Trang Giáo trình Vi mạch số Năm 2012 Chƣơng : Cổng logic TTL Trong chƣơng trình bày đặc điểm cấu tạo cổng logic với công nghệ Transistor – Transistor Qua xác định tầm giá trị điện áp mức cao, mức thấp nhƣ cho biết cách giao tiếp với tải AC / DC Nội dung ba chƣơng đƣợc biên soạn Thầy Võ Minh Trí Chƣơng : Cổng logic CMOS Cho biết đặc tính điện cơng nghệ CMOS, có nhiều ƣu điểm bậc khả chống nhiễu nhƣ khả giao tiếp tải AC / DC Chƣơng 5: Mạch Flip-Flop ghi dịch Trình bày mạch điện có đặc tính nhớ nghĩa ngỏ phụ thuộc vào trạng thái ngỏ vào trạng thái ngỏ trƣớc đó, mạch RS – FF; JK – FF; T – FF; D – FF đồng thời cho biết ứng dụng việc thiết kế mạch đếm, ghi dịch Chƣơng 6: Dao động Định Trong chƣơng cho sơ đồ mạch tạo xung dao động, đặc biệt mạch tạo xung vuông dùng làm xung kích, xung đồng hồ ( xung Clock) mạch đơn ổn dùng cổng logic nhƣ NAND , NOR Tiếp theo, ba chƣơng cuối đƣợc biên soạn Thầy Nguyễn Đức Lợi Chƣơng 7: Mạch tổ hợp MSI Giới thiệu mạch tổ hợp từ cổng logic, đặc tính ngỏ phụ thuộc vào ngỏ vào, qua giúp sinh viên tìm hiểu cách mã hóa, giải mã tín hiệu việc truyền thơng tin, kết hợp với mạch đa hợp (ghép kênh) giải đa hợp ( phân kênh) Chƣơng 8: Bộ nhớ ROM RAM Khoa KT Điện - Điện tử Trang Năm 2012 Giáo trình Vi mạch số Chƣơng giới thiệu nhớ dùng lƣu trữ truy xuất thông tin, nhằm giúp sinh viên xác định đƣợc dung lƣợng nhớ, cách thức ghi/ đọc liệu nhƣ phƣơng pháp mở rộng nhớ Qua trình bày đặc điểm nhớ nhƣ MROM; PROM; EPROM; EEPROM, loại RAM tĩnh, RAM động cách làm tƣơi RAM Chƣơng 9: Ứng dụng chuyển đổi số – tƣơng tự, tƣơng tự – số Đây nội dung quan trọng việc xử lý tín hiệu, tự nhiên tín hiệu nhƣ nhiệt độ, âm thanh, ánh sáng, hình ảnh tín hiệu tƣơng tự việc xử lý phức tạp việc thiết kế mạch đƣợc chuyển sang tín hiệu số, sau đƣợc biến đổi ngƣợc lại thành tín hiệu ban đầu Chƣơng giúp sinh viên xác định đƣợc thông số đặc trƣng mạch ADC/ DAC, từ tính tốn, thiết kế mạch theo yêu cầu Trong trình thực giáo trình vi mạch số nhóm tác giả có tham khảo tài liệu từ trƣờng đại học khu vực nhận đƣợc nhiều đóng góp ý kiến từ đồng nghiệp nhằm giúp giáo trình hồn thiện hơn, nhóm tác giả chân thành cảm ơn Do Trƣờng vừa chuyển lên cao đẳng đối tƣợng sinh viên cao đẳng ngành điện đến khóa thứ 2, nên giáo trình khơng tránh khỏi thiếu xót, nhóm tác giả mong đón nhận góp ý từ Hội đồng bạn đọc gần xa TP Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2012 Nhóm tác giả Khoa KT Điện - Điện tử Trang Giáo trình Vi mạch số Năm 2012 Chƣơng I: HỆ THỐNG SỐ VÀ MÃ SỐ Chƣơng giới thiệu hệ thống số khác hệ thống thập phân quen thuộc nhƣ biết, đồng thời trình bày phép tốn phƣơng pháp biến đổi qua lại hệ thống số Trong đề cập nhiều đến hệ nhị phân - Binary, hệ thƣờng đƣợc dùng để diễn tả vấn đề mang tính logic sử dụng lĩnh vực Điện tử - Tin học cơng nghệ số Ngồi chƣơng giới thiệu mã khác nhƣ mã BCD, mã ACCI đƣợc dùng nhiều mạch mã hóa giải mã đƣợc giới thiệu chƣơng sau Nội dung chƣơng I gồm phần: Hệ thống số nhị phân Hệ thống bát phân Hệ thống số thập phân Hệ thống số thập lục phân Chuyển đổi hệ đếm Mã BCD, ASSCI Khoa KT Điện - Điện tử Trang Năm 2012 Giáo trình Vi mạch số Hệ số nhị phân (BINARY SYSTEM) Hệ thống số nhị phân sử dụng số tự nhiên dùng để diễn tả đại lƣợng Một dãy số nhị phân đƣợc biểu diễn nhƣ sau: bn-1bn-2…b1b0 , b-1b-2…b-m Nếu tính phần ngun ta có dãy số nhị phân n số hạng nhƣ sau: bn-1bn-2…b1b0 Theo qui ƣớc số hạng đƣơc gọi bit ( binary digit), bit tận bên trái gọi bit có giá trị cao (MSB - Most Significant Bit), bit tận bên phải gọi bit có giá trị thấp (LSB -Least Significant Bit ) Trong dãy số nhị phân gồm n số hạng có 2n giá trị khác với giá trị thấp 0…000 giá trị cao 1…111; Trọng số bit từ thấp đến cao lần lƣợt 1,2,4,8…Nhƣ trọng số hai số hạng kề cận chênh lần Ngƣời ta thƣờng dùng chữ b (hay số chân) sau số để số nhị phân Ví dụ : 11011b = (11011)2 Một nhóm bit cịn đƣợc gọi theo tên riêng nhƣ sau: Crum = 2bit Deckte = 10bit Byte = 8bit Nickle = 5bit Dynner = 32bit Word = 16bit/8bit Nibble = 4bit Các phép toán hệ số nhị phân  Phép cộng : Là phép tính nhất, làm tảng cho phép toán khác Lƣu ý: + = ; + = ; + = nhớ ( GỞI qua BIT cao hơn) Khi cộng nhiều số nhị phân lúc ta nên thực nhanh cách : - Đếm số bit chẵn, kết 0; ví dụ: + + + = - Đếm số bit lẻ kết 1; ví dụ: + + = - Đồng thời cặp số cho ta số nhớ ; ví dụ: + + + + 1= nhớ số Ví dụ : cộng hai số nhị phân : Khoa KT Điện - Điện tử Trang Năm 2012 Giáo trình Vi mạch số  Phép trừ : Thực nhƣ sau 0-0=0; 1-0=1; 1-1=0; - = (nhớ cho bit cao hơn) Ví dụ: trừ hai số nhị phân  Phép nhân :Thực nhân từ trái sang phải bit cộng lại, cần lƣu ý = 0; = 0; = 1; Ví dụ: nhân hai số nhị phân Hệ thống số bát phân (OCTAL SYSTEM) Hệ OCTAL sử dụng chữ số tự nhiên đầu tiên: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, tuân theo luật vị trí xác định số thập phân 8k (k=…-2,-1,0,1,2…) Một dãy Octal đƣợc biểu diễn nhƣ sau: On-1On-2…O1O0 , O-1O-2…O-m Theo dãy số bát phân có n số hạng có 8n giá trị khác với giá trị thấp 0…000 giá trị cao 7…777 Trọng số số hạng từ thấp đến cao lần lƣợt 1, 8, 64… nhƣ trọng số hai số hạng kề cận chênh lần Ngƣời ta thƣờng dùng chữ Þ (hay số chân) sau số để số bát phân Ví dụ : (34,76)8 = 34,76Þ Các phép toán hệ số bát phân : tƣơng tự nhƣ hệ nhị phân Ví dụ 1: Cộng hai số bát phân Ví dụ 2: Trừ hai số bát phân Khoa KT Điện - Điện tử Trang Năm 2012 Giáo trình Vi mạch số Ví dụ 3: Nhân hai số bát phân Hệ thống số thập phân ( DECIMAL SYSTEM ) Trong hệ thập phân ngƣời ta sử dụng gồm 10 ký số tự nhiên từ đến Một dãy số thập phân đƣợc biểu diễn: dn-1…d2d1d0 , d-1d-2…d-m Qui ƣớc với phần nguyên từ phải sang trái vị trí hạng tử thể hàng đơn vị, hàng chục, hàng trăm, hàng nghìn…và ngƣợc lại phần thập phân từ trái qua phải phần chục,phần trăm, phần nghìn… Ví dụ: Cho số 267,81 số thập phân với phần nguyên 267 phần lẻ 0,81 đƣợc biểu diễn nhƣ sau: 261,81(10)=2.102+6.101+7.100+8.10-1+1.10-2 = 261,81 Trong dãy số thập phân có n số hạng có 10n giá trị khác với giá trị thấp 0…000 giá trị cao 9…999; trọng số hai số hạng kề cận chênh 10 lần Hệ thống số thập lục phân (Hexadecimal system) Hệ HEX sử dụng 16 ký tự bao gồm 10 số tự nhiên chữ in hoa đầu tiên: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F để diễn tả 16 số thập phân từ đến 15 Trong A tƣơng đƣơng 1010, …, F tƣơng đƣơng 1510 Lý dùng hệ thập lục phân số nhị phân bit diễn tả đƣợc 4=16 giá trị khác nhau, nên thuận tiện có hệ thống số dùng ký tự mà tƣơng ứng với số nhị phân bit,giúp việc viết đơn giản Vị trí ký tự với số thập lục phân thể trọng số 16n (n =0, 1, 2…).Một dãy số Hex đƣợc biểu diễn: Khoa KT Điện - Điện tử hn-1hn-2…h1h0 Trang Giáo trình Vi mạch số Năm 2012 Nhƣ dãy số Hexa gồm n số hạng có 16n giá trị khác với giá trị thấp 0…000 giá trị cao F…FFF: Trọng số bit từ thấp đến cao lần lƣợt 1, 16, 256, 4096…nhƣ trọng số hai số hạng kề chênh 16 lần Ngƣời ta thƣờng dùng chữ H (h) số 16 chân để số thập lục phân Ví dụ : 23A,B5h ; 45A8,FD1CH ; (AD9,80B)16 Các phép toán hệ số thập lục phân tƣơng tự nhƣ hệ thập phân Ví dụ 1: Cộng hai số thập lục phân Ví dụ 2: Trừ hai số thập lục phân Ví dụ 3: Nhân hai số thập lục phân Chuyển đổi hệ đếm  Chuyển đổi số nhị phân sang số thập phân Qui tắc: bn-1bn-2…b1b0,b-1b-2…b-m = bn-12n-1+…+b1.21+b0.20+b-1.2-1+b-22-2+b-m2-m = A(10) Ví dụ: Tìm giá trị thập phân tƣơng ứng số nhị phân sau 11011(2) = 1.24+1.23+0.22+1.21+1.20 = 16+8+0+2+1 = (27)10 = 27  Chuyển đổi số thập phân sang số nhị phân + Chuyển đổi phần nguyên Qui tắc: Lấy phần nguyên số A(10) chia lấy phần dƣ Khoa KT Điện - Điện tử Trang 10 Năm 2012 Giáo trình Vi mạch số đại cộng chuyển mức điện D mà khơng làm suy giảm (vì R f = 1k) Đầu vào C có R = 2k, suy giảm 1/2, tƣơng tự đầu vào B suy giảm 1/4, đầu vào A giảm 1/8 Do đầu khuếch đại đƣợc tính biểu thức: 1   VOUT  VD  VC  VB  VA    ( dấu âm (-) biểu thị khuếch đại cộng khuếch đại cộng đảo) Nhƣ ngõ khuếch đại cộng mức điện tƣơng tự, biểu thị tổng trọng số đầu vào Dựa vào biểu thức ta tính đƣợc mức điện áp tƣơng ứng với tổ hợp ngõ vào (bảng 9.2) ĐẦU VÀO D 0 0 0 0 1 1 1 1 C 0 0 1 1 0 0 1 1 B 0 1 0 1 0 1 0 1 NGÕ RA A 1 1 1 1 VOUT (v) -0.625 (LSB) -1.250 -1.875 -2.500 -3.125 -3.750 -4.375 -5.000 -5.625 -6.625 -6.875 -7.500 -8.125 -8.750 -9.375(MSB) Bảng 9.2 Bảng quy đổi áp tƣơng tự với ngỏ vào số Độ phân giải mạch DAC hình 9.7 với trọng số LSB, nghĩa 0,125x 5V = 0.625V Nhìn vào bảng 9.2 ta thấy đầu tƣơng tự tăng 0.625V số nhị phân đầu vào tăng lên bậc Khoa KT Điện - Điện tử Trang 192 Năm 2012 Giáo trình Vi mạch số Hình 9.8: Sơ đồ tổng quát mạch DAC mạng điện trở Trong A,B, C, D khóa khóa khí khóa điện tử nhƣ dùng BJT hay FET, điện áp ngỏ đƣợc tính: A) 2.2.2 DAC R/2R ladder ( DAC kiểu bậc thang): Mạch DAC ta vừa khảo sát sử dụng điện trở có trọng số nhị phân tạo trọng số thích hợp cho bit vào Tuy nhiên có nhiều hạn chế thực tế Hạn chế lớn khoảng cách chênh lệch đáng kể giá trị điện trở LSB MSB, DAC có độ phân giải cao (nhiều bit) Ví dụ điện trở MSB = 1k DAC 12 bit, điện trở LSB có giá trị 2M Điều khó cho việc chế tạo IC có độ biến thiên rộng điện trở để trì tỷ lệ xác Để khắc phục đƣợc nhƣợc điểm này, ngƣời ta tìm mạch DAC đáp ứng đƣợc yêu cầu mạch DAC mạng R/2R ladder hay gọi mạng bậc thang Các giá trị điện trở mạng kiểu bậc thang có giá trị R 2R (nghĩa giá trị điện trở gấp đôi điện trở kia) Xét sơ đồ đồ mạng R/2R ladder, điện trở 2R đƣợc nối với Vvào , khóa đóng (mức logic 1) nối đất khóa ngắt (logic 0) Với bit b0, b1, b2, b3 tƣơng ứng với giá trị A, B, C, D Khoa KT Điện - Điện tử Trang 193 Năm 2012 Giáo trình Vi mạch số Hình 9.9: DAC R\2R ladder Từ hình 9.9 ta thấy đƣợc cách xếp điện trở có hai giá trị đƣợc sử dụng R 2R Dịng IOUT phụ thuộc vào vị trí chuyển mạch, đầu vào nhị phân B0 B1 B2 B3 chi phối trạng thái chuyển mạch Dòng IOUT đƣợc phép chạy qua biến đổi dòng thành điện (Op-Amp) để biến dòng thành điện VOUT Điện ngõ VOUT đƣợc tính theo công thức: A) Với B giá trị đầu vào nhị phân, biến thiên từ 0000 (0) đến 1111 (15) Cho RF = 2R lần lƣợt cho b3 = = D bit khác = 0, ta đƣợc: v0 = -8(VIN /24) Cho b2 = 1= C bit khác = 0, ta đƣợc: v0 = -4(VIN /24) ; b1 = 1= B bit khác = 0, ta đƣợc: v0 = -2(VIN /24) ; b0 = 1= A bit khác = 0, ta đƣợc: v0 = -(VIN /24) Biểu thức xác định điện áp ngỏ RF = 2R đƣợc viết gọn lại VOUT   V REF B Trong B tổ hợpc bit (b3b2b1b0) Khoa KT Điện - Điện tử Trang 194 Năm 2012 Giáo trình Vi mạch số 2.2.3 DAC với đầu dòng : Trong thiết bị kỹ thuật số đơi lúc địi hỏi q trình điều khiển dịng điện Do ngƣời ta tạo DAC với ngõ dòng để đáp ứng u cầu Hình 1.5 DAC với ngõ dòng tƣơng tự tỷ lệ với đầu vào nhị phân Mạch DAC bit, có đƣờng dẫn dịng song song đƣờng có chuyển mạch điều khiển Trạng thái chuyển mạch bị chi phối mức logic đầu vào nhị phân Hình 9.10: DAC đầu dòng Dòng chảy qua đƣờng mức điện quy chiếu VREF giá trị điện trở đƣờng dẫn định Giá trị điện trở có trọng số theo số 2, nên cƣờng độ dịng điện có trọng số theo hệ số tổng cƣờng độ dòng điện IOUT tổng dòng nhánh ; với DAC với đầu dịng chuyển thành DAC có đầu điện cách dùng khuếch đại thuật tốn (Op-Amp) nhƣ hình 9.10 Khoa KT Điện - Điện tử Trang 195 Năm 2012 Giáo trình Vi mạch số + I out OUT V out Rf Hình 9.11: DAC - mạch đổi dịng thành áp Ở hình 9.11 ta có IOUT từ DAC phải nối đến đầu vào “ – ” khuếch đại thuật toán Hồi tiếp âm khuếch đại thuật tốn buộc dịng IOUT phải chạy qua RF tạo điện áp ngõ VOUT đƣợc tính theo công thức: VOUT   I OUT  RF Do VOUT mức điện tƣơng tự, tỷ lệ với đầu vào nhị phân DAC 2.2.4 DAC điện trở hình T: Hình 9.12 sơ đồ DAC điện trở hình T bit Trong sơ đồ có hai loại điện trở R 2R đƣợc mắc thành cực hình T nối dây chuyền Các S3 , S2 , S1 , S0 chuyển mạch điện tử Mạch DAC dùng khuếch đại thuật toán (Op-Amp) khuếch đại đảo VREF điện áp chuẩn làm tham khảo B3 , B2 , B1 , B0 mã nhị phân bit VOUT điện áp tƣơng tự ngõ Ta thấy chuyển mạch chịu điểu khiển số nhị phân tƣơng ứng với cơng tắc: Bi = cơng tắc Si đóng vào VREF , Bi = Si nối đất Khoa KT Điện - Điện tử Trang 196 Năm 2012 Giáo trình Vi mạch số + V REF 3R 2R 2R 2R 2R 2R 2R R B3 LSB R B2 R B1 V out + B0 MSB Hình 9.12: DAC điện trở hình T Chúng ta cần cho lần lƣợt bit Bi logic ta tính đƣợc VOUT sau dùng nguyên xếp chồng ta tính đƣợc điện áp ra: VOUT   VREF ( B3  B2 2  B1  B0 ) Biên độ điện áp tƣơng tự đầu tỉ lệ thuận với giá trị tín hiệu số đầu vào Chúng ta thấy DAC điện trở hình T N bit điện áp tƣơng tự đầu VOUT là: VOUT   V REF N 1 N 2 ( B  B   B  B ) N  N  2N (-) Sai Số Chuyển Đổi Đối với mạch DAC điện trở hình T sai số chuyển đổi nguyên nhân sau: - Sai lệch điện áp chuẩn tham chiếu VREF Từ cơng thức (-) ta tính sai số chuyển đổi DA riêng sai số lệch điện áp chuẩn tham chiếu VREF gây VOUT   ( B N 1 N 1  B N  2 N    B1  B0 ).V REF N Khoa KT Điện - Điện tử Trang 197 Giáo trình Vi mạch số - Năm 2012 Sự trôi điểm khuếch đại thuật tốn Sự trơi điểm khuếch đại thuật toán ảnh hƣởng nhƣ giá trị tín hiệu số đƣợc biến đổi Sai số DVOUT trôi điểm không phụ thuộc giá trị tín hiệu số - Điện áp rơi điện trở tiếp xúc tiếp điểm chuyển mạch Các chuyển mạch lý tƣởng, thực tế điện áp rơi nối thông mạch điện chuyển mạch tuyệt đối Vậy điện áp rơi đóng vai trị tín hiệu sai số đƣa đến đầu vào mạng điện trở hình T - Sai số điện trở Sai số điện trở gây sai số phi tuyến Sai số điện trở không nhƣ nhau, tác động gây sai số chuyển đổi DA điện trở khác vị trí khác Tốc độ chuyển đổi: DAC điện trở hình T cơng tác song song (các bit tín hiệu số đầu vào đƣợc đƣa vào song song) nên có tốc độ chuyển đổi cao Thời gian cần thiết cho lần chuyển đổi gồm hai gai đoạn: thời gian trể truyền đạt bit tín hiệu vào xa đến khuếch đại thuật toán thời gian cần thiết để khuếch đại thuật tốn ổn định tín hiệu Khoa KT Điện - Điện tử Trang 198 Giáo trình Vi mạch số Năm 2012 BÀI TẬP CHƢƠNG Câu 1: Trình bày thơng số chuyển đổi DAC Câu 2:Trình bày mạch DAC bậc thang công thức xác định mức điện áp ngỏ Câu 3: Mạch DAC R/2R bits với điện áp tham chiếu 3V a Cho biết độ phân giải b Tính điện áp đầy thang c Điện áp ngỏ ngỏ vào trạng thái 11011 Câu 4: Mạch DAC có trọng số bits với điện áp tham chiếu 3V, biết R = 20KΩ = 2RF a Cho biết độ phân giải b Tính điện áp đầy thang c Điện áp ngỏ ngỏ vào trạng thái 11011 Câu 5: Cho biết ứng dụng mạch DAC thực tế Câu 6: Liệt kê IC DAC sơ đồ chân nhƣ thơng số Câu 7: So sánh đặc điểm ADC DAC Khoa KT Điện - Điện tử Trang 199 Giáo trình Vi mạch số Năm 2012 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Kỹ thuật số tập - tổng hợp biên dịch VN GUIDE - NXB ĐH Thống kê – Năm 2001 [2] Kỹ thuật số tập - tổng hợp biên dịch VN GUIDE - NXB ĐH Thống kê – Năm 2001 [3] Kỹ thuật số tập - tổng hợp biên dịch VN GUIDE - NXB ĐH Thống kê – Năm 2001 [4] Kỹ thuật số tập - tổng hợp biên dịch VN GUIDE - NXB ĐH Thống kê – Năm 2001 [5] Sơ đồ chân linh kiện bán dẫn – Dƣơng Minh Trí – NXB Khoa học Kỹ Thuật – Năm 2002 [6] Nguyễn Hữu Phƣơng, Mạch số, NXB Thống kê năm 2001 [7] Nguyễn Tấn Phƣớc, Mạch số tập 1, NXB Trẻ, năm 2006 [8] K.J Breeding , Digital Design Fundamentals, Prentice Hall 1989 Trang web alldatasheet.com dientuvietnam.net Khoa KT Điện - Điện tử Trang 200 Năm 2012 Giáo trình Vi mạch số MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Chƣơng I: HỆ THỐNG SỐ VÀ MÃ SỐ Hệ số nhị phân (BINARY SYSTEM) Hệ thống số bát phân (OCTAL SYSTEM) Hệ thống số thập phân ( DECIMAL SYSTEM ) Hệ thống số thập lục phân (Hexadecimal system) Chuyển đổi hệ đếm 10 Mã BCD (Binary - Code – Decimal) 13 Mã ASCII 15 BÀI TẬP CHƢƠNG 18 Chƣơng – CỔNG LOGIC VÀ ĐẠI SỐ BOOLE 19 Trạng thái logic 20 Hàm cổng logic 21 2.1 Cổng không đảo (BUFFER) 21 2.2 Cổng đảo (NOT) 22 2.3 Cổng AND ( ) 22 2.4 Cổng OR (Hoặc) 24 2.5 Cổng NAND ( Và - đảo ) 25 2.6 Cổng Hoặc – Không (NOR) 27 2.7 Cổng EXOR 29 2.8 Cổng EXNOR 31 Đại số BOOLE 32 3.1 Các tính chất bản: 32 3.2 Một số đẳng thức hữu dụng 32 Khoa KT Điện - Điện tử Trang 201 Giáo trình Vi mạch số Năm 2012 Phƣơng pháp Karnaugh 33 4.1 Vai trò bìa Karnaugh định lý Boole 33 4.2 Tính chất 33 4.3 phƣơng pháp rút gọn bìa Karnaugh 34 Áp dụng định lý BOOLE để rút gọn biểu thức logic 38 BÀI TẬP CHƢƠNG 40 Chƣơng 3: CỔNG LOGIC TTL 41 Mạch logic TTL 41 Các loại TTL 47 Đặc tính điện cổng TTL 49 Số ngỏ 52 TTL Cực Thu Hở Và TTL Trạng Thái 53 Một Số Loại Đệm Thúc 58 Giao tiếp logic với tải DC, AC 59 BÀI TẬP CHƢƠNG 61 Chƣơng : CỔNG LOGIC CMOS 62 1.Transistor MOSFET 64 Các loại IC logic CMOS 66 2.1 Loại 4000A, 4000B, 4500 66 2.2 Loại 74C 67 2.3 Loại 74HC, 74HCT (High Speed CMOS) 67 Đặc tính điện logic CMOS 69 3.1 Điện cấp điện 69 3.2 Các điện logic ngõ vào 70 3.3 Các điện logic ngõ 71 3.4 Dòng điện vào dòng điện 72 3.5 Số tỏa 72 Giao tiếp mạch logic với DC,AC 73 4.1 Giao tiếp với tải DC 73 Khoa KT Điện - Điện tử Trang 202 Giáo trình Vi mạch số Năm 2012 4.2 Giao tiếp với tải AC 77 BÀI TẬP CHƢƠNG 79 CHƢƠNG 5:MẠCH TUẦN TỰ FLIP-FLOP,VÀ GHI DỊCH 80 1.1 Khái niệm: 81 1.2 Phân loại: 82 1.3 Phƣơng pháp kích: 82 FLIP-FLOP R-S 83 2.1 RS-FF không đồng 83 2.2 RS - FF đồng 85 3.FLIP-FLOP JK 88 3.1 Cấu trúc: 88 3.2 Kí hiệu bảng trạng thái: 89 3.3 Ứng dụng JK FF 91 3.4 Giới thiệu họ IC FF JK: 91 FLIP-FLOP T 92 4.1 Cấu trúc: 92 4.2 Kí hiệu bảng trạng thái FF-T 93 4.3 Dạng sóng ngỏ Q (giản đồ thời gian) 93 5.FLIP-FLOP D mạch ghi: 93 5.1 Cấu trúc : 93 5.2 Dạng sóng tín hiệu Q theo D ( giản đồ thời gian) 94 5.3 Mạch chốt giữ liệu 95 5.4 Giới thiệu họ IC FF-D: 95 BÀI TẬP CHƢƠNG 5: 99 CHƢƠNG 6: DAO ĐỘNG VÀ ĐỊNH GIỜ 101 I Mạch dao động tạo sóng vuông 102 Mạch tạo xung vuông sử dụng cổng NAND 102 Mạch tạo xung vuông sử dụng cổng nảy Schmitt 104 Mạch tạo xung vuông sử dụng cổng NOT 104 Khoa KT Điện - Điện tử Trang 203 Giáo trình Vi mạch số Năm 2012 Mạch dao động chuyển pha 105 Mạch dao động dùng tinh thể thạch anh 107 II MẠCH ĐƠN ỔN 109 Mạch đơn ổn sử dụng cổng NAND 110 Mạch đơn ổn sử dụng cổng NOR 111 BÀI TẬP CHƢƠNG 112 CHƢƠNG 7: MẠCH TỔ HỢP MSI 112 Mạch mã hóa 113 1.1 Mã hóa sang 114 1.2 Mạch mã hóa 10 đƣờng sang đƣờng 115 1.3 Mã hóa ƣu tiên 116 Mạch giải mã 118 2.1 Giải mã sang 118 2.2 Giải mã sang 119 2.3 Mạch giải mã BCD sang thập phân 121 2.4 Giải mã BCD sang led đoạn 123 Mạch đa hợp/ Chọn liệu 129 3.1 Mạch dồn kênh sang 131 3.2 Một số IC dồn kênh hay dùng 132 Mạch giải đa hợp / phân phát liệu /Giải mã 134 4.1 Mạch giải đa hợp 134 4.2 Mạch phân liệu từ sang 135 4.3 Mạch giải đa hợp hoạt động nhƣ mạch giải mã 137 Ứng dụng mạch đa hợp, giải đa hợp 141 5.1 Mở rộng kênh ghép 141 5.2 Chuyển đổi song song sang nối tiếp: 142 5.3 Dùng dồn kênh để thiết kế tổ hợp: 143 5.4 Dùng mạch tách kênh thiết kế mạch logic 144 5.5 Chia sẻ đƣờng truyền 145 Khoa KT Điện - Điện tử Trang 204 Giáo trình Vi mạch số Năm 2012 BÀI TẬP CHƢƠNG 148 CHƢƠNG 8: BỘ NHỚ ROM VÀ RAM 149 Khái niệm : 150 1.1 Đặc điểm nhớ : 150 1.2 Các thuật ngữ quan trọng: 151 1.3 Hoạt động cấu trúc nhớ 152 1.4 Giao tiếp với CPU máy tính (Central Processing Unit) 154 Cấu tạo ROM 155 2.1 Khái niệm: 155 2.2 Cấu trúc bên ROM 156 2.3 Thông số ROM : 158 2.4 Các loại ROM đặc trƣng: 159 Cấu tạo RAM (Read Access Memory) 164 3.1 Khái niệm : 164 3.2 Cấu trúc hoạt động RAM : 165 3.3 Ý nghĩa thông số kỹ thuật 166 3.4 Các loại RAM 167 3.5 Dồn kênh địa - Address Multiplexing (ghép địa chỉ) 175 3.6 Biểu hỏng RAM 177 Các loại nhớ khác 178 BÀI TẬP CHƢƠNG 180 Chƣơng 9: ỨNG DỤNG BỘ CHUYỂN ĐỔI SỐ - TƢƠNG TỰ; TƢƠNG TỰ - SỐ 181 Chuyển đổi tƣơng tự – số 182 1.1 Khái niệm: 182 1.2 Các thông số kỹ thuật ADC : 183 1.3 Mạch lấy mẫu giữ (sample and Hold – SH) 183 1.4 Các loại ADC: 184 Chuyển đổi số sang tƣơng tự (ADC) 188 2.1 Khái niệm : 188 Khoa KT Điện - Điện tử Trang 205 Giáo trình Vi mạch số Năm 2012 2.2 Các thông số : 188 2.2 Các loại DAC : 191 2.2.1 DAC dùng điện trở có trọng số nhị phân (mạng điện trở) : 191 2.2.2 DAC R/2R ladder ( DAC kiểu bậc thang): 193 2.2.3 DAC với đầu dòng : 195 2.2.4 DAC điện trở hình T: 196 BÀI TẬP CHƢƠNG 199 TÀI LIỆU THAM KHẢO 200 Khoa KT Điện - Điện tử Trang 206 ... soạn ? ?Giáo trình Vi mạch số? ?? Nội dung giáo trình vi mạch số gồm chƣơng đƣợc giảng dạy thời lƣợng 60 tiết Trong chủ biên Thầy Nguyễn Trọng Trung biên soạn chƣơng đầu Chƣơng 1: Hệ thống số mã số Giới... tử Trang 40 Năm 2012 Giáo trình Vi mạch số Chƣơng 3: CỔNG LOGIC TTL Mạch logic TTL Trƣớc vào cấu trúc mạch TTL, xét số mạch điện có khả thực chức logic nhƣ cổng logic vi mạch TTL Hình 3.1: Cổng... Giáo trình Vi mạch số Ví dụ: Đổi số thập phân 2564 sang mã BCD 2564 0010 0101 0110 0100 Mỗi số thập phân đƣợc đổi sang nhị phân tƣơng đƣơng dùng bit cho số thập phân Mã BCD biểu diễn số số