Báo cáo thực tập điện tử số

Thực tập điện tử sốĐại học Công nghệ UET VNUBáo cáo thực tập điện tử số, điện tử tương tựBáo cáo thực tập điện tử số tuần 1Bài 1: Cổng logic 1 Cổng logicĐịnh nghĩa Phân loại Đặc Trưng

VIET NAM NATIONAL UNIVERSITY UNIVERSITY OF ENGINEERING AND TECHNOLOGY ******** BÁO CÁO THỰC NGHIỆM MÔN : THỰC TẬP ĐIỆN TỬ SỐ Student Name: Hoang Manh Tung Student ID: 19021533 BÀI 1: CỔNG LOGIC 1 Định nghĩa - Bảng chân lý 1.1 Yếu tố logic chứa bít thơng tin - Định nghĩa về mức logic và yếu tố logic chứa bit thông tin: + Mức logic là điện áp đầu vào và đầu cổng tương ứng với logic “1” và logic “0” Mức logic phụ thuộc vào điện áp nguồn nuôi cổng + bit thông tin chứa hai bit hoặc 1 tương ứng với mức cao, tương ứng với mức thấp 1.2 Các cổng logic 1) Khảo sát nguyên lý hoạt động cổng đảo (Inverter) Công tắc LS8 Lối vào IC1/a bỏ lửng Lối vào A 1 Lối C Bảng D1-1a: Cổng logic đảo (inverter) - Định nghĩa về cổng đảo : Cổng đảo là cổng thực hàm phủ định đại số Boole: - Viết công thức đại số logic cho cổng đảo: f = - Trường hợp lối vào bỏ lửng tương ứng với trạng thái lối vào A=1 2) Khảo sát nguyên lý hoạt động cổng không đảo với collector hở (O.C Open collector) Công tắc LS8 Lối vào A Lối C 1 0 Lối vào IC2/a bỏ lửng 1 - Định nghĩa về cổng không đảo: Cổng không đảo là cổng cách ly và nâng dịng cho tải - Viết cơng thức đại sớ logic cho cổng không đảo: f = A - Trường hợp lối vào bỏ lửng tương ứng với trạng thái lối vào A=1 3) Khảo sát nguyên lý hoạt động cổng “KHƠNG VÀ” có hai lối vào (2-Input NAND) LS7 1 0 Ls8 1 Lối vào A Lối vào B 1 0 0 Bảng D1-1c: Cổng logic NAND Lối C 1 - Định nghĩa về cổng NAND: là cổng dùng để thực lúc chức là AND và NOT Cổng NAND có hay nhiều ngõ vào và ngõ - Viết biểu thức logic cho cổng NAND: f = - Nhận xét trường hợp lối hai lối vào thấp (0) : cao (1)  kết luận cổng NAND làm việc theo kiểu “HOẶC ĐẢO” (NOR) với mức logic 4) Khảo sát nguyên lý hoạt động cổng “NAND” có hai lối vào với lối collector hở (2-Input open collector NAND) LS7 1 0 Ls8 Lối vào A Lối vào B 1 1 1 0 Bảng D1-1d: Cổng logic NAND với lối hở mạch Lối C 1 - So sánh kết quả D1-5 với bảng chân lý D1-4 cổng NAND mục 4: giống 5) Khảo sát nguyên lý hoạt động cổng “HOẶC” có hai lối vào (2-Input OR) LS7 1 0 Ls8 1 Lối vào A Lối vào B 1 0 0 Bảng D1-1e: Cổng OR Lối C 1 - Định nghĩa về cổng OR: Cổng OR là mạch điện thực hàm cộng đại số chuyển mạch - Viết công thức đại số logic cho cổng OR: f = A + B hay f = A + B + C + D + - Nhận xét trường hợp lối hai lối vào thấp (0): cao (1)  kết luận cổng OR không làm việc theo kiểu “VÀ” (AND) với mức logic 6) Khảo sát nguyên lý hoạt động cổng “HOẶC – LOẠI TRỪ” có hai lối vào (2- Input XOR) LS7 1 0 Ls8 1 Lối vào A Lối vào B 1 0 0 Bảng D1-1f: Cổng XOR Lối C 1 - Định nghĩa về cổng XOR: là cổng khác dấu, tổng cộng modun - Viết biểu thức logic cho cổng XOR: f = A + B = AB Lập bảng chân lý và viết biểu thức đại số logic cho: - Cổng AND lối vào INPUT A INPUT B OUTPUT C 1 1 0 0 - Cổng NAND lối vào INPUT A INPUT B INPUT C INPUT D OUTPUT E 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 - Cổng OR với lối vào INPUT A INPUT B INPUT C OUT PUT D 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 Phân loại cổng Lôgic 1) Cổng AND loại Diode Logic (DL) LS7 1 0 Ls8 Lối vào A Lối vào B 1 1 1 0 Bảng D1-2a: Cổng logic AND loại DL Lối C 0 - Giải thích nguyên tắc hoạt động cổng AND loại DL : + Nếu đầu vào A và B ở mức (5V) hai D1 và D2 phân cực nghịch nên khơng có dịng chạy qua hai diode này nên ở A.B có điện áp điện áp 5V (Mức 1) + Nếu A ở mức và B ở mức lúc này D1 phân cực nghịch và B phân cực thuận nên dòng từ điện trở qua D2 làm cho ở A.B ko có dịng điện A.B = (0V) + Tiếp tục nếu A mà ở 0V cịn B ở mức lúc này D1 phân cực thuận và D2 phân cực nghịch, dòng điện từ điện trở qua D1 làm cho A.B ko có dịng điệnA.B = (0V) + Trườnghợp cuối cả hai đầu A và B đều ở mức (0V) cả hai diode D1 và D2 đều phân cực thuận nên dẫn dòng từ điện trở qua diode làm cho đầu A.B ko có dòng điện A.B = 0(0V) 2) Cổng NAND loại Resistor – Transistor Logic (RTL) LS7 1 0 Ls8 Lối vào A Lối vào B 1 1 1 0 Bảng D1-2b: Cổng lôgic NAND loại RTL Lối C 1 - Giải thích nguyên tắc hoạt động cổng NAND loại RTL : + Khi cả LS7 và LS8 đóng (1) có dịng IB làm cho transitor đóng, suy dịng điện chạy từ Collector sang Emitter ( từ Vcc về GNĐ )  C điện áp = + Khi LS7 hoặc LS8 đóng dịng IB rất nhỏ  transitor mở  Vc = Vcc – Ic*R4 ( mức cao = ) + Khi cả LS7 và LS8 mở tương tự trường hợp IB rất nhỏ nên transitor mở Vc = Vcc – Ic*R4  mức cao  logic = - Phân tích ưu nhược điểm sơ đồ: + ưu điểm: Linh kiện dễ kiếm + nhược điểm: phải tính tốn thơng sớ transitor làm việc ở điểm làm việc tĩnh 3) Cổng NAND loại Diode – Transistor Logic (DTL) LS7 1 0 Ls8 Lối vào A Lối vào B 1 1 1 0 Bảng D1-2c: Cổng logic NAND loại DTL 4) Cổng NAND loại Transistor – Transistor Logic (TTL) Lối C 1 LS7 1 0 Ls8 Lối vào A Lối vào B 1 1 1 0 Bảng D1-2d: Cổng logic NAND loại TTL 5) Cổng NAND collector hở Lối C 1 LS7 Ls8 Lối vào A Lối vào B C (Nối J) 1 1 C (Không nối J) 0 1 1 0 Bảng D1-2e: Cổng lôgic NAND loại TTL mạch collector hở 0 Cổng CMOS DS1 1 0 DS2 Lối vào A Lối vào B Lối C 1 0 1 1 0 Bảng D1-3: So sánh trạng thái logic với cổng NAND – TTL Bộ chuyển đổi mức TTL – CMOS & CMOS - TTL LS1 Trạng thái V(A) TTL V(B) 0.12 15 CMOS V(C-D) 15 0.02 CMOS V(E) 0.05 TTL V(F) 0.05 TTL - Nguyên tắc hoạt động: + IC logic CMOS sử dụng phần hệ thống yêu cầu tiêu tán công suất thấp, TTL sử dụng cho phần hệ thống yêu cầu tốc độ hoạt động cao Ngoài ra, sớ chức dễ dàng có sẵn TTL và sớ chức khác có sẵn CMOS Do đó, cần phải kiểm tra giao diện thiết bị CMOS và TTL CMOS và TTL là hai họ logic sử dụng rộng rãi nhất Mặc dù IC thuộc họ logic khơng có u cầu giao diện đặc biệt, nghĩa là đầu loại cấp trực tiếp đầu vào đầu vào kia, điều này không nếu phải kết nối IC kỹ thuật số thuộc họ logic khác Sự khơng tương thích IC thuộc họ khác chủ yếu phát sinh từ mức điện áp khác và yêu cầu về dòng điện liên quan đến trạng thái logic THẤP và CAO đầu vào và đầu - CMOS:- VOH tối thiểu 4.95v - VOL tối đa 0.05V - TTL : -VIH tối thiểu 2V - VIL tối đa 0.8V - CMOS to TTL + Cả hai IC đều vận hành từ nguồn cung cấp chung là 5V Theo mức điện áp ở hai trạng thái logic có liên quan, cả hai trở nên tương thích Đầu CMOS có VOH (tới thiểu) là 4,95V (đới với VCC = V) và VOL (tối đa) là 0,05 V, tương thích với u cầu VIH (tới thiểu) và VIL (tối đa) khoảng và 0,8V tương ứng cho thiết bị họ TTL + Ở trạng thái THẤP, dòng điện đầu vi mạch CMOS nhơ hoặc dòng điện đầu vào vi mạch TTL điều khiển Tương tự, ở trạng thái CAO, khả điều khiển dòng điện đầu CAO IC CMOS phải lớn hoặc dòng điện đầu vào mức CAO IC TTL Để có giao diện phù hợp, cả hai điều kiện phải đáp ứng - Để tạo giao tiếp họ CMOS và TTL ta phải quan tâm đến vấn đề chuyển mức điện áp trạng thái lối CMOS phù hợp với lối vào TTL Ta phải đảm bảo chắc chắn lối ở trạng thái L CMOS luôn nhỏ 0,8V ( là điện áp lối vào lớn nhất ở trạng thái L họ TTL) Điện áp lối ở trạng thái H CMOS luôn lớn 2V ( là điện áp lối vào nhỏ nhất ở trạng thái H họ TTL) TTL to CMOS - VOH (tối thiểu) thiết bị TTL thấp so với yêu cầu VIH (tối thiểu) thiết bị CMOS Khi hai thiết bị hoạt động điện áp nguồn, nghĩa là V, điện trở kéo lên (tức trở 5k6 mạch) đạt khả tương thích - Để tạo giao tiếp TTL và CMOS ta phải để ý đến nguồn cung cấp họ Họ TTL cần điện áp cung cấp là +5V, họ CMOS dùng điện áp cung cấp từ +3V đến +15V *) Cùng điện áp cung cấp 5V - Trong trường hợp này, điện áp TTL nhỏ so với điện áp vào CMOS Do ta phải dùng mạch bổ sung để tương hợp hai loại IC khác *) Khác điện áp cung cấp - Điện áp cung cấp dùng cho IC CMOS thích hợp nhất là từ +9V đến +12V Một cách dùng để điện áp cung cấp lớn là sử dụng IC TTL hở mạch Collector, tầng TTL hở C gồm transistor nhận dịng với cực C thả Khi lới TTL ở mức H lới cực C để hở tăng lên cách thụ động đến +12V Trong trường hợp nào lới TTL đều tương hợp với trạng thái ở lối vào CMOS  ... (inverter) - Định nghĩa về cổng đảo : Cổng đảo là cổng thực hàm phủ định đại số Boole: - Viết công thức đại số logic cho cổng đảo: f = - Trường hợp lối vào bỏ lửng tương ứng với trạng... Lối C 1 - Định nghĩa về cổng OR: Cổng OR là mạch điện thực hàm cộng đại số chuyển mạch - Viết công thức đại số logic cho cổng OR: f = A + B hay f = A + B + C + D + - Nhận xét trường... Viết biểu thức logic cho cổng XOR: f = A + B = AB Lập bảng chân lý và viết biểu thức đại số logic cho: - Cổng AND lối vào INPUT A INPUT B OUTPUT C 1 1 0 0 - Cổng NAND lối vào INPUT