Bài giảng Điện tử số (Digital Electronics) - Chương 4: Mạch tổ hợp

Bài giảng Điện tử số (Digital Electronics) - Chương 4: Mạch tổ hợp cung cấp cho học viên những kiến thức về khái niệm chung và mô hình toán học, phân tích và thiết kế mạch tổ hợp, một số mạch tổ hợp cơ bản,... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!

Chương MẠCH TỔ HỢP Mục tiêu   Trang bị nguyên lý:  Phân tích  Thiết kế mạch tổ hợp Cung cấp kiến thức về:  Cấu tạo  Nguyên lý hoạt động  Ứng dụng mạch tổ hợp Nội dung    Khái niệm chung mơ hình tốn học Phân tích thiết kế mạch tổ hợp Một số mạch tổ hợp 4.1 Khái niệm chung mơ hình tốn học  Khái niệm chung:     Mạch tổ hợp mạch điện tử số Tín hiệu đầu mạch thời điểm xét phụ thuộc vào tín hiệu vào thời điểm Mạch tổ hợp khơng có nhớ Mạch tổ hợp cần thực phần tử logic Mơ hình tốn học mạch tổ hợp x1 x2 Mạch tổ hợp xn y1 y2 ym X = (x1, x2, … , xn) tập tín hiệu vào có giá trị Y = (y1, y2, … , ym) tập tín hiệu có giá trị Quan hệ tốn học mạch tổ hợp là: y j  f j ( x1 , x2 , , xn ) với j 1 m 4.2 Phân tích thiết kế mạch tổ hợp  Bài tốn phân tích: Từ mạch điện  Bảng trạng thái mạch  Bài toán thiết kế: Từ yêu cầu chức  Vẽ sơ đồ mạch thực chức đề Phân tích mạch tổ hợp Mạch tổ hợp (1) Đặt biến: Các đầu vào: x1, x2, …, xn Các đầu ra: y1, y2, …, ym (2) Viết hàm logic đầu theo đầu vào yj  f j (x1, x2, ,xn ), j 1m (3) Các yj dạng qui Các yj dạng khơng qui - Biến đổi đại số Bìa Karnaugh Bảng trạng thái Ví dụ Phân tích mạch tổ hợp sau: y1 y2 Ví dụ Phân tích mạch tổ hợp sau: x1 x2 Bài tập áp dụng  Phân tích mạch tổ hợp sau: A B C F a) 10 Mạch trừ  Chức năng: thực phép trừ số nhị phân  Xét phép trừ hai số nhị phân n bit: Bn - A= B= Bn-1 Bn-2 Bi+1 Bi B2 B1 an-1 an-2 … … a1 a0 bn-1 bn-2 … bi … b1 b0 Di D1 D0 Dn-1 Dn-2 94 Bộ bán hiệu (Half-Subtractor)   Dùng để thực phép trừ bit thấp phép trừ số nhị phân Sơ đồ khối:  Di: hiệu  Bi+1: bit mượn 95 Bộ bán hiệu (tiếp)  Bảng chức năng:  Sơ đồ mạch: 96 Bộ trừ đầy đủ (Full-Subtractor)   Chức năng: dùng để thực phép trừ bit phép trừ số nhị phân Sơ đồ khối: 97 Bộ trừ đầy đủ (tiếp)  Bảng chức năng:  Sơ đồ mạch 98 Bộ trừ nhiều bit   Đây trừ số nhị phân n bit, kết nhận số nguyên n+1 bit Sơ đồ: 99 Bộ so sánh   Dùng để so sánh số nhị phân Có kiểu so sánh:  So sánh đơn giản:   Kết so sánh: nhau, khác So sánh đầy đủ:  Kết so sánh: lớn hơn, nhỏ hơn, 100 Bộ so sánh đơn giản  Giả sử cần xây dựng so sánh đơn giản số A B: A a3 a2 a1 a0 B b3 b b b Đầu S   S = A = B S = A  B 101 Bộ so sánh đơn giản (tiếp) Ta có: a3  b3 a3  b3  a3  b3  a  b a  b    2  a2  b2  A B     a1  b1  a1  b1   a1  b1  a0  b0 a0  b0  a  b   => S  a3  b3 a2  b2 a1  b1 a0  b0 102 Bộ so sánh đơn giản (tiếp) Sơ đồ mạch: a3 b3 a2 b2 S a1 b1 a0 b0 103 Bộ so sánh bit đầy đủ Bảng chức Input Biểu thức ngõ Output bi Gi Li Ei 0 0 1 1 0 1 0 G i  a i bi Li  a ibi E i  a i  bi 104 Bộ so sánh bit đầy đủ Sơ đồ mạch: bi Gi Li Ei 105 Bộ so sánh số nhị phân đầy đủ   Cấu tạo: gồm so sánh bit Có tín hiệu CS (Chip Select)    CS = 0, tất đầu = (không so sánh) CS = 1, hoạt động bình thường Biểu diễn đầu so sánh bit theo đầu vào: G i  CS a i b i L i  CS a i b i E i  CS ( a i  b i ) 106 Ví dụ  Bộ so sánh số nhị phân bit:   A = a2a1a0 B = b 2b1 b0 107 Hết chương 108 ... kế mạch tổ hợp có chức cho bảng sau: 15 Bài tập áp dụng Thiết kế mạch tổ hợp có chức hoạt động theo bảng sau: 16 4.3 Một số mạch tổ hợp          Mạch Mạch Mạch Mạch Mạch Mạch Mạch Mạch...    Mạch tổ hợp mạch điện tử số Tín hiệu đầu mạch thời điểm xét phụ thuộc vào tín hiệu vào thời điểm Mạch tổ hợp khơng có nhớ Mạch tổ hợp cần thực phần tử logic Mơ hình tốn học mạch tổ hợp x1... tích thiết kế mạch tổ hợp  Bài tốn phân tích: Từ mạch điện  Bảng trạng thái mạch  Bài toán thiết kế: Từ yêu cầu chức  Vẽ sơ đồ mạch thực chức đề Phân tích mạch tổ hợp Mạch tổ hợp (1) Đặt biến: