Những ựiều cần lưu ý:
4.3.Những mạch logic số cơ bản
4.3.1.Mạch tắch hợp IC (Intergrated Circuit)
Các cổng logic không ựược chế tạo hoặc bán riêng lẻ, mà theo ựơn vị mạch tắch hợp (intergrated circuit), thường gọi là IC hay vi mạch (chắp). IC là mảnh silicon hình vuông khoảng 5x5 mm, trên ựó ựã lắng ựọng một số cổng. IC thường ựược gắn trong vỏ bọc nhựa hoặc ceramic rộng 5-15 mm và dài 20-50 mm. Dọc theo cạnh dài là hai hàng chân song song dài khoảng 5 mm có thế cắm vào ổ cắm hoặc hàn vào bảng mạch in. Mỗi chân nối với ựầu vào hay ựầu ra của cổng nào ựó trên vi mạch, hoặc nối nguồn hoặc nối
ựất. Về mặt kỹ thuật vỏ bọc có hai hàng chân bên ngoài và IC bên trong ựược gọi tên là lớp vỏ có hai hàng chân (DIP), tuy nhiên mọi người gọi chúng là vi mạch, do ựó làm mờ nhạt sự khác biệt giữa mảnh silicon và vỏ bọc. đối với vi mạch lớn, người ta thường dùng vỏ bọc hình vuông với các chân trên cả 4 cạnh. Hình 4.9 cho ta thấy một số IC ựược ựóng gói.
Hình 4.9. Một số IC
Các IC có những ưu ựiểm hơn hẳn các loại linh kiện trước ựó. Kắch thước nhỏ gọn, trọng lượng nhỏ.
Tiêu thụ năng lượng thấp. Tốc ựộ hoạt ựộng cao.
Chịu ựược nhiệt cao, ắt chịu tác ựộng của môi trường.
Giá thành hạ.
Vì vậy IC ựã tạo cơ sở ựể hàng loạt thiết bị ựiện tử ra ựời với những tắnh năng hơn hẳn các thế hệ trước.
Có thể chia vi mạch thành các lớp tùy theo số lượng cổng trên vi mạch, xem dưới ựây. ansistor.
Ớ Mạch SSI (tắch hợp cớ nhỏ): 1 - 10 cổng
Ớ Mạch LSI (tắch hợp cỡ lớn): 100 - 100.000 cổng
Ớ Mạch VLSI (tắch hợp cỡ rất lớn): > 100.000 cổng
Những lớp trên có thuộc tắnh khác nhau và ứng dụng theo cách khác nhau. Thường khi sản xuất các IC sẽ ựi kèm theo bộ hướng dẫn chức năng và các chân tương ứng của IC ựó. Vắ dụ IC hình 4.10 là loại IC logic ựơn giản có 4 cổng NAND - 2 ựầu vào, các cổng NAND giống nhau và ựộc lập với nhau.
IC có 14 chân, chân số 7 là chân nối ựất, chân 14 nối với nguồn Vcc:
Vcc: +5V GND: nối ựất.
Hình 4.10. Sơ ựồ một IC
4.3.2.Mạch kết hợp (Combinational circuit)
Nhiều ứng dụng logic số ựòi hỏi mạch phải cớ nhiều ựầu vào và ựầu ra trong ựó ựầu ra ựược xác ựịnh qua ựầu vào hiện tại. Mạch như thế ựược gọi là mạch kết hợp (combinational circuit). Không phải mạch nào cũng có thuộc tắnh này. Vắ dụ, mạch chứa phần tử nhớ có thể tạo ựầu ra tùy vào giá trị lưu và cả biến nhập. Mạch kết hợp là tổ hợp các cổng luận lý kết nối với nhau tạo thành một bản mạch có chung một tập các ngõ vào và ra.
Tại một thời ựiểm, trị nhị phân ở ngõ ra là hàm của tổ hợp nhị phân các ngõ vào. Sơ ựồ khối mạch tổ hợp như hình vẽ 4.11. n
biến nhập nhị phân xuất phát từ một nguồn nào ựó ựi vào sơ ựồ mạch và xuất ra ngoài m biến nhị phân.
Mạch tổ hợp ựược xác ựịnh qua bảng chân trị với n biến nhập và m biến xuất hoặc ựược xác ựịnh qua m hàm Boolean.
Hình 4.11. Thiết kế mạch tổ hợp
để thiết kế một mạch tổ hợp, nhằm tránh những sai sót không cần thiết, chúng ta cần tuân thủ theo các bước sau:
1. Xác ựịnh bài toán ựể ựi ựến kết luận có những ựầu nhập, xuất nào
2. Lập bảng chân trị xác ựịnh mối quan hệ giữa nhập và xuất
3. Dựa vào bảng chân trị, xác ựịnh hàm cho từng ngõ ra 4. Dùng ựại số boolean hoặc bản ựồ Karnaugh ựể ựơn giản các hàm ngõ ra
5. Vẽ sơ ựồ mạch theo các hàm ựã ựơn giản.
Sau ựây chúng ta sẽ xem xét một số mạch tổ hợp thông dụng nhất, mà thường từ các mạch này người ta tạo ra các mạch khác phức tạp hơn.
4.3.3. Bộ dồn kênh (Multiplexer) Ờ Bộ phân kênh (Demultiplexer)
Bộ dồn kênh hay còn gọi là mạch chọn kênh là mạch có chức năng chọn lần lượt 1 trong N kênh vào ựể ựưa ựến ngõ ra duy nhất (ngõ ra duy nhất ựó gọi là ựường truyền chung). Do ựó, mạch (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Combinational circuit n input variables m output variables Lược ựồ khối mạch kết hợp
chọn kênh còn gọi là mạch chuyển dữ liệu song song ở ngõ vào thành dữ liệu nối tiếp ở ngõ ra, ựược gọi là Multiplexer (viết tắt là MUX).
Bộ phân kênh hay mạch phân ựường còn gọi là mạch tách kênh (phân kênh, giải ựa hợp), mạch này có nhiệm vụ tách 1 nguồn dữ liệu ở ựầu vào ựể rẽ ra N ngõ ra khác nhau. Do ựó, mạch phân ựường còn gọi là mạch chuyển dữ liệu nối tiếp ở ngõ vào thành dữ liệu song song ở ngõ ra, ựược gọi là Demultiplexer (viết tắt là DEMUX).
a) Bộ dồn kênh
Ớ cấp ựộ logic số, bộ dồn kênh (multiplexer) là mạch có 2n ựầu vào dữ liệu, một ựầu ra dữ liệu và n ựầu vào ựiều khiến chọn một trong các ựầu vào dữ liệu. đầu vào ựược chọn sẽ ựịnh tuyến tới ựầu ra.
Xét mạch chọn kênh ựơn giản có 4 ngõ vào và 1 ngõ ra như hình 4.12.
Trong ựó :
+ x1,x2,x3,x4 : các kênh dữ liệu vào + Ngõ ra y : đường truyền chung. + c1, c2 : các ngõ vào ựiều khiển
Hình 4.12. Sơ ựồ khối MUX 4 ựầu vào
để thay ựổi lần lượt từ x1x4 phải có ựiều khiển do ựó ựối với mạch chọn kênh ựể chọn lần lượt từ 1 trong 4 kênh vào cần có các ngõ vào ựiều khiển cl, c2. Nếu có N kênh vào thì cần có n ngõ
vào ựiều khiển thỏa mãn quan hệ: N=2n. Nói cách khác: Số tổ hợp ngõ vào ựiều khiển bằng số lượng các kênh vào.
Việc chọn dữ liệu từ 1 trong 4 ngõ vào ựể ựưa ựến ựường truyền chung là tùy thuộc vào tổ hợp tắn hiệu ựiều khiển. Trong bảng 4.5 cho ta thấy tùy thuộc vào tắn hiệu ựiều khiển c1,c2 mà ngõ ra sẽ nhận tắn hiệu từ ngõ vào nào.
c1 c2 y
0 0 x1
0 1 x2
1 0 x3
1 1 x4
Bảng 4.4. Tắn hiệu ựầu ra phụ thuộc vào tắn hiệu ựiều khiển Sơ ựồ mạch dồn 4-1 như hình 4.13. c1 c2 x4 x3 x2 x1 y 6 N O T 7 N O T 4 AND3 3 AND3 5 OR4 2 AND3 1 AND3 Hình 4.13. Bộ dồn kênh 4-1