8. CỔNG ĐỆM (Buffer)
8.5. Dạng sóng cổng Buffer
Giả sử dạng sóng lên tương ứng với mức cao, sóng xuống tương ứng với mức thấp, ta có thể vẽ dạng sóng cổng buffer để biểu diễn mối quan hệ của các đầu vào với đầu ra như hình 4 - 35.
Hình 3 – 35. Dạng sóng vào/ra cổng Buffer
Ta có nhận xét: Dạng sóng đầu vào “A” và dạng sóng đầu ra “Y” luôn luôn đồng pha nhau.
9. CỔNG ĐỆM 3 TRẠNG THÁI 9.1. Định nghĩa
Transistor 3 trạng thái (three state) hay còn gọi là “Tri – state” thường gọi là đệm 3 trạng thái “Tri –state buffer” thường chế tạo ở dạng IC – gọi là đệm logic 3 trạng thái nó có ký hiệu như sau:
53
IN OUT
Enable (Control)
Hình 3 – 36. Ký hiệu cổng đệm 3 trạng thái một hướng.
Ta thấy cổng đệm 3 trạng thái có 3 cực đó là:
- Một đầu vào “I” (Input).
- Một đầu ra “O” (Output) và một đầu điều khiển ký hiệu là “G” hoặc “E”, hoặc CTL.
Với G = Gate, E = Enable, CTL = Control.
Cổng đệm 3 trạng thái ở hình 3 – 36 là loại đệm 3 trạng thái một hướng. Cổng đệm 3 trạng thái hai hướngđược biểu thị như hình 3 – 37 dưới đây:
A1
A2
G
Hình 3 – 37. Ký hiệu cổng đệm 3 trạng thái hai hướng.
Bằng cách thay đổi mức logic của cực điều khiển ta sẽ thay đổi được hường truyền dữ liệu từ A1 đến A2 hoặc ngược lại.
9.2. Bảng trạng thái của cổng đệm 3 trạng thái
Cổng đệm 3 trạng thái một hướng và hai hướng có dạng:
Bảng a G A1 A2 Hướng truyền 0 0 0 Hight impedence 1 0 0 A1 tới A2 1 1 1 A1 tới A2 Bảng b G A1 A2 Hướng truyền 0 x x A1 tới A2 1 x x A1 tới A2
Ta hiểu rằng: Với đệm 3 trạng thái một hướng (bảng a) và giả sử cực G tích cực ở mức cao. Như vậy chỉ khi nào cực G lên mức cao thì đường truyền mới được mở ra (tức là dữ liệu được truyền từ A1 tới A2) còn khi cực G ở mức thấp thì 3 trạng thái làm cho mạch một mức trở kháng cao (cần chú ý tùy theo cấu trúc của đệm 3 trạng thái cụ thể mà cực G tích cực ở mức cao hay mức thấp).
Với đệm 3 trạng thái hai hướng thì cực G thay đổi mức logic sẽ thay đổi hướng truyền.
Cần chú ý rằng với mỗi đệm ba trạng thái cụ thể sẽ có một bảng chân lý riêng (Bạn đọc cần tham khảo sách tra cứu IC số để hiểu rõ hơn vấn đề này).
BÀI TẬP THỰC HÀNH
Bài tập 3: Vẽ và mô phỏng các mạch điện NOT, OR, NOR trên phần mềm
Proteus.
Bước 1: Khởi động phần mềm.
54
- Cổng NAND, cổng EXOR, cổng EXNOR, cổng đệm.
- Các chuyển mạch (các mức logic).
- Led. - Điện trở.
Bước 3: Sắp xếp các linh kiện theo trình tự.
- Các đầu vào đặt ở bên trái.
- Các đầu ra đặt ở bên phải.
Bước 4: Mô phỏng mạch điện.
- Lập bảng hoạt động của mạch.
- Bật và tắt các chuyển mạch theo thứ tự và ghi kết quả vào bảng.
- So sánh kết quả với bảng cho trước.
Bài tập 4:Lắp ráp (khảo sát) mạch điện trên board cắm đa năng.
a. Công tác chuẩn bị
- Kiểm tra vị trí nơi làm việc: Đảm bảo các thiết bị, dụng cụ đặt đúng vị trí dễ thao tác, an toàn, vệ sinh công nghiệp.
- Kiểm tra vật tư: Vật tư phải đầy đủ, đúng chủng loại yêu cầu.
- Kiểm tra tình trạng dụng cụ: Đầy đủ đúng yêu cầu kỹ thuật.
- Kiểm tra tình trạng thiết bị: Các thiết bị Board nguồn, đồng hồ vạn năng làm việc bình thường. Board cắm phải có lỗ cắm phải chắc chắn đảm bảo tiếp xúc.
b. Danh mục thiết bị dụng cụ, vật tư cần chuẩn bị cho một bàn thực hành/3SV
Bảng 3 – 4. Danh mục thiết bị dụng cụ, vật tư cần chuẩn bị cho một bàn thực hành/3 SV
TT TÊN THIẾT BỊ MÔ TẢ KỸ THUẬT LƯỢNGSỐ ĐƠN VỊ TÍNH
GHI CHÚ I Thiết bị, dụng cụ
1 Board nguồn Board TT số 01 Cái
2 Board cắm số 01 Cái
3 Đồng hồ vạn năng Đo dòng, áp,
đo điện trở 01 Cái
4 Panh kẹp 01 Cái
5 Kìm cắt ( hoặc kéo) 01 Cái
6 Kìm uốn (Kìm mỏ
nhọn) 01 Cái
7 Máy vi tính Mô phỏng
các mạch số 01 Bộ
II Vật tư, linh kiện
1 IC U1 74LS00 01 Con 2 IC U2 74HC86 01 Con 3 IC U3 4077 01 Con 4 IC U3 4050 01 Con 5 IC U3 2803 01 Con 6 IC U3 74266 01 Con
55
7 Led đơn Hiển thị 01 Con
8 Điện trở 330 01 Con
9 Dây kết nối Loại 01 lõi 02 m
d. Nội dung thực hành
- Tra cứu IC cổng NAND – IC 7400 (74LS00).
Sơ đồ chân IC Hình dạng
Hình 3 – 38. Sơ đồ chân, hình dạng IC 7400
Khảo sát IC cổng NAND – IC 7400 (74LS00).
Hình 3 – 39. Sơ đồ khảo sát IC 7400
- Tra cứu IC cổng EXOR – IC 7486 (74HC86).
Sơ đồ chân IC Hình dạng
Hình 3 – 40. Sơ đồ khảo sát IC 74HC86
Khảo sát IC cổng EXOR – IC 7486 (74HC86).
56
- Tra cứu IC cổng EXNOR – IC 4077 (40HS77); 74LS266
Sơ đồ chân IC Hình dạng Hình 3 – 42. Sơ đồ khảo sát IC 4077 Khảo sát IC cổng EXNOR – IC 4077 (40HS77); 74LS266. Hình 3 – 43. Sơ đồ khảo sát IC 4077 e. Trình tự thực hiện Bảng 3 –5. Trình tự thực hiện Các bước
công việc Thao tác thực hành Yêu cầu kỹ thuật Dụng cụ, thiết bị Bước 1: - Chuẩn bị các linh kiện đã chọn. - Kiểm tra board mạch.
- Kiểm tra chất lượng và xác định cực tính linh kiện.
- Vệ sinh linh kiện: Vệ
sinh các chân IC.
- Vệ sinh đầu dây kết nối: Vệ sinh các đầu dây.
- Board cắm.
- Xác định đúng cực tính linh kiện, đảm bảo chất lượng.
- Chân linh kiện và dây kết nối phải sáng bóng, không bị ô xi hóa.
- Phải đảm bảo các lỗ dưỡng chân IC còn tốt, khi cắm IC phải chắc chắn. Đồng hồ vạn năng, board mạch, panh kẹp, kìm, kéo cắt. - Xác định vị trí đặt linh kiện trên board. - Xác định vị trí đặt linh kiện, đường cấp nguồn, đường nối dây.
- Uốn nắn dây cắm cho phù hợp vị trí lắp ráp.
- Dây nối phải gọn gàng, đảm bảo đúng kỹ thuật, mỹ thuật thuận tiện cho việc cân chỉnh mạch.
Bước 2:
Lắp ráp linh kiện trên board cắm.
Lắp ráp linh kiện đảm bảo theo trình tự : - Lắp IC. - Lắp đèn led. - Cắm dây liên kết mạch, dây cấp nguồn. - Chọn vị trí lắp IC phù hợp nhất.
- Điểm tiếp xúc giữa lỗ của board cắm và dây kết nối phải đảm bảo chắc chắn, gọn gàng. - Các dây nối tránh chồng chéo nhau. Dây kết nối 1 lõi, board cắm, linh kiện.
57
Bước 3:
Đo kiểm tra
an toàn cho
mạch điện.
- Đo kiểm tra liên kết:
Kiểm tra lại từ sơ đồ nguyên lý sang sơ đồ lắp
ráp và ngược lại.
- Đo kiểm tra an toàn: Bật ĐHVN về nấc thang đo điện trở R x 10 hoặc 100 đo kiểm tra 2 đầu cấp nguồn, nhớ đảo chiều que đo.
- Đảm bảo linh kiện liên kết đúng vị trí, đúng cực
tính.
- Đảm bảo 2 giá trị điện trở an toàn thuận nghịch khác xa nhau. Đồng hồ vạn năng. Bước 4: Cấp nguồn. - Cấp nguồn +5V và mass từ board nguồn vào mạch lắp ráp tại các vị trí +5V
và mass.
- Đảm bảo cấp nguồn
đúng vị trí yêu cầu. Board nguồn, đồng hồ vạn năng. Bước 5: Khảo sát mạch điện.
- Điều khiển các chuyển mạch.
- Quan sát mạch điện, ghi chép kết quả vào phiếu luyện tập.
Phiếu luyện tập.
f. Các dạng sai hỏng thường gặp
Bảng 3 – 6. Các dạng sai hỏng thường gặp và biện pháp khắc phục
TT Sai hỏng thường gặp Nguyên nhân Biện pháp khắc phục
1 Mạch được cấp nguồn
nhưng hoạt động không đúng theo yêu cầu.
Do liên kết mạch. Kiểm tra lại liên kết mạch.
2
Mạch được cấp nguồn liên kết mạch nhưng hoạt động không đúng theo yêu cầu.
Do IC hoặc do các chuyển mạch.
- Kiểm tra lại IC.
- Kiểm tra lại các SW phải có 2 mức
H, L rõ ràng.
g. Luyện tập
Sinh viên luyện tập lắp ráp mạch và cũng cố kiến thức theo phiếu luyện tập.
Ghi nhớ:
Các cổng logic AND, OR, NOT, NAND …
Nắm vững ký hiệu, biểu thức toán, bảng chân lý, nguyên lý hoạt động của các cổng logic.
58
BÀI 4: KHẢO SÁT CÁC HỌ VI MẠCH SỐ THÔNG DỤNG MÃ BÀI: MĐ15– 04
Giới thiệu:
Trong quá trình phát triển của công nghệ chế tạo mạch số ta có các họ:
RTL(Resistor - transistor logic), DCTL (Direct couple-transistor logic), RCTL(Resistor-Capacitor-transistorlogic), DTL(Diod-transistor logic), ECL (Emitter- couple logic) v…v....
Đến bây giờ tồn tại hai họ có nhiều tính năng kỹ thuật cao như thời trễ truyền nhỏ, tiêu hao công suất ít, đó là họ TTL (transistor-transistor logic)
dùng công nghệ chế tạo BJT và họ MOS (Công nghệ chế tạo MOS - Gồm các IC số dùng công nghệ chế tạo của transistor MOSFET loại tăng, kênh N và kênh P.Với transistor kênh N ta có NMOS, transistor kênh P ta có PMOS và nếu dùng cả hai loại transistor kênh P & N ta có CMOS).
Mục tiêu:
Sau khi học xong bài học này học viên có khả năng:
- Kiến thức: Trình bày được các đặc điểm cấu trúc và kiến thức cơ bản về vi mạch số.
- Kỹ năng: Nhận diện được các họ vi mạch số, giao tiếp được với các họ vi mạch số với các tải.
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Chủ động, sáng tạo, nghiêm túc, tự giác và đảm bảo trong quá trình học tập
Nội dung chính:
1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ VI MẠCH SỐ 1.1. Khái niệm chung
- Mạch số (Digital Circuit) là mạch điện được thiết kế để tạo điện thế đầu ra (hoặc đầu vào) rơi vào các khoảng điện thế tương ứng với các mức logic “0” hoặc “1”.
- Mạch logic (logic circuit) là mạch số hoạt động tuân theo tập hợp quy tắc logic nhất định.
- Vi mạch số là mạch số được chế tạo ở dạng vi mạch, mỗi vi mạch có một chức năng xác định và được chế tạo theo từng công nghệ thích hợp.
- Hiện nay các vi mạch số thường rất đa năng và có thể sử dụng linh hoạt trong nhiều thiết bị điện tử số khác nhau.
- Vi mạch số được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như: Thông tin, đo lường, điều khiển .v.v.v.
1.2. Phân loại
Theo công nghệ chế tạo IC số có 2 loại:
- IC số TTL (Transistor – Transistor – Logic).
59