BÀI 04 : MẠCH LOGIC MSI
2. Mạch giả im (Decoder)
Mạch giải m là mạch cĩ chức năng ngược lại với mạch m hố tức là nếu cĩ 1 m s áp vào ngõ vào thì tư ng ứng sẽ cĩ 1 ngõ ra được tác động, m ngõ vào thường ít h n m ngõ ra. Mạch giải m được ứng dụng chính trong ghép kênh d liệu, hiển thị led 7 đoạn, giải m địa chỉ bộ nhớ. Mạch giải m cĩ nhiệm vụ chuyển đ i từ một m nhị ph n ngõ vào khi chúng tác động đồng thời đến các ngõ vào thành một tín hiệu logic duy nhất ở một ngõ ra nào đĩ tư ng ứng với một m nhị ph n đ tác động. Như vậy với n ngõ vào cĩ thể nhận giá trị 0 hoặc 1 sẽ cĩ 2n t hợp ngõ ra.
Ngõ ra tác động mức thấp mang giá trị 0 Ngõ ra tác động mức cao mang giá trị 1 S đồ kh i t ng quát c a bộ giải m , hình 7.8 :
Hình 7.8: Sơ đồ khối tổng quát của bộ giải mã
2.1.Đặc điểm chung
Mạch giải m cĩ chức năng chính hình 7.9:
- Bộ giải m th c hiện chức năng ngược với bộ m hĩa.
- Cung cấp thơng tin ở đ u ra khi đ u vào xuất hiện t hợp các biến nhị ph n ứng với 1 hay nhiều từ m đ được chọn.
- Từ từ m xác định được tín hiệu tư ng ứng với đ i tượng đ m hĩa.
Hình 7.9
Cĩ 2 trường hợp giải m :
- Giải m cho 1 từ m
Nguyên l : ứng với một t hợp c n giải m ở đ u vào thì đ u ra bằng các t hợp đ u vào cịn lại, đ u ra bằng 0.
73
- Giải m cho tồn bộ m
Nguyên l : ứng với một t hợp nào đĩ ở đ u vào thì 1 trong các đ u ra bằng 1, các đ u ra cịn lại bằng 0.
Ví dụ: Với bộ giải m cho tồn bộ từ m cĩ 2 đ u ra như hình 4.14.Thì với AB=00, đ u ra S1, S2, S3 = 0.Tư ng t với các giá trị AB cịn lại.
Hình 7.10
2.2. Mạch giải m 2 sang 4
Thiết kế mạch Giải m 2 đường sang 4 đường ( 2 ngõ vào, 4 ngõ ra) cĩ ngõ vào cho phép. Để đ n giản, ta xét mạch giải m 2 đường sang 4 đường cĩ các ngõ vào và ra đều tác động ở mức cao.
S đồ kh i, bảng trạng thái, các hàm ngõ ra và s đồ mạch hình 7.11
Hình 7.11: Sơ đồ khối và bảng trạng thái
Các hàm ngõ ra c a mạch giải m 2 sang 4 hình 7.12 0 1 3 0 1 2 0 1 1 0 1 0 A GA Y A GA Y A A G Y A A G Y
Hình 7.12: Sơ đồ mạch giải mã 2 sang 4
2.3. Mạch giải m 3 sang 8
74 Hình 7.13: Sơ đồ khối Bảng trạng thái E I2 I1 I0 O0 O1 O2 O3 O4 O5 O6 O7 0 x x x x x x x x x x x 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1
Hàm số biểu diễn mối quan hệ ngõ vào – ngõ ra:
Hình 7.14: Sơ đồ mạch giải mã 3 sang 8
2.4. Mạch giải m BCD sang thập phân
Mạch gồm 4 bit ngõ vào là s BCD và 10 ngõ ra tượng trưng cho 10 s thập ph n. Bảng trạng thái c a mạch như sau:
75
Khơng c n bảng Karnaugh ta cĩ thể viết ngay các hàm xác định các ngõ ra:
Hình 7.15:Sơ đồ mạch giải mã BCD sang thập phân
2.5. Mạch giải m BCD sang Led 7 đoạn
Đ y là lọai đèn dùng hiển thị các s từ 0 đến 9, đèn gồm 7 đọan a, b, c, d, e, f, g, bên dưới m i đọan là một led (đèn nh ) hoặc một nhĩm led mắc song song (đèn lớn). Đèn LED 7 đoạn cĩ cấu tạo gồm 7 đoạn, m i đoạn là 1 đèn LED.
Khi một t hợp các đọan cháy sáng sẽ tạo được một con s thập ph n từ 0 - 9.(H 7.16) cho thấy các đoạn nào cháy để thể hiện các s từ 0 đến 9.
76
Hình 7.16
Tùy theo cách n i các Kathode ( Cat t) hoặc các Anode ( An t) c a các LED trong đèn, mà người ta ph n thành 2 loại:
Loại Anode chung (H 7.17a), dùng cho mạch giải m cĩ ngõ ra tác động thấp.
Hình 7.17a: LED 7 đoạn loại Anode chung
Loại catod chung (H 7.17b), dùng cho mạch giải m cĩ ngõ ra tác động cao.
Hình 7.17b: LED 7 đoạn loại Kathode chung
Ứng với m i loại LED khác nhau ta cĩ một mạch giải m riêng. S đồ kh i c a mạch giải m LED 7 đoạn như hình sau:
Hình 7.18
Xét mạch giải m LED 7 đoạn loại Anode chung:
- Đ i với LED 7 đoạn loại anode chung hình 7.17a, vì các Anode c a các đoạn LED được n i chung với nhau và đưa lên mức logic 1 ( 5V), nếu muốn đoạn LED nào tắt ta nối Kathode tƣơng ứng lên mức logic 1 (5V) và ngƣợc lại muốn đoạn LED nào sáng ta nối Kathode tƣơng xứng xuống mass ( mức logic 0).
Ví dụ: Để hiển thị s 0 ta n i Cathode c a đoạn LED “ g” lên mức 1 để đoạn “ g” tắt và n i Cathode c a các đoạn led a, b, c, d, f xu ng mass nên các đoạn này sẽ sáng và cho ta thấy s 0, ta cĩ bảng trạng thái như sau:
77
- Dùng bản đồ Karnaugh để rút gọn, phư ng trình được viết ở dạng chính tắc 1(t ng c a các tích s ) hoặc dạng chính tắc 2 (tích c a các t ng s ) như sau:
Phư ng trình logic c a ngõ ra (a):
+ Dạng chính tắc 2: aB D C. .( A C)( A)BDA B DC A . . + Dạng chính tắc 1: a CBA BCDA Phư ng trình logic c a ngõ ra (b): + Dạng chính tắc 2: bC A B A B( )( )C AB( AB) + Dạng chính tắc 1: b CBA CB A C A( B) Phư ng trình logic c a ngõ ra (c): + Dạng chính tắc 2: cB AC + Dạng chính tắc 1: bB AC D Phư ng trình logic c a ngõ ra (d): + Dạng chính tắc 2: d D A B C B C( )( D A B A C)( )( )
ABC D ABC D ABC D
+ Dạng chính tắc 1: dCB A DCBA CBA Phư ng trình logic c a ngõ ra (e):
+ Dạng chính tắc 2: e(BA A C)( ) + Dạng chính tắc 1: e C B A Phư ng trình logic c a ngõ ra (f): + Dạng chính tắc 2: f (A B B C A B C D )( )( ) ABDACDBCD + Dạng chính tắc 1: f BAACDBCD Phư ng trình logic c a ngõ ra (g) + Dạng chính tắc 2: gD A B B C B C( )( )( ) BCDDCBA
78 + Dạng chính tắc 1: gABCDBCD
Tiến hành th c hiện tư ng t như trên ta cĩ thể th c hiện mạch giải m s BCD sang Led 7 đoạn loại Katode chung.
2.6. Mạch giải m BCD sang chỉ thị tinh thể lỏng (Liquid Crystal Displays - LCD)
LCD gồm 7 đoạn như led thường và cĩ chung một c c nền (backplane). Khi cĩ tín hiệu xoay chiều biên độ khoảng 3 - 15 VRMS và t n s khoảng 25 - 60 Hz áp gi a một đoạn và c c nền, thì đoạn đĩ được tác động và sáng lên.
Trên th c tế người ta tạo hai tín hiệu nghịch pha gi a nền và một đoạn để tác động cho đoạn đĩ cháy sáng. Để hiểu được cách vận chuyển ta cĩ thể dùng IC 4511 kết hợp với các c ng EX-OR để thúc LCD (H 7.19). Các ngõ ra c a IC 4511 (Giải m BCD sang 7 đoạn, tác động cao) n i vào các ngõ vào c a các c ng EX- OR, ngõ vào cịn lại n i với tín hiệu hình vuơng t n s khoảng 40 Hz (t n s thấp cĩ thể g y ra nhấp nháy), tín hiệu này đồng thời được đưa vào nền. Khi một ngõ ra mạch giải m lên cao, ngõ ra c ng EX-OR cho một tín hiệu đảo pha với tín hiệu ở ền, đoạn tư ng ứng xem như nhận được tín hiệu cĩ biên độ gấp đơi và sẽ sáng lên. Với các ngõ ra mạch giải m ở mức thấp, ngõ ra c ng EX-OR cho một tín hiệu cùng pha với tín hiệu ở nền nên đoạn tư ng ứng khơng sáng.
Người ta thường dùng IC CMOS với LCD vì hai l do:
- CMOS tiêu thụ năng lượng rất thấp phù hợp với việc dùng pin cho các thiết bị dùng LCD.
- Mức thấp c a CMOS đạt trị 0 và tín hiệu thúc LCD sẽ khơng chứa thành ph n một chiều, tu i thọ LCD được kéo dài. (Mức thấp c a TTL khoảng 0,4 V, thành ph n DC này làm giảm tu i thọ c a LCD).
Hình 7.19: Sơ đồ mạch giải mã BCD sang chỉ thị tinh thể lỏng