IV. FLIP FLOP
2. Các loại Flip Flop
2.1. SCFF (RSFF):
Hình 3.1
79 | P a g e
2.2. JKFF:
2.3. DFF và TFF:
Ghi chú:
Qo là trạng thái trước đó của Q, nếu Qo là trạng thái hiện tại thì Q là trạng thái tiếp theo.
Dựa vào bảng trạng thái của các FF ta có thể dùng bảng Karnaugh để rút gọn biểu thức của ngõ ra Q=f(Qo;R;S;J;K;D;T). Đối với trạng thái cấm hay không xác định, ta cho giá trị đó là x rồi rút gọn.
Mỗi FF thường có thêm hai chân Preset ( Set) và Clear, khi hai chân này không ở mức tích cực thì FF hoạt động bình thường, khi Preset tích cực thì Q=1, khi Clear tích cực thì Q=0, khi cả hai đều tích cực thì FF khơng hoạt động.
3. Chuyển đổi giữa các FF
Để chuyển đổi từ dạng FF này sang dạng FF khác, hay nói cách khác, ta có một FF này nhưng ta muốn kết nối trở thành một mạch có chức năng của một FF khác, ta cần dựa vào bảng đầu vào kích của các FF được viết lại như sau:
80 | P a g e
Nếu muốn chuyển từ FF A sang FF B, ta cần xác định hàm sau: Mỗi đầu vào của FF A = f ( các đầu vào của FF B ; Qo)
Ví dụ: Chuyển từ RSFF sang JKFF R,S=f(J;K;Qo)
V. MẠCH ĐẾM
Mạch đếm cơ bản được cấu tạo bởi các FF kết nối lại với nhau. Mỗi FF cho ra một bit đếm. Dựa vào đặc điểm kết nối có hai kiểu đếm: đếm đồng bộ (synchronus) và không đồng bộ (Asynchronous), dựa vào số đếm có hai kiểu đếm ; đếm lên (Up Counter) và đếm xuống (Down counter).
1. Mạch đếm nhị phân không đồng bộ
Mạch đếm không đồng bộ chỉ đếm các số đếm liên tục từ thấp đến cao (đếm lên) hoặc từ cao đến thấp (đếm xuống).
+ Đặc điểm kết nối:
- Ngã ra của FF này là xung vào CK của FF kế tiếp, chỉ có FF A (ứng với bit thấp nhất) là đáp ứng với xung CK ( được nối trực tiếp với CK), FF B (ứng với bit tiếp theo) phải chờ FF A đổi trạng thái mới được kích.
- Nếu sử dụng JKFF, thì các ngõ JK nối lên 1 (nếu sử dụng loại FF khác chuyển đổi tương tự ).
- Mạch đếm lên: ngã ra Q của FF này nối vào CLK của FF kế. - Mạch đếm xuống: ngã ra Q của FF này nối vào CLK của FF kế.
+ Mạch đếm MOD n: mạch sẽ đếm được n trạng thái, n 2N với N là số bit hay cũng là số FF cần sử dụng. Mạch có khả năng chia tần số n lần. Ví dụ: xung với tần số 60Hz khi đưa qua mạch đếm MOD60 sẽ cho ra một xung (ở bit cao nhất) 1Hz.
1.1. Bộ đếm MOD n với n = 2N:
Dựa vào số trạng thái n của bộ đếm ta xác định N để biết số FF cần dùng, sau đó chỉ việc kết nối như đã nói trên.
Ví dụ: Thiết kế mạch đếm lên nhị phân không đồng bộ MOD 16.
81 | P a g e
Mạch trên sử dụng xung CLK kích cạnh xuống có nghĩa là mạch chỉ đổi trạng thái khi có cạnh xuống của xung CK tác động. Để tiện lợi, ta quy ước A có nghĩa là ngã ra QA của FF A và cũng là bit thấp nhất, D là bit cao nhất. Như vậy mạch sẽ đếm tuần hoàn từ 0 đến 15 ứng với DCBA=0000 đến FFFF.
1.2. Bộ đếm MOD n với n < 2N:
Ta đã biết mỗi FF có một chân CLEAR mà khi chân này ở mức tích cực thì nó xóa ngã ra Q về 0. Do bộ đếm này đếm không hết 2N trạng thái mà chỉ đếm tới số n nên khi bộ đếm đếm tới n ta cần phải dùng 1 mạch logic để đưa vào chân CLEAR của các FF, xóa các trạng thái đếm về 0.
Đối với bộ đếm này cách kết nối cũng như trên nhưng ta phải dùng thêm 1 cổng NAND (thường thì chân CLEAR tích cực ở mức thấp, nếu chân CLEAR tích cực ở mức cao phải dùng cổng AND) với các ngõ vào là các bit ngõ ra mức 1 của số nhị phân n và ngõ ra của cổng NAND này sẽ =0 đưa vào các chân CLEAR của các FF.
Ví dụ: Thiết kế mạch đếm lên nhị phân không đồng bộ MOD 6.
Ta thấy 6 < 23 ( ta lấy số 2N gần số n nhất), ta sử dụng 3 FF kết nối như trên ngồi ra cịn phải sử dụng thêm 1 cổng NAND kết nối như sau: khi mạch đếm đến 6 (CBA=110) ta có CB=11, như vậy ta cho CB vào ngõ vào cổng NAND, ngõ ra đưa vào chân CLEAR của các FF để xóa CBA về 000 và tiếp tục đếm lên tới 101 (5), khi đếm qua 110 (6) tiếp tục bị xóa về 000...Kết quả ta có sơ đồ mạch như sau:
2. Mạch đếm nhị phân đồng bộ
Mạch đếm đồng bộ có thể đếm các số đếm theo một trình tự bất kỳ (nhưng phải có số 0), tuy nhiên các bước thực hiện và sơ đồ kết nối sẽ phức tạp hơn.
+ Đặc điểm kết nối: xung CK được đưa vào các CLK của các FF đồng thời.
Nếu sử dụng JKFF: các ngõ J,K được liên kết bởi một mạch logic phụ thuộc vào các ngõ ra FF. Mạch logic J,K=f(Q) này có được sau khi rút gọn từ bảng đầu vào kích với các ngõ ra Q (…CBA) là trạng thái đếm hiện tại, các ngõ ra Q’ (…C’B’A’) là trạng thái đếm tiếp theo.
Giả sử mạch đếm 3 bit đang đếm từ 1 (CBA=001) qua 2 (C’B’A’=010), ta có: C=0 chuyển sang C’=0 Jc=0, Kc=X
B=0 chuyển sang B’=1 JB=1, KB=X A=1 chuyển sang A’=0 JA=X, KA=1
82 | P a g e
Như vậy với các số đếm cho trước ta có thể lập được bảng đầu vào kích (xem Q và Q’ như là các đầu vào, J,K là các hàm đầu ra), từ bảng này có thể dùng bảng Karnaugh để rút gọn hàm J,K rồi dựa vào các hàm này để nối mạch. Số FF cần dùng vẫn là N.
Ví dụ: Thiết kế mạch đếm nhị phân đồng bộ có chu trình đếm từ 0 – 7. Ta thấy 7 < 23
cần sử dụng 3 FF. Ta lập bảng đầu vào kích như sau:
Khi đã quen với việc lập bảng đầu vào kích thì ta khơng cần ghi các cột C’B’A’, CC’, BB’, AA’ nữa, khi đó trạng thái kế tiếp của một biến là trạng thái phía dưới nó.
Sử dụng bảng Karnaugh để rút gọn: => Jc = Kc = BA => Jb = Kb = A => Ja = Ka = 1 Sơ đồ mạch: JaKa CB A 00 01 11 10 0 1X 1X 1X 1X 1 X1 X1 X1 X1 JbKb CB A 00 01 11 10 0 0X X0 X0 0X 1 1X X1 X1 1X JcKc CB A 00 01 11 10 0 0X 0X X0 X0 1 0X 1X X1 X0
83 | P a g e
3. Mạch đếm dùng IC 7490
+ Đếm từ 0 – 9:
+ Đếm từ 00 – 99:
84 | P a g e
+ Đếm từ 00 – 23:
85 | P a g e
BÀI THỰC HÀNH SỐ 1
SỬ DỤNG ĐỒNG HỒ ĐO ĐA NĂNG ( VOM )
Dụng cụ, thiết bị, vật tư :
- Đồng hồ đo đa năng (VOM)
- Linh kiện đo : công tắc, điện trở, tụ điện, nguồn điện…
A. Phần lý thuyết :
Đồng hồ đo đa năng là loại đồng hồ bao gồm nhiều mạch đo các đại lượng điện như Volt, Ohm, Mili-ampe và các mạch đo khác mà chỉ dùng chung 1 điện kế loại khung dây quay và trên mặt điện kế có vạch nhiều thang đo.
Chú ý :
- Cần phải hiệu chỉnh thang đo cho phù hợp và luôn luôn chọn cấp điện áp lớn hơn điện áp định đo.
- Đối với Ohm kế chỉ được phép đo mạch khơng có điện áp vì trở kháng của Ohm kế rất thấp nếu vơ tình đo điện áp sẽ làm hỏng điện kế của đồng hồ đo.
- Mili-ampe kế phải mắc nối tiếp trong mạch định đo và chỉ đo dòng điện 1 chiều với dịng khơng q 0,5A. Phần mạch đo này chỉ sử dụng trong ngành điện tử.
B. Phần thực hành :
1. OHM KẾ : chỉ đo với mạch khơng có điện áp.
- Cắm que đỏ vào cọc (+), que đen vào cọc COM. - Xoay núm chọn lọc ở vị trí đo ohm kế (R1, R10 …)
- Ở mỗi thang đo, chập 2 que đo và kiểm tra chỉnh kim đúng vạch 0 ( ở về phía phải ).
- Khi đo chạm 2 que đo vào 2 đầu linh kiện muốn đo điện trở và đọc trị số điện trở ở thang đo tương ứng.
* Thực hiện : đo điện trở của điện trở, cuộn dây hoặc kiểm tra sự liền mạch, hở mạch
của công tắc, đo diod …
Kiểm tra tụ điện tốt, xấu như sau :
- Chạm 2 que đo vào 2 đầu tụ, nếu kim vọt lên rồi trở về vạch 0 tụ tốt khơng bị rị rỉ.
86 | P a g e
- Nếu kim không nhảy, kể cả đảo 2 que đo hoặc nâng thêm bậc đo đến R1, R10 … mà kim không nhảy tụ bị đứt.
Chú ý :
Nếu ta để thang đo quá cao thì kim chỉ lên một chút, như vậy đọc trị số sẽ khơng chính
Nếu ta để thang đo quá thấp, kim lên q nhiều, và đọc trị số cũng khơng chính xác.
Khi đo điện trở ta chọn thang đo sao cho kim báo gần vị trí giữa vạch chỉ số sẽ cho độ chính xác cao nhất.
2. VOLT KẾ AC : đo điện áp xoay chiều VAC.
- Cắm que đỏ vào cọc (+), que đen vào cọc (-)COM.
- Xoay núm chọn lọc ở vị trí đo Volt kế AC với cấp điện áp lớn hơn điện áp định đo.
- Chạm 2 que đo vào 2 điểm trong mạch điện muốn đo. Chú ý an toàn điện. - Đọc trị số trên thang đo với cấp điện áp đã chọn trước.
Chú ý :
Tuyệt đối không để thang đo điện trở hay thang đo dòng điện khi đo vào điện áp xoay chiều => Nếu nhầm đồng hồ sẽ bị hỏng ngay lập tức !
Nếu để thang đo áp DC mà đo vào nguồn AC thì kim đồng hồ khơng báo, nhưng đồng hồ không ảnh hưởng . (đôi khi kim lên)
3. VOLT KẾ DC : đo điện áp xoay chiều VDC.
- Cắm que đỏ vào cọc (+), que đen vào cọc (-).
- Xoay núm chọn lọc ở vị trí đo Volt kế VDC với cấp điện áp thích hợp.
- Chạm que đỏ vào điện thế (+), que đen vào điện thế (-). Kiểm tra kim lệch về phải đúng chiều.
- Đọc trị số Volt trên thang đo.
Chú ý :
Nếu ta để sai thang đo, đo áp một chiều nhưng ta để đồng hồ thang xoay chiều thì đồng hồ sẽ báo sai, thơng thường giá trị báo sai cao gấp 2 lần giá trị thực của điện áp DC, tuy nhiên đồng hồ cũng không bị hỏng .
Tuyệt đối không để nhầm đồng hồ vào thang đo dòng điện hoặc thang đo điện trở khi ta đo điện áp một chiều (DC), nếu nhầm đồng hồ sẽ bị hỏng ngay !!
4. MILI-AMPE KẾ : chỉ đo cường độ dòng điện 1 chiều bé ( I 250mA ). Chủ yếu ở
ngành điện tử.
- Cắm que đỏ vào cọc (+), que đen vào cọc (-).
87 | P a g e
- Mắc ampe kế nối tiếp bằng cách nối que đỏ vào dây (+) của nguồn điện DC và dây đen (-) vào vật muốn đo và dây còn lại của mạch vật đo nối về dây (-) của nguồn điện DC.
5. ĐO CƯỜNG ĐỘ ÂM THANH ( DECIBEL ): chủ yếu ở ngành điện tử.
- Cắm que đỏ vào cọc OUTPUT và que đen vào cọc COM. - Xoay núm chọn lọc đến vị trí Volt AC- 10V …
- Chạm 2 que đo vào 2 chấu ra của loa hoặc chấu OUTPUT. - Đọc trị số dB trên thang đo.
88 | P a g e BÀI THỰC HÀNH SỐ 2 MẮC ĐIỆN NĂNG KẾ (KWH) Dụng cụ, thiết bị, vật tư : - Điện năng kế 220V. - Bóng đèn 100W/ 220V. - Dây dẫn nối. A. Phần lý thuyết :
Điện năng kế là loại đồng hồ điện dùng để tính lượng điện tiêu thụ trong 1 thời gian. Đơn vị tính điện năng tiêu thụ là kw/h, ký hiệu kwh.
Điện năng gồm 2 cuộn dây : cuộn điện thế mắc song hàng với nguồn điện và cuộn cường độ mắc nối tiếp trên đường dây pha. Khi có dịng điện tiêu thụ chạy qua thì hợp từ giữa các từ trường sinh ra do cuộn cường độ và cuộn điện thế làm dĩa nhôm quay. Hệ thống bánh răng xác định chỉ số lượng điện tiêu thụ qui theo đơn vị Kwh.
Việc điều chỉnh số vòng quay của dĩa nhơm chính xác nhờ thanh nam châm. Trên điện năng kế có ghi các thơng số .
Ví dụ :
- Tốc độ quay của dĩa : 600vòng/ Kwh - Điện áp định mức : 220V
- Cường độ định mức : 15A
Căn cứ vào tốc độ quay của dĩa/ Kwh ta có thể kiểm tra sự chính xác của điện năng kế.
89 | P a g e
B. Phần thực hành :
- Mắc dây pha vào cọc (1), dây trung tính vào cọc (3). Lấy điện ra 2 dây ở cọc (2) và (4) mắc vào bóng đèn 100W/ 220V.
- Phải lắp điện năng kế thẳng đứng để điện kế vận hành chính xác.
- Lấy vị trí chuẩn trên dĩa nhơm và cạnh đồng hồ, cho điện năng kế vận hành trong 1 phút và theo dõi đếm số vịng quay của dĩa nhơm trong thời gian 1 phút.
* Kiểm tra điện năng kế : với số liệu ghi trên điện năng kế và công suất đèn 100W tiêu thụ trong 1 phút. 100W = 0,1Kw, 1phút = 1/ 60 giờ.
Điện năng tiêu thụ của bóng đèn 100W trong 1 phút : W = P.t = 0,1Kw x 1/6giờ = 1/ 600 Kwh
Với 1 Kwh dĩa nhơm quay 600 vịng. Vậy khi đó sẽ quay : Số vòng = 600 vòng x 1/ 600 = 1 vòng
So sánh số vòng dĩa nhơm quay thực tế với số vịng đã tính tốn ta biết ngay điện năng kế quay chậm hay nhanh. Tùy theo nhanh hay chậm mà ta hiệu chỉnh nam châm.
Chú ý : An toàn điện.
1 2 3 4
220VAC
90 | P a g e
BÀI THỰC HÀNH SỐ 3 MẮC CÁC MẠCH ĐÈN CƠ BẢN
Dụng cụ, thiết bị, vật tư :
- Kềm răng, kềm cắt, vít me.
- Cơng tắc 2 chấu, cơng tắc 3 chấu, đèn trịn, huỳnh quang, táp lơ, ổ cắm, phích cắm…
- Dây dẫn điện.
A. Phần lý thuyết :
- Trong mạch điện thắp sáng, đèn là vật chủ yếu, chịu điện áp tiếp nhận dòng điện để chuyển thành ánh sáng cịn các cầu chì, cơng tắc là bộ phận bảo vệ, điều khiển trong mạch, được mắc nối tiếp trên đường dây pha để dẫn dòng điện đến đèn.
- Ln nhớ chỉ có dây từ đèn ra về dây trung tính mà thơi
- Ổ lấy điện được nối với 1 dây pha và 1 dây nguội có cầu chì bảo vệ.
B. Phần thực hành :
Mạch đèn căn bản Mạch điện 2 công tắc điều khiển 2 đèn
91 | P a g e
Mạch đèn mắc song song 2 đèn Mạch 2 đèn mắc nối tiếp
Mạch đèn sáng mờ - sáng tỏ Mạch đèn cầu thang Mạch đèn Huỳnh Quang 1. Stater (chuột) 2. Ballast (chấn lưu) 3. Bóng đèn L N
92 | P a g e
Mạch đèn Huỳnh Quang dùng Ballast điện tử
1. Kiểm tra đèn huỳnh quang :
- Nếu 2 đầu đèn không bị nám đen, đuôi đèn không bị lỏng lẻo đèn còn tốt. - Dùng Ohm kế đo kiểm tra tim đèn ở 2 đầu bóng có bị đứt khơng.
2. Kiểm tra Ballast :
- Dùng ohm kế đo điện trở của ballast, nếu điện trở khoảng 50 ballast còn tốt. Tốt nhất mỗi hiệu ballast còn tốt lấy số đo điện trở làm chuẩn mực để so sánh với điện trở đo của ballast cần kiểm tra.
- Đo kiểm tra sự chạm vỏ ( chạm mass ).
3. Kiểm tra Starter ( chuột ) :
- Tốt nhất cho starter làm việc với bộ đèn huỳnh quang hồn chỉnh cịn tốt để đánh giá.
- Thông thường nếu starter chập điện cực thì làm sáng đỏ ở 2 đầu bóng đèn, khơng phát sáng được.
- Mồi đèn chậm do starter yếu hoặc không phù hợp với loại hiệu đèn. Cách chọn ballast và starter cho phù hợp với cỡ đèn.
Cỡ đèn (m) Điện áp Ballast Starter
1.2 0.6 0.3 1.2 0.6 0.3 220V ,, ,, 110V ,, ,, 40W/ 220V 20W/ 220V 10W/ 220V