Bài giảng Kỹ thuật số - Chương 3: Các phần tử logic cơ sở

Bài giảng Kỹ thuật số - Chương 3: Các phần tử logic cơ sở. Chương này cung cấp cho sinh viên những nội dung kiến thức gồm: mạch tương tự và mạch số; cổng logic; các thông số kỹ thuật cổng logic; Flip-Flop; bảng đầu vào kích của FF; chuyển đổi FF;... Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Kỹ thuật số - Chương 3: Các phần tử logic cơ sở Chương 3 Các phần tử logic cơ sở Huỳnh Việt ThắngEmail: thanghv@dut.udn.vnUrl : https://sites.google.com/site/hvthangete/ Đà Nẵng, 2013 Nẵng, 2013-2020 ĐàNội dung▪ Chương 1 + 2 - Hệ thống số đếm + Mã + Đại số Boole – Hệ đếm nhị phân và mã; Đại số Boole; Hàm logic và các phương pháp biểu diễn; Tối thiểu hóa hàm logic▪ Chương 3 – Các phần tử logic cơ sở – Mạch tương tự và Mạch số; Cổng logic; Các thông số kỹ thuật cổng logic; Flip-Flop; Bảng đầu vào kích của FF; Chuyển đổi FF▪ Chương 4: Hệ tổ hợp – Khái niệm chung; Mạch mã hóa & Giải mã; Mạch chọn kênh & Phân kênh; Mạch số học▪ Chương 5: Hệ tuần tự – Khái niệm chung; Bộ đếm; Thanh ghi dịch chuyển; Bộ nhớ 2Nội dung môn học▪ Đại số Logic (đại số Boole)▪ Các phần tử logic cơ sở – Logic Gates – Flip – Flop (FF) (Trigger / Tri-gơ)▪ Mạch số tổ hợp (Combinational Circuits)▪ Mạch số tuần tự (Sequential Circuits)▪ FSM (Finite State Machine – Máy trạng thái hữu hạn)▪ Mô tả mạch số bằng ngôn ngữ mô tả phần cứng Verilog HDL (Hardware Description Language) 3Mạch tương tự (Analog Circuits)▪ Là mạch dùng để xử lý các tín hiệu tương tự.▪ Tín hiệu tương tự là tín hiệu có biên độ biến thiênliên tục theo thời gian.▪ Các mạch tương tự tiêu biểu: – Khuếch đại – Điều chế / Giải điều chế – Tách sóng / Trộn tần …v..v…▪ Nhược điểm của mạch tương tự: – Chống nhiễu kém – Phân tích thiết kế phức tạp Khắc phục nhược điểm: DÙNG MẠCH SỐ 4Mạch số (Digital Circuits)▪ Là mạch dùng để xử lý các tín hiệu số.▪ Tín hiệu số: – Biên độ biến thiên không liên tục theo thời gian – Được biểu diễn dưới dạng sóng xung với 2 mức điện áp “CAO” và “THẤP” tương ứng với 2 mức logic “1” và “0” của mạch số▪ Các mạch số tiêu biểu: – Mã hóa / Giải mã – Chọn kênh / Phân kênh – Lọc số, điều chế số …v..v…▪ Ưu điểm mạch số – Khả năng chống nhiễu rất tốt – Phân tích thiết kế đơn giản 5Logic dương và logic âm▪ Mức logic “1”: VLogic1▪ Mức logic “0”: VLogic02 họ logic khác nhau▪ Họ logic Dương: nếu VLogic1 > VLogic0 – TTL : VLogic1 = 5V, VLogic0 = 0V – CMOS : VLogic1 = VDD, VLogic0 = 0V▪ Họ logic Âm : nếu VLogic1 < VLogic0 – Chuẩn RS-232: VLogic1 = -12V, VLogic0 = +12V 6Logic dương và logic âm (tt)▪ Khóa điện tử thực hiện chức năng ĐẢO mức logic dùng Transistor lưỡng cực (BJT) +Vcc -Vcc Rc Rc V0 V0 RB Vi RB Vi Q Q “1”: +Vcc “1”: -Vcc “0”: 0V “0”: 0V a) Họ logic b) Họ logic dương âm 7CỔNG LOGIC (LOGIC GATE)▪ Cổng logic là một trong các thành phần cơ bản để xây dựng mạch số.▪ Thực hiện 3 phép toán cơ sở: nhân logic (x), cộng logic (+), bù logic, và các phép toán kết hợp của 3 phép toán đó (ví dụ: NAND, NOR, XOR)▪ Chế tạo trên cơ sở các linh kiện bán dẫn như Diode, BJT (họ TTL), MOSFET (họ CMOS), …▪ Hoạt động theo bảng giá trị (Truth Table) cho trước.▪ Phương trình: y = f (x1, x2, …, xn)▪ Là cơ sở thiết kế mạch tổ hợp (Combination Circuits)▪ Cấu tạo ngõ ra: Cột chạm, Cực thu hở, 3 trạng thái. 8Các loại cổng logic▪ Tên và ký hiệu của 8 loại cổng logic BUFFER AND NAND XOR NOT OR NOR XNOR 9Phân loại cổng logic3 cách phân loại cổng logic▪ Phân loại cổng theo chức năng▪ Phân loại cổng theo công nghệ chế tạo – Họ TTL (Transistor-Transistor Logic) – Họ CMOS (Complementary Metal-Oxyde Semiconductor)▪ Phân loại cổng theo cấu tạo ngõ ra – Ngõ ra cột chạm (Totem-Pole Output) – Ngõ ra có cực thu để hở (Open-Collector Output) – Ngõ ra 3 trạng thái (Three-State Output) 10Phân loại cổng logic (tt)3 cách phân loại cổng logic▪ Phân loại cổng theo chức năng – Chức năng ...