Bài giảng kỹ thuật số P3

Mạch Logic tổ hợp - Chương 2 đã khảo sát các phép toán của tất cả các cổng Logic và việc sử dụng đại số Boolean để mô tả và phân tích các mạch kết hợp từ các cổng Logic
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng kỹ thuật số P3Bài Giảng Kỹ Thuật Số Chương 3CHƯƠNG 3. MẠCH LOGIC TỔ HỢP3.1. GIỚI THIỆU Chöông 2 ñaõ khaûo saùt caùc pheùp toaùn cuûa taát caû caùc coång logic vaø vieäc söû duïng ñaïi soá Boolean ñeå moâ taû vaø phaân tích caùc maïch keát hôïp töø caùc coång logic. Caùc maïch naøy ñöôïc goïi laø maïch logic toå hôïp, vì möùc logic ngoõ ra chæ phuï thuoäc vaøo toå hôïp logic ngoõ vaøo hieän taïi. Moät maïch toå hôïp thì khoâng coù ñaëc tính nhôù Caùc phöông phaùp toái thieåu hoùa thöôøng ñöôïc söû duïng trong thieát keá soá laø: • Söû duïng caùc ñònh lyù cuûa ñaïi soá Boolean • Caùc kyõ thuaät duøng bìa (Karnaugh, Quine Mc. Cluskey) Mô hình mạch tổ hợp với n đầu vào và m đầu ra X1 Y1 X2 Y2 MẠCH TỔ HỢP Xn Ym3.2. THIẾT KẾ MẠCH LOGIC TỔ HỢP3.2.1. Các bước thiết kế mạch logic tổ hợp • ÖÙng vôùi moãi toå hôïp ngoõ vaøo, ñaët caùc möùc logic ngoõ ra theo yeâu caàu thieát keá, taát caû caùc khaû naêng ngoõ ra cuûa moät maïch logic coù theå ñöôïc bieåu dieãn thoâng qua baûng söï thaät. • Töø baûng söï thaät suy ra bieåu thöùc Boolean cho maïch caàn thieát keá • Ruùt goïn bieåu thöùc Boolean • Chuyeån bieåu thöùc Boolean thaønh maïch toå hôïpVí dụ,Thieát keá moät maïch logic 3 ngoõ vaøo, A, B, C vôùi yeâu caàu: ngoõ ra seõ ôû möùc cao khi coù ítnhaát 2 ngoõ vaøo ôû möùc caoGiải. Bước 1. Thieát laäp moät baûng söï thaät, coù taát caû 8 khaû naêng ñoái vôùi ngoõ vaøo. Döïa vaøo yeâu caàu baøi toaùn, ngoõ ra seõ ôû möùc 1 khi coù 2 hay 3 ngoõ vaøo ôû möùc 1, caùc tröôøng hôïp coøn laïi ngoõ ra ôû möùc 0.GV: Nguyễn Trọng Hải Trang 45Bài Giảng Kỹ Thuật Số Chương 3 A B C X Minterm 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 A.BC 1 0 0 0 1 0 1 1 A BC 1 1 0 1 ABC 1 1 1 1 ABC Bước 2. Vieát bieåu thöùc ngoõ ra döôùi daïng minterm (cho moãi tröôøng hôïp X=1) X = A.BC + ABC + ABC + ABC Bước 3. Coù theå vieát laïi X=ABC+ABC+ABC+ABC+ABC+ABC Nhoùm caùc soá haïng laïi vôùi nhau X=BC(A+A)+AC(B+B)+AB(C+C)=BC+AC+AB Bước 4. Bieåu thöùc ngoõ ra ñöôïc thöïc hieän nhö sau: 74LS08 B C A X B A X 1 C 74LS08 74LS08 Hình (a) Hình (b) Ngöôøi ta cuõng co theå bieán ñoåi bieåu thöùc treân thaønh x=C(B + A) + AB, vaø maïch logic ñöôïc thöïc hieän nhö hình (b) Maïch (b) coù phaàn ñôn giaûn hôn vì chæ söû duïng caùc coång 2 ngoõ vaøo thay vì phaûi söû duïng coång OR 3 ngoõ vaøo nhö maïch (a). Treân thöïc teá ngöôøi thieát keá vaãn choïn maïch (a) bôûi vì nhieàu lyù do, moät trong nhöõng lyù do laø tín hieäu ngoõ vaøo A, B ôû maïch (b) phaûi qua 3 coång logic tröôùc khi ñöôïc ñöa ra ngoõ ra. Ñieàu naøy coù theå aûnh höôûng raát lôùn trong moät heä thoáng soá toác ñoä cao. Ví dụ, Thieát keá moät maïch logic 4 ngoõ vaøo, A, B, C, D (trong ñoù A öùng vôùi MSB, vaø D öùng vôùi LSB) vôùi yeâu caàu ngoõ ra seõ ôû möùc cao khi giaù trò thaäp phaân cuûa caùc ngoõ vaøo ABCD > 610GV: Nguyễn Trọng Hải Trang 46Bài Giảng Kỹ Thuật Số Chương 33.2.2. Một số điểm quan trọng khi thực hiện thiết kế cuối cùng Trong caùc ví duï veà thieát keá treân, caùc maïch ñöôïc thöïc hieän thoâng qua caùc coång AND vaø OR, trong ñoù moät hay nhieàu coång AND laùi moät coång OR do vieäc bieåu dieãn haøm döôùi daïng minterm. Khi bieåu dieãn haøm döôùi daïng minterm ta coù theå deã daøng chuyeån ñoåi caùc coång logic thaønh moät coång NAND duy nhaát (löu yù xem laïi phaàn chuyeån ñoåi ñaõ khaûo saùt ôû chöông 2), bôûi vì coång NAND laø coång logic coù ñaùp öùng nhanh nhaát trong hoï logic TTL, ñaây laø moät ñaëc tính quan troïng caàn phaûi löu yù. Ví dụ, bieán ñoåi maïch cuûa 2 ví duï treân duøng coång NANDB BC CA X A X 74LS083.3. KỸ THUẬT CỰC TIỂU QUINE-Mc CLUSKEY Caùc heä thoáng soá hieän ñaïi ñöôïc thieát keá baèng caùch söû duïng caùc thieát bò logic phöùc taïp, do ñoù ñoøi hoûi moät kyõ thuaät toái hieåu hoùa haøm logic vôùi söï hoã trôï cuûa maùy tính thay vì laøm baèng tay vôùi caùc yeâu caàu: • Coù khaû naêng xöû lyù moät soá lôùn caùc bieán • Khoâng phuï thuoäc vaøo khaû naêng cuûa ngöôøi duøng trong vieäc nhaän bieát caùc phaàn töû nguyeân toá • Ñaûm baûo bieåu thöùc ñöôïc cöïc tieåu hoùa • Phuø hôïp cho giaûi phaùp baèng maùy tính ...