Điện Tử - Kỹ Thuật Số Professional Books part 15

Tham khảo tài liệu điện tử - kỹ thuật số professional books part 15, kỹ thuật - công nghệ, điện - điện tử phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Điện Tử - Kỹ Thuật Số Professional Books part 15 Kỹ Thuật Số Blogthongtin.info Biên tập: Nguyễn Trọng HòaBài 3: VI MẠCH SỐ HỌ TTL(Phần 2)CÁC LOẠI TTL3.1 TTL ngõ ra cực thu để hởHình 1.56 là cấu trúc của một cổng nand 2 ngõ vào và có ngõ ra cực thu để hở.Nhận thấy trong cấu trúc của mạch không có điện trở hay transistor nối từ cực thucủa transistor ra dưới Q3 (transistor nhận dòng ) lên Vcc. Khi giao tiếp tải ta phảithêm bên ngoài mạch một điện trở nối từ ngõ ra Y lên Vcc gọi là điện trở kéo lên(pull up resistor Rp) có trị số từ trên trăm ohm đến vài kilo ohm tuỳ theo tảiHình 1.56 cấu trúc của 1 cổng nand 2 ngõ vào và có ngõ ra cực thu để hởChẳng hạn với mạch cổng nand ở trên ta muốn điều khiển tải là một đèn led, ledsáng khi ngõ ra ở mức thấp, vậy điện trở kéo lên có thể được tính toán như sau :Có thể dùng 270 hay 330 ohm, đây cũng chính là điện trở hạn dòng cho ledCòn khi muốn led sáng ở mức cao thìKhi này dòng ra sẽ làVới điện áp đặt trên led bằng áp VCE của Q3, led sẽ tắtBây giờ ta sẽ thực hiện nối chung nhiều ngõ ra cực thu để hở lại với nhau (chẳnghạn 3 cổng NAND) xem có gì xảy ra.Hình 1.57 Cách nối chung nhiều ngõ ra cực thu để hởNếu Q3 của cả 3 cổng NAND đều tắt, tức là ngõ ra đều ở cao, chúng nối chung lạivới nhau, vậy ngõ ra chung tất nhiên ở caoKhi một trong 3 cổng NAND có ngõ ra ở thấp (Q3 dẫn) thì sẽ có dòng đổ từnguồn qua điện trở kéo lên để đi vào cổng not này, vậy ngõ ra nối chung sẽ phải ởthấp, mức thấp này không ảnh hưởng gì đến 2 transistor Q3 của 2 cổng kia cảNhư vậy ngõ ra nối chung này hoạt động như là ngõ ra của 1 cổng AND mà 3 ngõvào chính là 3 ngõ ra của các cổng nối chung ngõ ra. Đây được gọi là cách nốiAND các ngõ ra lại với nhau, ta cũng có thể chuyển qua cách nối NOR theo địnhlý De Morgan.Qua hình so sánh ở trên sẽ thấy cách dùng cổng nand thường sẽ tốn kém và phứctạp hơn cách dùng cổng nand cực thu để hở (open colector : CO) mặc dù cả 2 cáchđều dùng để thực hiện hàm logicTổng quát cách tính điện trở kéo lênNói chung khi tính điện trở kéo lên thì phải xem xét đến khả năng chịu dòng củatransistor ra cổng cực thu hở cũng như điện thế VOL (max) và VOH (min). Tuỳ theoyêu cầu sử dụng, khi muốn giảm công suất tiêu tán thì có thể giảm giá trị điện trởkéo lên, còn khi muốn tăng tốc độ chuyển mạch thì có thể tăng điện trở kéo lên tuynhiên giá trị điện trở này phải nằm trong giới hạn giữa Rpmax và Rpmin vớiChẳng hạn với loại TTL chuẩn ra cực thu để hở nối chung lại 4 ngõ với nhau vàthúc 3 cổng TTL khác thìHình 1.58 Cách kết nối với điện trở kéo lên3.2 TTL có ngõ ra 3 trạng tháiTTL có ngõ ra 3 trạng thái (hình 1.59) là TTL có ngõ ra ở tầng cuối cùng là loại 3trạng thái.Hình 1.59 Cấu trúc của một loại TTL ngõ ra 3 trạng tháiCó một đường điều khiển C (hay đường cho phép G) và một diode được thêm vào.Khi C ở cao, diode D không dẫn thì mạch hoạt động bình thường như cổng nand ởtrước.Bây giờ đặt C xuống thấp, chẳng hạn nối mass, lập tức Q1 dẫn, dòng đổ qua R1xuống mass, mà không đổ vào Q2. Q2 ngắt kéo theo Q3 ngắt. Cùng lúc dòng quaR2 sẽ đổ qua diode D1 xuống mass, tức là Q4 cũng không dẫn.Trong điều kiện cả Q3 và Q4 đều không dẫn, ngõ ra Y chẳng nối với mass haynguồn gì cả, tổng trở ngõ ra là rất cao, đây chính là trạng thái thứ 3 của mạch.Khi này nếu có nối nhiều ngõ ra lại với nhau thì khi ở trạng thái thứ 3, các ngõ rasẽ không bị ảnh hưởng bởi nhau.Lợi dụng đặc điểm này ta có thể tạo nên đường bus chungHình 1.60 Cách tạo đường busNhư hình 1.60 cho thấy khi C1, C2, C3 ở mức cao, ngõ ra 3 cồng này ở Z cao, nếuC0 ở mức thấp thì tín hiệu D0 sẽ được đưa tới YKhi C1 ở mức thấp còn các C0, C2, C3 ở mức cao thì tín hiệu D1 sẽ được đưa tớiYTương tự khi ta đưa đường khiển của cổng nào xuống thấp thì tín hiệu đường đóđược đưa lên busTuy nhiên khi đã nối chung các ngõ ra 3 trạng thái lại với nhau thì không nên chonhiều ngõ điều khiển xuống thấp vì khi này sẽ xảy ra tình trạng tranh chấp busĐây có thể coi là một cách ghép kênh dữ liệu, cách này ngày nay đang được sửdụng rộng rãi, đặc biệt trong lĩnh vực máy tính.Kí hiệu cho mạch có ngõ ra 3 trạng thái là thêm dấu tam giác nhỏ như hình 1.61.Cũng cần lưu ý là ngõ điều khiển C cũng có thể tác động ở mức cao để đặt ngõ ra ởtrạng thái tổng trở cao, điều này do công nghệ chế tạo thay đổi mạch thêm mộtchút.Hình 1.61 kí hiệu cho mạch ngõ ra 3 trạng thái3.3 PHÂN LOẠI TTLTTL bắt đầu bằng mã số 54 hay 74. Mã 54 được dùng trong quân sự hay công nghệcao nên không trình bày, ở đây chỉ nói đến mã 74 dùng trong dân sự hay thươngmại. Theo công nghệ chế tạo, các loại 74 khác nhau bao gồm:TTL loại thường 74XX :Loại này được ra đời sớm nhất ngay từ năm 1964, là sản phẩm của tập đoàn TexasInstruments. Ngày nay vẫn còn dùng. Loại này dung hoà giữa tốc độ chuyển mạch ...