Giáo trình Kỹ thuật số (Nghề đào tạo: Điện tử công nghiệp - Trình độ đào tạo: Cao đẳng nghề) - Trường CĐ nghề Số 20

Giáo trình Kỹ thuật số (Nghề đào tạo: Điện tử công nghiệp - Trình độ đào tạo: Cao đẳng nghề) gồm có những nội dung chính sau: Chương 1: cơ sở kỹ thuật số, chương 2: Flip- Flop, chương 3: mạch đếm và thanh ghi, chương 4: mạch LOGIC MSI, chương 5: họ vi mạch TTL – CMOS, chương 6: bộ nhớ, chương 7: kỹ thuật ADC – DAC. Mời các bạn cùng tham khảo để biết thêm nội dung chi tiết!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Kỹ thuật số (Nghề đào tạo: Điện tử công nghiệp - Trình độ đào tạo: Cao đẳng nghề) - Trường CĐ nghề Số 20 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ KỸ THUẬT SỐ1. Tổng quan về mạch tương tự và số1.1 Định nghĩaa) Mạch tương tự- Mạch tương tự là mạch xử lý các tín hiệu dạng tương tự, xử lý ở đây là khuếchđại, phát sinh và biến đổi. Tín hiệu tương tự được biểu diễn theo thời gian nhưsau (time chart).- Tín hiệu Analog thường do các hiện tượng tương tự nhiên phát sinh ra và nó cóđặc điểm:+ Liên tục về biên độ (có bất cứ trị số nào trong quá trình biến thiên của nó).+ Liên tục về thời gian trong suốt thời gian có tín hiệu.b) Mạch số- Mạch số còn gọi là mạch logic “logic circuit” xử lý các tín hiệu số, tín hiệu sốnhị phân là tín hiệu mà biên độ chỉ có 2 mức là mức cao (H) và mức thấp (L),còn gọi là mức (1) và mức (0)- Tín hiệu số được biểu diễn bởi các mức logic như sau:- Thông thường : Mức H  5 vol 5 Mức L < 0.4 vol Hight- Mức cao biến thiên trong khoảng từ : 2,4 – 5 (vol) 2.4 Mức logic cao (H = mức 1) Mức logic thấp (L = mức 0) 0.4- Mức logic âm và dương ( - & +) 0v Low- Nếu mức logic 1 chọn > mức 0 ta có mức logic (+)- Nếu mức logic 1 chọn < mức 0 ta có mức logic (-)- Đặc điểm của các mạch logic- Chỉ phát sinh bởi các mạch thích hợp. 1- Gián đoạn về biên độ, sự chuyển tiếp giữa 2 mức xảy ra nhanh chóng (khôngđáng kể về thời gian).- Gián đoạn về thời gianc) Ưu nhược điểm của kỹ thuật số so với kỹ thuật tương tự* Ưu điểm:- Nhìn chung thiết bị số dễ thiết kế hơn. Đó là do mạch được sử dụng các vimạch chuyên dùng được thiết kế với các chức năng định trước.- Việc lưu trữ và truy xuất thông tin nhanh chóng và dễ dàng thông qua việc sửdụng các vi mạch nhớ, thẻ nhớ vv...- Chính xác và độ tin cậy cao hơn. Do đặc thù của hệ thống là xử lí các tín hiệu1 và 0 và thời gian chuyển tiếp giữa chúng rất nhanh nên khả năng chống nhiễurất cao vả lại biên độ của tín hiệu nhiễu không có đủ khả năng thay đổi mức tínhiệu từ 1 sang 0 và ngựơc lại. Trong khi đó ở thiết bị tương tự độ chính xácthường bị giới hạn vì mạch phải xử lý các tin hiệu liên tục theo thời gian , hơnnữa các linh kiện sử dụng có đặc tính không thật sự tuyến tính .Các tín hiệukhông mong muốn do môi trường hay phát sinh trong quá trình xử lí làm suygiảm hoặc ảnh hưởng trầm trọng đến chất lượng và tính ổn định của hệ thống .- Có thể lập trình hoạt động của hệ thống kỹ thuât số. Hoạt động của hệ thốngkỹ thuật số có được điều khiển theo các qui luật định trước bằng một tập hợplệnh gọi là chương trình. Với việc ra đời của các vi xử lí và vi điều khiển việcđiều khiển tự động hệ thống trở nên dễ dàng hơn. Hệ thống tương tự cũng có thểlập trình, nhưng rất đơn giản, không đa dạng.- Mật độ tích hợp cao. Kỹ thuật chế tạo linh kiện ngày càng phát triển cho phéptạo ra được nhiều khối chức năng trên một đơn vị diện tích hẹp dẫn đến việcgiảm đáng kể kích thước và giá thành của các thiết bị điện tử, thêm vào đó nănglượng tiêu hao trong quá trình vận hành cung thấp hơn. Thật ra sự phát triểnvượt bậc của công nghệ IC cũng mang lại nhiều thuận lợi cho mạch tương tự.Nhưng do mạch tương tự khá phức tạp và lại sử dụng những thiết bị không cóhiệu quả kinh tế nên không thể đạt được hiệu quả tích hợp cao như mạch số.* Nhược điểm: Hầu hết đại lượng vật lý đều có bản chất tương tự và chính những đại lượngnày thường là đầu vào và đầu ra của một hệ thống theo dõi điều khiển. Ví dụnhư các đại lượng nhiệt độ, áp suất, vị trí, vận tốc, độ ẩm,thể tích, âm thanh, ánhsáng...Phân tích gía trị của các đại lượng này theo cõi thời gian đó chính là cácđại lượng tương tự. Các đại lượng này tồn tại trong thực tế cuộc sống quanh ta .Nói cách khác thế giới quanh ta là tương tự . 2Trong kỹ thuật người ta thường phải biến đổi thông tin qua lại giữa dạng tươngtự và dạng số có thể xem là khuyết điểm vì nó làm cho thiết bị thêm phức tạp vàgiá thành cao hơn. Một nhân tố quan trọng khác là cần thêm thời gian để thựchiện các biến đổi này. Thực tế những bất lợi như trên thường bị lấn lướt bởinhiều ưu điểm khác của kỹ thuật số và do vậy việc biến đổi qua lại giữa các đạilượng tương tự và số là công việc cần thiết và thông dụng trong công nghệ hiệnnay.Tuy nhiên cũng có một số trường hợp chỉ nên sử dụng kỹ thuật tương tự, vì đơngiản hơn có hiệu quả kinh tế hơn.Để tận dụng ưu thế của cả hai loại, người ta thường sử dụng cả kỹ thuật số và kỹthuật tương tự trong cùng hệ thống. Ở những hệ thống này khâu quan trọng nhấttrong giai đoạn thiết kế là quyết định cho phần nào của hệ thống kỹ thuật tươngtự và phần nào dùng kỹ thuật số.2. Hệ thống số và mã số2.1 Hệ thống số thập phân (Decimal system_D)- Hệ thống số thập phân dựa trên cơ sở 10 đầu ngón tay, dùng các con số(digital) từ 0  9 để biểu diễn 1 số nào đó, khi số biểu diễn có giá trị lớn hơn 9thì người ta quy ước hàng chục, hàng trăm, hàng đơn vị theo 1 qui luật như sau: X = an-1.10 n-1+ ... +a0.100 Ví dụ : 270 = 2x102 + 7x101 + 0 x100 = 200 + 70 + 0 = 270 2151 = 2x103 + 1x102+ 5x101+ 1x100 = 2000 + 100 + 50 + 1 = 21512.2 Hệ thống số nhị phân (Binary system_B) - Hệ nhị phân hay hệ đếm cơ số 2 chỉ dùng 2 con số 0 và 1 để biểu diễn 1 giá trịnào đó. - Mỗi một số nhị phân như vậy được gọi là 1 bít. Bit là đơn vị thông tin nhỏnhất nó có thể lấy giá trị 0 hay 1. - Hệ nhị phân được biểu diễn theo quy luật sau: X = a n-1 . 2 n-1+ ............ +a0 . 20Ví dụ: 10012 = 1x23 + 0x22 + 0x21 + 1x20 = 910 hay (9D) 110112 = 1x24 + 1x23 + 0x22 + 1x21 +1x20 = 2710- ...