Sách hướng dẫn học tập Điện tử số: Phần 2 - Trường ĐH Thủ Dầu Một

Mục tiêu của Sách hướng dẫn học tập Điện tử sốgiúp sinh viên có khả năng thực hiện logic các hệ thống trên bằng cổng logic, bằng mạch giải mã, Mux. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung phần 2 dưới đây.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Sách hướng dẫn học tập Điện tử số: Phần 2 - Trường ĐH Thủ Dầu Một Bài Giảng Điện Tử Số Chương 5: MẠCH TUẦN TỰ Mạch số được chia ra làm 2 mảng lớn: Mạch tổ hợp (combinational circuits) và mạch tuần tự (sequential circuits). Ở mạch tuần tự, khi các ngõ vào thay đổi trạng thái, trạng thái ngõ ra không những phụ thuộc vào trạng thái ngõ vào mà còn phụ thuộc vào trạng thái ngõ ra trước đó. Hơn nữa, khi trạng thái ở ngõ vào thay đổi, trạng thái ngõ ra không thay đổi tức thời mà phải đợi cho đến khi có xung Clock (xung lệnh – xung đồng hồ) mới thay đổi. Vì vậy, ta nói mạch tuần tự có tính nhớ (lưu trữ dữ kiện) và tính đồng bộ. 5.1 MỤC TIÊU CỦA CHƯƠNG Trong chương này, chúng ta khảo sát các loại FF và ứng dụng của chúng trong thiết kế mạch tuần tự: đếm nhị phân và ghi dịch. Cũng như sử dụng các IC trong việc thiết kế mạch đếm nhị phân và thanh ghi. Chương này cung cấp các kiến thức về: chức năng, ứng dụng của các FF; chức năng, ứng dụng của các IC đếm, thanh ghi giúp cho người sử dụng phân biệt và lựa chọn IC đáp ứng mục đích của mình. Vì vậy, sinh viên phải phân biệt được các loại FF, sử dụng chúng vào mục đích phù hợp. Ngoài ra, lựa chọn IC đếm và ghi dich phù hợp cũng như kết hợp nhiều IC đếm, nhiều IC ghi dịch lại với nhau cho mục đích mở rộng phạm vi sử dụng. Thực hiện các bài tập trong chương. Từ đó, tự mình thiết kế một mạch đếm hay mạch ghi dịch theo yêu cầu người dùng với các IC có trên thị trường. 5.2 FLIP FLOP (FF) 5.2.1 Khái niệm Flip Flop được ký hiệu là FF, là một dạng linh kiện tích hợp, có nhiều ngõ vào và có hai ngõ ra ngược trạng thái nhau: Q và Q đảo. Ký hiệu của FF được vẽ như hình 5-1 Biên soạn: ThS. Ngô Sỹ - ThS. Đỗ Đắc Thiểm 86 Bài Giảng Điện Tử Số PRE A Q CLK CLR B Q Hình 5-1: Ký hiệu FF Ở FF này, ta có 5 ngõ vào và 2 ngõ ra Q và Q’(Q’ là đảo của Q). Các ngõ vào CLK (CK), Clr, Pre thường có ở tất cả các loại FF. Ngoài ra hai ngõ vào A, B là biểu hiện cho tên gọi của FF đó. Nếu AB = JK thì gọi là JK-FF. a) Ngõ vào đồng bộ Như hình bên thì ngõ vào đồng bộ là các chân J, K, CK vì các chân này phải cùng thay đổi thì ngõ ra Q hay Q’ mới thay đổi, cụ thể hơn là khi J, K thay đổi mà CK chưa tác động thì ngõ ra cũng không thay đổi. Chính vì đó mà người ta gọi chúng là ngõ vào đồng bộ. b) Ngõ vào không đồng bộ Hai ngõ vào Pre và Clr được gọi là các ngõ vào không đồng bộ. Vì khi chúng tác động, tức thời ngõ ra có ảnh hưởng mà không cần chờ xung CK. Khi Pre tác động thì ngõ ra Q lên [1] và Q’ xuống [0] bất chấp trạng thái của các ngõ vào đồng bộ khác. Khi Clr tác động thì ngõ ra Q xuống [0] và Q’ lên [1] ngay lập tức bất chấp trạng thái các ngõ vào đồng bộ khác. c) Tác động Việc tác động các ngõ vào có thể được thực hiện bằng nhiều cách: Tác động cạnh lên, xuống, tác động mức thấp, mức cao. Thông thường, người ta dùng tác động mức nhiều hơn ở ngõ vào bất đồng bộ (không đồng bộ). Riêng ở CK thường là tác động cạnh (cạnh lên hoặc cạnh xuống). Biên soạn: ThS. Ngô Sỹ - ThS. Đỗ Đắc Thiểm 87 Bài Giảng Điện Tử Số 5.2.2 RS-FF a) RS-FF dùng cổng NAND Sơ đồ mạch Bằng cách kết nối các cổng NAND lại với nhau ta thực hiện được RS-FF như hình 5-2. VCC S Q 1 3 2 1 Q' R 3 2 Hình 5-2: RS-FF dùng cổng NAND Bảng sự thật Chúng ta lý luận theo dạng logic thì sẽ được bảng sự thật 5-1. Bảng 5-1: Bảng sự thật RS-FF dùng cổng NAND Ngõ vào Ngõ ra R S Q Q’ 0 0 Cấm 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 Không đổi Thật ra, khi cho R=[0] và S=[0] thì Q=[1] và Q’=[1] điều này không hợp lý vì theo tính chất của FF thì Q và Q’ (gọi là Q đảo) phải ngược trạng thái nhau. R gọi là chân Reset và S là chân Set. Như trên đã nói, khi reset tác động thì Q sẽ = [0] và ngược lại khi set tác động thì Q sẽ = [1]. Căn cứ vào bảng sự thật, ta kết luận chân R và S tác động ở mức thấp. Như vậy khi R=[0] và S=[0] là điều không thể được vì chúng ta không thể vừa đặt Q lên [1] lại vừa đặt Q xuống [0]. Cho nên trạng thái này không sử dụng (gọi là trạng thái cấm). Biên soạn: ThS. Ngô Sỹ - ThS. Đỗ Đắc Thiểm 88 Bài Giảng Điện Tử Số b) RS-FF dùng cổng NOR Sơ đồ mạch Sơ đồ kết nối, ký hiệu và bảng sự thật của RS-FF dùng cổng NOR được trình bày như hình 5-3. Các tính chất của FF này đều giống như FF trên hình 5-2, chỉ khác là lúc này ta xem bảng sự thật và kết luận là loại RS-FF này tác động ở mức cao. Vì vậy mà khi R=[1] và S=[1] thì rơi vào trạng thái cấm sử dụng. Khi R=[0] và S= [0] thì rõ ràng không chân nào tác động nên ngõ ra không đổi trạng thái. VCC S 2 Q' U2 1 3 S Q _ ...