Tài liệu Kỹ thuật số

Tài liệu Kỹ thuật số được biên soạn nhằm trang bị cho các bạn những kiến thức về những kiến thức chung; hàm logic và cổng logic; vi mạch số. Mời các bạn tham khảo tài liệu để bổ sung thêm kiến thức về lĩnh vực này. Tài liệu phục vụ cho các bạn chuyên ngành Điện - Điện tử.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tài liệu Kỹ thuật số Ch¬ng më ®Çu KiÕn thøc chung m«n häcI.Kh¸iniÖmvÒtÝnhiÖu TÝn hiÖu lµ mét ®¹i lîng vËt lý mang tin. ë mét khÝa c¹nh nµo ®ã, tÝnhiÖu cã thÓ ®îc chia thµnh hai lo¹i chÝnh: + TÝn hiÖu t¬ng tù (analog signals): Lµ lo¹i tÝn hiÖu mµ biªn ®é cña tÝnhiÖu (®iÖn ¸p hay dßng ®iÖn) biÕn thiªn liªn tôc theo thêi gian trong mét giíih¹n cho phÐp vµ nãi chung biªn ®é cña tÝn hiÖu chøa ®ùng th«ng tin tÝnhiÖu. VÝ dô: Ta xÐt sù biÕn thiªn nhiÖt ®é 0 TCtrong phßng theo thêi gian trong 24 giê (métngµy ®ªm cô thÓ nµo ®ã). TÝn hiÖu nhiÖt ®é T00Cnµy lµ tÝn hiÖu analog, cã thÓ vÏ nªn mét ®-êng cong (gi¶ sö cã d¹ng trªn h×nh 1). Trªn ®åthÞ, t¹i thêi ®iÓm t0, gi¸ trÞ biªn ®é cña tÝn t0 thiÖu lµ nhiÖt ®é trong phßng t¹i thêi ®iÓm H×nh 1. TÝn hiÖu analog®ã. Vµ sù thay ®æi biªn ®é ph¶n ¸nh sù thay®æi cña nhiÖt ®é t¬ng øng. + TÝn hiÖu sè (Digital signals): Lµ tÝn hiÖu mµ biªn ®é cña tÝn hiÖu(®iÖn ¸p hay dßng ®iÖn) chØ quy vµo hai gi¸ trÞ h÷u h¹n øng víi hai møc lµthÊp (L - low) vµ cao (H - high), mang ý nghÜa logic 0 vµ 1. Trong tÝn hiÖusè, th«ng tin cña tÝn hiÖu ®îc chøa trong c¸c møc logic (0 hay 1) cña tÝnhiÖu sè. Gi¸ trÞ cña biªn ®é chØ thÓ hiÖn møc logic cña nã. Trong c¸c hÖ m¹ch logic, tÝn hiÖu sè theo chuÈn TTL, th× bÊt kú métmøc ®iÖn ¸p nµo trong kho¶ng tõ 3,2V ®Õn 5V ®Òu quy vÒ lµ møc cao (H- high, t¬ng øng víi møc logic 1), cßn trong kho¶ng tõ 0V ®Õn 0,8V ®Òu lµmøc thÊp (L - low t¬ng øng víi møc logic 0). Qua ®ã ta thÊy, gi¸ trÞ biªn ®étÝn hiÖu kh«ng hoµn toµn quyÕt ®Þnh gi¸ trÞ cña tÝn hiÖu. Gi¶ sö, nÕu t¹ithêi ®iÓm t0 ta nhËn ®îc tÝn hiÖu sè th× dï biªn ®é cña tÝn hiÖu cã gi¸ trÞlµ 3,2V, 4V, 4,5V hay 5V ®Òu chøa ®ùng mét lîng th«ng tin cña tÝn hiÖu lµnh nhau vµ ®Òu cã møc logic 1 (møc H). Còng t¬ng tù khi biªn ®é cña tÝnhiÖu n»m trong kho¶ng tõ 0V ®Õn 0,8V ®Òu lµ møc logic 0 (møc L). Chó ý lµ trong tµi liÖu nµy, ta chØ ®Ò cËp tíi m¹ch logic øng víi møclogic thuËn. Møc H t¬ng øng víi møc logic 1, cßn møc L øng víi møc logic 0. VÝ dô: Trong sensor lo¹i b¬m ®o lîng x¨ng b¸n ®îc cña mét c©y x¨ng,dung tÝch cña xi lanh b¬m cã thÓ lµ 0,1 lit hay 0,01 lit tïy tõng lo¹i. Vµ cømét lÇn b¬m th× ®Çu ra cña sensor cho ra mét xung ®Ó ®a vµo bé ®ÕmtÝnh sè x¨ng. Xung vµo bé ®Õm lµ tÝn hiÖu sè (Digital) th× dï biªn ®é lín hay bÐ nh-ng n»m trong giíi h¹n cña møc cao, ®Òu ®îc bé ®Õm tÝnh gi¸ trÞ (xem U Uh sensor Bé ®Õm x¨ng . xung Ul t H×nh 2. Sensor vµ bé ®Õm x¨ng TÝn hiÖu Digitalh×nh 2) Tõ ®ã ta cã kh¸i niÖm vÒ c¸c m¹ch sè: C¸c hÖ thèng sè (cßn gäi lµ c¸chÖ m¹ch sè hay c¸c hÖ m¹ch logic) lµ hÖ thèng c¸c thiÕt bÞ m¹ch ®iÖn tölµm viÖc víi tÝn hiÖu sè, tøc lµ gi¸ trÞ biªn ®é cña c¸c tÝn hiÖu trong m¹ch®îc quy vÒ hai møc thÊp vµ cao, t¬ng øng víi hai møc logic 0 vµ 1. Trong thùc tÕ, c¸c tÝn hiÖu Analog chiÕm ®a sè trong c¸c d¹ng tÝnhiÖu nguyªn thuû ë hÇu hÕt c¸c lÜnh vùc nh ®o lêng, ®iÒu khiÓn, th«ngtin,... Tuy nhiªn, trong phÇn lý thuyÕt tÝn hiÖu, ngêi ta ®· chøng minh ®îcmét ®iÒu lµ: Cã thÓ chuyÓn ®æi c¸c d¹ng tÝn hiÖu Analog thµnh tÝn hiÖuDigital vµ ngîc l¹i víi mét sai sè cho phÐp. §iÒu nµy cho phÐp gi¶i thÝchviÖc sö dông réng r·i kü thuËt sè trong nhiÒu lÜnh vùc khoa häc kü thuËtvµ cuéc sèng ®Ó sö dông ®îc c¸c tÝnh chÊt u viÖt cña tÝn hiÖu sè.II.VÞtrÝvµ®èitîngnghiªncøu LÜnh vùc kü thuËt sè bao gåm nh÷ng m«n häc nghiªn cøu c¸c thiÕt bÞ,c¸c m¹ch ®iÖn lµm viÖc víi tÝn hiÖu sè, vµ ®îc gäi lµ thiÕt bÞ sè hay m¹chsè. ë ®©y ta cã sù ph©n biÖt mét sè ngµnh trong lÜnh vùc kü thuËt sè. + PhÇn Kü thuËt sè sÏ ®îc tr×nh bµy trong gi¸o tr×nh nµy lµ m«n häcnghiªn cøu c¸c thiÕt bÞ sè, c¸c m¹ch sè ®Ó gi¶i quyÕt mét bµi to¸n thùc tÕhay nhiÖm vô thùc tÕ nµo ®ã. Tuy nhiªn trong Kü thuËt sè, viÖc gi¶i quyÕtnhiÖm vô bµi to¸n ®îc thùc hiÖn b»ng cÊu tróc néi t¹i bªn trong cña m¹ch. + PhÇn Kü thuËt vi xö lý còng nghiªn cøu c¸c thiÕt bÞ sè, c¸c m¹ch sè®Ó gi¶i quyÕt bµi to¸n thùc tÕ hay nhiÖm vô thùc tÕ nh trong kü thuËt sè.Tuy nhiªn trong Kü thuËt vi xö lý, cÊu tróc cña m¹ch hay cßn ®îc gäi lµphÇn cøng ®îc t¹o ta t¬ng øng víi bµi to¸n, cßn viÖc thùc hiÖn nhiÖm vô bµi 2to¸n ®îc gi¶i quyÕt b»ng ch¬ng tr×nh hay cßn gäi lµ phÇn mÒm. Ch¬ngtr×nh ®îc viÕt vµ ®îc n¹p vµo m¹ch. PhÇn cøng lóc ®ã chØ lµ n¬i thùc hiÖnch¬ng tr×nh ®a vµo vµ khi ch¬ng tr×nh thùc hiÖn xong th× bµi to¸n ®îc gi¶iquyÕt + HÖ thèng m¸y tÝnh sè cã nguyªn lý thùc hiÖn bµi to¸n còng t¬ng tùnh c¸c hÖ vi xö lý. Tuy nhiªn ph¹m vi c¸c bµi to¸n ®îc thùc hiÖn trong m¸ytÝnh lín h¬n nhiÒu. C¸c hÖ vi xö lý chuyªn dông thùc hiÖn mét hay mét sèh¹n chÕ c¸c bµi to¸n nµo ®ã trong c¸c hÖ ®iÒu khiÓn, tù ®éng, ®o lêng,th«ng tin, c¸c thiÕt bÞ y tÕ,... Cßn c¸c hÖ thèng m¸y tÝnh sè ®îc sö dôngchñ yÕu ®Ó gi¶i quyÕt c¸c bµi to¸n øng dông trong to¸n häc, vËt lý, küthuËt, kinh tÕ,... H¬n n÷a m¸y tÝnh ®îc t¹o ra cho nhiÒu lo¹i ®èi tîng södông. V× thÕ phÇn cøng cña m¸y tÝnh ®îc chÕ t¹o t¬ng ®èi chuÈn ho¸.Cßn víi phÇn mÒm th× cã c¸c líp phÇn mÒm ng¨n c¸ch víi phÇn cøng ®Ólµm thuËn tiÖn cho ngêi sö dông. §ã lµ hÖ ®iÒu hµnh vµ c¸c ch¬ng tr×nhdÞch. Chó ý lµ trong kü thuËt sè vµ kü thuËt vi xö lý, ta nghiªn cøu theo híngcÊu tróc vµ ph¬ng ph¸p víi c¸c vÝ dô ®îc thùc hiÖn trªn c¸c bµi to¸n ®¬ngi¶n. Cßn thuËt to¸n cho nh÷ng bµi to¸n ®iÓn h×nh ®îc nghiªn cøu trong c¸cgi¸o tr×nh kh¸c nh ®iÒu khiÓn sè, ®o lêng sè, xö lý tÝn hiÖu sè,...III.Ph¬ngph¸pnghiªncøu Tõ vÞ trÝ cña m«n häc, cã thÓ h×nh thµnh ph¬ng ph¸p nghiªn cøu m«nhäc. Trong kü thuËt sè, c¸c bµi to¸n thiÕt kÕ (hay ...