THIẾT KẾ HỆ THỐNG SỐ

Là linh kiện bán dẫn có khả năng làm việcnhư một công tắc bật tắt hoặc dùng đểkhuếch đại tín hiệu. Transitor là phần tử cơbản của mọi vi mạch số tích hợp, từ cáccổng logic đơn giản AND, OR, NOT... đếncác loại phức tạp như các mạch điều khiểnngoại vi, vi điều khiển, vi xử lý…Còn được gọi là IC – Intergrated Circuits,chip, là cấu trúc mạch điện được thu nhỏbằng cách tích hợp chủ yếu từ các transitorvới mật độ cao, ngoài ra còn có thể có cáclinh kiện điện thụ động khác trên một khốibán dẫn mỏng...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG SỐTHIẾTKẾHỆTHỐNGSỐ 30tiếtlýthuyết+30tiếtthựchành NỘIDUNGMÔNHỌC Chương1:Tổngquanvềvimạchsốlập trìnhđược Chương2:CấutrúccủaFPGA Chương3:CấutrúccủaCPLD Chương4:ThiếtkếứngdụngvớiCPLDvà FPGATàiliệuthamkhảo GiáotrìnhthiếtkếhệthốngsốKhoaĐiện tử,ĐHCôngNghiệp. Thiếtkếlogicsô–Họcviệnkỹthuậtquân sự. Digitaldesign,principlesandpractices– JohnF.Wakerly. CHƯƠNG1:TỔNGQUANVỀVIMẠCHSỐLẬPTRÌNHĐƯỢC Cáckháiniệmcơbản Lịchsửpháttriểncủavimạchsốlậptrình được. Phânloạivimạchsốlậptrìnhđược. Cấutrúccơbảncủacáchọvimạchsốlập trìnhđượcTransitorLàlinhkiệnbándẫncókhảnănglàmviệc nhưmộtcôngtắcbậttắthoặcdùngđể khuếchđạitínhiệu.Transitorlàphầntửcơ bảncủamọivimạchsốtíchhợp,từcác cổnglogicđơngiảnAND,OR,NOT...đến cácloạiphứctạpnhưcácmạchđiềukhiển ngoạivi,viđiềukhiển,vixửlý…CấutrúctransitorlưỡngcựcBJTS,đơncựcFETs,diodeVimạchtíchhợpCònđượcgọilàIC–IntergratedCircuits, chip,làcấutrúcmạchđiệnđượcthunhỏ bằngcáchtíchhợpchủyếutừcáctransitor vớimậtđộcao,ngoàiracòncóthểcócác linhkiệnđiệnthụđộngkháctrênmộtkhối bándẫnmỏngdùngđểthựchiệnmộtchức năngnàođóLịchsửpháttriểncủacácvimạchsố Vimạchtíchhợprađờitừnhữngnăm1960s VimạchcỡnhỏSSI(Smallscaleintegration),có hàngchụctransitortrongmộtvimạch. VimạchcỡvừaMSI(Mediumscaleintegration), cóhàngtrămtransitortrongmộtvimạch. VimạchcỡlớnLSI(Largescaleintegration),có hàngngànđếnhàngchụcngàntransitortrong mộtvimạch.Lịchsửpháttriểncủacácvimạchsố VimạchcựclớnVLSI(Verylargescaleintegration),cóhàng vạn,hàngtriệu,hàngchụctriệutransitorvàlớnhơntrongmột vimạch. VimạchsiêulớnULSI(Ultralargescaleintergration),vimạch cóđộtíchhợpvớimứcđộhàngtriệutransitortrởlên. WSI(WaferscaleIntergration)làgiảipháptíchhợpnhiềuvi mạchchứcnăngtrênmộttấmsilicon(wafer)đểtănghiệu suấtcũngnhưgiảmgiáthànhsảnphẩm,vídụhệvixửlý nhiềunhânđượctíchhợpbằngWSI. SoC(SystemonaChip)Kháiniệmchỉmộthệtínhtoán,xửlý màtấtcảcáckhốichứcnăngsốvàcảtươngtựđượcthiếtkế đểtíchhợpvàotrongmộtchipđơn.Cáccổnglogiccơbản Cổnglogichaylogicgatelàcấutrúcmạch điện(sơđồkhốihình)đượclắpráptừcác linhkiệnđiệntửđểthựchiệnchứcnăng củacáchàmlogiccơbản Mọimạchlogicđềucóthểđượcxâydựng từcáccổnglogiccơbảnCổngđảo(NOT)Y=NOT(X)XởmứcthấpthìYởmứccaovàngượclạiX ởmứccaothìYởmứcthấpKýhiệu:Thamsốthờigiancủacổngđảo TrễlantruyềnTpd(Propagation delay)làthờigiantốithiểukểtừthời điểmbắtđầuxảyrasựthayđổitừđầu vàoXchotớikhisựthayđổinàytạora thayđổixácđịnhtạiđầuraY Tcd(Contaminationdelay)làkhoảng thờigiankểtừthờiđiểmxuấthiệnsự thayđổicủađầuvàoXchotớikhiđầu raYbắtđầuxảyrasựmấtổnđịnh.Cổngvà(AND) C=aandb a b c 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1Cổnghoặc(OR) c=aorb a b c 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1Cácphầntửnhớcơbản DflipflopĐồthịthờigiancủaD–flipflopvàDlatchThamsốthờigiancủaDflipflopTsetup:làkhoảngthờigiancầnthiếtcầngiữổnđịnhđầuvàotrướcsườntíchcựccủaxungnhịpClockThold:LàkhoảngthờigiantốithiểucầngiữổnđịnhdữliệuđầuvàosausườntíchcựccủaxungnhịpClock.RS–flipflopJK–flipflopT–flipflop ...