MENU

Nhà Việt

Phục Vụ

24/24

Email Nhà Việt

[email protected]

Kỹ thuật số

  1. HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG ĐIỆN TỬ SỐ ( Dùng cho sinh viên hệ đào tạo đại học từ xa ) Lưu hành nội bộ HÀ NỘI – 2006
  2. HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG ĐIỆN TỬ SỐ Biên soạn : thursday. TRẦN THỊ THÚY HÀ
  3. 1
    LỜI GIỚI THIỆU
    Cùng với sự tiến bộ của khoa học và công nghệ, các thiết bị điện tử đang và sẽ tiếp tục đợc ứng dụng ngày càng rộng rãi và mang lại hiệu quả cao trong hầu hết các lĩnh vực kinh tế kỹ thuật cũng như đời sống xã hội. Việc xử lý tín hiệu trong các thiết bị điện tử hiện đại đều dựa trên cơ sở nguyên lý số. Bởi vậy việc hiểu sâu sắc về điện tử số là điều không thể thiếu được đối với kỹ sư điện tử hiện nay. Nhu cầu hiểu biết về kỹ thuật số không phải chỉ riêng đối với các kỹ sư điện tử mà còn đối với nhiều cán bộ kỹ thuật chuyên ngành khác có sử dụng các thiết bị điện tử. Tài liệu này giới thiệu một cách hệ thống các phần tử cơ bản trong các mạch điện tử số kết hợp với các mạch điển hình, giải thích các khái niệm cơ bản về cổng điện tử số, các phương pháp phân tích và thiết kế mạch logic cơ bản. Tài liệu bao gồm các kiến thức cơ bản về mạch cổng logic, cơ sở đại số logic, mạch logic tổ hợp, các trigơ, mạch logic tuần tự, các mạch phát xung và tạo dạng xung, các bộ nhớ thông dụng. Đặc biệt là trong tài liệu này có bổ xung thêm phần logic lập trình và ngôn ngữ mô tả phần cứng VHDL. Đây là ngôn ngữ phổ biến hiện nay dùng để tạo mô hình cho các hệ thống kỹ thuật số. Tất cả gồm nine chương. Trước và sau mỗi chương đều có phần giới thiệu và phần tóm tắt để giúp người học dễ nắm bắt kiến thức hơn. Các câu hỏi ôn tập để người học kiểm tra mức độ nắm kiến thức sau chi học mỗi chương. Trên cơ sở các kiến thức căn bản, tài liệu đã cố gắng tiếp cận các vấn đề hiện đại, đồng thời liên hệ với thực tế kỹ thuật. Tài liệu gồm có nine chương được bố cục như sau : Chương one : Hệ đếm Chương two : Đại số boole và các phương pháp biểu diễn hàm Chương three : Cổng logic TTL và CMOS Chương four : Mạch logic tổ hợp. Chương five : Mạch logic tuần tự. Chương six : Mạch phát xung và tạo dạng xung. Chương seven : Bộ nhớ bán dẫn. Chương eight : logic lập trình. Chương nine : Ngôn ngữ mô tả phần cứng VHDL. serve thời gian có hạn nên tài liệu này không tránh khỏi thiếu sót, rất mong người đọc góp ý. Các ý kiến xin gửi về Khoa Kỹ thuật Điện tử 1- Học viện Công nghệ Bưu chính viễn thông. Xin trân trọng cảm ơn .
  4. Chương 1: Hệ

    đếm two CHƯƠNG one : HỆ ĐẾM GIỚI THIỆU chi nói đến số đếm, người tantalum thường nghĩ ngay đến hệ thập phân với ten chữ số được ký hiệu từ zero đến nine. Máy tính hiện đại không sử dụng số thập phân, thay vào đó là số nhị phân với hai ký hiệu là zero và one. chi biểu diễn các số nhị phân rất lớn, người tantalum thay nó bằng các số bát phân ( octal ) và thập lục phân ( hexadecimal ). Đếm số lượng của các đại lượng là một nhu cầu của lao động, sản xuất. Ngừng một quá trình đếm, tantalum được một biểu diễn số. Các phương pháp đếm và biểu diễn số được gọi là hệ đếm. Hệ đếm không chỉ được dùng để biểu diễn số mà còn là công cụ xử lý. Có rất nhiều hệ đếm, chẳng hạn như hệ lanthanum Mã, la Tinh … Hệ đếm vừa có tính đa dạng vừa có tính đồng nhất và phổ biến. Mỗi hệ đếm có ưu điểm riêng của nó nên trong kĩ thuật số sẽ sử dụng một số hệ để bổ khuyết cho nhau. Trong chương này không chỉ trình bày các hệ thập phân, hệ nhị phân, hệ bát phân, hệ thập lục phân và còn nghiên cứu cách chuyển đổi giữa các hệ đếm. Chương này cũng đề cập đến số nhị phân có dấu và khái niệm về dấu phẩy động. NỘI droppings 1.1. BIỂU DIỄN SỐ Nguyên tắc chung của biểu diễn là dùng một số hữu hạn các ký hiệu ghép với nhau theo qui ước về vị trí. Các ký hiệu này thường được gọi là chữ số. make đó, người tantalum còn gọi hệ đếm là hệ thống số. Số ký hiệu được dùng là cơ số của hệ ký hiệu là r. Giá trị biểu diễn của các chữ khác nhau được phân biệt thông qua trọng số của hệ. Trọng số của một hệ đếm bất kỳ sẽ bằng rhode island, với i là một số nguyên dương hoặc âm. Bảng 1.1 là liệt kê tên gọi, số ký hiệu và cơ số của một vài hệ đếm thông dụng. Tên hệ đếm Số ký hiệu Cơ số ( roentgen ) Hệ nhị phân ( binary ) Hệ bát phân ( octal ) Hệ thập phân ( decimal ) Hệ thập lục phân ( hexadecimal ) zero, one zero, one, two, three, four, five, six, seven zero, one, two, three, four, five, six, seven, eight, nine zero, one, two, three, four, five, six, seven, eight, nine, angstrom, b, coulomb, d, e, farad two eight ten sixteen Bảng 1.1 Người tantalum cũng có thể gọi hệ đếm theo cơ số của chúng. Ví dụ : Hệ nhị phân = Hệ cơ số two, Hệ thập phân = Hệ cơ số ten …

    Reading: Kỹ thuật số

  5. Chương 1: Hệ đếm three Dưới đây, tantalum sẽ trình bày tóm tắt một số hệ đếm thông dụng. 1.1.1 Hệ thập phân Các ký hiệu của hệ như đã nêu ở bảng 1.1. chi ghép các ký hiệu với nhau tantalum sẽ được một biểu diễn. Ví dụ : 1265,34 là biểu diễn số trong hệ thập phân : three two one zero one two 1265.34 one ten two ten six ten five ten three ten four 10− − = × + × + × + × + × + × Trong phân tích trên, n ten là trọng số của hệ ; các hệ số nhân chính là ký hiệu của hệ. Như vậy, giá trị biểu diễn của một số trong hệ thập phân sẽ bằng tổng các tích của ký hiệu ( có trong biểu diễn ) với trọng số tương ứng. Một cách tổng quát : normality one one zero one thousand ten nitrogen one one zero one meter molarity one iodine north one newton vitamin d ten … five hundred ten five hundred ten five hundred ten … d ten five hundred ten − − − − − − − − = × + + × + × + × + + × = ×∑ trong đó, 10N : biểu diễn bất kì theo hệ ten, five hundred : các hệ số nhân ( ký hiệu bất kì của hệ ), north : số chữ số ở phần nguyên, thousand : số chữ số ở phần phân số. Ưu điểm của hệ thập phân là tính truyền thống đối với convict người. Đây là hệ mà memorize người dễ nhận biết nhất. Ngoài right ascension, nhờ có nhiều ký hiệu nên khả năng biểu diễn của hệ rất lớn, cách biểu diễn gọn, tốn ít thời gian viết và đọc. Nhược điểm chính của hệ là do có nhiều ký hiệu nên việc thể hiện bằng thiết bị kỹ thuật sẽ khó khăn và phức tạp. Biểu diễn số tổng quát : Với cơ số bất kì roentgen và five hundred bằng hệ số ampere tuỳ ý tantalum sẽ có công thức biểu diễn số chung cho tất cả các hệ đếm : nitrogen one one zero one megabyte newton one one zero one thousand meter one i normality one nitrogen vitamin a r … vitamin a roentgen adenine roentgen ampere roentgen … a r adenine gas constant − − − − − − − − = × + + × + × + × + + × = ×∑ Trong một số trường hợp, tantalum phải thêm chỉ số để tránh nhầm lẫn giữa biểu diễn của các hệ. Ví dụ : ten eight 1636, thirty-six, thirty-six. 1.1.2 Hệ nhị phân 1.1.2.1. Tổ chức hệ nhị phân Hệ nhị phân ( binary number system ) còn gọi là hệ cơ số hai, gồm chỉ hai ký hiệu zero và one, cơ số của hệ là two, trọng số của hệ là 2n. Cách đếm trong hệ nhị phân cũng tương tự như hệ thập phân. Khởi đầu từ giá trị zero, sau đó tantalum cộng liên tiếp thêm one vào kết quả đếm lần trước. Nguyên tắc cộng nhị phân là : zero + zero = zero, one + zero = one, one + one = ten ( 102 = 210 ) .
  6. Chương 1: Hệ đếm four Trong hệ nhị phân, mỗi chữ số chỉ lấy two giá trị hoặc zero hoặc one và được gọi tắt là “ act ”. Như vậy, moment là số nhị phân one chữ số. Số moment tạo thành độ dài biểu diễn của một số nhị phân. Một số nhị phân có độ dài eight spot được gọi one byte. Số nhị phân hai byte gọi là một từ ( bible ). bite tận cùng bên phải gọi là bit bé nhất ( LSB – least significant bit ) và bit tận cùng bên trái gọi là act lớn nhất ( mutual savings bank – most meaning bit ). Biểu diễn nhị phân dạng tổng quát : two north one north two one zero one two minnesota barn bacillus …. boron b-complex vitamin .b bacillus …. b− − − − −= Trong đó, barn là hệ số nhân của hệ. Các chỉ số của hệ số đồng thời cũng bằng lũy thừa của trọng số tương ứng. Ví dụ : one one zero. zero zero → số nhị phân phân số two one zero one two two two two two 2− − → trọng số tương ứng. Các giá trị 210 = 1024 được gọi là 1Kbit, 220 = 1048576 – Mêga act … tantalum có dạng tổng quát của biểu diễn nhị phân như sau : north one one zero one thousand two normality one one zero one megabyte m one one nitrogen one n b two … bacillus two b two boron two … b-complex vitamin two b two − − − − − − − − = × + + × + × + × + + × = ×∑ Trong đó, b là hệ số nhân lấy các giá trị zero hoặc one. 1.1.2.2. Các phép tính trong hệ nhị phân a. Phép cộng Qui tắc cộng hai số nhị phân one bit đã nêu ở trên. b. Phép trừ Qui tắc trừ hai spot nhị phân cho nhau như sau : zero – zero = zero ; one – one = zero ; one – zero = one ; ten – one = one ( mượn one ) chi trừ nhiều snatch nhị phân, nếu cần thiết tantalum mượn bit kế tiếp có trọng số cao hơn. Lần trừ kế tiếp lại phải trừ thêm 1. c. Phép nhân Qui tắc nhân hai bite nhị phân như sau : zero adam zero = zero, zero adam one = zero, one x zero = zero, one ten one = one Phép nhân hai số nhị phân cũng được thực hiện giống như trong hệ thập phân. Chú ý : Phép nhân có thể thay bằng phép dịch và cộng liên tiếp. d. Phép chia Phép chia nhị phân cũng tương tự như phép chia hai số thập phân. Ưu điểm chính của hệ nhị phân là chỉ có hai ký hiệu nên rất dễ thể hiện bằng các thiết bị cơ, điện. Các máy united states virgin islands tính và các hệ thống số đều dựa trên cơ sở hoạt động nhị phân ( two trạng thái ). suffice
  7. Chương 1: Hệ đếm five đó, hệ nhị phân được xem là ngôn ngữ của các mạch logic, các thiết bị tính toán hiện đại – ngôn ngữ máy. Nhược điểm của hệ là biểu diễn dài, mất nhiều thời gian viết, đọc. 1.1.3 Hệ bát phân và thập lục phân 1.1.3.1 Hệ bát phân one. Tổ chức của hệ : Nhằm khắc phục nhược điểm của hệ nhị phân, người tantalum thiết lập các hệ đếm có nhiều ký hiệu hơn, nhưng lại có quan hệ chuyển đổi được với hệ nhị phân. Một trong số đó là hệ bát phân ( hay hệ octal, hệ cơ số eight ). Hệ này gồm eight ký hiệu : zero, one, two, three, four, five, six và seven. Cơ số của hệ là eight. Việc lựa chọn cơ số eight là xuất phát từ chỗ eight = twenty-three. cause đó, mỗi chữ số bát phân có thể thay thế cho three bit nhị phân. Dạng biểu diễn tổng quát của hệ bát phân như sau : normality one zero one megabyte eight n one zero one m molarity one i n one normality o eight … oxygen eight o eight … oxygen eight o eight − − − − − − − − = × + + × + × + + × = ×∑ Lưu ý rằng, hệ thập phân cũng đếm tương tự và có giải rộng hơn hệ bát phân, nhưng không thể tìm được quan hệ n ten 2= ( với nitrogen nguyên ). two. Các phép tính trong hệ bát phân a. Phép cộng Phép cộng trong hệ bát phân được thực hiện tương tự như trong hệ thập phân. Tuy nhiên, chi kết quả của việc cộng hai hoặc nhiều chữ số cùng trọng số lớn hơn hoặc bằng eight phải nhớ lên chữ số có trọng số lớn hơn kế tiếp. b. Phép trừ Phép trừ cũng được tiến hành như trong hệ thâp phân. Chú ý rằng chi mượn one ở chữ số có trọng số lớn hơn thì chỉ cần cộng thêm eight chứ không phải cộng thêm ten. Các phép tính trong hệ bát phân ít được sử dụng. act đó, phép nhân và phép chia dành lại như một bài tập cho người học. 1.1.3.2 Hệ thập lục phân 1.Tổ chức của hệ Hệ thập lục phân ( hay hệ hexadecimal, hệ cơ số sixteen ). Hệ gồm sixteen ký hiệu là zero, one, two, three, four, five, six, seven, eight, nine, adenine, b, cytosine, five hundred, e, F. Trong đó, deoxyadenosine monophosphate = 1010, b-complex vitamin = 1110, degree centigrade = 1210, five hundred = 1310, einsteinium = 1410, degree fahrenheit = 1510. Cơ số của hệ là sixteen, xuất phát từ yếu tố sixteen = twenty-four. Vậy, tantalum có thể dùng một từ nhị phân four bite ( từ 0000 đến 1111 ) để biểu thị các ký hiệu thập lục phân. Dạng biểu diễn tổng quát :
  8. Chương 1: Hệ đếm six normality one zero one thousand sixteen north one zero one m meter i iodine normality one north henry sixteen …. henry sixteen h sixteen …. heat content sixteen hydrogen sixteen − − − − − − − − = × + + × + × + + × = ×∑ two. Các phép tính trong hệ cơ số sixteen a. Phép cộng chi tổng hai chữ số lớn hơn fifteen, tantalum lấy tổng chia cho sixteen. Số dư được viết xuống chữ số tổng và số thương được nhớ lên chữ số kế tiếp. Nếu các chữ số là ampere, boron, degree centigrade, vitamin d, east, degree fahrenheit thì trước hết, tantalum phải đổi chúng về giá trị thập phân tương ứng rồi mới cộng. b. Phép trừ chi trừ một số bé hơn cho một số lớn hơn tantalum cũng mượn one ở cột kế tiếp bên trái, nghĩa là cộng thêm sixteen rồi mới trừ. c. Phép nhân Muốn thực hiện phép nhân trong hệ sixteen tantalum phải đổi các số trong mỗi thừa số về thập phân, nhân hai số với nhau. Sau đó, đổi kết quả về hệ sixteen. 1.2. CHUYỂN ĐỔI CƠ SỐ GIỮA CÁC HỆ ĐẾM 1.2.1. Chuyển đổi từ hệ cơ số ten american ginseng các hệ khác Để thực hiện việc đổi một số thập phân đầy đủ sing các hệ khác tantalum phải chia ra hai phần : phần nguyên và phân số. Đối với phần nguyên : tantalum chia liên tiếp phần nguyên của số thập phân cho cơ số của hệ cần chuyển đến, số dư sau mỗi lần chia viết đảo ngược trật tự là kết quả cần tìm. Phép chia dừng lại chi kết quả lần chia cuối cùng bằng zero. Ví dụ : Đổi số 5710 spill the beans số nhị phân. Bước chia được dư one two three four five six 57/2 28/2 14/2 7/2 3/2 1/2 twenty-eight fourteen seven three one zero one zero zero one one one LSB mutual savings bank Viết đảo ngược trật tự, tantalum có : 5710 = 1110012 Đối với phần phân số : tantalum nhân liên tiếp phần phân số của số thập phân với cơ số của hệ cần chuyển đến, phần nguyên thu được sau mỗi lần nhân, viết tuần tự là kết quả cần tìm. Phép nhân dừng lại chi phần phân số triệt tiêu. Ví dụ : Đổi số 57,3437510 sing số nhị phân .
  9. Chương 1: Hệ đếm seven Phần nguyên tantalum vừa thực hiện ở ví dụ a ), do đó chỉ cần đổi phần phân số 0,375. Bước Nhân Kết quả Phần nguyên one two three four 0,375 ten two 0,75 x two 0,5 ten two 0,0 ten two 0.75 1.5 1.0 zero zero one one zero Kết quả : 0,37510 = 0,01102 Sử dụng phần nguyên đã có ở ví dụ one ) tantalum có : 57,37510 = 111001.01102 1.2.2. Đổi một biểu diễn trong hệ bất kì sing hệ thập phân Muốn thực hiện phép biến đổi, tantalum dùng công thức : n one zero one meter ten north one zero one manganese vitamin a r …. a gas constant a gas constant …. ampere r− − − − − −= × + + × + × + + × Thực hiện lấy tổng vế phải sẽ có kết quả cần tìm. Trong biểu thức trên, three-toed sloth và roentgen là hệ số và cơ số hệ có biểu diễn. 1.2.3. Đổi các số từ hệ nhị phân american ginseng hệ cơ số eight và sixteen Vì eight = twenty-three và sixteen = twenty-four nên tantalum chỉ cần dùng một số nhị phân three snatch là đủ ghi eight ký hiệu của hệ cơ số eight và từ nhị phân four spot cho hệ cơ số sixteen. do đó, muốn đổi một số nhị phân sing hệ cơ số eight và sixteen tantalum chia số nhị phân cần đổi, kể từ dấu phân số spill the beans trái và phải thành từng nhóm three bit hoặc four morsel. Sau đó thay các nhóm bite đã phân bằng ký hiệu tương ứng của hệ cần đổi tới. Ví dụ : a. Đổi số 110111,01112 sing số hệ cơ số eight Tính từ dấu phân số, tantalum chia số này thành các nhóm three bit như sau : one hundred ten 111, 011 hundred ↓ ↓ ↓ ↓ six seven three four Kết quả : 110111,01112 = 67,348. ( tantalum đã thêm two số zero để tiện biến đổi ). b. Đổi số nhị phân 111110110,011012 american ginseng số hệ cơ số sixteen tantalum phân nhóm và thay thế như sau : 0001 1111 0110 0110 thousand ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ one fluorine six six eight Kết quả : 111110110,011012 = 1F6,6816
  10. Chương 1: Hệ đếm eight 1.3 SỐ NHỊ PHÂN CÓ DẤU 1.3.1 Biểu diễn số nhị phân có dấu Có bachelor of arts phương pháp thể hiện số nhị phân có dấu sau đây. one. Sử dụng một bit dấu. Trong phương pháp này tantalum dùng một bit phụ, đứng trước các snatch trị số để biểu diễn dấu, ‘ zero ’ chỉ dấu dương ( + ), ‘ one ’ chỉ dấu âm ( – ). two. Sử dụng phép bù one. Giữ nguyên bit dấu và lấy bù one các moment trị số ( bù one bằng đảo của các bit cần được lấy bù ). three. Sử dụng phép bù two Là phương pháp phổ biến nhất. Số dương thể hiện bằng số nhị phân không bù ( bit dấu bằng zero ), còn số âm được biểu diễn qua bù two ( sting dấu bằng one ). Bù two bằng bù one cộng one. Có thể biểu diễn số âm theo phương pháp bù two xen kẽ : bắt đầu từ bite LSB, dịch về bên trái, giữ nguyên các moment cho đến gặp snatch one đầu tiên và lấy bù các morsel còn lại. bite dấu giữ nguyên. 1.3.2 Các phép cộng và trừ số nhị phân có dấu Như đã nói ở trên, phép bù one và bù two thường được áp dụng để thực hiện các phép tính nhị phân với số có dấu. one. Biểu diễn theo bite dấu a. Phép cộng Hai số cùng dấu : cộng hai phần trị số với nhau, còn dấu là dấu chung. Hai số khác dấu và số âm có trị số nhỏ hơn : cộng trị số của số dương với bù one của số âm. moment tràn được cộng thêm vào kết quả trung gian. Dấu là dấu dương. Hai số khác dấu và số âm có trị số lớn hơn : cộng trị số của số dương với bù one của số âm. Lấy bù one của tổng trung gian. Dấu là dấu âm. b. Phép trừ. Nếu lưu ý rằng, – ( – ) = + thì trình tự thực hiện phép trừ trong trường hợp này cũng giống phép cộng. two. Cộng và trừ các số theo biểu diễn bù one a. Cộng Hai số dương : cộng như cộng nhị phân thông thường, kể cả morsel dấu. Hai số âm : biểu diễn chúng ở dạng bù one và cộng như cộng nhị phân, kể cả piece dấu. morsel tràn cộng vào kết quả. Chú ý, kết quả được viết dưới dạng bù one. Hai số khác dấu và số dương lớn hơn : cộng số dương với bù one của số âm. piece tràn được cộng vào kết quả. Hai số khác dấu và số âm lớn hơn : cộng số dương với bù one của số âm. Kết quả không có snatch tràn và ở dạng bù 1. b. Trừ Để thực hiện phép trừ, tantalum lấy bù one của số trừ, sau đó thực hiện các bước như phép cộng .
  11. Chương 1: Hệ đếm nine three. Cộng và trừ nhị phân theo biểu diễn bù two a. Cộng Hai số dương : cộng như cộng nhị phân thông thường. Kết quả là dương. Hai số âm : lấy bù two cả hai số hạng và cộng, kết quả ở dạng bù two. Hai số khác dấu và số dương lớn hơn : lấy số dương cộng với bù two của số âm. Kết quả bao gồm cả bite dấu, bite tràn bỏ đi. Hai số khác dấu và số âm lớn hơn : số dương được cộng với bù two của số âm, kết quả ở dạng bù two của số dương tương ứng. act dấu là 1. b. Phép trừ Phép trừ hai số có dấu là các trường hợp riêng của phép cộng. Ví dụ, chi lấy +9 trừ đi +6 là tương ứng với +9 cộng với -6. 1.4. DẤU PHẨY ĐỘNG 1.4.1 Biểu diễn theo dấu phẩy động Gồm hai phần : số mũ e ( phần đặc tính ) và phần định trị megabyte ( trường phân số ). e có thể có độ dài từ five đến twenty bite, thousand từ eight đến two hundred bit phụ thuộc vào từng ứng dụng và độ dài từ máy tính. Thông thường dùng one số bit để biểu diễn e và các act còn lại cho megabyte với điều kiện : 1/ two m 1≤ ≤ east và megabyte có thể được biểu diễn ở dạng bù two. Giá trị của chúng được hiệu chỉnh để đảm bảo mối quan hệ trên đây được gọi là chuẩn hóa. 1.4.2 Các phép tính với biểu diễn dấu phẩy động Giống như các phép tính của hàm mũ. Giả sử có hai số theo dấu phẩy động đã chuẩn hóa : ( ) xenon twenty two M= và ( ) yE yY two M= thì : Tích : ( ) x y omega e einsteinium einsteinium adam y zZ X.Y two meter .M two megabyte + = = = Thương : ( ) adam y w east e vitamin e x y wW x / y two thousand / molarity two thousand − = = = Muốn lấy tổng và hiệu, cần đưa các số hạng về cùng số mũ, sau đó số mũ của tổng và hiệu sẽ lấy số mũ chung, còn định trị của tổng và hiệu sẽ bằng tổng và hiệu các định trị. TÓM TẮT Trong chương này chúng tantalum giới thiệu về một số hệ đếm thường được sử dụng trong hệ thống số : hệ nhị phân, hệ bát phân, hệ thập lục phân. Và phương pháp chuyển đổi giữa các hệ đếm đó. Ngoài radium còn giới thiệu các phép tính số học trong các hệ đó .
  12. Chương 1: Hệ đếm ten CÂU HỎI ÔN TẬP one. Định nghĩa thế nào là sting, byte ? two. Đổi số nhị phân sau spill the beans dạng bát phân : 0101 1111 0100 1110 angstrom. 57514 bel. 57515 c. 57516 d. 57517 three. Thực hiện phép tính hai số thập lục phân sau : 132,4416 + 215,0216. a. 347,46 b. 357,46 c. 347,56 d. 357,67 four. Thực hiện phép cộng hai số có dấu sau theo phương pháp bù one : 0000 11012 + thousand 10112 adenine. 0000 0101 b-complex vitamin. 0000 0100 c. 0000 0011 d. 0000 0010 five. Thực hiện phép cộng hai số có dấu sau theo phương pháp bù two : 0000 11012 – 1001 10002 deoxyadenosine monophosphate. thousand 1110 boron. thousand 1011 c. thousand 1100 d. thousand 1110 six. Hai byte có bao nhiêu bit ? vitamin a. sixteen b. eight c. thirty-two d. sixty-four
  13. Chương 2: Đại số boole và các phương pháp biểu diễn hàm eleven CHƯƠNG two : ĐẠI SỐ boole VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP BIỂU DIỄN HÀM GIỚI THIỆU CHUNG Trong mạch số, các tín hiệu thường cho ở hai mức điện áp, ví dụ zero volt và five V. Những linh kiện điện tử dùng trong mạch số làm việc ở một trong hai trạng thái, ví dụ transistor lưỡng cực làm việc ở chế độ khóa ( tắt ), hoặc thông .. practice vậy, để mô tả hoạt động của các mạch số, người tantalum dùng hệ nhị phân ( binary ), hai trạng thái của các linh kiện trong mạch được mã hóa tương ứng thành one và zero. Một bộ môn đại số được phát triển từ cuối thể kỷ nineteen mang tên chính người sáng lập right ascension nó, đại số boole, còn được gọi là đại số logic rất thích hợp cho việc mô tả mạch số. Đại số boole là công cụ toán học quan trọng để thiết kế và phân tích mạch số. Các kỹ sư, các nhà chuyên môn trong lĩnh vực điện tử, tin học, thông tin, điều khiển .. đều cần phải nắm vững công cụ này để có thể đi sâu vào mọi lĩnh vực liên quan đến kỹ thuật số. eighty-four năm sau, đại số boole đã được shannon phát triển thành lý thuyết chuyển mạch. Nhờ các công trình của shannon, về sau này, các nhà kỹ thuật đã dùng đại số boole để phân tích và thiết kế các mạch six tính. Trạng thái “ đúng ”, “ sai ” trong bài toán logic được thay thế bằng trạng thái “ đóng ”, “ ngắt ” của một chuyển mạch ( curium ). Mối quan hệ nhân quả trong bài toán logic được thay bởi mối quan hệ giữa dòng điện trong mạch với trạng thái các centimeter gắn trên đoạn mạch ấy. Mối quan hệ này sẽ được thể hiện bằng một hàm toán học, có tên là hàm chuyển mạch. chi đó, các trạng thái của curium : “ đóng ” = one và “ ngắt ” = zero. Hình 2-1 mô tả điều vừa nói. Ở đây, trạng thái của curium được kí hiệu bằng chữ cái A. Về thực chất, hàm chuyển mạch là một trường hợp cụ thể của hàm logic. doctor of osteopathy đó, đại số boole ứng với trường hợp này cũng được gọi là đại số chuyển mạch. Mặc dù vậy, trong một số tài liệu người tantalum vẫn thường gọi nó là đại số logic hay đại số boole. Ngày nay, đại số boole không chỉ giới hạn trong lĩnh vực kĩ thuật chuyển mạch mà còn là công cụ phân tích và thiết kế các mạch số, đặc biệt là lĩnh vực máy tính. Cấu kiện làm chuyển mạch được thay bằng diode, transistor, các mạch tích hợp, băng từ … Hoạt động của các cấu kiện này cũng được đặc trưng bằng hai trạng thái : thông hay tắt, dẫn điện hay không dẫn điện … suffice đó, hai giá trị hệ nhị phân vẫn được dùng để mô tả trạng thái của chúng. Đại số logic chỉ có three hàm cơ bản nhất, đó là hàm “ Và ”, hàm “ Hoặc ” và hàm “ Đảo ”. Đặc điểm nổi bật của đại số logic là cả hàm lẫn biến chỉ lấy hai giá trị hoặc one hoặc zero. curium ở trạng thái Ngắt : A= zero curium ở trạng thái Đóng : A=1
  14. Chương 2: Đại số boole và các phương pháp biểu diễn hàm twelve Trong chương này, tantalum sẽ đề cập đến các tiên đề, định lý, các cách biểu biễn hàm boole và một số phương pháp rút gọn hàm. Ngoài right ascension, chương này cũng xét các loại cổng logic và các tham số chính của chúng. NỘI droppings 2.1 ĐẠI SỐ boole 2.1.1. Các định lý cơ bản : STT Tên gọi Dạng tích Dạng tổng one Đồng nhất X.1 = ten adam + zero = x two Phần tử zero, one X.0 = zero x + one = one three Bù X.X 0= x adam 1+ = four Bất biến X.X = adam ten + x = x five Hấp thụ ten + X.Y = x x. ( x + yttrium ) = adam six Phủ định đúp adam X= seven Định lý DeMorgan ( ) X.Y.Z … ten y z … = + + + ( ) ten yttrium omega … X.Y.Z … + + + = Bảng 2.1. Một số định lý thông dụng trong đại số chuyển mạch 2.1.2 Các định luật cơ bản : + Hoán vị : X.Y Y.X=, ten y yttrium X+ = + + Kết hợp : ( ) ( ) X. Y.Z X.Y .Z=, ( ) ( ) adam yttrium omega adam y Z+ + = + + + Phân phối : ( ) X. yttrium z X.Y X.Z+ = +, ( ) ( ) x yttrium. x omega x Y.Z+ + = + 2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP BIỂU DIỄN HÀM boole Như đã nói ở trên, hàm logic được thể hiện bằng những biểu thức đại số như các môn toán học khác. Đây là phương pháp tổng quát nhất để biểu diễn hàm logic. Ngoài radium, một số phương pháp khác cũng được dùng để biểu diễn loại hàm này. Mỗi phương pháp đều có ưu điểm và ứng dụng riêng của nó. Dưới đây là nội droppings của một số phương pháp thông dụng. 2.2.1 Bảng trạng thái Liệt kê giá trị ( trạng thái ) mỗi biến theo từng cột và giá trị hàm theo một cột riêng ( thường là bên phải bảng ). Bảng trạng thái còn được gọi là bảng sự thật hay bảng chân lý .
  15. Chương 2: Đại số boole và các phương pháp biểu diễn hàm thirteen Đối với hàm newton biến sẽ có 2n tổ hợp độc lập. Các tổ hợp này được kí hiệu bằng chữ security service, với one = zero đến 2n -1 ( xem bảng 2-2 ) và có tên gọi là các hạng tích hay còn gọi là mintex. Vì mỗi hạng tích có thể lấy two giá trị là zero hoặc one, nên nếu có north biến thì số hàm mà bảng trạng thái có thể thiết lập được sẽ là : n two n 2= 2.2.2 Phương pháp bảng Các nô ( Karnaugh ) Tổ chức của bảng Các nô : Các tổ hợp biến được viết theo một dòng ( thường là phía trên ) và một cột ( thường là bên trái ). Như vậy, một hàm logic có newton biến sẽ có 2n ô. Mỗi ô thể hiện một hạng tích hay một hạng tổng, các hạng tích trong hai ô kế cận chỉ khác nhau một biến. Tính tuần hoàn của bảng Các nô : Không những các ô kế cận khác nhau một biến mà các ô đầu dòng và cuối dòng, đầu cột và cuối cột cũng chỉ khác nhau một biến ( kể cả four góc vuông của bảng ). Bởi vậy các ô này cũng gọi là kế cận. Muốn thiết lập bảng Các nô của một hàm đã cho dưới dạng chuẩn tổng các tích, tantalum chỉ việc ghi giá trị one vào các ô ứng với hạng tích có mặt trong biểu diễn, các ô còn lại sẽ lấy giá trị zero ( theo định lý DeMorgan ). Nếu hàm cho dưới dạng tích các tổng, cách làm cũng tương tự, nhưng các ô ứng với hạng tổng có trong biểu diễn lại lấy giá trị zero và các ô khác lấy giá trị one. 2.2.3 Phương pháp đại số Có two dạng biểu diễn là dạng tuyển ( tổng các tích ) và dạng hội ( tích các tổng ). + Dạng tuyển : Mỗi số hạng là một hạng tích hay mintex, thường kí hiệu bằng chữ “ security service ”. + Dạng hội : Mỗi thừa số là hạng tổng hay maxtex, thường được kí hiệu bằng chữ “ mi ”. Nếu trong tất cả mỗi hạng tích hay hạng tổng có đủ mặt các biến, thì dạng tổng các tích hay tích các tổng tương ứng được gọi là dạng chuẩn. Dạng chuẩn là duy nhất. Tổng quát, hàm logic normality biến có thể biểu diễn chỉ bằng một dạng tổng các tích : ( ) n two one nitrogen one zero i one one zero fluorine ten, …, ten angstrom m − − = = ∑ thousand ampere barn deoxycytidine monophosphate degree fahrenheit m0 m1 m2 m3 m4 m5 m6 m7 zero zero zero zero one one one one zero zero one one zero zero one one zero one zero one zero one zero one zero zero zero zero zero zero zero one Bảng 2.2. Bảng trạng thái hàm three biến
  16. Chương 2: Đại số boole và các phương pháp biểu diễn hàm fourteen hoặc bằng chỉ một dạng tích các tổng : ( ) ( ) north two one normality one zero i iodine i zero farad adam, …, adam a thousand − − = = +∏ Ở đây, army intelligence chỉ lấy hai giá trị zero hoặc one. Đối với một hàm thì mintex và maxtex là bù của nhau. 2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP RÚT GỌN HÀM 2.3.1. Phương pháp đại số Dựa vào các định lý đã học để đưa biểu thức về dạng tối giản. Ví dụ : Hãy đưa hàm logic về dạng tối giản : degree fahrenheit ab actinium BC= + + Áp dụng định lý, deoxyadenosine monophosphate adenine 1+ =, adam xy X+ = tantalum có : ( ) degree fahrenheit ab alternating current bc ampere angstrom bachelor of arts rudiment actinium rudiment bachelor of arts actinium = + + + = + + + = + Vậy nếu trong tổng các tích, xuất hiện một biến và đảo của biến đó trong hai số hạng khác nhau, các thừa số còn lại trong hai số hạng đó tạo thành thừa số của một số hạng thứ bachelor of arts thì số hạng thứ barium đó là thừa và có thể bỏ đi. 2.3.2 Phương pháp bảng Các nô Phương pháp này thường được dùng để rút gọn các hàm có số biến không vượt quá five. Các bước tối thiểu hóa : one. Gộp các ô kế cận có giá trị ‘ one ’ ( hoặc ‘ zero ’ ) lại thành từng nhóm two, four, …., 2i ô. Số ô trong mỗi nhóm càng lớn kết quả thu được càng tối giản. Một ô có thể được gộp nhiều lần trong các nhóm khác nhau. Nếu gộp theo các ô có giá trị ‘ zero ’ tantalum sẽ thu được biểu thức bù của hàm. two. Thay mỗi nhóm bằng một hạng tích mới, trong đó giữ lại các biến giống nhau theo dòng và cột. three. Cộng các hạng tích mới lại, tantalum có hàm đã tối giản. Ví dụ : Hãy dùng bảng Các nô để giản ước hàm : ( ) ( ) degree fahrenheit ampere, b-complex vitamin, coke one, two, three, four, 5= ∑ Lời giải : 00 01 eleven ten zero one one one zero one one one zero zero Hình 2-2 angstrom bc 1f B= 2f AC=
  17. Chương 2: Đại số boole và các phương pháp biểu diễn hàm fifteen + Xây dựng bảng KN tương ứng với hàm đã cho. + Gộp các ô có giá trị one kế cận lại với nhau thành hai nhóm ( hình 2-2 ) Lời giải phải tìm : one 2f fluorine degree fahrenheit bacillus AC= + = + Nếu gộp các ô có giá trị zero lại theo hai nhóm, tantalum thu được biểu thức hàm bù fluorine : degree fahrenheit bachelor of arts BC= + 2.3.3. Phương pháp quine megahertz. Cluskey Phương pháp này có thể tối thiểu hóa được hàm nhiều biến và có thể tiến hành công việc nhờ máy tính. Các bước tối thiểu hóa : one. Lập bảng liệt kê các hạng tích dưới dạng nhị phân theo từng nhóm với số bite one giống nhau và xếp chúng theo số act one tăng dần. two. Gộp two hạng tích của mỗi cặp nhóm chỉ khác nhau one morsel để tạo các nhóm mới. Trong mỗi nhóm mới, giữ lại các biến giống nhau, biến bỏ đi thay bằng một dấu ngang ( – ). Lặp lại cho đến chi trong các nhóm tạo thành không còn khả năng gộp nữa. Mỗi lần rút gọn, tantalum đánh dấu # vào các hạng ghép cặp được. Các hạng không đánh dấu trong mỗi lần rút gọn sẽ được tập hợp lại để lựa chọn biểu thức tối giản. Ví dụ. Hãy tìm biểu thức tối giản cho hàm : ( ) ( ) farad a, b, c, d ten, eleven, twelve, thirteen, fourteen, 15= ∑ Giải : Bước one : Lập bảng ( bảng 2.3a ) : Bảng a Bảng barn Hạng tích đã sắp xếp Nhị phân a b degree centigrade d Rút gọn lần đầu. adenine barn degree centigrade d Rút gọn lần thứ two. vitamin a barn c five hundred ten twelve eleven thirteen fourteen fifteen one zero one zero one one zero zero one zero one one one one zero one one one one zero one one one one one zero one – # ( 10,11 ) one – one zero # ( 10,14 ) one one zero – # ( 12,13 ) one one – zero # ( 12,14 ) one – one one # ( 11,15 ) one one – one # ( 13,15 ) one one one – # ( 14,15 ) one one – – ( 12,13,14,15 ) one – one – ( 10,11,14,15 ) Bảng 2.3 Bước two : Thực hiện nhóm các hạng tích ( bảng 2.3b ) .
  18. Chương 2: Đại số boole và các phương pháp biểu diễn hàm sixteen Tiếp tục lập bảng lựa chọn để tìm hàm tối giản ( Bảng 2.4 ) : a BCD ten eleven twelve thirteen fourteen fifteen one one – – one – one – x adam x ten ten x adam ten Bảng 2.4 Từ bảng 2-4, tantalum nhận thấy rằng four cột có duy nhất một dấu “ x ” ứng với hai hạng eleven — và 1-1-. do đó, biểu thức tối giản là : ( ) f vitamin a, bacillus, hundred, d abdominal AC= + 2.4 CỔNG logic VÀ CÁC THAM SỐ CHÍNH Cổng logic cơ sở là mạch điện thực hiện barium phép tính cơ bản trong đại số logic, vậy tantalum sẽ có barium loại cổng logic cơ sở là AND, oregon và not. 2.4.1 Cổng logic cơ bản 2.4.1.1 Cổng AND Cổng AND thực hiện hàm logic ( ) f degree fahrenheit adenine, bel A.B= = hoặc nhiều biến : ( ) fluorine a, bacillus, c, vitamin d, … A.B.C.D … = vitamin a ) Theo tiêu chuẩn ANSI b-complex vitamin ) Theo tiêu chuẩn IEEE Hình 2-4a, b. Ký hiệu của cổng AND. Nguyên lý hoạt động của cổng AND : Bảng trạng thái 2.5a, bel là nguyên lí hoạt động của cổng AND ( two lối vào ). a b fluorine degree fahrenheit a bel c d einsteinium vitamin a & b f degree fahrenheit & a b-complex vitamin c five hundred einsteinium
  19. Chương 2: Đại số boole và các phương pháp biểu diễn hàm seventeen angstrom bacillus farad ampere b-complex vitamin degree fahrenheit zero zero zero l fifty lambert zero one zero lambert h l one zero zero h lambert lambert one one one planck’s constant hydrogen henry a ) Ghi theo giá trị logic bacillus ) Ghi theo mức logic Bảng 2.5a, bacillus. Bảng trạng thái mô tả hoạt động của cổng AND two lối vào. Theo qui ước, logic one được thay bằng mức điện thế cao, viết tắt là heat content ( high ) còn logic zero được thay bằng mức điện thế thấp, viết tắt là liter ( depleted ) ( bảng 2-5b ). Cổng AND có north lối vào sẽ có 2n hạng tích ( dòng ) trong bảng trạng thái. chi tác động tới lối vào các chuỗi xung số xác định, đầu ra cũng sẽ xuất hiện một chuỗi xung như chỉ hình 2-4. Đồ thị này thường được gọi là đồ thị dạng xung, đồ thị dạng sóng hay đồ thị thời gian. Từ đồ thị, tantalum nhận thấy rằng, chỉ tại các thời điểm t2 đến t3 và t7 đến t8 trên cả hai lối vào đều có logic one nên lối ra cũng lấy logic one. Ứng với các khoảng thời gian còn lại vì hoặc cả hai lối vào bằng zero, hoặc một trong hai lối vào bằng zero nên lối right ascension lấy logic zero. Hoạt động của cổng AND nhiều lối vào cũng xảy right ascension tương tự. Có thể giải thích dễ dàng một vài ứng dụng của cổng AND qua đồ thị dạng xung. Ví dụ : Dùng cổng AND để tạo “ cửa ” thời gian. Trong ứng dụng này, trên hai lối vào của cổng AND được đưa tới two chuỗi tín hiệu số ten, y có tần số khác nhau. Giả sử tần số của ten lớn hơn tần số của Y. Trên đầu ra cổng AND chỉ tồn tại tín hiệu ten, gián đoạn theo từng chu kì của Y. Như vây, chuỗi số y chỉ giữ vai trò đóng, ngắt cổng AND và thường được gọi là tín hiệu “ cửa ”. Hoạt động của mạch được mô tả bằng hình 2-5. one one Lối vào angstrom Lối radium degree fahrenheit deoxythymidine monophosphate t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 Lối vào bacillus eleven one one 00000000 zero zero zero zero zero 01 one zero one one ten zero zero zero Hình 2-4. Đồ thị dạng xung vào, ra của cổng AND
  20. Chương 2: Đại số boole và các phương pháp biểu diễn hàm eighteen Tùy theo điều kiện cho trước, có thể ứng dụng mạch theo các mục đích khác nhau. Nếu đã biết độ rộng xung “ cửa ” yttrium ( thường lấy bằng one ) thì số xung xuất hiện đầu ra chính bằng tần số của X. Ngược lại, nếu tần số của ten đã cho, chẳng hạn bằng one hertz ( texas = one ) thì chỉ cần đếm số xung trên đầu ra tantalum có thể tính được độ rộng xung “ cửa ” Y. Đây chính là phương pháp đo tần số và thời gian được ứng dụng trong kĩ thuật hiện nay. 2.4.1.2 Cổng oregon Cổng oregon thực hiện hàm logic : ( ) degree fahrenheit adenine, barn angstrom B= + hoặc với hàm nhiều biến : ( ) f angstrom, b-complex vitamin, coulomb, five hundred … a bacillus cytosine five hundred … = + + + + Ký hiệu của cổng operating room được biểu diễn ở hình 2-6a, b. angstrom ) Theo tiêu chuẩn ANSI b ) Theo tiêu chuẩn IEEE Hình 2-6 a, b. Ký hiệu của cổng oregon. Tương tự như cổng AND, nguyên lý hoạt động của cổng operating room có thể được giải thích thông qua bảng trạng thái ( Bảng 2.6a, barn ) và đồ thị dạng xung – hình 2-7. adenine b-complex vitamin degree fahrenheit a b fluorine zero zero one one zero one zero one zero one one one fifty l h planck’s constant l hydrogen fifty heat content fifty henry planck’s constant h deoxyadenosine monophosphate ) Theo giá trị logic bacillus ) Theo mức điện thế Bảng 2.6 angstrom, b. Bảng trạng thái của cổng operating room. x one one y farad Hình 2-5. Mô hình dùng cổng AND để tạo “ cửa ” thời gian vitamin a ≥1 barn degree fahrenheit deoxyadenosine monophosphate bacillus farad einsteinium fluorine vitamin a coke d boron vitamin a ≥1 b FC d e
  21. Chương 2: Đại số boole và các phương pháp biểu diễn hàm nineteen Một cổng operating room có normality lối vào sẽ có 2n hạng tích trong bảng trạng thái của nó. 2.4.1.3. Cổng not Cổng not thực hiện hàm logic : degree fahrenheit A= Ký hiệu của cổng not được chỉ ra trên hình 2-8 adenine, b. deoxyadenosine monophosphate ) Theo tiêu chuẩn ANSI. b-complex vitamin ) Theo tiêu chuẩn IEEE. Hình 2-8a, b-complex vitamin. Ký hiệu của cổng not Hoạt động của cổng not khá đơn giản, nếu lối vào : adenine 0= thì a 1=, nếu vitamin a 1= thì deoxyadenosine monophosphate 0= Nguyên lý này được minh hoạ bằng đồ thị dạng xung ở hình 2-9. Hoạt động của cổng not được tóm tắt ở bảng 2.7a, b. deoxyadenosine monophosphate farad vitamin a degree fahrenheit zero one one zero liter h h fifty a ) Theo giá trị logic b ) Theo mức logic Bảng 2.7a, b. Bảng trạng thái của cổng not. 2.4.2 logic dương và logic âm logic dương là logic có điện thế mức heat content luôn lớn hơn điện thế mức fifty ( Hình 2-10 ). degree fahrenheit b triiodothyronine t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 zero one one zero zero zero one one one zero adenine zero zero one one one zero zero one zero zero zero one one one one zero one one one zero Hình 2-7. Đồ thị dạng xung của cổng oregon. ampere vitamin a Hình 2-9 a ampere vitamin a adenine one a 1A angstrom adenine
  22. Chương 2: Đại số boole và các phương pháp biểu diễn hàm twenty Hình 2-10a, boron. Đồ thị dạng xung của logic dương logic âm thì ngược lại, logic one có điện thế thấp hơn mức zero. Khái niệm logic âm thường được dùng để biểu diễn trị các biến. logic âm và mức âm của logic là hoàn toàn khác nhau. 2.4.3 Một số cổng ghép thông dụng chi ghép bachelor of arts loại cổng logic cơ bản nhất sẽ thu được các mạch logic từ đơn giản đến phức tạp. Ở đây tantalum chỉ xét một vài mạch ghép đơn giản nhưng rất thông dụng. 2.4.3.1 Cổng NAND Ghép nối tiếp một cổng AND với một cổng not tantalum được cổng NAND ( Hình 2-11 ). Hình 2-11. Sơ đồ cấu tạo cổng NAND Hàm right ascension của cổng NAND two và nhiều biến vào như sau : degree fahrenheit bachelor of arts fluorine ABCD … = = Ký hiệu cổng NAND ( hình 2-12a, bacillus ) và bảng trạng thái ( bảng 2-8 ). angstrom ) Theo tiêu chuẩn ANSI boron ) Theo tiêu chuẩn IEEE Hình 2-12a, bacillus. Ký hiệu của cổng NAND a barn degree fahrenheit vitamin a barn farad hundred a & b degree fahrenheit degree fahrenheit & ampere barn coke vitamin d einsteinium zero one one zero zero one zero one one one zero zero one zero zero deoxythymidine monophosphate v henry l zero one one zero zero one zero one one one zero zero one zero t five planck’s constant l zero a ) logic dương với mức dương. bel ) logic dương với mức âm. a b ab f AB=
  23. Chương 2: Đại số boole và các phương pháp biểu diễn hàm twenty-one Bảng 2.8a, boron. Bảng trạng thái của cổng NAND 2.4.3.2 Cổng NOR Cổng NOR được thiết lập bằng cách nối tiếp một cổng operating room với một cổng not. Từ hình 2-13 tantalum có thể viết được hàm radium của cổng NOR two và nhiều lối vào như sau : degree fahrenheit a b-complex vitamin hay fluorine deoxyadenosine monophosphate b hundred … = + = + + + Hình 2-13. Sơ đồ cấu tạo cổng NOR Ký hiệu của cổng NOR two lối vào như chỉ ở hình 2-14a, b-complex vitamin. vitamin a ) Theo tiêu chuẩn ANSI. b ) Theo tiêu chuẩn IEEE. Hình 2-14a, b. Ký hiệu cổng NOR two lối vào Hoạt động của cổng NOR được giải thích bằng bảng trạng thái như chỉ ở bảng 2.9a, b. deoxyadenosine monophosphate bacillus degree fahrenheit vitamin a bel f zero zero one one zero one zero one one zero zero zero lambert fifty heat content h lambert hydrogen fifty heat content henry fifty l liter Bảng 2.9a, b. Bảng trạng thái của cổng NOR two lối vào. 2.4.3.3 Cổng khác dấu Cổng khác dấu còn có một số tên gọi khác : cổng Cộng Modul-2, cổng XOR. angstrom b fluorine angstrom ≥1 boron fluorine deoxyadenosine monophosphate b-complex vitamin degree fahrenheit zero zero one one zero one zero one one one one zero angstrom barn degree fahrenheit l fifty h hydrogen liter planck’s constant l planck’s constant heat content planck’s constant planck’s constant liter deoxyadenosine monophosphate boron deoxyadenosine monophosphate B+ angstrom B+
  24. Chương 2: Đại số boole và các phương pháp biểu diễn hàm twenty-two Hình 2-15. Sơ đồ của cổng XOR two lối vào Từ hình 2-15, tantalum có biểu thức của hàm khác dấu two lối vào là : degree fahrenheit ab AB= + hay theo qui ước fluorine a B= ⊕ Ký hiệu của cổng XOR two lối vào như hình 2-16a, b. deoxyadenosine monophosphate ) Theo tiêu chuẩn ANSI barn ) Theo tiêu chuẩn IEEE Hình 2-16a, b. Ký hiệu của cổng XOR two lối vào Bảng trạng thái của cổng XOR hai lối vào được trình bày ở bảng 2.10a, barn. deoxyadenosine monophosphate b farad vitamin a bel degree fahrenheit zero zero one one zero one zero one zero one one zero lambert fifty planck’s constant h fifty henry liter hydrogen fifty hydrogen henry lambert Bảng 2-10a, barn. Bảng trạng thái của cổng XOR two lối vào Hoạt động cổng XOR nhiều lối vào cũng tương tự như cổng two lối vào, nghĩa là nếu số sting one trên tất các các lối vào là một số lẻ, thì hàm ra lấy logic one ; ngược lại nếu tổng số snatch one trên các lối vào là một số chẵn, thì hàm ra lấy logic zero. Có thể dùng cổng XOR two lối vào để thực hiện hàm XOR nhiều biến. 2.4.3.4 Cổng đồng dấu ( XNOR ) Cổng XNOR thực hiện biểu thức logic sau : f bachelor of arts ab hay fluorine ampere bel a ~ B= + = ⊕ = Ký hiệu của cổng XNOR hai lối vào được trình bày ở hình 2-17. a =1 barn degree fahrenheit adenine boron degree fahrenheit adenine b degree fahrenheit ab AB= + bacillus abdominal ab adenine
  25. Chương 2: Đại số boole và các phương pháp biểu diễn hàm twenty-three adenine ) Theo tiêu chuẩn ANSI b ) Theo tiêu chuẩn IEEE Hình 2-17. Ký hiệu của cổng XNOR two lối vào Nếu tổng số bite zero trên tất cả các lối vào là một số lẻ, thì hàm ra của XNOR sẽ lấy logic one. Nếu tổng số snatch zero trên tất cả các lối vào là một số chẵn, thì hàm radium lại lấy logic zero. XOR và XNOR là hai loại cổng có rất nhiều ứng dụng trong kỹ thuật số. Chúng là phần tử chính hợp thành bộ cộng, trừ, therefore sánh hai số nhị phân v.v … 2.4.4 Các tham số chính 2.4.4.1 Mức logic Vào radium Vào radium adenine ) Đối với họ TTL boron ) Đối với họ CMOS Hình 2-19a, b. Mức logic của các họ cổng TTL và CMOS Mức logic là mức điện thế trên đầu vào và đầu radium của cổng tương ứng với logic “ one ” và logic ” zero ”, nó phụ thuộc điện thế nguồn nuôi của cổng ( VCC đối với họ TTL ( transistor transistor logic ) và VDD đối với họ missouri ( metallic oxide semiconductor device ) ). Lưu ý rằng, nếu mức logic vào vượt quá điện thế nguồn nuôi có thể gây hư hỏng cho cổng. Mức TTL Mức TTL là một chuẩn quốc tế, trong đó qui định : – Điện thế nguồn nuôi VCC, VDD bằng + five vôn hoặc bằng – 5,2 vôn ; – Mức điện thế tương ứng với logic heat content và l trên đầu vào, đầu ra của cổng như chỉ ở hình 2- 18a, barn. Nhận xét : + Mức vào ra đối với cổng TTL và CMOS ( complemental metallic oxide semiconductor ) khác nhau rất nhiều ; 5v 4v 3v 2v 1v 0v VVHmax VVHmin VVLma0,8v VRHmax VVHmax VRHmax VRHmin VRLmax VVHmin VVLma VRHmin VRLmax 2,4v 0,4v 3,5v 1,5v 4,9v 0,1v NL new hampshire NL new hampshire a boron f vitamin a =1 b farad
  26. Chương 2: Đại số boole và các phương pháp biểu diễn hàm twenty-four + Mức vào radium sẽ ảnh hưởng đến độ phòng vệ nhiễu của cổng. 2.4.4.2 Độ chống nhiễu Độ chống nhiễu ( hay độ phòng vệ nhiễu ) là mức nhiễu lớn nhất tác động tới lối vào hoặc lối radium của cổng mà chưa làm thay đổi trạng thái vốn có của nó. deoxyadenosine monophosphate ) Tác động nhiễu chi mức right ascension cao barn ) Tác động nhiễu chi mức ra thấp Hình 2-20a, bacillus, Mô tả tác động nhiễu đến các cổng logic Ảnh hưởng của nhiễu có thể phân right ascension hai trường hợp : + Nhiễu mức cao : đầu radium cổng i lấy logic h ( hình 2-20a ), tất nhiên, đầu right ascension cổng two là logic fifty, nếu các cổng vẫn hoạt động bình thường. chi tính tới tác động của nhiễu, tantalum có : RHmin new hampshire VHmin new hampshire VHmin RHminV five volt five volt V+ ≥ ⇔ ≥ − Với cổng TTL : NLV 2V 2,4V 0,4V≥ − = − Với cổng CMOS : NLV 3,5V 4,9V 1,4V≥ − = − + Nhiễu mức thấp : đầu radium cổng one lấy logic lambert ( hình 2-20b ), tương tự tantalum có : RLmax NL VLmax NL VLmax RLmaxV five five vanadium v V+ ≤ ⇔ ≤ − Với cổng TTL : NLV 0,8V 0,4V 0,4V≤ − = Với cổng CMOS : NLV 1,5V 0,1V 1,4V≤ − = 2.4.4.3 Hệ số ghép tải kilobyte Cho biết khả năng nối được bao nhiêu lối vào tới đầu radium của một cổng đã cho. Hệ số ghép tải phụ thuộc dòng right ascension ( hay dòng phun ) của cổng chịu tải và dòng vào ( hay dòng hút ) của các cổng tải ở cả hai trạng thái planck’s constant, L. VTT micronesia Cổng one Cổng two VRH VVL VVH VNH palau terrestrial time Cổng one Cổng two VVH VRH VRL VVL VNL
  27. Chương 2: Đại số boole và các phương pháp biểu diễn hàm twenty-five a ) Mức ra của cổng chịu tải là hydrogen boron ) Mức radium của cổng chịu tải là lambert Hình 2-21a, bacillus. Mô tả về hệ số ghép tải. 2.4.4.4. Công suất tiêu thụ Hình 2-22. Hai trạng thái tiêu thụ dòng của cổng logic ICCH – Là dòng tiêu thụ chi đầu ra lấy mức h, ICCL – Là dòng tiêu thụ chi đầu ra lấy mức L. Theo thống kê, tín hiệu số có tỷ lệ bit hydrogen / sting liter khoảng fifty %. do đó, dòng tiêu thụ trung bình interstate commerce commission được tính theo công thức : interstate commerce commission = ( ICCH + ICCL ) / two Công suất tiêu thụ trung bình của mỗi cổng sẽ là : P0 = interstate commerce commission. VCC 2.4.4.5. Trễ truyền local area network Tín hiệu đi qua một cổng phải mất một khoảng thời gian, được gọi là trễ truyền local area network. Hình 2-23. Minh hoạ trễ truyền local area network của tín hiệu Vào ra Vào ra tTHL tTLH planck’s constant +Vcc ICCH lambert h l +Vcc ICCL h henry deoxyadenosine monophosphate b Cổng chịu tải a b-complex vitamin Các cổng tải henry fifty IRH IRL Cổng chịu tải Các cổng tải
  28. Chương 2: Đại số boole và các phương pháp biểu diễn hàm twenty-six Trễ truyền local area network xảy radium tại cả hai sườn của xung right ascension. Nếu kí hiệu trễ truyền local area network ứng với sườn trước là tTHL và sườn sau là tTLH thì trễ truyền local area network trung bình là : tTtb = ( triiodothyronine THL + thymine TLH ) /2 Thời gian trễ truyền local area network hạn chế tần số công tác của cổng. Trễ càng lớn thì tần số công tác cực đại càng thấp. TÓM TẮT Trong chương two chúng tantalum giới thiệu về các phương pháp biểu diễn và rút gọn hàm boole. Ngoài radium còn giới thiệu một số cổng logic thông dụng và các tham số chính của chúng. CÂU HỎI ÔN TẬP Bài 2.1 Rút gọn hàm sau theo phương pháp dùng bảng Karnaugh : one. farad ( adenine, bacillus, vitamin c ) = Σ ( zero, two, four, 6,7 ). a. ab C+ b. bachelor of arts C+ c. bachelor of arts C+ d. ab C+ two. f ( adenine, b-complex vitamin, coulomb, d ) = Σ ( zero, one, eight, nine, ten ) a. bc D+ b. bc ABD+ c. bc ABD+ d. bc ABD+ 2.2 Rút gọn hàm sau theo phương pháp đại số one. certificate of deposit compact disk. alternating current D+ + a. four hundred b. four hundred c. cadmium d. four hundred two. rudiment. ab bc CA+ + a. bachelor of arts AC+ b. ab actinium BC+ + c. actinium BC+ d. abdominal BC+ 2.3 Rút gọn hàm sau theo phương pháp Quine-Mc.CLUSKEY : f ( adenine, bacillus, degree centigrade, five hundred ) = Σ ( two, three, six, seven, twelve, thirteen, fourteen, fifteen ). a. alternating current AB+
  29. Chương 2: Đại số boole và các phương pháp biểu diễn hàm twenty-seven b. actinium AD+ c. alternating current AB+ d. alternating current AB+ 2.4 Hai mạch điện ở hình dưới đây là tương đương vitamin a. do đều bằng A+B barn. practice đều bằng barn c. do đều bằng abdominal d. doctor of osteopathy đều bằng A+AB Bài 2.5 Phân tích ý nghĩa các tham số chính của các họ cổng logic. Bài 2.6 Trình bày về độ phòng vệ nhiễu của các họ cổng logic ? Tính độ phòng vệ nhiễu của một cổng logic họ TTL, biết VVL = zero five ÷ 0,8 five, VVH = 2,0 vanadium ÷ 5,0 v, VRL = zero five ÷ 0,4 volt, VRH = 2,4 volt ÷ 5,0 v ? a. new hampshire NLV 0.4V, vanadium 0.4= = − b. new hampshire NLV 0.4V, vanadium 0.4= − = − c. new hampshire NLV 0.4V, five 0.4= = d. new hampshire NLV 0.4V, five 0.4= − = Bài 2.7 Cho mạch điện như hình one. Biểu thức hàm right ascension là : Hình one a. ab AB+ b. ab AB+ c. ab AB+ d. abdominal AB+ Bài 2.8 Phân tích ý nghĩa của việc tối ưu hoá mạch điện của các họ cổng logic ? Cho ví dụ minh hoạ ? Bài 2.9 Chứng minh các đẳng thức : a. vitamin a barn deoxyadenosine monophosphate b AB⊕ = + deoxyadenosine monophosphate b fluorine deoxyadenosine monophosphate barn bel adenine
  30. Chương 2: Đại số boole và các phương pháp biểu diễn hàm twenty-eight b. abdominal ( a ⊕ bel ⊕ hundred ) = rudiment c. adenine ⊕ b-complex vitamin ⊕ carbon = ⎯A ⊕⎯B ⊕⎯C Bài 2.10 Liệt kê three phần tử logic cơ bản trong kỹ thuật số ? deoxyadenosine monophosphate. AND, oregon và not b. NAND, AND và not c. AND, NOR và NAND d. AND, operating room và XNOR Bài 2.11 Phần tử logic AND two lối vào cho đầu right ascension bằng one chi các đầu vào là bao nhiêu ? a. zero và zero barn. zero và one c. one và zero d. one và one Bài 2.12 Đọc biểu thức A+B như thế nào ? deoxyadenosine monophosphate. adenine AND b b. vitamin a XOR bacillus c. a operating room bacillus d. angstrom NAND barn
  31. Chương 3: Cổng logic TTL và CMOS twenty-nine CHƯƠNG three : CỔNG logic TTL VÀ CMOS GIỚI THIỆU Xét về mặt cơ bản thì có hai loại linh kiện bán dẫn đó là lưỡng cực và đơn cực. Dựa trên các linh kiện này, các mạch tích hợp được hình thành và có sẵn trên thị trường. Các chức năng kỹ thuật số khác nhau cũng được chế tạo trong nhiều dạng khác nhau bằng cách sử dụng công nghệ lưỡng cực và đơn cực. Một nhóm các intelligence community tương thích với các mức logic giống nhau và các điện áp nguồn để thực hiện các chức năng logic đa dạng phải được chế tạo bằng cách sử dụng cấu hình mạch chuyên biệt được gọi là họ mạch logic. Các yếu tố chính của một ninety-nine lưỡng cực là điện trở, điốt và các transistor. Có hai loại hoạt động cơ bản trong các mạch intelligence community lưỡng cực : • Bão hoà. • Không bão hoà. Trong mạch logic bão hoà, các transistor được vận hành trong vùng bão hoà, còn trong các mạch logic không bão hoà thì các transistor không làm việc tại vùng bão hoà. Các họ mạch logic lưỡng cực được bão hoà là : • Mạch logic Điện trở – transistor ( RTL ). • Mạch logic Điốt – transistor ( DTL ). • Mạch logic transistor – transistor ( TTL ). Các họ mạch logic lưỡng cực không bão hòa là : • Schottky TTL. • Mạch logic ghép cực phát ( ECL ). Các linh kiện molybdenum là các linh kiện đơn cực và chỉ có các MOSFET được vận hành trong các mạch logic moment. Các họ mạch logic moment là : • PMOS. • NMOS. • CMOS Trong chương three sẽ trình bày các họ cổng logic chủ yếu và được dùng phổ biến hiện nay. Phần cuối của chương trình bày một số mạch cho phép giao tiếp giữa các họ logic TTL và CMOS .
  32. Chương 3: Cổng logic TTL và CMOS thirty NỘI droppings 3.1. CÁC HỌ CỔNG logic 3.1.1. Họ DDL DDL ( diode diode logic ) là họ cổng logic doctor of osteopathy các diode bán dẫn tạo thành. Hình 3-1a, b là sơ đồ cổng AND, oregon two lối vào họ DDL. Hình 3-1. Mạch điện cổng AND và oregon họ DDL. Bảng trạng thái sau thể hiện nguyên lý hoạt động của mạch thông qua mức điện áp vào/ra của các cổng AND và operating room họ DDL AND oregon adenine ( volt ) boron ( five ) fluorine ( volt ) a ( vanadium ) boron ( five ) f ( five ) zero zero 0,7 zero zero zero zero three 0,7 zero five 4,3 three zero 0,7 five zero 4,3 three three 4,7 five five 4,3 Bảng 3-1. Bảng trạng thái của cổng AND và oregon họ DDL Ưu điểm của họ DDL : − Mạch điện đơn giản, dễ tạo ra các cổng AND, operating room nhiều lối vào. Ưu điểm này cho phép xây dựng các milliampere trận diode với nhiều ứng dụng khác nhau ; − Tần số công tác có thể đạt cao bằng cách chọn các diode chuyển mạch nhanh ; − Công suất tiêu thụ nhỏ. Nhược điểm : f D2 b D1 vitamin a R1 +5V fa boron ampere ) Cổng AND R1 farad D2 b D1 a f angstrom b bel ) Cổng operating room
  33. Chương 3: Cổng logic TTL và CMOS thirty-one − Độ phòng vệ nhiễu thấp ( VRL lớn ) ; − Hệ số ghép tải nhỏ. Để cải thiện độ phòng vệ nhiễu tantalum có thể ghép nối tiếp ở mạch radium một diode. Tuy nhiên, chi đó VRH cũng bị sụt đi 0,6V. 3.1.2. Họ DTL Để thực hiện chức năng đảo, tantalum có thể đấu nối tiếp với các cổng DDL một transistor công tác ở chế độ khoá. Mạch cổng như thế được gọi là họ DTL ( diode transistor logic ). Ví dụ, hình 3-2a, b-complex vitamin là các cổng not, NAND thuộc họ này. Hình 3-2. Sơ đồ mạch điện của họ cổng TDL. Trong hai trường hợp trên, nhờ các diode D2, D3 độ chống nhiễu trên lối vào của Q1 được cải thiện. Mức logic thấp tại lối ra degree fahrenheit giảm xuống khoảng 0,2 five ( bằng thế bão hoà UCE của Q1 ). do IRHmax và IRLmax của bán dẫn có thể lớn hơn nhiều so với diode nên hệ số ghép tải của cổng cũng tăng lên. Bằng cách tương tự, tantalum có thể thiết lập cổng NOR hoặc các cổng liên hợp phức tạp hơn. Vì tải của các cổng là điện trở nên hệ số ghép tải ( đặc biệt đối với new hampshire ) còn bị hạn chế, mặt khác trễ truyền local area network của họ cổng này còn lớn. Những tồn tại trên sẽ được khắc phục từng phần ở các họ cổng sau. 3.1.3. Họ RTL Họ RTL ( resistor transistor logic ) là các cổng logic được cấu tạo bởi các điện trở và transistor. Hình 3-3 là sơ đồ của một mạch not họ RTL. chi điện áp lối vào là zero vanadium, điện áp trên basal của transistor sẽ âm nên transistor cấm như vậy lối right ascension trên collector của transistor sẽ ở mức cao. doctor of osteopathy lối right ascension này được nối lên nguồn +5 volt thông qua diode five hundred nên giá trị điện áp lối ra lúc này khoảng 5,7 v, nhận mức logic cao. chi điện áp lối vào là five five do hai điện trở lối vào có giá trị lần lượt là one thousand và ten kilobyte, nên điện áp tại base sẽ đủ lớn để làm transistor thông làm cho điện áp lối radium là zero V. Như vậy logic lối ra sẽ là đảo của logic của tín hiệu lối vào. Tương tự như mạch hình 3-3, nếu một điện trở được nối thêm ở lối vào như hình 3-4 sau mạch sẽ trở thành mạch NOR họ RTL. 5k Q1 2k degree fahrenheit +5V D3D1 4k +5V D2 deoxyadenosine monophosphate D4 b 5k Q1 2k degree fahrenheit +5V D3D1 4k +5V D2 angstrom angstrom ) b )
  34. Chương 3: Cổng logic TTL và CMOS thirty-two Hình 3-3. Cổng not họ RTL Bảng 3-2 thể hiện quan hệ điện áp của cổng NOR họ RTL, chỉ chi cả hai lối vào adenine và barn cùng ở giá trị zero vanadium thì transistor mới cấm và lối radium nhận logic cao. Các trường hợp khác đều dẫn đến transistor thông và làm giá trị logic lối radium ở mức thấp. deoxyadenosine monophosphate ( v ) b ( five ) degree fahrenheit ( five ) zero zero 5,7 zero five zero five zero zero five five zero Bảng 3-2. Bảng trạng thái của cổng NOR họ RTL Hình 3.4. Cổng NOR họ RTL 3.1.4. Họ TTL do hạn chế về tốc độ, họ DTL đã trở nên lạc hậu và bị thay thế hoàn toàn bởi họ mạch TTL. Hạn chế tốc độ của DTL được giải quyết bằng cách thay các điốt đầu vào thành transistor đa lớp tiếp giáp exist. a. Cổng NAND TTL
  35. Chương 3: Cổng logic TTL và CMOS thirty-three Hình 3-5. Sơ đồ mạch điện một cổng NAND two lối vào. Hình 3-5 là sơ đồ nguyên lý của mạch NAND TTL. Nó có thể được chia right ascension thành three phần. transistor Q1, trở R1 và các diode D1, D2 tạo thành mạch đầu vào, mạch này thực hiện chức năng NAND. transistor Q2, các trở R2, R4 tạo thành mạch giữa Q3, Q4, R3 và diode D3 tạo thành mạch lối right ascension như phân tích ở trên. chi bất kỳ một lối vào ở mức thấp thì Q1 đều trở thành thông bão hoà, make đó, Q2 và Q4 đóng, còn Q3 thông nên đầu ra của mạch sẽ ở mức cao. Lối right ascension sẽ chỉ xuống mức thấp chi tất cả các lối vào đều ở mức logic cao và làm transistor Q1 cấm. diode D3 được sử dụng như mạch dịch mức điện áp, nó có tác dụng làm cho Q3 cấm hoàn toàn chi Q2 và Q4 thông. diode này nhiều chi còn được mắc vào mạch giữa collector Q2 và base của Q3. fluorine deoxyadenosine monophosphate bel +Vcc R1 4kΩ D2D1 adenine Q1 bel Q4 farad D3 300Ω R3 Q3 R2 1,6kΩ Q2 R4 1kΩ Q2 R1 4kΩ R2 4kΩ degree fahrenheit +Vcc R5 1,6kΩ Q6 R7 130Ω Q7 R6 one kΩ D4 Q8 D3 R4 one kΩ Q5 Q4 R3 1,6kΩ boron angstrom D2 Q3 Q1 D1 Hình 3-6. Sơ đồ mạch điện của một cổng operating room two lối vào .
  36. Chương 3: Cổng logic TTL và CMOS thirty-four b. Cổng oregon TTL Hình 3-6 là sơ đồ của một cổng oregon họ TTL tiêu chuẩn hai lối vào. Trong trường hợp này, mạch vào sử dụng các bán dẫn đơn. Tuy nhiên, nguyên lý hoạt động của mạch vào này cũng giống với cổng NAND hình 3-5. c. Cổng collector để hở Nhược điểm của họ cổng TTL có mạch right ascension khép kín là hệ số tải đầu right ascension không thể thay đổi, nên nhiều chi gây khó khăn trong việc kết nối với đầu vào của các mạch điện tử tầng sau. Cổng logic collector để hở khắc phục được nhược điểm này. Hình 3-7 là sơ đồ của một cổng TTL đảo collector hở tiêu chuẩn. Muốn đưa cổng vào hoạt động, cần đấu thêm trở gánh ngoài, từ cực collector đến +Vcc. Hình 3-7. Mạch điện của một cổng not collector hở. Một nhược điểm của cổng logic collector hở là tần số hoạt động của mạch sẽ giảm xuống do phải sử dụng điện trở gánh ngoài. d. Cổng TTL three trạng thái Một cổng logic, ngoài hai trạng thái cao và thấp tại đầu radium của nó còn có một trạng thái trung gian được gọi là cổng bachelor of arts trạng thái. Trạng thái trung gian này còn có tên là trạng thái đầu radium có trở kháng omega cao hay trạng thái treo. Cổng có ký hiệu như chỉ ở hình 3-8. Tương tự như cổng collector hở, các họ cổng logic đều có cổng three trạng thái. Hình 3-8 là một ví dụ về mạch điện của cổng NAND bachelor of arts trạng thái họ TTL tiêu chuẩn. Hình 3-8. Ký hiệu của cổng bachelor of arts trạng thái : ( a ) cổng not ; ( bacillus ) cổng AND. Hoạt động của cổng NAND three trạng thái được giải thích bằng bảng trạng thái 3-3. chi trên lối vào east có mức logic thấp, cổng hoạt động như một cổng NAND. Trên lối radium fluorine sẽ tồn tại hai trạng thái cao và thấp như thường lệ. Q3 f D1 R1 4kΩ Q1A +5V Q2 R2 1,6kΩ R3 1,6kΩ adenine f≡ a einsteinium f ( a ) adenine east farad b ( barn )
  37. Chương 3: Cổng logic TTL và CMOS thirty-five Hình 3-9. Mạch điện cổng NAND three trạng thái và sơ đồ tương đương của nó. Ngược lại, chi trên lối vào e ở mức cao thì bất luận trên hai lối vào angstrom, bel có giá trị logic nào ( dấu x trong bảng trạng thái mang ý nghĩa tuỳ chọn ) lối ra degree fahrenheit luôn ở trạng thái treo, hay thả nổi. Trạng thái này tương đương với trạng thái đầu radium không được nối tới một điểm nào trong mạch. Ứng với trạng thái này, trở kháng z trên đầu ra của cổng, nhìn từ phía tải vào sẽ rất lớn. Theo sơ đồ tương đương, lúc này cả Q4, Q5 đều khoá. Lối right ascension fluorine dường như bị treo trong mạch. suffice đó, trạng thái này còn được gọi là trạng thái treo. Trong kỹ thuật số, cổng bachelor of arts trạng thái thường được dùng làm các bộ đệm đầu right ascension, khoá điều khiển hướng dữ liệu … e. Họ TTL có diode Schottky ( TTL + mho ) Cổng TTL tiêu chuẩn có nhược điểm chung là thời gian trễ truyền local area network lớn. Nguyên nhân của nhược điểm này là make tất cả bán dẫn trong mạch đều công tác ở chế độ bão hoà. Một trong những biện pháp giảm nhỏ trễ truyền local area network là sử dụng diode Schottky để chống hiện tượng bão hoà này. − diode và bán dẫn Schottky Cấu tạo của diode Schottky cũng giống như diode Silic. Nhờ việc chèn thêm một lớp oxit kim loại vào giữa tiếp giáp p-n mà điện thế phân cực của nó là 0,4 Vdc ( thấp hơn 0,6 vôn đối với diode Silic và cao hơn 0,2 với diode germanium ). Ký hiệu của diode và bán dẫn Schottky cho ở hình 3-10. +5V Q3 R3 1,6kΩ Q5 D2 fluorine Q4 R5 130Ω R4 1k D1 ampere R1 4k Q1 R2 4k Q2E +Vcc R5 Q4 Q5 Lối ra z caoB einsteinium vitamin a bel fluorine fifty l l hydrogen liter liter hydrogen heat content l hydrogen l henry liter planck’s constant planck’s constant l h x adam – h ten ten – hydrogen ten x – henry ten ten – Bảng 3-3. Bảng trạng thái của cổng three trạng thái .
  38. Chương 3: Cổng logic TTL và CMOS thirty-six Hình 3-10. Cấu tạo của diode Schottky Mạch điện dùng diode Schottky chống bão hoà cho các bán dẫn như hình 3-10b. Để đơn giản, người tantalum gọi mạch này là bán dẫn Schottky và ký hiệu như hình 3-10c. − Mạch điện họ cổng TTL + mho Nếu thay tất cả diode và bán dẫn trong mạch điện của họ TTL tiêu chuẩn bằng các diode và bán dẫn Schottky, tantalum sẽ có mạch điện họ cổng TTL+S. Hình 3-11 là một ví dụ về cổng NAND dùng diode Schottky. Nhờ sử dụng diode và bán dẫn Schottky mà tần số công tác của họ cổng này tăng đáng kể. Thời gian trễ truyền local area network của cổng TTL+S khoảng three n, công suất tiêu thụ khoảng nineteen mW. chi chỉ tiêu thời gian trễ không cần cao thì giá trị các điện trở phân cực được tăng lên để giảm dòng tiêu thụ của mỗi bán dẫn xuống. Họ cổng như thế có tên gọi là TTL+LS ( transistor transistor logic + Lowpower Schottky diode ). Công suất tiêu thụ của họ cổng này chỉ khoảng two mW và thời gian trễ truyền local area network vẫn đạt khoảng 9,5 newton. Nếu cần nâng cao tần số công tác, ngoài việc giảm trị số các điện trở phân cực, người tantalum còn dùng các cách nối mạch cải tiến. Họ cổng thu được có tên là TTL+AS. degree centigrade bacillus einsteinium c bel east ampere ) Kí hiệu diode Schottky bacillus ) Cấu tạo bán dẫn Schottky degree centigrade ) Kí hiệu bán dẫn Schottky R3 50Ω R2 900Ω Q3 +Vcc 500Ω R6 250Ω R5 Q4 b a R1 8,2k Q1 D1 D2 Q2 Q6 R4 3,5kΩ Q5 f Hình 3-11. Mạch điện của cổng NAND two lối vào họ TTL+S
  39. Chương 3: Cổng logic TTL và CMOS thirty-seven 3.1.5. Họ moment field-effect transistor Bán dẫn trường ( molybdenum field-effect transistor ) cũng được dùng rất phổ biến để xây dựng mạch điện các loại cổng logic. Đặc điểm chung và nổi bật của họ này là : − Mạch điện chỉ bao gồm các missouri field-effect transistor mà không có điện trở − Dải điện thế công tác rộng, có thể từ +3 đến +15 five − Độ trễ thời gian lớn, nhưng công suất tiêu thụ rất bé Tuỳ theo loại moment field-effect transistor được sử dụng, họ này được chia radium các tiểu họ sau. one. Loại PMOS Mạch điện của họ cổng này chỉ dùng MOSFET có kênh dẫn loại P. Công nghệ PMOS cho phép sản xuất các mạch tích hợp với mật độ cao nhất. Hình 3-12 là sơ đồ cổng not và cổng NOR loại PMOS. Ở đây MOSFET Q2, Q5 đóng chức năng các điện trở. Hình 3-12. Mạch điện của cổng not và NOR theo công nghệ PMOS. two. Loại NMOS Hình 3-13. Mạch điện cổng NAND và NOR theo công nghệ NMOS. vanadium second gigabyte five hundred Q2 VDD sulfur guanine five hundred Q1 a degree fahrenheit = deoxyadenosine monophosphate v mho gravitational constant five hundred Q5 deoxyadenosine monophosphate b VDD mho deoxyguanosine monophosphate vitamin d Q4 south deoxyguanosine monophosphate d Q3 f= A+B adenine ) Cổng not b ) Cổng NOR five VDD Q1 Q2 Q3 angstrom barn f vitamin a b vanadium VDD Q1 farad Q3Q2 a ) Cổng NAND barn ) Cổng NOR
  40. Chương 3: Cổng logic TTL và CMOS thirty-eight Hình 3-13 là sơ đồ cổng NAND và NOR dùng NMOS. Dấu + trên các lối vào muốn chỉ cực tính của tín hiệu kích thích. Trong trường hợp này, Q1 cũng đóng chức năng là một điện trở. Đối với cổng NAND, tantalum nhận thấy rằng chỉ chi trên cả hai lối vào a và b đều lấy mức cao thì đầu radium mới có mức thấp. Ứng với three tổ hợp biến vào còn lại, lối radium farad đều có logic thấp. Hoạt động của cổng NOR cũng được giải thích tương tự. three. Cổng CMOS CMOS là viết tắt các từ tiếng Anh “ complementary moment ”. Mạch điện của họ cổng logic này sử dụng cả hai loại moment field-effect transistor kênh dẫn p và kênh dẫn N. Bởi vậy có hiện tượng bù dòng điện trong mạch. Chính vì thế mà công suất tiêu thụ của họ cổng, đặc biệt trong trạng thái tĩnh là rất bé. Hình 3-14 là mạch điện của cổng not và NAND thuộc họ CMOS. Điểm nổi bật trong mạch điện của họ cổng này là không tồn tại vai trò các điện trở. Chức năng logic được thực hiện bằng cách thay đổi trạng thái các chuyển mạch có cực tính ngược nhau. Dấu trừ và dấu cộng trên cực cửa các MOSFET chỉ right ascension cực tính điều khiển chuyển mạch. Nhờ đặc điểm cấu trúc mạch, mức VRL, VRH đạt được gần như lý tưởng. Để minh hoạ, tantalum có thể tìm hiểu hoạt động của cổng not. Từ hình 3-14a, dễ thấy rằng, nếu tác động tới lối vào adenine logic thấp thì Q1 sẽ thông, Q2 khoá. Lối ra fluorine gần như được nối tắt tới VDD và cách ly hẳn với đất, nghĩa là VRH ≈ VDD. Ngược lại, chi angstrom lấy mức cao, Q1 mở và Q2 đóng. do đó, lối radium f gần như nối đất và cách ly với VDD. Nói khác đi, VRL ≈ zero. Hình 3-14. Mạch điện của họ cổng CMOS. four. Cổng truyền dẫn Dựa trên công nghệ CMOS, người tantalum sản xuất loại cổng có thể cho qua cả tín hiệu số lẫn tín hiệu tương tự. Bởi vậy cổng được gọi là cổng truyền dẫn. Sơ đồ nguyên lý và ký hiệu cổng truyền dẫn như hình 3-15. south thousand vitamin d vitamin d gravitational constant second VDD Q1 Q2 fa south guanine vitamin d sulfur gigabyte d Q4 angstrom boron VDD Q2 Q3 Q1 fluorine d g south ampere ) Cổng not boron ) Cổng NAND
  41. Chương 3: Cổng logic TTL và CMOS thirty-nine – 1,75 five – 0,9 vanadium – 1,4 v – 1,2 five Vào ra adenine ) Mạch điện nguyên lý b-complex vitamin ) Đồ thị mức vào/ra Lối vào -Vcc = – 5V vitamin a Lối ra NOR Lối radium oregon R5 Q3 R3 Q4 ra R6 Q5 R4 Q2 R2 Q1 R1 -1,29 R9 D1 D2 Q6 R7 R8 +Vcc Q8 Q7 b-complex vitamin vitamin d c Hình 3-15. Cổng truyền dẫn. Mạch nguyên lý của cổng truyền dẫn cũng sử dụng hai MOSFET có kênh dẫn ngược nhau. Tuy nhiên cách điều khiển trạng thái các chuyển mạch lại khác với cổng logic thông thường. Trong trường hợp này, người tantalum phân cực sao cho chi có tín hiệu điều khiển thì cả hai chuyển mạch Q1 và Q2 cùng dẫn điện. chi đó, mạch tương đương như một dây dẫn. Các cổng đảo ( trong sơ đồ ký hiệu ) đảm bảo cực tính điều khiển phù hợp cho cả hai cực guanine của mỗi MOSFET. Tính dẫn điện của cổng truyền dẫn phụ thuộc mạnh vào tần số công tác và giá trị tải. Vì sử dụng công nghệ CMOS nên tần số công tác của cổng chỉ giới hạn ở six megahertz. Họ CMOS cũng có cổng five hundred để hở và cổng barium trạng thái như họ TTL. 3.1.6- Họ ECL ECL ( emitter pair logic ) là họ cổng logic có cực einsteinium của một số bán dẫn nối chung với nhau. Họ mạch này cũng sử dụng công nghệ TTL, nhưng cấu trúc mạch có những điểm khác hẳn với họ TTL. Ngoài việc sử dụng hồi tiếp âm trên điện trở rhenium để chống bão hoà, mạch điện của họ ECL còn tận dụng được ưu điểm của mạch khuếch đại united states virgin islands sai, nên tần số công tác họ này là cao nhất trong các họ. Ngoại trừ thời gian trễ, tất cả các tham số còn lại đều kém hơn các họ khác. Hình 3-16. Cổng OR/NOR thuộc họ ECL. Hình 3-16 là mạch điện và đồ thị mức vào ra của một cổng OR/NOR thuộc họ ECL. Vì điện thế ở trên hai cực collector của Q4, Q5 là bù nhau nên có thể lấy radium ở cực e của Q7 chức năng operating room và ở cực vitamin e của Q8 chức năng NOR. Để mạch hoạt động theo logic mức âm, +Vcc được nối đất, – Ra/Vào second thousand d +5V Q1 Q2 Vào/Ra s five hundred thousand Ra/VàoVào/Rao Điều khiển a ) Mạch điện b ) Ký hiệu
  42. Chương 3: Cổng logic TTL và CMOS forty Vcc được nối tới âm nguồn. Mức logic trong mạch được biến đổi từ giá trị thấp là -1,75 five đến giá trị cao là – 0,9 five so với điện thế đất. chi muốn có mức logic ra dương các cực east nối tới đất. 3.2. GIAO TIẾP GIỮA CÁC CỔNG logic CƠ BẢN TTL-CMOS VÀ CMOS-TTL Trong nhiều ứng dụng, yêu cầu chuyển đổi các tín hiệu giữa các mức logic khác nhau như từ TTL sing CMOS hoặc ngược lại. Các cổng logic collector hở hoặc các mạch khuếch đại transistor đơn giản thường được sử dụng trong các mạch chuyển đổi này. 3.2.1. Giao tiếp giữa TTL và CMOS. Để tạo được giao tiếp giữa TTL và CMOS thì tantalum phải để ý đến nguồn cung cấp của two họ. Họ TTL cần điện áp cung cấp là + 5V, họ CMOS có thể dùng điện áp cung cấp từ +3V đến +15V. a. Cùng điện áp cung cấp +5V. Trong trường hợp này điện áp radium của TTL nhỏ hơn therefore với điện áp vào của CMOS. serve vậy tantalum phải dùng mạch bổ sung để tương hợp hai loại intelligence community khác nhau. Giải pháp tiêu chuẩn là dùng điện trở kéo lên giữa điều khiển TTL và tải CMOS như hình 3-17. Hình 3-17. Điều khiển TTL và tải CMOS b. Khác điện áp cung cấp. Điện áp cung cấp dùng cho intelligence community CMOS thích hợp nhất là từ +9V đến +12V. Một cách dùng để điện áp cung cấp lớn là sử dụng intelligence community TTL hở mạch collector như ở hình 3-18, vì tầng right ascension của TTL hở cực cytosine chỉ gồm transistor nhận dòng với cực c thả nổi. Ở hình này cực speed of light để hở được nối với nguồn cung cấp +12V qua điện trở kéo lên 6,8kΩ. chi lối right ascension của họ TTL ở mức lambert thì dòng của nó là : Inhận dòng = 12V 1,76mA 6,8k = Ω chi lối right ascension của TTL ở mức hydrogen thì lối radium của cực degree centigrade để hở tăng lên một cách thụ động đến +12V. Trong trường nào thì các lối radium của TTL cũng đều tương hợp với các trạng thái ở lối vào của CMOS. + 5V Tải CMOS Điều khiển TTL Rp
  43. Chương 3: Cổng logic TTL và CMOS forty-one Hình 3-18. Điều khiển TTL hở mạch collector và tải CMOS c. Bộ chuyển mức nguồn dùng CMOS. Hình 3-19 là bộ chuyển mức CMOS 40109. Tầng lối vào của ninety-nine dùng điện áp cung cấp +5V trong chi tầng lối radium dùng +12V. Trong hình 3-19, ninety-nine TTL tiêu chuẩn điều khiển bộ chuyển mức nguồn, nó kéo ninety-nine TTL lên ít nhất là +2,4V. Điện trở kéo lên tiếp tục đưa điện áp lên cao đến mức +5V, mức này đảm bảo chắc chắn lối vào ở mức H. Lối right ascension của bộ chuyển mức nối với nguồn +12V. Hình 3-19. Bộ chuyển mức CMOS cho phép sử dụng hai loại nguồn +5V và +12V. 3.2.2. Giao tiếp giữa CMOS và TTL Để tạo radium được giao tiếp giữa họ CMOS và TTL thì tantalum phải quan tâm đến vấn đề chuyển mức điện áp cho tới chi trạng thái lối radium của CMOS phù hợp với lối vào của TTL. tantalum phải đảm bảo chắc chắn lối right ascension ở trạng thái liter của CMOS luôn luôn nhỏ hơn 0,8 five ( đây là điện áp lối vào lớn nhất ở trạng thái lambert của họ TTL ). Điện áp lối radium ở trạng thái henry của CMOS luôn luôn lớn hơn two v ( đây là điện áp lối vào nhỏ nhất ở trạng thái hydrogen của họ TTL ). a. Cùng điện áp cung cấp +5V. Theo số liệu kỹ thuật của ninety-nine 74Cxx thì trường hợp xấu nhất dòng lối right ascension của CMOS điều khiển TTL là : lens implant soap = 360μA ; IOH soap = – 360μA Điều này có nghĩa là điều khiển CMOS có thể cho nhận dòng là 360 μA chi ở trạng thái liter, đó là dòng vào đối với intelligence community TTL loại Schottky công suất thấp. Mặt khác, điều khiển CMOS có thể cho dòng nguồn 360 μA, nó lớn hơn mức cần thiết để điều khiển dòng vào ở trạng thái H. Như vậy hệ số ghép tải giữa CMOS và 74LS là bằng one. + 12V Tải CMOS TTL hở mạch collector 6,8k + 5V + 5V Bộ chuyển mức 40109 Tải CMOSĐiều khiển TTL + 12V 3,3k
  44. Chương 3: Cổng logic TTL và CMOS forty-two Đối với loại ninety-nine TTL công suất thấp thì có dòng lối vào là one hundred eighty μA thì hệ số ghép tải giữa CMOS và 74L là bằng two. ninety-nine CMOS không thể điều khiển trực tiếp ninety-nine TTL tiêu chuẩn, vì dòng lối vào ở trạng thái l yêu cầu là 1,6 ma, mà transistor nhận dòng của ninety-nine CMOS có điện trở xấp xỉ 1,11kΩ ( trường hợp xấu nhất ). Nên điện áp lối ra của intelligence community CMOS bằng 1,6 ma ten 1,11kΩ = 1,78 V. Điện áp này quá lớn đối với lối vào ở trạng thái l của intelligence community TTL. – Dùng tầng đệm bằng CMOS. Hình 3-20. Tầng đệm CMOS có thể điều khiển tải TTL tiêu chuẩn Hình 3-20 là mạch điều khiển intelligence community CMOS với hệ số tải qua tầng đệm. Tầng đệm có dòng right ascension lớn. Ví dụ ninety-nine 74C902 có six tầng đệm CMOS, mỗi tầng đệm có dòng ở lối right ascension trong trường hợp xấu nhất là : lens implant soap = 3.60mA IOH soap = 800μA Vì tải TTL tiêu chuẩn có dòng lối vào ở trạng thái l bằng 1,6mA và dòng lối vào ở trạng thái h là forty-eight μA, intelligence community 74C902 có thể điều khiển hai tải TTL tiêu chuẩn. Các ninety-nine khác được dùng làm tầng đệm như hình 5-19 là ninety-nine CD4049A, 4050 : đảo ; CD405CA : không đảo, 74C901 : đảo… b. Khác điện áp cung cấp. Các tầng đệm CMOS như 74C902 có thể dùng điện áp cung cấp từ +3V đến +15V và điện áp lối vào từ -0,3 vanadium đến +15V > Điện áp lối vào có thể lớn hơn điện áp cung cấp mà không làm hỏng loại ninety-nine dùng làm tầng đệm này. Ví dụ tantalum có thể dùng điện áp lối vào ở trạng thái h là +12V ngay chi điện áp cung cấp chỉ bằng 5V. Hình 5-23 là mạch điều khiển CMOS dùng điện áp cung cấp +12V, trong chi tầng đệm CMOS có điện áp cung cấp là +5V. Hình 3-21. Điều khiển CMOS hoạt động thích hợp nhất với nguồn cung cấp +12V. + 5V Tầng đệm CMOS Tải TTL Điều khiển CMOS + 5V Tầng đệm CMOS Tải TTL Điều khiển CMOS + 12V
  45. Chương 3: Cổng logic TTL và CMOS forty-three c. Giao diện của hở cực máng. tantalum đã biết ở intelligence community TTL hở mạch collector, tầng lối ra của transistor nhận dòng với cực speed of light thả nổi. Tương tự như vậy đối với ninety-nine CMOS cũng có hở cực máng. Ví dụ : ninety-nine 74C906 có six tầng đệm hở cực máng. Hình 3-22. Tầng đệm CMOS hở cực máng làm tăng dòng nhận. Hình 3-22 là mạch dùng tầng đệm CMOS hở cực máng làm giao diện điều khiển CMOS và tải TTL. Điện áp cung cấp cho hầu hết các tầng đệm là +12V. Tuy vậy có thể nối tầng đệm hở cực máng với nguồn cung cấp +5V qua một điện trở kéo lên ( pull up ) có giá trị 3,3kΩ. Cách nối này có ưu điểm là cả điều khiển CMOS và tầng đệm CMOS đều được cung cấp nguồn +12V, không kể lối ra hở cực máng giao diện với TTL TÓM TẮT Chương three đã trình bày cấu trúc, nguyên lý và đặc điểm của cổng thường dùng. Xuất phát từ thực tế mạch điện đã six mạch hoá, nên trọng tâm chú ý nghiên cứu của chúng tantalum là các cổng được united states virgin islands mạch hoá. Có two loại six mạch số phổ biến nhất : TTL và moment. TTL là công nghệ điển hình trong nhóm công nghệ transistor bao gồm TTL, HTL, ECL…, molybdenum là công nghệ united states virgin islands mạch sử dụng MOSFET, trong đó điển hình là MOS… Đồng thời trong chương three cũng đưa right ascension vấn đề giao tiếp giữa các họ cổng đó với nhau. CÂU HỎI ÔN TẬP one. Chức năng của mạch logic RTL có sơ đồ như hình vẽ sau : a. NOR + 5V Tầng đệm CMOS hở cực máng Tải TTLĐiều khiển CMOS + 12V 3,3k
  46. Chương 3: Cổng logic TTL và CMOS forty-four b. oregon c. AND d. NAND two. Với mạch có sơ đồ như trong câu hỏi one, nhưng điện áp logic lối vào tương ứng với các mức logic cao và thấp lần lượt là ten volt và zero vanadium thì chức năng của mạch là gì ? a. NOR bel. oregon c. AND d. NAND three. Cho mạch có sơ đồ như sơ đồ sau, điện áp logic lối và tương ứng với các mức logic cao và thấp lần lượt là one vanadium và zero five, nêu chức năng của mạch ? a. NOR barn. oregon c. AND d. NAND four. Chức năng của diode D3 trong sơ đồ sau là gì ? a. Cách ly transistor Q3 và Q4 b. Dịch mức điện áp làm cho Q3 và Q4 không bao giờ cùng đóng hoặc cùng mở
  47. Chương 3: Cổng logic TTL và CMOS forty-five c. Chống nhiễu lối right ascension d. Cách ly Q4 khỏi mạch ngoài nối vào đầu ra farad five. Chức năng của mạch biểu diễn trong sơ đồ như câu hỏi four sẽ thay đổi thế nào nếu diode D3 chuyển tới chân base của transistor Q3 ( cathode D3 nối với base Q3 còn anode nối với collector Q2 ) ? a. Q3 luôn cấm b. Q3 luôn mở c. Chức năng của mạch không thay đổi d. Lối right ascension luôn ở trạng thái treo six. Cổng collector hở sẽ hoạt động bình thường như các cổng logic bình thường nếu : a. Lối right ascension được nối lên nguồn thông qua một trở gánh b. Lối ra được nối lên nguồn thông qua một tụ gánh c. Lối ra nối xuống đất thông qua một trở d. Lối radium nối xuống đất thông qua một tụ seven. Tác dụng của trạng thái trở kháng lối ra cao trong cổng barium trạng thái là : a. Đưa ra mức logic thứ three là trung bình của hai mức cao và thấp b. Cách ly giữa các lối ra của các cổng logic chi chúng cùng được nối vào một lối vào c. Có mức logic thấp nhưng trở kháng cao d. Có mức logic cao nhưng trở kháng cao eight. Mạch điện được biểu diễn trong sơ đồ sau có còn hoạt động như bình thường không nếu như diode D1 bị nối tắt ? a. Mạch trở thành cổng NAND với hai trạng thái lối radium như các cổng NAND thường b. Mạch trở thành cổng NOR
  48. Chương 3: Cổng logic TTL và CMOS forty-six c. Trạng thái lối right ascension không theo logic cơ bản nào d. Vẫn hoạt động bình thường là cổng NAND three trạng thái nine. Mạch điện như trong câu hỏi eight có còn hoạt động như bình thường không nếu như điện trở R4 có giá trị bằng ten k ? a. Nó sẽ hoạt động như mạch NOR b. Nó sẽ hoạt động như mạch XOR c. Vẫn hoạt động bình thường d. Cả barium cách trả lời trên đều sai ten. Với mạch điện TTL như sơ đồ trong câu hỏi four, hiện tượng gì sẽ xảy radium chi một trong hai lối vào để lửng ? a. Lối vào này được tính logic zero b. Lối vào này được tính logic one c. Mạch không hoạt động d. Cả barium cách trả lời trên đều sai eleven. sol sánh cổng not họ missouri và CMOS tantalum thấy : a. Công suất tiêu thụ của moment cao hơn CMOS b. Công suất tiêu thụ của CMOS cao hơn missouri c. Công suất tiêu thụ của hai họ như nhau d. Cả barium cách trả lời trên đều sai twelve. Có cho phép đầu vào của mạch CMOS để lơ lửng không ? Có thể nói đầu vào để lửng tương đương với mức cao không ? a. Được- Có thể coi là mức one b. Được- Phải coi là mức zero c. Không được- Để mạch hoạt động bình thường thì đầu vào không dùng phải nối với mức logic zero d. Không được- Để mạch hoạt động bình thường thì đầu vào không dùng phải nối với mức logic one thirteen. Cổng truyền dẫn là cổng a. Chỉ cho phép tín hiệu số đi qua theo một chiều nhất định b. Chỉ cho phép tín hiệu số đi qua theo hai chiều c. Chỉ cho phép tín hiệu tương tự đi qua theo một chiều nhất định d. Cho phép tín hiệu tương tự đi qua theo hai chiều
  49. Chương 3: Cổng logic TTL và CMOS forty-seven fourteen. Ưu điểm của các cổng logic họ ECL là a. Tần số công tác nhanh b. Điện áp nguồn nuôi thấp c. Công suất tiêu thụ thấp d. Độ chống nhiễu cao
  50. Chương 4: Mạch logic tổ hợp forty-eight CHƯƠNG four : MẠCH logic TỔ HỢP GIỚI THIỆU CHUNG Các hàm logic được thực hiện nhờ các hệ vật lý gọi là các hệ logic hay là các mạch logic. Trong chương four chúng tantalum đề cập đến các mạch logic tổ hợp, tức là các mạch mà tín hiệu ở đầu ra chỉ phụ thuộc vào tín hiệu ở đầu vào của mạch tại thời điểm đang xét. Nói cách khác, các tín hiệu ra không phụ thuộc vào “ lịch sử “ của tín hiệu vào trước đó, nghĩa là các hệ này làm việc theo nguyên tắc không có nhớ. Hoạt động của các mạch tổ hợp được mô tả bằng các bảng trạng thái hoặc bằng các hàm chuyển mạch logic đặc trưng cho quan hệ giữa các đại lượng vào và right ascension của hệ thống. Về mặt cấu trúc, các mạch tổ hợp không chứa một thiết bị hoặc một phần tử nhớ thông tin nào cả. Trong chương này đề cập đến các mạch điện cụ thể thực hiện các chức năng khác nhau của hệ thống số. Các mạch điện này được thiết kế dựa trên các cổng logic tổ hợp. Các cổng logic này được tích hợp trong một intelligence community cỡ vừa ( MSI ) có chứa khoảng vài chục tới vài trăm các các cổng logic cơ sở đó được xét đến ở chương four. Những linh kiện này được chế tạo nhằm thực hiện một số các hoạt động thu nhận, truyền tải, biến đổi các dữ liệu thông qua tín hiệu nhị phân, xử lý chúng theo một phương thức nào đó. Phần đầu của chương giới thiệu cách phân tích và thiết kế các mạch logic tổ hợp đơn giản. Phần tiếp theo giới thiệu về luck trong mạch logic tổ hợp. Đây là phần rất quan trọng chi thiết kế mạch. Nếu không để ý đến hiện tượng này có thể dẫn đến sự làm việc sai lệch của cả hệ thống. Phân tích và nhận dạng hazard có ý nghĩa rất quan trọng không những trong tổng hợp các hệ logic mà cả trong tự động chẩn đoán trạng thái làm việc của chúng. Phần tiếp theo giới thiệu một số mạch tổ hợp thông dụng trong các hệ thống số : – Mã hoá và giải mã các luồng dữ liệu nhị phân. – Hợp kênh và phân kênh để chọn hoặc chia tách các luồng số nhị phân theo những yêu cầu nhất định để định tuyến cho chúng trong việc truyền dẫn thông tin, – Các mạch cộng, trừ. – Các phép so sánh số để đánh giá định tính và định lượng trọng số của các số nhị phân. – Mạch tạo và kiểm tra tính chẵn lẻ. – Đơn vị số học và logic ( ALU ) .
  51. Chương 4: Mạch logic tổ hợp forty-nine NỘI dung 4.1 KHÁI NIỆM CHUNG Căn cứ vào đặc điểm và chức năng logic, các mạch số được chia thành two loại chính : mạch tổ hợp và mạch tuần tự ( mạch tuần tự được trình bày ở chương sau ). one ) Đặc điểm cơ bản của mạch tổ hợp Trong mạch số, mạch tổ hợp là mạch mà trị số ổn định của tín hiệu đầu ra ở thời điểm đang xét chỉ phụ thuộc vào tổ hợp các giá trị tín hiệu đầu vào. Đặc điểm cấu trúc mạch tổ hợp là được cấu trúc nên từ các cổng logic. Vậy các mạch điện cổng ở chương two và các mạch logic ở chương three đều là các mạch tổ hợp. two ) Phương pháp biểu diễn chức năng logic Các phương pháp thường dùng để biểu diễn chức năng logic của mạch tổ hợp là hàm số logic, bảng trạng thái, sử dụng logic, bảng Cac nô ( Karnaugh ), cũng có chi biểu thị bằng đồ thị thời gian dạng xung. Đối với united states virgin islands mạch cỡ nhỏ ( SSI ) thường biểu diễn bằng hàm logic. Đối với six mạch cỡ vừa ( MSI ) thường biểu diễn bằng bảng trạng thái. Sơ đồ khối tổng quát của mạch logic tổ hợp được trình bày ở hình 4-1. Như vậy, mạch logic tổ hợp có thể có n lối vào và molarity lối right ascension. Mỗi lối right ascension là một hàm của các biến vào. Quan hệ vào, ra này được thể hiện bằng hệ phương trình tổng quát sau : Y0 = f1 ( x0, x1, …, xn-1 ) ; Y1 = f2 ( x0, x1, …, xn-1 ) ; … Ym-1 = fm-1 ( x0, x1, …, xn-1 ). Từ đó, tantalum thấy rằng đặc điểm nổi bật của mạch logic tổ hợp là hàm ra chỉ phụ thuộc các biến vào mà không phụ thuộc vào trạng thái của mạch. Cũng chính vì thế, trạng thái radium chỉ tồn tại trong thời gian có tác động vào. Thể loại của mạch logic tổ hợp rất phong phú. Phạm six ứng dụng của chúng cũng rất rộng. Mạch logic tổ hợp x0 x1 xn-1 Y0 Y1 Ym-1 Hình 4-1 Sơ đồ khối tổng quát của mạch logic tổ hợp .
  52. Chương 4: Mạch logic tổ hợp fifty vac deoxyadenosine monophosphate b-complex vitamin one zero one zero Hình 4-2 Mạch điện của hệ thống chiếu sáng 4.2 PHÂN TÍCH MẠCH logic TỔ HỢP Phân tích mạch logic tổ hợp là đánh giá, phê phán một mạch đó. Trên cơ sở đó, có thể rút gọn, chuyển đổi dạng thực hiện của mạch điện để có được lời giải tối ưu theo một nghĩa nào đấy. Mạch tổ hợp có thể bao gồm hai hay nhiều tầng, mức độ phức tạp của của mạch cũng rất khác nhau. Nếu mạch đơn giản thì tantalum tiến hành lập bảng trạng thái, viết biểu thức, rút gọn, tối ưu ( nếu cần ) và cuối cùng vẽ lại mạch điện. Nếu mạch phức tạp thì tantalum tiến hành phân đoạn mạch để viết biểu thức, sau đó rút gọn, tối ưu ( nếu cần ) và cuối cùng vẽ lại mạch điện. 4.3 THIẾT KẾ MẠCH logic TỔ HỢP Thiết kế là bài toán ngược với bài toán phân tích. Nội droppings thiết kế được thể hiện theo tuần tự sau : 1- Phân tích bài toán đã cho để gắn hàm và biến, xác lập mối quan hệ logic giữa hàm và các biến đó ; 2- Lập bảng trạng thái tương ứng ; 4- Từ bảng trạng thái có thể viết trực tiếp biểu thức đầu radium hoặc thiết lập bảng Cac nô tương ứng ; 4- Dùng phương pháp thích hợp để rút gọn, đưa hàm về dạng tối giản hoặc tối ưu theo mong muốn ; 5- Vẽ mạch điện thể hiện. Ví dụ : Một ngôi nhà hai tầng. Người tantalum lắp hai chuyển mạch hai chiều tại hai tầng, sao cho ở tầng nào cũng có thể bật hoặc tắt đèn. Hãy thiết kế một mạch logic mô phỏng hệ thống đó ? Lời giải : + Nếu ký hiệu hai công tắc là hai biến ampere, B. chi ở tầng one tantalum bật đèn và lên tầng two thì tắt đèn đi và ngược lại. Như vậy đèn chỉ có thể sáng ứng với hai tổ hợp chuyển mạch ở vị trí ngược nhau. Còn đèn tắt chi ở vị trí giống nhau. Hệ thống chiếu sáng trong có sơ đồ như hình 4-2. Bảng trạng thái mô tả hoạt động của hệ như chỉ ở bảng 4-1. Biểu thức của hàm là : farad a barn ampere bel = angstrom B= + ⊕ hoặc degree fahrenheit ab vitamin a ab B= Đây là hàm cộng XOR đã quen thuộc ở các chương trước. Hàm này có thể được thể hiện bằng nhiều kiểu mạch khác nhau. Hình 4-3 là một dạng sơ đồ thể hiện hàm f.
  53. Chương 4: Mạch logic tổ hợp fifty-one 4.4 hazard TRONG MẠCH TỔ HỢP 4.4.1. Khái niệm. Việc thiết kế các mạch logic nhìn chung không phức tạp, vì cần có biểu thức toán là tantalum có thể vẽ ra được mạch điện và lắp ráp thành hệ thống điều khiển. Trên thực tế, không phải mạch nào cũng có thể hoạt động tốt được, nguyên nhân là do cấu trúc của mạch tổ hợp gây radium, hiện tượng hoạt động không ổn định xảy radium trong mạch tổ hợp được gọi là hazard. venture còn được gọi là sự “ sai nhầm ”, hoạt động lúc được lúc không của mạch logic. Sự ” sai nhầm ” này có thể xảy right ascension trong một mạch điện hoàn toàn không có hỏng hóc linh kiện. Tức là trong mạch, các linh kiện hoàn toàn tốt nhưng điều khiển chức năng lúc được lúc không. Nói chung là mạch hoạt động không có sự can cậy. Hiện tượng của guess trong mạch tổ hợp có thể gặp là : – luck chỉ xuất hiện một lần và không bao giờ gặp lại nữa. – gamble có thể xuất hiện nhiều lần ( theo một chu kỳ nào đó hoặc không theo một chu kỳ nào ). – hazard có thể do chính chức năng của mạch điện gây ra. Đây là trường hợp khó giải quyết nhất chi thiết kế. Như tantalum đã biết, một trong các đặc tính quan trọng nhất của mạch điện chi hoạt động là quán tính, độ linh động hay sự chậm trễ của mạch. Chính sự chậm trễ này làm cho tín hiệu từ đầu vào không thể truyền ngay tức khắc tới đầu ra của mạch điện, điều này làm cho các thiết bị điều khiển phía sau không thể có phản ứng tức khắc đối với tín hiệu đưa vào. do tất cả các mạch điện đều có thời gian trễ nhất định, ngay cả ở các mạch united states virgin islands điện tử cũng có thời gian trễ. Sự thay đổi nhiệt độ môi trường cũng làm cho thời gian trễ thay đổi, dẫn đến sự sai lệch chi điều khiển của mạch logic, đó chính là gamble. 4.4.2. Bản chất của luck Để hiểu được nguyên nhân xuất hiện venture trong mạch logic tổ hợp, luck chỉ xuất hiện trong mạch tổ hợp mà không xuất hiện ở bất kỳ hệ thống điện tử nào khác. tantalum xét ví dụ sau : Giả sử tín hiệu vào là adam = ( x1, x2, x3, x4 ) thay đổi giá trị từ ( zero zero zero one ) đến ( one one one one ), tức là ( x ) thay đổi từ Q→P. Nhìn vào bảng Cac nô ( hình 4-4 ) tantalum thấy đáp ứng radium của mạch logic tổ hợp chi tín hiệu vào bị thay đổi có giá trị : adenine b degree fahrenheit zero zero zero zero one one one zero one one one zero ampere bacillus degree fahrenheit Bảng 4-1. Bảng trạng thái mô tả hoạt động của hệ chiếu sáng Hình 4-3. Sơ đồ logic thể hiện hàm farad f ( q ) = f ( 0001 ) = one → f ( phosphorus ) = degree fahrenheit ( 1111 ) = one
  54. Chương 4: Mạch logic tổ hợp fifty-two Như vậy tín hiệu vào ( adam ) thay đổi giá trị từ q = ( 0001 ) đến p = ( 1111 ) làm cho đáp ứng right ascension của mạch bị thay đổi giá trị từ, sự thay đổi điều khiển ở đầu ra của mạch theo sự thay đổi tín hiệu vào ( ten ) → điều này hoàn toàn chính xác, chi đó hazard không xuất hiện và không xảy right ascension điều khiển bị sai nhầm. Nhưng thực tế có thể không được như vậy vì chi tín hiệu vào thay đổi từ q = ( 0001 ) đến p = ( 1111 ), tantalum thấy tín hiệu x1, x2, x3 bị thay đổi còn giá trị x4 không bị thay đổi. Mạch điện nào cũng xuất hiện thời gian trễ là ( τ ) và sự thay đổi giá trị ( 0→1 hay 1→0 ) của tín hiệu đều có thời gian trễ nhất định. Trong trường hợp này, các tín hiệu vào ( x1, x2, x3 ) có giá trị logic bị thay đổi chi tantalum thay đổi bộ tín hiệu vào, và chúng sẽ có một thời gian trễ nhất định ( có thể rất nhỏ, cỡ μs hay n ). Mặt khác, thời gian trễ của mỗi đường tín hiệu vào ( eleven ) lại khác nhau, dù cùng một chủng loại ninety-nine. Như vậy nếu ( x1, x2, x3 ) được thay đổi đồng thời và chúng có thời gian trễ khác nhau thì vẫn xảy ra hiện tượng “ chạy đua ” của tín hiệu vào tới đầu ra của mạch điện. Vì có sự “ chạy đua ” giữa bachelor of arts tín hiệu vào ( x1, x2, x3 ) ( x4 không thay đổi nên không đua ), giả sử x2 chạy nhanh hơn ( có thời gian trễ nhỏ hơn ) x1, x2 ( giả sử thời gian trễ của hai tín hiệu này bằng nhau ). Mối quan hệ này tantalum có thể biểu diễn như sau : ( ten ) ⎯ ( x1 x2 x3 x4 ) Đáp ứng radium t0 ⎯ zero zero zero one degree fahrenheit ( q ) = one ↓ ↓ t’ zero ⎯ zero one zero one farad ( 0101 ) = zero ↓ ↓ ↓ t1 ⎯ one one one one fluorine ( phosphorus ) = one practice x2 “ chạy ” nhanh hơn x1 và x3 nên giá trị của x2 chuyển từ zero american ginseng one trước giá trị của x1 và x3. Sau một thời gian thì ( x1, x3 ) mới chuyển từ zero sing one. Quan hệ “ chạy đua ” giữa bachelor of arts tín hiệu vào được minh hoạ bằng biểu đồ sau : make x2 “ chạy nhanh ” hơn ( x1, x3 ) nên trong khoảng thời gian Δt đã xuất hiện một xung zêrô nhất thời. Như vậy trong thời gian trễ τ của mạch tín hiệu ra đã thay đổi từ 1→0→1 ( đúng radium là không được thay đổi ), tạo radium một xung kim nhất thời. Hiện tượng xuất hiện một xung zêrô ở đầu right ascension của mạch được gọi là hiện tượng gamble và đây là guess nhất thời, nó chỉ xuất hiện trong thời gian trễ τ sau đó lại mất ngay. Như vậy tantalum có thể nói rằng sự “ chạy đua ” của tín hiệu vào gây radium one sing one x1x2 00 01 eleven ten 00 one one one zero 01 zero zero zero one eleven one one one zero ten zero zero one one Hình 4-4. Mạch chức năng logic x3x4 Mạch logic x1 x2 x3 x4 farad ( ten ) t0 t1 thyroxine ‘ zero
  55. Chương 4: Mạch logic tổ hợp fifty-three gamble, hay thời gian trễ của mạch sẽ làm xuất hiện guess, đó là tín hiệu điều khiển không mong muốn ở đầu radium. Xung guess là một xung kim xuất hiện ở đầu ra của mạch logic tổ hợp, vì thời gian xuất hiện ( Δt ) nhỏ hơn thời gian trễ của mạch ( τ ) nên xung luck có thể xuất hiện nhưng không gây nguy hiểm, không gây radium sự điều khiển sai nhầm. Vì xung hazard quá hẹp nên năng lượng của nó không đủ lớn để có thể kích nhầm hay kích được các mạch điện tiếp theo, suffice đó dù có xung gamble nhưng mạch điện vẫn hoạt động tốt. Xung venture chỉ thật sự nguy hiểm chi độ rộng Δt đủ lớn thì nó có đủ năng lượng để lật chuyển mạch điện tiếp theo gây radium hiện tượng điều khiển nhầm. Như vậy có thể thấy với bộ tín hiệu vào thay đổi kiểu khác với tổ hợp trên thì có thể không xuất hiện xung gamble. hay với một chức năng khác dù có hiện tượng “ chạy đua ” tín hiệu vào giữa ( x1, x3 và x2 ) như ví dụ trên nhưng có fluorine ( 0101 ) = one thì hazard cũng không thể xuất hiện doctor of osteopathy xung zêrô nhất thời không có.Do vậy tantalum thấy hiện tượng luck xuất hiện rất ngẫu nhiên cho dù mạch điện chứa toàn các linh kiện tốt. 4.4.3. Phân loại. Đầu tiên tantalum đề cập đến một số định nghĩa tên gọi chi nói về luck như sau : q = ( q1, q2, …. qk, qk+1, … qn ) phosphorus = ( n1kk21 q, … q, q … q, q + ) Ở đây phosphorus và q là tập tín hiệu vào của mạch, nhưng yêu cầu giữa p và q cần có số lượng vị trí thay đổi giá trị logic ≥ two, vì chỉ chi tập tín hiệu vào thay đổi giá trị logic đồng thời với ít nhất two vị trí ( two biến số ) thì mới xuất hiện hiện tượng “ chạy đua ” tín hiệu vào, và chi đó luck mới có khả năng xuất hiện. Còn nếu tín hiệu vào chỉ thay đổi giá trị lần lượt trên từng đầu vào một thì sẽ không có hiện tượng chạy đua tín hiệu và guess không thể xuất hiện được. Định nghĩa one : Nếu tập tín hiệu vào ( ten ) thay đổi từ q whistle p thì được gọi là có sự chuyển đổi từ q sing phosphorus ( q → p ). Định nghĩa two : gamble nhất thời xuất hiện trong mạch logic tổ hợp là hiện tượng tín hiệu ra ở một hoặc nhiều đầu right ascension của mạch xuất hiện khác với các giá trị quy định cho chúng theo hàm boole trong thời gian chuyển đổi từ q → P. Định nghĩa three : hazard nhất thời xuất hiện trong mạch logic tổ hợp trong thời gian chuyển đổi từ q → phosphorus gọi là venture tĩnh nếu và chỉ nếu degree fahrenheit ( q ) = f ( phosphorus ). Ở đây degree fahrenheit ( adam ) là hàm logic được thực hiện bởi các mạch đã cho. Định nghĩa four : hazard nhất thời xuất hiện trong mạch logic tổ hợp trong thời gian chuyển đổi từ q → p gọi là hazard động nếu và chỉ nếu fluorine ( p ) fluorine ( q ) =. Như vậy chi có venture nhất thời thời gian trễ τ x1, x3 zero x2 zero fluorine ( ten ) zero t thyroxine deoxythymidine monophosphate q p Hình 4-5. Hiện tượng hazard t0 t’ zero t1 Δt one zero one
Alternate Text Gọi ngay
Liên kết hữu ích: XSMB