Tài liệu Kỹ thuật điện tử C-Chương 8 ppt

Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử C
GV: Lê Thị Kim Anh
1
Chương 8
HỆ TỔ HỢP
Mạch sô ñược chia làm hai loại:
- Mạch tô hợp (Combinational Circuit)
- Mạch tuần tư (Sequential Circuit).
Mạch tô hợp là mạch mà các ngo ra chỉ phu thuộc vào các ngo
vào hiện tại.
NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ HỆ TỔ HỢP
1. Phát biểu bài toán.
2. Xác ñịnh các ngo vào va các ngo ra.
3. Lập bảng chân trị nêu lên mối quan hê giữa các ngo ra va
các ngo vào theo yêu cầu của bài toán.
4. Xác ñịnh hàm Boole ñược ñơn giản hóa cho các hàm ngo ra.
5. Ve sơ ñô logic.
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử C
GV: Lê Thị Kim Anh
2
Ví dụ: Thiết kế mạch tổ hợp nhận một số vào là số nhị phân 4
bit ABCD (với D là LSB). Hệ có 2 ngõ ra F và G, ngõ ra F là 1
khi giá trị nhị phân của ngõ vào là 1 số chia hết cho 2 hoặc 3
và ngược lại; ngõ ra G bằng 1 khi tổng số bit 1 ở ngõ vào lớn
hơn tổng số bit 0 và ngược lại.
Sơ ñồ khối
A
B
C
D
F

G
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử C
GV: Lê Thị Kim Anh
3
Bảng chân trị
Ngõ vào
Ngõ ra
A B
C D F G
0 0
0 0 1 0
0 0
0 1 0 0
0 0
1 0 1 0
0 0
1 1 1 0
0 1
0 0 1 0
0 1
0 1 0 0
0 1
1 0 1 0
0 1
1 1 0 1
Ngõ vào
Ngõ ra
A B
C D F G
1 0

0 0 1 0
1 0
0 1 1 0
1 0
1 0 1 0
1 0
1 1 0 1
1 1
0 0 1 0
1 1
0 1 0 1
1 1
1 0 1 1
1 1
1 1 1 1
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử C
GV: Lê Thị Kim Anh
4
Xác ñịnh các hàm ngõ ra
∑
∑∑
∑
=
==
= )15,14,12,10,9,8,6,4,3,2,0()D,C,B,A(F
∑
∑∑
∑
=
==

= )15,14,13,11,7()D,C,B,A(G
F
AB
CD
1 1 1 1
1
1 1
1 1 1 1
00 01 11 10
00
01
11
10
G
AB
CD
1
1 1
1 1
00 01 11 10
00
01
11
10
CBACBACBADF +
++
++
++
++
++

+=
==
=
DCBDBADCAG +
++
++
++
+=
==
=
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử C
GV: Lê Thị Kim Anh
5
CBACBACBADF +
++
++
++
++
++
+=
==
=
•
••
•
•
••
•
•
••

•
•
••
•
•
••
•
•
••
•
•
••
•
•
••
•
•
••
•
F
A
B
C D
•
••
•
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử C
GV: Lê Thị Kim Anh
6
DCBDBADCAG +

++
++
++
+=
==
=
G
•
••
•
•
••
•
•
••
•
•
••
•
•
••
•
•
••
•
•
••
•
•
••

•
•
••
•
A
B
C D
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử C
GV: Lê Thị Kim Anh
7
Trường hợp hệ tổ hợp không sử dụng hết 2
n
tổ hợp của ngõ vào
thì tại các tổ hợp không sử dụng ñó ngõ ra có giá trị tùy ñịnh.
Ví du: Thiết kê một mạch tô hợp có 4 ngõ vào ABCD (với D là
MSB) biểu diễn cho sô BCD. Các ngõ ra giải mã cho ñèn led 7
ñoạn loại anode chung.
Sơ ñô khối
C
A
B
D
a
b
c
d
e
f
g
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử C

GV: Lê Thị Kim Anh
8
Bảng chân trị
01100001100
01001000100
11110011000
10000000000
11110001110
00000100110
00100101010
00110010010
gfedcbaABCD
OutputsInputs
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử C
GV: Lê Thị Kim Anh
9
Bảng chân trị
XXXXXXX1101
XXXXXXX0101
00100001001
00000000001
XXXXXXX1111
XXXXXXX0111
XXXXXXX1011
XXXXXXX0011
gfedcbaABCD
OutputsInputs
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử C
GV: Lê Thị Kim Anh
10

Các hàm ngo ra
1 X
1 X
X X
X X
00 01 11 10
00
01
11
10
DC
BA
a
A.B.C.DA.B.Ca +
++
+=
==
=
X
1 X
X X
1 X X
00 01 11 10
00
01
11
10
DC
BA
b

A.B.CA.B.Cb +
++
+=
==
=
A.B.Cc =
==
=
A.B.C.DA.B.CA.B.Cd +
++
++
++
+=
==
=
B.CAe +
++
+=
==
=
A.C.DB.CA.Bf +
++
++
++
+=
==
=
A.B.CB.C.Dg +
++
+=

==
=
Thực hiện rút gọn trên bìa K, ta có các hàm ngo ra:
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử C
GV: Lê Thị Kim Anh
11
a. Mạch cộng bán phần (Half Adder – HA)
Mạch cộng bán phần là mạch cộng 2 sô nhi phân 1 bit X và
Y, mạch tạo ra 1 bit tổng S(Sum) va 1 bit nhơ C(Carry).
Sơ ñô khối
CÁC MẠCH TỔ HỢP THÔNG DỤNG
I. MẠCH CỘNG – TRỪ NHỊ PHÂN
1. MẠCH CỘNG - ADDER
X
Y
S
C
H.A
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử C
GV: Lê Thị Kim Anh
12
Bảng chân trị
SCYX
Ngõ raNgõ vào
0
0
0 0
0
1
0 1

1
0
0 1
1
1
1 0
Các hàm ngo ra
YXY.XY.XS ⊕
⊕⊕
⊕=
==
=+
++
+=
==
=
C = X.Y
Sơ ñô mạch
•
•
X
Y
S
C
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử C
GV: Lê Thị Kim Anh
13
b. Mạch cộng toàn phần (Full Adder – FA)
Mạch cộng toàn phần thực hiện phép cộng 3 sô nhi phân 1 bit
X + Y + Z, mạch tạo ra 1 bit tổng S(Sum) va 1 bit nhớ

C(Carry).
Sơ ñô khối
X
Z
S
C
Y
F.A
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử C
GV: Lê Thị Kim Anh
14
Bảng chân trị
SCZYX
Ngõ raNgõ vào
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1

0
1
0
1
0
1
0
1
0
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
0
1
0
0
1
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử C
GV: Lê Thị Kim Anh
15
Các hàm ngo ra
Z.Y.XZ.Y.XZ.Y.XZ.Y.XS +
++

++
++
++
++
+=
==
=
ZYXS
⊕
⊕⊕
⊕
⊕
⊕⊕
⊕
=
==
=
Z.XZ.YY.XC
+
++
+
+
++
+
=
==
=
00 01 11 10
0
1

XY
Z
S
00 01 11 10
0
1
XY
Z
C
∑
∑∑
∑
=
==
= )7,4,2,1(S
∑
∑∑
∑
=
==
= )7,6,5,3(C
1
1
1
1
1
1
1
1
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử C

GV: Lê Thị Kim Anh
16
Sơ ñô mạch
•
•
X
Z
S
C
Y
•
•
•
•
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử C
GV: Lê Thị Kim Anh
17
X
Y
D
B
H.S
B Dx y
0 0
0 1
1 0
1 1
0 0
1 1
0 1

0 0
X
Y
D
B
2. MẠCH TRỪ - SUBTRACTOR
a. Mạch trừ bán phần – Half Subtractor (H.S)
Mạch trừ bán phần thực hiện phép trừ số học 2 số nhị phân ở
ngõ vào X và Y. Hệ có 2 ngõ ra: bit hiệu D (Diffirence) và bit
mượn B(Borrow)
YXYXYXD ⊕
⊕⊕
⊕=
==
=+
++
+=
==
=
YXB =
==
=
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử C
GV: Lê Thị Kim Anh
18
X
Y
D
B
F.S

Z
B DX Y Z
0 0 0
0 0 1
0 1 0
0 1 1
1 0 0
1 0 1
1 1 0
1 1 1
0 0
1 1
1 1
1 0
0 1
0 0
0 0
1 1
xy
z
D
0
1
00 01 11 10
1
1
1
1
xy
z

B
0
1
00 01 11 10
11 1
1
b. Mạch trừ toàn phần – Full Subtractor (F.S)
Mạch trừ toàn phần thực hiện phép trừ số học 3 bit X – Y – Z
(Z:biểu diễn cho bit mượn từ vị trí có trọng số nhỏ hơn).
)YX(Z
ZYXZYXZYXZYXD
⊕
⊕⊕
⊕⊕
⊕⊕
⊕=
==
=
+
++
++
++
++
++
+=
==
=
)YX(ZYX
ZYZXYXC
+

++
++
++
+=
==
=
+
++
++
++
+=
==
=
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử C
GV: Lê Thị Kim Anh
19
74283
M: M3 M2 M1 M0
N: N3 N2 N1 N0
S0S1S2S3
C1C2
+
C3
C4
X Y
Z
C
S
F.A
X Y

Z
C
S
F.A
X Y
Z
C
S
F.A
X Y
Z
C
S
F.A
M0 N0M1 N1M2 N2M3 N3
S0
C0
= 0
C1 C2 C3
S1 S2 S3
C4
3. MẠCH CỘNG/TRỪ NHỊ PHÂN SONG SONG
a. Mạch cộng nhị phân
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử C
GV: Lê Thị Kim Anh
20
M – N = M + Bù_2(N) = M + Bù_1(N) + 1
M0 N0M1 N1M2 N2M3 N3
C0
= 1

X Y
Z
C
S
F.A
Z Y
Z
C
S
F.A
X Y
Z
C
S
F.A
X Y
Z
C
S
F.A
C1 C2 C3
S0 S1 S2 S3
C4
b. Mạch trừ nhị phân
- Sử dụng các mạch trừ toàn phần F.S.
- Hoặc thực hiện bằng phép cộng với số bù 2 của số trừ.
Chú ý
: Nếu C4 = 1 kết quả là số dương và ngược lại.
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử C
GV: Lê Thị Kim Anh

21
M0 N0M1 N1M2 N2M3 N3
C0
x y
z
C
S
F.A
x y
z
C
S
F.A
x y
z
C
S
F.A
x y
z
C
S
F.A
C1 C2 C3
S0 S1 S2 S3
C4
C
0
y
i

Phép toán
0 N
i
CỘNG
TRỪ
1 N
i
T = 0: Cộng
T = 1:
Trừ
Ngõ vào ñiều khiển
C
0
= T
y
i
= T
⊕
⊕⊕
⊕
N
i
T
c. Mạch cộng/trừ nhị phân
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử C
GV: Lê Thị Kim Anh
22
III. HỆ CHUYỂN MÃ (Code Conversion):
- Hệ chuyển mã là hệ tổ hợp làm cho 2 hệ thống tương thích
nhau, mặc dù mỗi hệ thống dùng mã nhị phân khác nhau.

- Hệ chuyển mã có ngõ vào cung cấp các tổ hợp mã nhị phân A
và các ngõ ra tạo ra các tổ hợp mã nhị phân B. Như vậy, ngõ vào
và ngõ ra phải có số lượng từ mã bằng nhau.
Mã
nhị phân B
Hệ
chuyển
mã
Mã
nhị phân A
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử C
GV: Lê Thị Kim Anh
23
Ví dụ:
Thiết kế hệ chuyển mã BCD thành mã BCD quá 3.
A B C D
0 0 0 0
0 0 0 1
0 0 1 0
0 0 1 1
0 1 0 0
0 1 0 1
0 1 1 0
0 1 1 1
1 0 0 0
1 0 0 1
1 0 1 0
1 0 1 1
1 1 0 0
1 1 0 1

1 1 1 0
1 1 1 1
W X Y Z
X X X X
X X X X
X X X X
X X X X
X X X X
X X X X
0 0 1 1
0 1 0 0
0 1 0 1
0 1 1 0
0 1 1 1
1 0 0 0
1 0 0 1
1 0 1 0
1 0 1 1
1 1 0 0
W = A + B (C + D)
X = B
⊕
⊕⊕
⊕
(C + D)
Y = C
⊕
⊕⊕
⊕
D

Z = D
A
B
C
D
W
X
Z
Y
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử C
GV: Lê Thị Kim Anh
24
IV. MẠCH GIẢI MÃ (DECODER):
- Mạch giải mã là hệ chuyển mã thực hiện chuyển ñổi mã nhị
phân cơ bản n bit ở ngõ vào thành mã 1 trong m ở ngõ ra.
Mã
1 trong m
X
0
X
1
X
n-1
Mã
nhị phân
Y
0
Y
1
Y

m-1
m = 2
n
- Có 2 loại: ngõ ra tích cực cao (mức 1) và ngõ ra tích cực thấp
(mức 0).
- Với giá trị
i
của tổ hợp nhị phân ở ngõ vào, thì ngõ ra
Y
i
sẽ
tích cực và các ngõ ra còn lại sẽ không tích cực.
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử C
GV: Lê Thị Kim Anh
25
a. Mạch giải mã ngõ ra tích cực cao:
X
0
(LSB)
X
1
Y
0
Y
1
Y
2
Y
3
Y

3
Y
2
Y
1
Y
0
X
1
X
0
0 0
0 1
1 0
1 1
0 0 0 1
0 0 1 0
0 1 0 0
1 0 0 0
Y
0
= X
1
X
0
= m
0
Y
1
= X

1
X
0
= m
1
Y
2
= X
1
X
0
= m
2
Y
3
= X
1
X
0
= m
3
X
0
X
1
Y
0
Y
1
Y

2
Y
3
Ngõ ra: Y
i
= m
i
(i = 0, 1, , 2
n
-1)