Tài liệu điện tủ số cơ bản

15
Bài 2: Cửa hoặc tuyệt đối
(Exclusive Or)
A. Phần tóm tắt lý thuyết
1. Cửa hoặc tuyệt đối hai đầu vào
Bảng chân lý





Ký hiệu logic:
Hàm logic:


ở cửa hoặc tuyệt đối 2 đầu vào ta thấy:
Khi hai đầu vào có mức logic khác nhau (x y) đầu ra ở mức logic 1.
Khi hai đầu vào có cùng mức logic , đầu ra ở mức logic 0.
Để thực hiện đợc chức năng logic trên đây, có nhiều cách thiết kế mạch. Ngời
đọc tự phân tích thấy rằng hai sơ đồ sau đây đều thực hiện chức năng của cửa
hoặc tuyệt đối 2 đầu vào .








x

y
Q
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
0
yxyx
yxQ
+=

=
a)
b)
y
x
y
x

16

2. Cửa hoặc tuyệt đối 3 đầu vào:
Bảng chân lý

Ký hiệu logic:
Hàm logic:

Từ kết quả trên ta thấy :
- Nếu số mức logic 1 ở các đầu vào là số lẻ, đầu ra ở mức logic 1.
- Nếu số mức logic 1 ở các đầu vào là số chẵn, đầu ra ở mức logic 0.
Với nguyên tắc này ta có thể áp dụng cho cửa hoặc tuyệt đối nhiều đầu vào.

3. Cửa không hoặc tuyệt đối (Exclusive Nor)
Cửa hoặc tuyệt đối ghép nối tiếp với cửa đảo tạo thành cửa
không hoặc tuyệt đối (XNOR).
Bảng chân lý



Ký hiệu logic:
Hàm logic:

Dễ dàng thấy rằng kết quả đầu ra của cửa không hoặc tuyệt đối là số bù
(Complement) kết quả đầu ra của cửa hoặc tuyệt đối. Kết luận này đúng
cho cửa không hoặc tuyệt đối với số lợng đầu vào bất kỳ.


x y z Q

0 0 0 0
0 0 1 1
0 1 0 1
0 1 1 0
1 0 0 1
1 0 1 0
1 1 0 0
1 1 1 1
zyxQ


=
x y Q
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 1
yxQ =

17
b. Phần thực nghiệm
1. Nghiên cứu sự hoạt động của cửa hoặc tuyệt đối 2 đầu vào
(2 Input XOR Gate)
Các loại XOR 2 đầu vào: 74LS86, 74LS386, 4030, 4070
Sơ đồ thí nghiệm:

Các bớc tiến hành thí nghiệm:
Bớc1

Thực hiện vẽ mạch nh hình trên bằng cách sử dụng:
01 Cổng XOR 2 lối vào [Digital Basic/Gates/2-in XOR] (7)
02 Logic switch [Switches/Digital/Logic Switch] (s)
01 Logic Display [Displays/Digital/Logic Display] (9)
Chú ý:

[ ] Đờng dẫn để lấy linh kiện trong th viện
( ) Ký hiệu phím tắt
Bớc 2

Sau khi vẽ xong mạch, bạn nhấp lên nút Run trên thanh công cụ. Kích
chuột vào các logic switch để lần lợt thay đổi các mức logic của các
logic switch. Hãy quan sát sự thay đổi các trạng thái ở lối ra Q
Bớc 3

- Thay đổi các giá trị logic lối vào x, y thông qua các logic switch, quan
sát giá trị logic lối ra Q và điền đầy đủ vào bảng chân lý.
- So sánh với bảng chân lý ở phần lý thuyết
Đầu vào
x y
Đầu ra
Q
0 0
0 1
1 0
1 1

Y
0V
X
0V
Q
XOR

18
2. Xây dựng cửa hoặc tuyệt đối 2 đầu vào (2-in XOR) từ cửa không
và 2 đầu vào (2-in NAND)
Sơ đồ thí nghiệm:







Các bớc tiến hành thí nghiệm:
Bớc1

Thực hiện vẽ mạch nh hình trên bằng cách sử dụng:
04 Cổng NAND 2 lối vào [Digital Basic/Gates/2-in NAND] (5)
02 Logic switch [Switches/Digital/Logic Switch] (s)
01 Logic Display [Displays/Digital/Logic Display] (9)
Bớc 2

Sau khi vẽ xong mạch, bạn nhấp lên nút Run trên thanh công cụ. Kích
chuột vào logic switch để lần lợt thay đổi các mức logic của logic switch.
Hãy quan sát sự thay đổi các trạng thái ở lối ra Q

Bớc 3

- Thay đổi các giá trị logic lối vào x, y thông qua logic switch, quan sát
giá trị logic lối ra Q và điền đầy đủ vào bảng chân lý
- So sánh với bảng chân lý ở phần lý thuyết
3. Xây dựng cửa không hoặc tuyệt đối (XNOR) từ
hoặc tuyệt đối (XOR) và cửa đảo.
Các loại không hoặc tuyệt đối 2 đầu vào (2-in XNOR): 74LS266,
4077
Sơ đồ thí nghiệm:

Đầu vào
x y
Đầu ra
Q
0 0
0 1
1 0
1 1
y
0V
x
0V
Q

19


=

Bớc 1

Thực hiện vẽ mạch nh hình trên bằng cách sử dụng:
01 Cổng NAND 2 lối vào [Digital Basic/Gates/2-in NAND] (5)
04 Logic switch [Switches/Digital/Logic Switch] (s)
02 Logic Display [Displays/Digital/Logic Display] (9)
01 Cổng XOR 2 lối vào [Digital Basic/Gates/2-in XOR] (8)
Bớc 2:

Sau khi vẽ xong mạch, bạn nhấp lên nút Run trên thanh công cụ. Kích
chuột vào logic switch để lần lợt thay đổi các mức logic của logic switch.
Hãy quan sát sự thay đổi các trạng thái ở lối ra Q
Bớc 3

- Thay đổi các giá trị logic lối vào x, y thông qua logic switch, quan sát
giá trị logic lối ra Q và điền đầy đủ vào bảng chân lý
- So sánh với bảng chân lý ở phần lý thuyết
- Giải thích tại sao ta dùng cửa không hoặc tuyệt đối 2 đầu vào
làm mạch so sánh hai số nhị phân 1 bit (1 bit comparator).
4. Xây dựng mạch so sánh từ nhị phân (Binary word comparator).
Các loại không hoặc tuyệt đối 2 đầu vào (2-in XNOR): 74LS266,
4077
Sơ đồ thí nghiệm:
Đầu vào

x y
Đầu ra
Q
0 0
0 1
1 0
1 1
y
0V
x
5V
74LS86
Q
74LS00
y
0V
x
0V
Q
XNOR
74LS266

20

Mạch điện trên là mạch so sánh từ nhị phân. Ta gọi A và B là những số nhị
phận 4 bít (ở đây A = A
4
A
3
A
2
A
1
, B = B
4
B
3
B
2
B
1
). Khi A = B (nghĩa là A
1
= B
1
, A
2

= B
2
, A
3
= B
3
, A
4
= B
4
) thi Q = 1. Ngợc lại nếu A B thì Q = 0
Các bớc tiến hành thí nghiệm:
Bớc1

Thực hiện vẽ mạch nh hình trên bằng cách sử dụng:
04 Cổng XNOR 2 lối vào [Digital Basic/Gates/2-in XNOR] (8)
08 Logic switch [Switches/Digital/Logic Switch] (s)
01 Logic Display [Displays/Digital/Logic Display] (9)
01 Cổng AND 4 lối vào [Digital Basic/Gates/4-in AND]
Bớc 2

Sau khi vẽ xong mạch, bạn nhấp lên nút Run trên thanh công cụ. Kích
chuột vào logic switch để lần lợt thay đổi các mức logic của logic switch.
Hãy quan sát sự thay đổi các trạng thái ở lối ra Q
Bớc 3

Đầu vào
A
4
A

3
A
2
A
1
B
4
B
3
B
2
B
1
Đầu ra
Q
0 1 1 0 0 1 1 0
0 1 1 0 0 1 1 1
1 1 1 0 1 1 1 0
1 1 1 0 1 1 1 1
A4
0V
A3
0V
A2
0V
A1
0V
B4
0V
B3

0V
B1
0V
B2
0V
Q

21
- Thay đổi các giá trị logic lối vào A, B thông qua logic switch, quan sát
giá trị logic lối ra Q và điền đầy đủ vào bảng chân lý
- Nhận xét và giải thích kết quả
5. Kiểm tra kiến thức
a. Mạch đảo từ nhị phân (Binary word inverter)
- Mạch đảo từ nhị phân là một mạch có thể chuyển một số nhị
phân thành số bù một của số nhị phân đó. Cửa hoặc tuyệt đối 2
đầu vào đợc sử dụng để mắc mạch đảo này.
- Hãy thiết kế mạch nh hình vẽ sau:
ở đây
A
n
là những đầu vào, B
n
là những đầu ra còn S là đầu chọn (Selection)

- Tiến hành thí nghiệm rồi điền đầy đủ vào bảng chân lý
- Có nhận xét gì khi S = 1 và S = 0?
b. Cho sơ đồ mạch nh sau:







-
Đầu vào Đầu ra
S

A
4
A
3
A
2
A
1
Q
4
Q
3
Q
2
Q

1
0 1 0 1 0
0 0 1 0 1
1 1 1 0 0
1 0 1 0 1
Đầu vào Đầu ra
S

A
4
A
3
A
2
A
1
Q
4
Q
3
Q
2
Q
1
0 1 0 1 0
0 0 1 0 1
1 1 1 0 0
1 0 1 0 1

S

0V
A4
0V
A3
0V
A2
0V
A1
0V
Q4
Q3
Q2
Q1
S
0V
A4
0V
A3
0V
A2
0V
A1
0V
Q4
Q3
Q2
Q1

22
Tiến hành thí nghiệm với sơ đồ trên

- Hãy cho biết mạch trên có gọi là mạch đảo từ nhị phân không? Tại sao?

23
C. Phô lôc
1. XOR 2 lèi vµo (2-input XOR gate)
Tªn IC: 74x86 (TTL)










2. XOR 2 lèi vµo (2-input XOR gate)
Tªn IC: 4030 (CMOS)

24
3. XNOR 2 lèi vµo (2-input XNOR gate)
Tªn IC: 74x266 (TTL)