4.3 - Bo nho pdf

Bài 4.3: bộ nhớ
Mạch điện này chỉ có chức năng tiếp nhận tín hiệu nhị phân mã
hóa và xóa tín hiệu đã nhớ tr ớc.
1. Bộ nhớ cơ bản.
1.1 Cách tiếp nhận hai nhịp:
- Cấu trúc mạch điện:
Căn cứ vào sự khác biệt trong cách tiếp nhận tín hiệu nhị phân
mã hóa, bộ nhớ cơ bản chia làm 2 loại: hai nhịp và một nhịp.
FF
4
FF
3
FF
2
FF
4
Q
4
Q
3
Q
2
Q
1
D
4
D
3
D
2

D
1
Xóa
Tiếp nhận
Đầu ra
Đầu vào
A
B
Q
R
S
Q

FF
4
FF
3
FF
2
FF
4
Q
4
Q
3
Q
2
Q
1
D

4
D
3
D
2
D
1
Xóa
Tiếp nhận
A
B
Q
R
S
Q
Đây là bộ nhớ 4 bit do các FF RS cơ bản cấu trúc nên. Mạch
điện có 4 đầu vào dữ liệu D
4
D
3
D
2
D
1
, một đầu ra xóa, một đầu
vào điều khiển tiếp nhận dữ liệu và 4 đầu ra Q
4
Q
3
Q

2
Q
1
.
- Quá trình tiếp nhận tín hiệu nhị phân mã hóa :
+ Đầu tiên phải xóa về 0:
Dùng xung âm đ a các FF đều lật về 0.
+ Sau đó là nạp số liệu: Dùng xung d ơng để mở thông các cổng 1
ữ 4, đ a từ mã D
4
D
3
D
2
D
1
nạp vào bộ nhớ và l u giữ lại.
Ta có:
0000QQQQ
n
1
n
2
n
3
n
4
=
Ta có:
1234

1n
1
1n
2
1n
3
1n
4
DDDDQQQQ =
++++
Vì cả quá trình công tác gồm 2 b ớc, cho nên đ ợc gọi là cách tiếp
nhận hai nhịp.

1.2 Cách tiếp nhận một nhịp:
- Cấu trúc mạch điện:
Tiếp nhận
Đầu ra
Đầu vào
FF
4
Q
4
D
4
FF
3
Q
3
D
3

FF
2
Q
2
D
2
FF
1
Q
1
D
1
+ F
4
F
3
F
2
F
1
là 4 FF
RS cơ bản.
+ D
4
D
3
D
2
D
1

là đầu
vào số liệu.
+ Q
4
Q
3
Q
2
Q
1
là
đầu ra
Ngoài ra còn có
đầu vào điều khiển
tiếp nhận.
Nếu xem xét toàn bộ các FF và các cổng của nó thì mạch điện
trên là do 4 mạch chốt D cấu trúc nên.
- Quá trình tiếp nhận tín hiệu nhị phân mã hóa :
Khi xuất hiện xung tiếp nhận, FF chuyển đổi trạng thái:
1234
1n
1
1n
2
1n
3
1n
4
DDDDQQQQ =
++++

Tức là bộ nhớ tiếp nhận và l u giữ tín hiệu nhị phân mã hóa.
Mạch điện này hoàn thành chức năng bộ nhớ một b ớc, nên đ ợc gọi
là mạch tiếp nhận một nhịp.

Bộ ghi dịch ngoài chức năng l u giữ ra, còn có chức năng dịch
từng bit theo xung nhịp đồng hồ. Dữ liệu l u giữ trong bộ ghi dịch d
ới tác dụng của xung dịch có thể tuần tự dịch trái hay dịch phải.
2. Bộ ghi dịch.
2.1 Bộ ghi dịch một h ớng:
- Cấu trúc mạch điện:
Q
FF
2
Q
FF
1
Q
FF
3
Q
FF
4
D D D D
Q
1
Q
2
Q
3
Q

4
CP
Xung dịch
Vào nối tiếp
Ra nối tiếp
Ra song song
Cứ mỗi khi xuất hiện s ờn d ơng xung đồng hồ thì dữ liệu mã hóa
đ ợc dịch vào FF
1
, đồng thời trạng thái của mỗi FF cũng dịch đến
FF tiếp theo.

Q
FF
2
Q
FF
1
Q
FF
3
Q
FF
4
D D D D
Q
1
Q
2
Q

3
Q
4
CP
Xung dịch
Vào nối tiếp
Ra nối tiếp
Ra song song
Giả sử từ mã đầu vào là 1011, d ới tác dụng của xung dịch, thì
tình huống dịch của từ mã trong bộ ghi dịch nh sau:
CP Từ mã trong bộ ghi dịch
Thứ tự
F
1
F
2
F
3
F
4
0 0 0 0 0
1 1 0 0 0
2 0 1 0 0
3 1 0 1 0
4 1 1 0 1
Sau khi có 4 xung CP, từ mã 4
bit 1011 đã dịch vừa hết vào bộ
ghi dịch. Lúc này, có thể lấy ra 4
bit song song của từ mã 1011 từ 4
đầu ra Q của các FF.

FF cuối có thể làm đầu ra nối tiếp
của từ mã. Qua thời gian 4 xung
đồng hồ nữa thì 4 bit nối tiếp của
từ mã đ ợc dịch ra. Đó là ph ơng
pháp đ a ra các bit nối tiếp.
Vậy mạch điện này đ ợc gọi
là bộ ghi dịch một h ớng vào
nối tiếp, ra nối tiếp/ song song.


2.2 Bộ ghi dịch hai h ớng:
- Cấu trúc mạch điện:
Dữ liệu có thể tuần tự dịch từ F
1
đến F
4
(dịch phải), cũng có thể
dịch từ F
4
đến F
1
(dịch trái). Vậy chúng ta gọi đây là bộ ghi dịch
hai h ớng.
Q
FF
1
D
Q
2
Q

3
Q
4
CP
Vào nối tiếp dịch phải
Q
FF
2
D
Q
FF
4
D
Q
FF
3
D
+ +
Q
1
+ +
Vào nối tiếp dịch trái
Dịch phải
Dịch trái
NORAND
Q
Q
Q Q

Khi tín hiệu dịch phải bằng 1, cổng AND bên trái của mạch

NORAND mở thông đầu của FF bên trái thông qua NORAND
(đã đảo mức logic) nối vào đầu vào D của FF bên phải (t ơng đ ơng
đầu Q của FF trái nối vào đầu D của FF bên phải liền kề). Vậy khi
xung dịch phải xuất hiện, dữ liệu đ ợc dịch từ trái sang phải. Ng ợc
lại, khi tín hiệu dịch trái bằng 1, thì dữ liệu dịch từ phải sang trái.

Q
FF
1
D
Q
2
Q
3
Q
4
CP
Vào nối tiếp dịch phải
Q
FF
2
D
Q
FF
4
D
Q
FF
3
D

+ +
Q
1
+ +
Vào nối tiếp dịch trái
Dịch phải
Dịch trái
NORAND
Q
Q
Q Q
Q

Bộ nhớ, đặc biệt bộ ghi dịch, có ứng dụng rất rộng rãi: biến đổi
từ mã nhị phân từ các bit nối tiếp thành các bit song song và ng ợc
lại, dùng để cấu trúc bộ đếm kiểu ghi dịch rất tiện lợi ở đây, ta
ví dụ về bộ đếm kiểu ghi dịch.
3. ứng dụng bộ nhớ.
Nếu đem tín hiệu đầu ra của bộ ghi dịch phản hồi theo một cách
xác định đến đầu vào nối tiếp D
n
(đầu vào đồng bộ của FF D F
n
)
thì có thể cấu trúc thành bộ đếm cho nhiều mã đặc thù khác nhau.
Q
FF
n
D
CP

Q
FF
n-1
D
Q
FF
1
D
Mạch logic phản hồi
Dùng mạch logic phản hồi khác nhau thì có đ ợc các bộ đếm khác
nhau.

3.1 Bộ đếm vòng:
- Cấu trúc mạch điện: (n = 4)
Đồ hình trạng thái của bộ đếm vòng:
Q
FF
4
D
Q
FF
3
D
Q
FF
2
D
Q
FF
1

D
CP
- Nguyên lý hoật động:
0000
00100001
0100 0101
1111 1010
1000
Đ ợc dùng
0011
0110
0111
1101 11101100
10111001
Không đ ợc dùng
- Vấn đề tự khởi động:
Đồ hình trạng thái cho thấy bộ đếm này không thể tự khởi
động.

CÊu tróc m¹ch ®iÖn bé ®Õm vßng cã thÓ tù khëi ®éng:
Tõ s¬ ®å logic ta cã ph ¬ng tr×nh kÝch:
Q
FF
4
D
Q
FF
3
D
Q

FF
2
D
Q
FF
1
D
CP
n
2
n
3
n
4
4
QQQD =
n
43
QD =
n
32
QD =
n
21
QD =
Thay ph ¬ng tr×nh kÝch vµo ph ¬ng tr×nh ®Æc tr ng cña FF D, ta cã:

n
2
n

3
n
4
1n
4
QQQQ =
+
n
4
1n
3
QQ =
+
n
3
1n
2
QQ =
+
n
2
1n
1
QQ =
+

Ta có:
n
2
n

3
n
4
1n
4
QQQQ =
+
n
4
1n
3
QQ =
+ n
3
1n
2
QQ =
+ n
2
1n
1
QQ =
+
Giả sử trạng thái đầu là 0000, tuần tự thay vào ph ơng trình trạng
thái, ta có bảng trạng thái:
n
4
Q
n
3

Q
n
2
Q
n
1
Q
1n
4
Q
+
1n
3
Q
+
1n
2
Q
+
1n
1
Q
+
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
1 0 0 0
1 0 0 0
0 0 0 1
0 0 0 1
0 0 1 0
0 0 1 0
0 0 1 1
0 0 1 1
0 1 0 0
0 1 0 0
0 1 0 1
0 1 0 1
0 1 1 0
0 1 1 0
0 1 1 1
0 1 1 1
Đồ hình trạng thái của mạch:

0000
0010
00010011 0100

0101
0110
0111
1111 1101
1110
1100
10111010
1001
1000
- Đặc điểm:
+ Ưu điểm: Khi liên tục có
xung CP đầu vào, các đầu ra
Q, của các FF sẽ cho ra
xung vuông luân l u
+ Nh ợc điểm: Hiệu suất sử
dụng trạng thái là thấp.
Q

3.2 Bộ đếm vòng xoắn:
- Sơ đồ logic của mạch đếm vòng xoắn 4 bit:
Đặc điểm cấu trúc của bộ đếm vòng xoắn là:
Đồ hình trạng thái của mạch đếm vòng - xoắn:
n
1
n
QD =
Q
FF
4
D

Q
FF
3
D
Q
FF
2
D
Q
FF
1
D
CP
0000
0001 0011 0111 1111
111011001000
Đ ợc dùng
Không đ ợc dùng
0100
1001 0010 0101 1011
011011011010
Mạch có 8 trạng thái đ ợc dùng và 8 trạng thái không đ ợc dùng.
Mạch không thể tự khởi động. Tr ớc khi đếm, cần thiết lập trạng
thái 0000 cho bộ đếm vòng - xoắn.

- Sơ đồ logic của mạch đếm vòng xoắn 4 bit có thể khởi động:
Đồ hình trạng thái:
0000
0001 0011 0111 1111
111011001000 1101 0010

0101 1011 0110
100101001010
Chỉ có 1 FF duy nhất chuyển đổi trạng thái trong
mỗi lần đếm nên không tồn tại nguy hiểm chạy đua khi giải mã,
hơn nữa các cổng giải mã đều chỉ cần hai đầu vào.
Q
FF
4
D
Q
FF
3
D
Q
FF
2
D
Q
FF
1
D
CP
- Đặc điểm:
+ Ưu điểm:
+ Nh ợc điểm: Ch a tận dụng hết các trạng thái bộ đếm.