mạch logic (hải - phuong anh) potx

BÀI 4: CÁC VI MẠCH LOGIC THÔNG DỤNG
4.1 GIỚI THIỆU MẠCH TỔ HỢP LOGIC
4.1.1. IC loại TTL:
4.1.2. Khối cổng loại CMOS:
- Nguồn cung cấp U
cc
= 3V ÷ 15V
- So với loại TTL thì CMOS có trỏ kháng cao nên có nhiều ứng dụng hơn.
4.2 CÁC MẠCH LOGIC TỔNG HỢP
- Mạch tổ hợp là mạch mà trị số ổn định của tín hiệu lối ra ở thời điểm bất kì
phụ thuộc vào tổ hợp các giá trị tín hiệu đầu vào ở thời điểm đó
- Cấu trúc củ mạch tổ hợp được tạo nên bởi các cổng logic.
-Các bước thiết kế mạch logic:

4.2 .1. Mạch mã hóa
- Với k là số bít thì số nhị phân sẽ mô tả được 2
k
các kí hiệu hay các lệnh cần
mã hóa.
Như vậy nếu có N là số kí hiệu hoặc lệnh thì;
Biểu thức
Tối thiểu
Sơ đồ logic
Tối thiểu
hóa
Bảng trạng
thái
Bìa
Kamugh
Tối thiểu
hóa

Logic thực
Biểu thức
logic
Khi
Xét ví dụ: Dùng mã 4 bit hệ BCD 8421 để mã hóa các số thập phân (từ 0 đến 9).

Hệ số 10 D C B A
0 0 0 0 0
1 0 0 0 1
2 0 0 1 0
3 0 0 1 1
4 0 1 0 0
5 0 1 0 1
6 0 1 1 0
7 0 1 1 1
8 1 0 0 0
9 1 0 0 1
Mạch mã hóa có đặc tính của hàm OR, ta có thể viết:
A = 1+ 3 + 5 + 7 + 9
B = 2 + 3 + 6 + 7
C = 4 + 5 + 6 + 7
D = 8 + 9
Ta có thể dùng các cổng logic để thực hiện hàm mã hóa trên(hình 5.27)
A
B
C
N > 2
k
thì thiếu gia trị cần mô tả
N = 2

k
thì vừa đủ
N < 2
k
thì dư một số giá trị, có thể dung trong việc phát hiện và sửa
sai trong quá trình truyền thông tin.
Những vị trí có giá trị 1
D
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Hình 5.27 Mạch mã hóa số
Về thực hiện mạch điên tử, để đơn giản, các phần tử OR thường chế tạo theo
kiểu DL , hình vẽ sau cho ví dụ cáu tạo của đường C ( Hình 5.2)
4.2.2. Mạch giải mã
- Quá trình giải mã ngược với quá trình mã hóa, nghĩa là từ một bộ giá trị của
các nhóm mã k bit hệ 2, ta tìm lại được trong N kí hiệu hoặc lệnh tương ứng.
4.2.3. Mạch bộ giải mã BCD – thập phân
- Bộ giải mã thực hiện chuyển đổi từ mã BCD thành 10 tín hiệu đầu ra tương
ứng 10 chứ số của hệ thập phân. Giải mã từ BCD
Sang thập phân
D
C
B
A
F
0
F
1
.
.
F

9
Nguyên tắc mạch giải mã BCD sang thập phân
- Từ bảng trạng thái ứng với bốn biến vào, ta có 16 trạng thái ra, nhưng ta chỉ
dung 10 trạng thái, tương ứng với các số thập phân từ 0 ÷ 9. Các trạng thái dư
thừa ta đánh dấu “ x”
D B B A F
0


F
1


F
2
F
3
F
4
F
5
F
6
F
7
F
8
F
9
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 0 0 0 0 0 0 0 0
0 1 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 1 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 1 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 1 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 1 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 1 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 1 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 1 0
0 0 0 0 0 0 0 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
x x x x x x x x x x
x x x x x x x x x x
x x x x x x x x x x
x x x x x x x x x x
x x x x x x x x x x

x x x x x x x x x x
Dựa vào bảng trên ta chọn hàm ko đảo, tưc lấy giá trị 1 tương ứng , sé có:
F
9
F
8
F
7
F
6
F
5
F
4
F
3
F
2
F
1
F
0
DD CC BB AA
4.2.4. Bộ giả mã hiển thị kí tự
D
C
B
A
a
b

c
d
F
9
= 0000 DCBA
F
8
= 0001 DCBA
F
7
= 0010 DCBA
F
6
= 0011 DCBA
F
5
= 0100 DCBA
F
4
= 0101 DCBA
F
3
= 0110 DCBA
F
2
= 0111 DCBA
F
1
=1000 DCBA
F

0
= 1001 DCBA
e
f
g
f
a
d
c
e
g
b
LED 7 đoạn
- Trong hệ thống số, thương cần giải mã các kí tự đã mã hóa nhị phân thành các
tin hiệu có thể hiển thị dưới dạnh quen thuộc .
- VD: Hiển thị kiểu 7 đoạn : biểu diễn phân lớn các chữ viết và con số thập
phân. Phổ biến trong các thiết bị ố là LED 7 đoạn ( vật liệu sử dụng linh kiện
bán dẫn ngư GaAsP làm thành lớp chuyển tiếp p-n khi điện áp thuận đặt vào nó
phát sáng).
- Nguyên lý của bộ giải mã là: với các tín hiệu đàu vào là mã BCD 8421, ở đầu
ra sẽ có 7 tín hiệu tương ứng với LED 7 đoạn
D C B C a b c d e f g Số hiển thị
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
0 0 0 0 0 0 1
1 0 0 1 1 1 1
0 0 1 0 0 1 0
0 0 0 0 1 1 0
1 0 0 1 1 0 0
0 1 0 0 1 0 0
0 1 0 0 0 0 0
0 0 0 1 1 1 1
0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 1 0 0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Bảng trạng thái của bộ mã như sau:
+ Lập bìa Karnaugh cho từng đoạn của LED để tối thiểu hóa trạng thái theo
dạnh cổng logic ta chọn để thiết kế mạch.
VD: Xét cho đoạn e của LED

00 01 11 10
00 0 1 0 0
01 1 0 0 0

11 x x x x
10 0 0 x x
Sau khi rút gọn ta có: a = D + B + CA + CA ( dạng ORAND)
Lấy đảo a = a = D +B + CA + CA ( dạnh NORAND)
Tương tự cho các đoạn khác của LED, ta có kết quả:
b = C + BA+ BA
c = C+ B +A
b = C +BA + BA
c = C+ B +A
d = D + CB +BA +CA +CBA
e = CA + BA
f = D +CB +CA +BA
g =D + CB +CB + BA
d = D +CB +BA + CA +CBA
e = CA + BA
f = D + CB + CA + BA
g = D +CB + CB + BA
4.2.5. Bộ so sánh
- Bộ so sánh có thể thực hiện bằng kiểu nối tiếp hay song song.
- Trong các kiểu so sánh, người ta thường dung các loai so sánh 1bit hay 4 bit.
VD: bộ so sánh 1 bit
a
i
b
i
F Thuyết minh
0 0 1 Bằng nhau
0 1 0 Khác nhau
1 0 0 Khác nhau
1 1 1 Bằng nhau

4.2.6. Các mạch tổ hợp thông dụng khác
- Bộ cộng: thực hiện các phép tính là nhiệm vụ cơ bản của máy tính số.
- Bộ chọn kênh( bô dồn kênh MUX): chức năng của bộ chọn kênh là dưới sự
điều khiển của tín hiệu chọn ( n nối vào điều khiển) thực hiện sự lựa chọn ra
một kênh ( trong số 2
n
kênh lối vào

) để cho phép thông tín hiệu của kênh được
chọn đến được lối ra.
-Bộ nhớ (memory): Bộ nhớ dùng để lưu trữ dữ liệu, một trong những loại bộ
nhớ dung phổ biến của thiết bị số là ROM( Read Only Memmory: Bộ nhớ chỉ
đọc).
-Mảng logic lập trình PLA: Là một mảng logic được cấu tạo từ các mảng cổng
AND và OR. Người sử dụng PLA tùy ý thiết kế tổng của những tích nào, tích
của những biến nào.
( Phần này các bạn tham khảo kĩ hơn trong SGK trang 143)
b
a
c
d
e
f
g