Điện Tử - Kỹ Thuật Số Professional Books part 29 doc

Rõ ràng khi nãy cả 2 cổng NAND đều có mức vào là 0 nên mức ra là
1, đây là điều kiện không mong muốn vì đã quy ước Q và có trạng
thái logic ngược nhau. Hơn nữa khi S, R trở lại mức cao(1) thì sẽ
không thể dự đoán Q và Q thay đổi; vì vậy trạng thái này không được
sử dụng còn gọi là trạng thái cấm.
Như vậy, mạch có 2 trạng thái ra ổn định là 0 và 1; mạch có thể nhận tín hiệu số
vào (trong trường hợp đơn giản này chỉ là 0 và 1) và đưa được nó ra, và từ đây khả
năng nhớ (lưu trữ dữ liệu), đồng bộ, và một số điểm khác cũng có thể được thực
hiện được. Ta sẽ tìm hiểu kĩ hơn ở những mạch sau đó. Mạch hoạt động như ở trên
được coi là 1 mạch chốt, 1dạng mạch tuần tự cơ bản nhất.
1.2 Mạch chốt là gì?
Như tên gọi của nó, mạch có thể cài lại, giữ lại trạng thái logic ngõ vào



Hình 3.1.4 Kí hiệu khối chốt SR và bảng hoạt động
1.3 Chốt cổng NOR
Hình 3.1.7 Dạng sóng minh hoạ và bảng hoạt động của m
ạch chốt cổng
NOR
Thấy rằng các mạch tuần tự dù là mạch chốt đã khảo sát ở trên hay các mạch cao
hơn thì đều được cấu tạo bởi cổng logic cơ bản. Mặc dù tự thân cồng logic không
thể lưu trữ được dữ liệu nhưng khi biết kết hợp với nhau theo một cách thức cho
phép tuỳ theo mức độ phức tạp, quy mô kết hợp mà sẽ có mạch chốt, mạch lật, ghi
dịch hay hơn nữa là các bộ nhớ, xử lý.
1.4 Ứng dụng của mạch chốt :
Mạch chốt như tên gọi của nó được sử dụng nhiều trong các hệ thống số cần chốt
hay đệm dữ liệu trước khi được xử lý điều khiển hay truyền nhận. Ngoài ra nó còn
được sử dụng làm mạch chống dội và mạch tạo dạng sóng vuông.
a. Mạch chống dội :

o Hiện tượng dội do các thiết bị cơ khí gây nên khi đóng ngắt chuyển
mạch điện tử. Mạch chốt có thể được dùng để chống dội như đã thấy
ở chương 1
o Mạch minh hoạ


Hình 3.1.8 Chốt NAND chống dội

b. Mạch tạo dao động sóng vuông
Một mạch chốt cơ bản kết hợp với một số linh kiện R , C để tạo nên mạch
dao động sóng vuông do ngõ ra lật trạng thái qua lại giữa mức 1 và 0. Mạch
thiết lập và xoá tự động theo thời hằng nạp xả của tụ C và trở R.
o Tần số dao động tính theo giá trị R, C là
f = ½(R+R3)C
o Mạch minh hoạ


Hình 3.1.9 Ứng dụng chốt tạo dao động sóng vuông
1.5 Chốt NAND khi có xung đồng hồ
Như đã nói đến ở phần trước, các mạch tuần tự còn có một đặc tính nữa là tính
đồng bộ mà mạch chốt chưa thể hiện. Trong hệ thống mạch logic, các mạch phải
thay đổi trạng thái có trật tự hay đồng bộ nhau thì mới có thể khống chế các trạng
thái ra theo các thời điểm chọn trước. Lúc này người ta sử dụng chân Ck
(clock_đồng hồ: vì thông thường tín hiệu trên chân này có sóng dạng điện áp như
tín hiệu của đồng hồ) minh hoạ qua hình sau
o Mạch chốt được thêm vào 2 cổng nand ở trước cùng với 1 ngõ điều khiển ck


Hình 3.1.10 Chốt NAND có
thêm xung đồng hồ

Bảng sự thật của chốt Nand khi
có thêm ck

Hoạt động của mạch có thể giải thích theo bảng sự thật:
Mạch vừa nêu còn có một tên rất thông dụng: đó là flip flop (viết tắt là FF). Cụ thể
ở đây là mạch FF RS. Các FF có 4 dạng kích hoạt từ chân Ck: kích hoạt theo mức
cao, mức thấp; cạnh lên, cạnh xuống (tại thời điểm xung Ck có mức hoặc cạnh
tương thích thì FF mới được phép chuyển trạng thái).




Do đó trong các sổ tay tra cứu IC số, các trạng thái kích hoạt này được ký hiệu như
sau




Kỹ Thuật Số
Blogthongtin.info Biên tập: Nguyễn
Trọng Hòa


Bài 2: Flip-flop

(Phần 1: Flip-flop và các vi mạch điển hình)
2.1 Tổng quan về flip flop (FF)
FF là mạch có khả năng lật lại trạng thái ngõ ra tuỳ theo sự tác động thích hợp của
ngõ vào, điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc lưu trữ dữ liệu trong mạch và
xuất dữ liệu ra khi cần.

Có nhiều loại flip flop khác nhau, chúng được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng
dụng. Các mạch FF thường được kí hiệu như sau


Hình 3.1.11 Ký hiệu FF
Nếu các ngõ vào sẽ quyết định ngõ ra là cái gì thì ngõ đồng hồ ck lại chỉ ra rằng
khi nào mới có sự thay đổi đó. Chân Ck có thể tác động mức thấp hay mức cao tuỳ
vào cấu trúc bên trong của từng IC FF, do đó với một IC FF cố định thì chỉ có một
kiểu tác động và chỉ một mà thối, ví dụ với IC 74112 chỉ có một cách tác động là
xung Ck tác động theo cạnh xuống.
2.2 Các loại FF
Hình 2.1.13 Kí hiệu khối của 4 loại FF nảy bởi cạnh lên Ck
a) FF SR (mạch lật lại đặt)


Hình 3.1.14 Dạng sóng minh hoạ cho FF RS
FF RS nảy cạnh lên khi đó sẽ kí hiệu hình tam giác ở sơ đồ khối và dấu mũi tên lên
trong bảng trạng thái.
FF RS nảy bằng cạnh xuống tương tự và có khí hiệu thêm hình tròn nhỏ hay gạch
đầu Ck để chỉ cạnh xuống ở ký hiệu khối và vẽ dấu mũi tên xuống ở bảng trạng
thái.
b) FF JK
FF JK bổ sung thêm trạng thái cho FF RS ( tránh trạng thái cấm)


Hình 3.1.15 Dạng sóng minh hoạ cho FF JK
Nhận thấy đầu vào J, K điều khiển trạng thái ngõ ra theo đúng như cách mà S R
đã làm trừ 1 điểm là khi J = K = 1 thì trạng thái cấm được chuyển thành trạng thái
ngược lại ( với J = K = 0 ). Nó còn gọi là chế độ lật của hoạt động.
Từ dạng sóng có thể thấy rằng ngõ ra FF không bị ảnh hưởng bởi sườn xuống của

xung ck các đầu vào J K cũng không có tác động trừ khi xảy ra tác động lên của Ck
FF JK có thể tạo thành từ FF SR có thêm 2 đầu and có ngõ ra đưa về như hình :