Điện Tử - Kỹ Thuật Số Professional Books part 36 ppsx



 hình 3.3.12 Mạch đếm mod 10
 Cuối cùng kiểm tra lại thấy thoả hoạt động. Nhưng cách này xem ra “khá rắc
rối và như là đoán mò”. Thực ra nó lại rất hay, nó có một phương pháp thiết
kế rất đúng và bài bản ta sẽ gặp lại ở phần thiết kế mạch đếm đồng bộ ở
phần sau.
 Có rất nhiều IC đếm không đồng bộ cả họ TTL và CMOS. Ở đây chỉ giới
thiệu một số IC hay dùng :

 74LS293
 Cấu tạo gồm 4 FF JK với các đầu ra Q0 (LSB), Q1, Q2, Q3(MSB), Q0 để
riêng biệt cho phép mạch hoạt động linh hoạt. Các đầu vào J, K đều được
nối mức cao ở bên trong.
 Mạch có tới 2 đầu vào xung nhịp CP (clock pulse) cũng chính là xung ck mà
ta đã biết) cho tầng 0 và tầng 1 để dễ thiết kế nhiều ứng dụng.
 Hai ngõ vào không đồng bộ MR1 và MR2 (master reset) nếu cùng tác động
mức cao thì sẽ hoạt động như chân clear để xoá mạch.
 Sơ đồ logic và sơ đồ khối của IC như sau :


 Hình 3.3.13a Kí hiệu khối và chân ra của 74LS293


 Hình 3.3.13b Cấu trúc mạch của 74LS293
 74LS293 là IC đếm không đồng bộ nhiều kiểu bit ra tuỳ cách mắc dây.
 Đếm mod 16 :
 Xung nhịp vào sẽ vào chân CP0; chân CP1 nối tới ngõ ra Q0; MR1, MR2
nối chung xuống mass để mạch xoá tự động



 Hình 3.3.13c 74LS293 đếm mod 16
 Đếm mod 10
 Xung nhịp vẫn vào chân CP0; chân CP1 nối tới Q0 để cho đủ số trạng thái
lên đến 10, khi đếm đến 10 Q1, Q3 lên mức cao nên được nối về MR1 và
MR2 để xoá mạch


 Hình 3.3.13d 74LS293 đếm mod 10
 Đếm mod 14
 CP0, CP1 vẫn nối dây như cũ khi đếm tới 14 thì Q3Q2Q1Q0 là 1110 do đó
phải nối Q3 tới MR1, Q2, Q1 tới MR2 qua cổng nand.


 Hình 3.3.13e 74LS293 đếm mod 14

 74LS90, 74LS92, 74LS93
 3 IC trên cùng các loạt của nó (LS, HC, …) cũng rất hay dùng. Sơ đồ mạch
và sơ đồ chân như hình. Cũng giống như 74LS293 tầng FF đầu khá độc lập
để dùng linh hoạt hơn, muốn đếm đầy đủ số trạng thái của IC thì cần phải
nối ngõ ra Q0 tới ngõ vào B; hai ngõ reset thường nối AND đề xoá mạch
đếm khi đưa lên cao. Khi đếm lên thì cần phải cho 1 trong 2 ngõ này lên cao
trong chốc lát (khoảng vài mươi ns) rồi đưa xuống thấp trở lại. Riêng
74LS90 có thêm 2 ngõ reset 9 (R9(0) và R9(1)). Bình thường một trong hai
hoặc cả 2 ngõ này được giữ ở thấp, muốn ngõ ra có số đếm là 9 thì phải đưa
cả 2 ngõ lên cao.Như vậy ta có thể dùng 74LS93 để làm mạch đếm mod 10,
mod 12 hay mod 16 giống như 74LS293 ở trên. Cách mắc dây bạn có thể dễ
dàng làm được.




 Hình 3.3.14a Chân ra IC đếm 74LS90 74LS92 74LS93


 Hình 3.3.14b kí hiệu khối của 74LS90 74LS92 74LS93
 Còn khi cần số mod lớn ta có thể dùng 4020 (mod 16384 tức 14 tầng FF)
hay 4040 (mod 4096 tức 12 tầng FF). Do dùng nhiều tầng FF và lại thuộc
loại CMOS cũ nên tần số hoạt động khá giới hạn chỉ khoảng 2MHz.


K
ỹ

T
hu
ậ
t
S
ố

Blogthongtin.info Biên tập: Nguyễn
Trọng Hòa


 BÀI 5: MẠCH ĐẾM ĐỒNG BỘ

 Ở phần trước ta đã biết rằng những mạch đếm không đồng bộ khi có nhiều
tầng FF sẽ tích luỹ nhiều trì hoãn truyền của mỗi tầng làm cho nó lớn hơn cả
chu kì đếm xung khiến toàn mạch có thể hoạt động sai logic nhất là khi hoạt
động ở tần số cao. Như ở mạch đếm bốn bit chia 2 đã nói ở trước : khi số
đếm tăng từ 1110 lên 1111 chỉ cần chờ ngõ ra của FF 0 thay đổi nên chỉ mất

1t
D
. Khi số đếm tăng từ 1011 lên 1100 đòi hỏi ba FF chuyển mạch liên tiếp
nên sẽ phải mất 3t
D
. Trường hợp nữa khi số đếm tự động reset về 0000 thì cả
4 FF đều chuyển trạng thái do đó trì hoãn truyền sẽ là 4t
D
. Có thể khắc phục
những giới hạn này bằng việc sử dụng bộ đếm đồng bộ hay còn gọi là bộ
đếm song song bởi vì tất cả các tầng đều được kích bởi cùng một xung nhịp
Ck đầu vào. Khi đó các FF chuyển mạch cùng một lúc khiến thời gian trì
hoãn của mạch đếm bằng trì hoãn truyền của một FF bất kể số tầng. Để đảm
bảo hoạt động đúng, một số cổng logic được thêm vào để khống chế ngõ vào
J, K (T). Trước hết là mạch đếm chia 16.

 2.1 Đếm lên chia 16
 Nối dây như thế nào ?


 Hình 3.3.16 Mạch đếm lên đồng bộ mod 16

 Bảng trạng thái và dạng sóng đếm lên của mạch đếm đồng bộ hoàn toàn
giống như ở mạch đếm không đồng bộ do đó ta sẽ dựa vào chúng để xác
định xem mạch hoạt động như thế nào.
 Cũng cần lưu ý là ở đây ta xây dựng mạch đếm lên mod 16 với 4 FF JK có
xung Ck tác động cạnh xuống. Ta cũng có thể làm mạch tương tư, với xung
ck tác động cạnh lên hay sử dụng FF T thay cho FF JK.



 Để mạch đếm đúng, ở mỗi xung kích ck tác động cạnh xuống, chỉ có FF nào
dự kiến sẽ lật trạng thái mới phải để T = 1(J, K được nối chung với nhau và
được coi như là ngõ chung T). Nhìn vào bảng trạng thái hoạt động của bộ
đếm lên ta sẽ thấy được cần phải kết nối như thế nào
 - Ngõ ra Q0 sẽ thay đổi trạng thái theo cạnh xuống của xung kích ck do đó
ngõ T0 được để trống (mức cao).
 - Ngõ ra Q1 đổi trạng thái khi có xung kích xuống Q0 do đó Q0 được đưa
thẳng vào ngõ T1
 - Ngõ ra Q2 đổi trạng thái khi đếm đến số 4, 8, 12, 0, lúc này thì Q0 và Q1
đều xuống thấp; vậy ngõ vào T2 sẽ là And của hai ngõ vào này
 - Ngõ ra Q3 đảo trạng thái khi số đếm là 8 và 0 khi này Q0, Q1, Q2 đều tác
dụng cạnh xuống, vậy ngõ vào T3 sẽ là And của 2 ngõ vào này
 Vậy mỗi FF đều phải có đầu vào T được nối sao cho chúng ở mức cao chỉ
khi nào đầu ra của các FF trước nó ở mức cao.
 T0 = 1
 T1 = Q0
 T2 = Q1.Q2
 T3 = Q0.Q1.Q2
 và từ đây mạch được kết nối với hai cổng And được thêm vào


 Hình 3.3.17 Mạch đếm lên đồng bộ mod 16

 Trì hoãn truyền của mạch đếm sẽ bằng trì hoãn truyền qua một FF cộng với
trì hoãn truyền qua các cổng and. Với mạch đếm đã khảo sát ở trên số tầng
là n = 4, số cổng and phải dùng thêm là n – 2 = 2 nhưng thời gian cũng chỉ
trì hoãn trên một cổng and thôi nên trì hoãn truyền tổng cộng là :
 t
D
= t

D(FF)
+ t
D(and)