Giáo trình điện tử số

1
ĐIỆN TỬ SỐ
Digital Electronics
Bộ môn Kỹ thuật máy tính
Khoa Điện ĐiệnTử
Trường ĐH Giao Thông VậnTải
2

3
Mục đích môn học
 Cung cấpcáckiếnthứccơ bảnvề:
}
Cấutạo
}
Nguyên lý hoạt động
}
Ứng dụng
củacácmạch số (mạch logic, IC, chip…)
 Trang bị nguyên lý
}
Phân tích
}
Thiếtkế
các mạch số cơ bản
 Tạocơ sở cho tiếpthucáckiếnthức chuyên ngành
4
Tài liệu tham khảo chính
 Introductory Digital Electronics - Nigel P. Cook -
Prentice Hall, 1998
 Digital Systems - Principles and Applications -
Tocci & Widmer - Prentice Hall, 1998


5
Thờilượng môn học
 Tổng thờilượng: 60 tiết
}
Lý thuyết: 45 tiết, tạigiảng đường
}
Thực hành: 15 tiết.
Mô phỏng mộtsố mạch điệntử số trong giáo trình sử dụng phần
mềmMultisimv8.0
 Hướng dẫnthực hành tại phòng máy
}
C1-325, Cô NguyệtBộ mônKTMT liênhệ
 Nộpbáocáothực hành kèm bài thi
 Không có báo cáo thực hành => 0 điểm.
6
Nội dung củamônhọc
 Chương 1. GiớithiệuvềĐiệntử số
 Chương 2. Các hàm logic
 Chương 3. Các phầntử logic cơ bản
 Chương 4. Hệ tổ hợp
 Chương 5. Hệ dãy
7
Điệntử số
Chương 1
GIỚI THIỆU VỀ ĐIỆN TỬ SỐ
Bộ môn Kỹ thuật Máy tính, Khoa Công nghệ Thông tin
Trường Đạihọc Bách Khoa Hà Nội
8
GiớithiệuvềĐiệntử số

Điệntử số
9
GiớithiệuvềĐiệntử số (tiếp)
 Hệ thống điệntử, thiếtbịđiệntử
Các
linh kiện
điện, điệntử
(component)
Các
mạch
điệntử
(circuit)
Các
thiếtbị,
hệ thống
điệntử
(equipment,
system)
10
GiớithiệuvềĐiệntử số (tiếp)
 Số và tương tự:
}
Trong khoa học, công nghệ hay cuộcsống đờithường, ta thường
xuyên phảitiếpxúcvớisố lượng
}
Số lượng có thểđo, quản lý, ghi chép, tính toán nhằmgiúpchocác
xử lý, ước đoán phứctạphơn
}
Có 2 cách biểudiễnsố lượng:
 Dạng tương tự (Analog)

 Dạng số (Digital)
}
Dạng tương tự:
 VD: Nhiệt độ, tốc độ, điệnthế của đầuramicro…
 Là dạng biểudiễnvớisự biến đổiliêntụccủacácgiátrị (continuous)
}
Dạng số:
 VD: Thờigianhiệntrênđồng hồđiệntử
 Là dạng biểudiễntrongđó các giá trị thay đổitừng nấcrờirạc (discrete)
11
GiớithiệuvềĐiệntử số (tiếp)
 Hệ thống số và tương tự:
}
Hệ thống số (Digital system)
 Là tổ hợpcácthiếtbịđượcthiếtkếđểxử lý các thông tin logic
hoặccácsố lượng vậtlýdướidạng số
 VD: Máy vi tính, máy tính, các thiếtbị hình ảnh âm thanh số, hệ
thống điệnthoại…
 Ứng dụng: lĩnh vực điệntử, cơ khí, từ…
}
Hệ thống tương tự (Analog system)
 Chứacácthiếtbị cho phép xử lý các số lượng vậtlýở dạng
tương tự
 VD: Hệ thống âm-ly, ghi băng từ…
12
GiớithiệuvềĐiệntử số (tiếp)
 Công nghệ số - ưu, nhược điểmso vớitương tự
Dùng công nghệ sốđểthựchiện các thao tác củagiảipháptương tự
}
Ưu điểmcủa công nghệ số:

 Các hệ thống số dễ thiếtkế hơn:
}
Không cầngiátrị chính xác U, I, chỉ cầnkhoảng cách mứccaothấp
 Lưutrữ thông tin dễ
}
Có các mạch chốtcóthể giữ thông tin lâu tùy ý
 Độ chính xác cao hơn
}
Việcnângtừđộchính xác 3 chữ số lên 4 chữ sốđơngiảnchỉ cần
lắpthêmmạch
}
Ở hệ tương tự, lắp thêm mạch sẽảnh hưởng U, I và thêm nhiễu
 Các xử lý có thể lậptrìnhđược
 Ít bịảnh hưởng bởi nhiễu
 Có thể chế tạo nhiềumạch số trong các chip
13
GiớithiệuvềĐiệntử số (tiếp)
 Công nghệ số - ưu, nhược điểmso vớitương tự
}
Hạnchế:
Thế giớithựcchủ yếulàtương tự
 Các số lượng vật lý trong thựctế, tự nhiên chủ yếulàở dạng
tương tự.
 VD: nhiệt độ, áp suất, vị trí, vậntốc, độ rắn, tốc độ dòng chảy…
Chuyển đổi
các đầu vào
thựctế
ở dạng
tương tự
thành

dạng số
Xử lý
thông tin
Số
Chuyển đổi
các đầurasố
về dạng
tương tự
ở thựctế
14
GiớithiệuvềĐiệntử số (tiếp)
Sự kếthợpcủa
công nghệ số và tương tự!
15
Điệntử số
Chương 2
CÁC HÀM LOGIC
Bộ môn Kỹ thuật Máy tính, Khoa Công nghệ Thông tin
Trường Đạihọc Bách Khoa Hà Nội
16
Nội dung chương 2
2.1. Giớithiệu
2.2. Đạisố Boole
2.2. Biểudiễn các hàm logic dướidạng chính quy
2.3. Tốithiểu hóa các hàm logic
17
2.1. Giớithiệu
 Mạch logic (mạch số) hoạt động dựatrênchếđộ
nhị phân:
}

Điệnthếởđầuvào, đầu vào hoặcbằng 0, hoặcbằng 1
}
Với 0 hay 1 tượng trưng cho các khoảng điệnthếđược
định nghĩasẵn
}
VD: 0 → 0.8V : 0
2.5 → 5V : 1
Cho phép ta sử dụng Đạisố Boole như là
một công cụđểphân tích và thiếtkế các hệ thống số
18
Giớithiệu(tiếp)
 Đạisố Boole:
}
Do George Boole sáng lậpvàothế kỷ 19
}
Các hằng, biếnvàhàmchỉ nhận 1 trong 2 giá trị: 0 và 1
}
Là công cụ toán họckháđơngiản cho phép mô tả mối
liên hệ giữacácđầuracủamạch logic vớicácđầuvào
củanódướidạng biểuthức logic
}
Là cơ sở lý thuyết, là công cụ cho phép nghiên cứu, mô
tả, phân tích, thiếtkế và xây dựng các hệ thống số, hệ
thống logic, mạch số ngày nay.
19
Giớithiệu(tiếp)
 Các phầntử logic cơ bản:
}
Còn gọilàcáccổng logic, mạch logic cơ bản
}

Là các khốicơ bảncấu thành nên các mạch logic và hệ
thống số khác
20
Giớithiệu(tiếp)
 Mục tiêu củachương: sinh viên có thể
}
Tìm hiểuvềĐạisố Boole
}
Các phầntử logic cơ bảnvàhoạt động của chúng
}
Dùng Đạisố Boole để mô tả và phân tích cách cấu thành
các mạch logic phứctạptừ các phầntử logic cơ bản
21
Nội dung chương 2
2.1. Giớithiệu
2.2. Đạisố Boole
2.2. Biểudiễn các hàm logic dướidạng chính quy
2.3. Tốithiểu hóa các hàm logic
22
1. Các định nghĩa
 Biến logic: là 1 đạilượng có thể biểudiễnbằng 1
ký hiệu nào đó, về mặtgiátrị chỉ lấygiátrị 0 hoặc
1.
 Hàm logic: là biểudiễncủa nhóm các biếnlogic,
liên hệ với nhau thông qua các phép toán logic, về
mặtgiátrị cũng lấy giá trị 0 hoặc1.
 Phép toán logic: có 3 phép toán logic cơ bản:
}
Phép Và - "AND"
}

Phép Hoặc-"OR"
}
Phép Đảo - "NOT"
23
Các định nghĩa(tiếp)
 Các giá trị 0, 1 không tượng trưng cho các con số
thựcmàtượng trưng cho trạng thái giá trịđiệnthế
hay còn gọilàmức logic (logic level)
 Mộtsố cách gọi khác của2 mức logic:
Mức logic 0 Mức logic 1
Sai (False) Đúng (True)
Tắt (Off) Bật(On)
Thấp (Low) Cao (High)
Không(No) Có(Yes)
(Ngắt) Open switch (Đóng) Closed switch
24
2. Biểudiễnbiến và hàm logic
 Dùng biểu đồ Venn (Ơle):
}
Mỗibiến logic chia không gian thành 2 không gian con.
}
Khônggiancon thứ nhất, biếnnhậngiátrịđúng (=1),
không gian con thứ còn lại, biếnnhậngiátrị sai (=0).
}
VD: F = A AND B

25
Biểudiễnbiến và hàm logic (tiếp)
 Dùng biểuthức đạisố:
}

Ký hiệu phép Và – AND: .
}
Ký hiệu phép Hoặc–OR: +
}
Ký hiệu phép Đảo–NOT: ⎯
}
VD: F = A AND B hay F = A.B