Giáo trình kỹ thuật số : Chương 7 part 1 doc

1
1
Chương 7
Bộđếmvàthanhghi
Th.S Đặng NgọcKhoa
Khoa Điện-ĐiệnTử
2
Bộđếm không đồng bộ
 Xét bộđếm4 bit ở hình 7-1
 Xung clock chỉđược đưa đến FF A, ngõ vào J,
K củatấtcả các FF đều ở mứclogic 1.
 Ngõ ra của FF sau đượcnối đến ngõ vào CLK
của FF trướcnó.
 Ngõ ra D, C, B, A là mộtsố nhị phân 4 bit với
D là bit có trọng số cao nhất.
 Đây là bộđếm không đồng bộ vì trạng
thái của các FF không thay đổi cùng với
xung clock.
2
3
Hình 7-1 Bộđếm 4 bit
4
Quy ướcvề trọng số
 Trong phầnlớncácmạch, dòng tín hiệu
thường chạytừ trái sang phải.
 Trong chương này, nhiềumạch điệncó
dòng tín hiệuchạytừ phải sang trái.
 Ví dụ, trong hình 7-1:
 Flip-Flop A: LSB
 Flip-Flop D: MSB
3

5
Số MOD
 Số MOD là số trạng thái trong mộtchu
kỳ củamộtbộđếm.
 Bộđếm trong hình 7-1 có 16 trạng thái
khác nhau, do vậynólàbộđếm MOD-16
 Số MOD củamộtbộđếm đượcthayđổi
cùng vớisố Flip-Flop.
 Số MOD ≤ 2
N
6
Số MOD
 Ví dụ
 Mộtbộđếm đượcsử dụng để đếmsảnphẩm
chạyqua mộtbăng tải. Mỗisảnphẩm điqua
băng chuyền, bộ cảmbiếnsẽ tạiramột xung.
Bộđếmcókhả năng đếm được 1000 sản
phẩm. Hỏiítnhấtphải có bao nhiêu Flip-Flop
trong bộđếm?
 Trả lời: 1000 ≤ 2
10
= 1024. Phảicó10 FF
4
7
Chia tầnsố
 Trong mộtbộđếm, tín hiệungõracủaFF
cuối cùng (MSB) có tầnsố bằng tầnsố
ngõ vào chia cho số MOD. Mộtbộđếm
MOD-N là bộ chia N.
8

Ví dụ 7-1
 Ví dụ mạch tạoradaođộng xung vuông có
tầnsố 1Hz.
 Tạoratínhiệu xung vuông 50Hz từ lưới điện.
 Cho điqua bộđếm MOD-50 để chia tầnsố 50 lần.
 Có đượctínhiệu xung vuông tầnsố 1Hz
5
9
Trễ trong bộđếm không đồng bộ
 Cấutrúccủabộđếm không đồng bộ khá
đơngiảnnhưng vấn đề trễ khi truyềntín
hiệuqua mỗiFF sẽ làm hạnchế tầnsố
củabộđếm.
 Vớibộđếm không đồng bộ ta phảicó

T
clock
≥
N
x
t
pd

F
max
=
1/(
N
x
t

pd
)
10
Trễ trong bộđếm không đồng bộ
 Bộđếm3 bit
vớinhững tần
số xung clock
khác nhau
6
11
Câu hỏi?
 Trong bộđếmbất đồng bộ, tấtcả các FF
thay đổitrạng thái cùng mộtlúc? Sai
 Giả sử bộđếm trong hình 7-1 đang ở
trạng thái 0101. Sau 27 xung clock, trạng
thái củabộđếmsẽ là bao nhiêu? 0000
 Số MOD củabộđếmcó5 Flip-Flop?
12
Bộđếm đồng bộ
 Trạng thái củatấtcả các FF sẽđượcthay
đổi cùng mộtlúcvới xung clock.
 Hình sau mô tả hoạt động củamộtbộ
đếm đồng bộ
 Mỗi FF có ngõ vào J, K đượckếtnốisaocho
chúng ở trạng thái cao chỉ khi ngõ ra củatất
cả các FF sau nó đều ở trạng thái cao.
 Bộđếm đồng bộ có thể hoạt động vớitầnsố
cao hơnbộđếm không đồng bộ.
7
13

Bộđếm đồng bộ MOD-16
14
Hoạt động củamạch
 B thay đổitrạng thái theo xung clock chỉ
khi A = 1.
 C thay đổitrạng thái theo xung clock chỉ
khi A = B = 1.
 D thay đổitrạng thái theo xung clock chỉ
khi A = B = C = 1.
8
15
Bảng chân trị
16
Bộđếmcósố MOD < 2
N
 Sử dụng ngõ vào không đồng bộ (clear,
set) để buộcbộđếmbỏđimộtsố trạng
thái.
 Trong hình 7-2, ngõ ra cổng NAND được
nối đến ngõ vào không đồng bộ CLEAR
củamỗi Flip-Flop.
 Khi A=0, B=C=1, (CBA = 110
2
= 6
10
) ngõ
ra cổng NAND sẽ tích cựcvàcácFF sẽ bị
CLEAR về trạng thái 0.
9
17

Hình 7-2 BộđếmMOD-6
18
Trạng thái tạm
 Lưuý rằng trong hình 7-2, 110 là một
trạng thái tạmthời. Mạch chỉ tồntại ở
trạng thái này trong thờigianrấtngắn
sau đósẽ chuyển sang trạng thái 000.
 000Æ001Æ010Æ011Æ100Æ101Æ000
 Ngõ ra của FF C có tầnsố bằng 1/6 tầnsố
ngõ vào.
10
19
Sơđồtrạng thái
20
Thiếtkế bộđếmMOD-X
 Bước1: Tìm số FF nhỏ nhất sao cho 2
N
≥
X. KếtnốicácFF lạivới nhau. Nếu2
N
= X
thì không làm bước2 và3.
 Bước2: Nốimộtcổng NAND đếnngõvào
CLEAR củatấtcả các FF.
 Bước3: Xác định FF sẽởmứccaoứng với
trạng thái bộđếm = X. Nốingõracủacác
FF đếnngõvàocủacổng NAND.