Bài giảng Điện tử số - Chương 2 pps

11/13/2009
31
Chương 2
Các cổng logic cơ bản
và mạch thực hiện
61
Nội dung chương 2
2.1. Các phần tử logic cơ bản
2.2. Các mạch tích hợp số
2.3. Ký hiệu các phần tử logic cơ bản
62
11/13/2009
32
2.1. Các phần tử logic cơ bản
 Thành phần cơ bản cấu thành máy tính và
các mạch số khác là các phần tử logic.
 Phần tử logic có khả năng suy luận, đưa ra
các quyết định ở mức độ đơn giản. Có 3 loại
phần tử logic cơ bản:
 AND
 OR
 NOT
 Việc kết nối nhiều phần tử logic lại với nhau
thì lại tạo thành mạch lớn và thực hiện được
những chức năng phức tạp.
63
U
1
U
Y
D

2
D
1
R
U
2
U
1
,U
2
= 0 hoặc E vôn
U
1
A, U
2
B, U
Y
F(A,B)
0v 0, Ev 1
Bảng thật hàm Hoặc 2 biến
2.1.1. Mạch Hoặc dùng ĐIÔT
U
1
U
2
U
Y
0 0 0
0 E E
E 0 E

E E E
A B F
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
64
11/13/2009
33
ĐIÔT
U
A
> U
K
: Điôt thông I
D
>0
U
A
D
U
K
I
D
U
A
<= U
K
: Điôt tắt I
D

= 0
65
U
1
A, U
2
B, U
s
F(A,B)
0v 0, Ev 1
Bảng thật hàm Và 2 biến
U
1
, U
2
= 0
hoặc E vôn
U
1
U
Y
D
2
D
1
R
U
2
+E
2.1.2. Mạch VÀ dùng ĐIÔT

U
1
U
2
U
Y
0 0 0
0 E 0
E 0 0
E E E
A B F
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
66
11/13/2009
34
U
E
= 0 hoặc E vôn
U
E
A, U
Y
F(A)
0v 0, Ev 1
Bảng thật hàm Phủ định
R
b

R
c
E
U
E
U
Y
U
E
U
Y
0 E
E 0
A F(A)
0 1
1 0
2.1.3. Mạch Đảo dùng tranzixto
67
NPN
PNP
Ie = Ib +Ic, Ie và Ic >> Ib
Tranzixto
 Tranzixto là dụng cụ bán dẫn, có 2 kiểu: NPN và PNP
 Tranzixto thường dùng để khuếch đại. Còn trong
mạch lôgic, tranzixto làm việc ở chế độ khóa, tức có
2 trạng thái: Tắt (Ic = 0, Ucemax), Thông (có thể
bão hòa): Icmax, Uce = 0
Ic
Ib
Ib

Ie
Ic
Ie
E
B
C
C
B
E
68
11/13/2009
35
Mạch tích hợp (IC): Integrated Circuits
Mạch rời rạc
Mạch tích hợp
• tương tự : làm việc với tín hiệu tương tự
• số: làm việc với tín hiệu chỉ có 2 mức
1
0
2.2. Các mạch tích hợp số
69
 Phân loại theo số tranzixto chứa trên một IC
SSI
Small Scale Integration
(Mạch tích hợp cỡ nhỏ)
n < 10
MSI
MediumScale Integration
(Mạch tích hợp cỡ trung bình)
n = 10 100

LSI
Large Scale Integration
(Mạch tích hợp cỡ lớn)
n = 100 1000
VLSI
Very Large Scale Integration
(Mạch tích hợp cỡ rất lớn)
n = 10
3
10
6
2.2. Các mạch tích hợp số
70
11/13/2009
36
 Phân loại theo bản chất linh kiện được sử dụng
Sử dụng tranzixto lưỡng cực:
RTL (Resistor Transistor Logic)
DTL (Diode Transistor Logic)
TTL (Transistor Transistor Logic)
ECL (Emiter Coupled Logic)
Sử dụng tranzixto trường
(FET: Field Effect Transistor):
MOS (Metal Oxide Semiconductor) NMOS –
PMOS
CMOS(Complementary Metal Oxide
Semiconductor)
2.2. Các mạch tích hợp số
71
 Một số đặc tính của các mạch tích hợp số

 Đặc tính điện
• Các mức lôgic.
Ví dụ: Họ TTL
5 v
2
0,8
0
Vào TTL
Mức 1
Dải không xác
định
Mức 0
3,3
0,5
0
5 v
Ra TTL
Mức 1
Dải không
xác định
Mức 0
2.2. Các mạch tích hợp số
72
11/13/2009
37
 Một số đặc tính của các mạch tích hợp số
 Đặc tính điện
• Thời gian truyền: gồm
Thời gian trễ của thông tin ở đầu ra so với đầu
vào

Thời gian trễ trung bình được đánh giá:
Ttb = (T
LH
+ T
HL
)/2
Vào
Ra
L
H
50%
T
LH
H
L
50%
50%
H
L
H
L
T
HL
50%
2.2. Các mạch tích hợp số
73
 Một số đặc tính của các mạch tích hợp số
 Đặc tính điện
• Thời gian truyền:
100%

t
R
t
F
90%
10%
0%
Thời gian cần thiết để tín hiệu chuyển biến từ mức 0 lên
mức 1 (sườn dương), hay từ mức 1 về mức 0 (sườn âm)
t
R
: thời gian thiết lập sườn
dương(sườn lên)
t
F
: thời gian thiết lập sườn
âm(sườn xuống)
2.2. Các mạch tích hợp số
74
11/13/2009
38
 Một số đặc tính của các mạch tích hợp số
 Đặc tính điện
• Công suất tiêu thụ ở chế độ động:
MHz
f
0,1
1
10
100

mW
P
TTL
ECL
CMOS
0,1
1
10
2.2. Các mạch tích hợp số
75
 Một số đặc tính của các mạch tích hợp số
 Đặc tính cơ
* DIL/DIP (Dual In Line Package): số chân từ 8 đến 64.
2.2. Các mạch tích hợp số
76
11/13/2009
39
 Một số đặc tính của các mạch tích hợp số
 Đặc tính cơ
* SIL/SIP (Single In Line Package)
* Vỏ hình vuông
2.2. Các mạch tích hợp số
77
 Một số đặc tính của các mạch tích hợp số
 Đặc tính cơ
* Vỏ hình vuông
2.2. Các mạch tích hợp số
78
11/13/2009
40

Phần tử AND dùng IC
79
Phần tử AND dùng IC (tt)
80
11/13/2009
41
Phần tử OR dùng IC
81
Phần tử NAND dùng IC
82
11/13/2009
42
Phần tử NOR dùng IC
83
Phần tử XOR dùng IC
BABABA
84
11/13/2009
43
Phần tử XNOR dùng IC
BABABA
85
&
A
B
AB
Và
A
A
1

A
A
AB
A
B
&
AB
B
A
&
AB
A
B
AB
A
B
1
A
B
A+B
Đảo
Và-Đảo (NAND)
Hoặc
2.3. Ký hiệu các phần tử lôgic cơ bản
86
11/13/2009
44
1
1
A

B
A+B
=1
A
B
A B
Hoặc-Đảo (NOR)
Hoặc mở rộng (XOR)
A B AB AB
AB F
00 0
01 1
10 1
11 0
2.3. Ký hiệu các phần tử lôgic cơ bản
87
Chương 3
Hệ tổ hợp
88