Giáo trình hướng dẫn tìm hiểu nguyên lý chu kỳ xung chuẩn với cổng logic phần 2 ppt

Luận n tốt Nghiệp Mô Hình Máy Đo Tần Số

Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
22


Hình III .3a


Hình III.3b

Hình (III.3a) là biểu diễn dạng sóng ra của mạch đếm vòng.

Giả sử ban đầu FF cuối cùng được đặt ở Q
C
= 1 còn hai FF kia được
xóa để ngõ ra Q
A
= Q
B
= 0. Đồng hồ tác động cạnh sau Q, Q
A
lên 1, Q
B
= 0,
Q
C
xuống 0. Ở xung thứ 2, Q
A
xuống 0, Q
B

lên 1,Q
C
= 0, ở xung thứ 3, Q
A
= 0,
Q
B
= 0, Q
C
lên 1,… Mạch hoạt động như bảng trạnh thái hình Hình(H.III.3c),
mạch chỉ đếm được 3 số tức bằng số tầng FF.

Số xung vào Q
C
Q
B
Q
A

0
1
2
1
0
0
0
0
1
0
1

0
3
4
5
1
0
0
0
0
1
0
1
0

.
Luận n tốt Nghiệp Mô Hình Máy Đo Tần Số

Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
23
Mạch đếm hình Hình (H.III.3c) là mạch đếm Johnson. Mạch được hồi
tiếp chéo từ
Q
trở về J, Q trở về K. Giả sử ban đầu mạch được xóa để Q
A
=
Q
B
= Q
C
= 0. Ở trạng thái thứ nhất cạnh sau Q

A
lên 1, Q
B
= Q
C
= 0. Ở xung
thứ 2 Q
A
=1, Q
B
lên 1, Q
C
= 0, tiếp theo ở xung thứ 3 Q
A
= 1, Q
B
= 1, Q
C
lên
1, đến xung thứ 4 Q
A
xuống 0, Q
B
= 1, Q
C
= 1…
Mổi ngõ ra ở mức cao trong 3 chu kỳ xung rồi lại xuống thấp trong 3
chu kỳ xung, rồi lại lên cao trong 3 chu kỳ xung tiếp theo.

Hình III.3d



Hình III.3c

Dạng sóng ngõ ra là dạng sóng riêng có tần số bằng
6
1
lần tần số xung
vào, nhưng có lệch pha nhau. Sự hoạt động của mạch được tóm tắt ở (Hình
III.3f)



.
Luận n tốt Nghiệp Mô Hình Máy Đo Tần Số

Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
24
Trạng thái ra ngay sau khi có xung vào Số xung vào
Q
C
Q
B
Q
A

Số thập phân
tương ứng

0
1
2
3
4
5
0
0
0
1
1
1
0
0
1
1
1
0
0
1
0
1
0
0
0
1
3
7
6
4

6
7
0
0
0
0
0
1
0
1

Với 3 Flip Flop mạch đếm được Modul M = 6. Để ý là mạch bỏ đi hai
trạng thái 010 = 5
10
. Vì lý do ngẫu nhiên lúc bật điện hay do nhiễu khi hoạt
động mạch đếm có thể rơi vào một trong hai trạng thái bỏ đi (trạng thái cấm)
và sau đó chỉ thay đổi trạng thái giữa các trạng thái cấm này.

IV./ MẠCH GIẢI MÃ VÀ HIỂN THỊ:
1./ Mạch giải mã từ BCD sang Led 7 đoạn:
Còn gọi là mạch giải mã 4 đường sang 10 đường. Mạch có 10 ngõ ra
tương ứng với số thập phân từ 0 đến 9 và có 4 ngõ vào. Ngõ ra tương ứng với
mã nhò phân vào xuống thấp còn 9 ngõ ra kia ở mức cao. Mạch gồm 4 cửa
đảo để tạo ,A
B
,C ,
D
vào 10 cửa NAND có 4 ngõ vào. Ngõ vào của NAND
đầu tiên là
,A

B
,
C
,
D
, ngõ vào của NAND thứ hai là A,
B
,
C
,
D
, khi D = C =
B = A = 0 (0
10
) thì
A
=
B
=C =
D
= 1 nên ngõ ra của cửa NAND đầu tiên, tức
ngõ ra xuống thấp (0) còn các ngõ ra kia đều ở mức cao.
Khi có mắc thêm đèn Led (và các điện trở giới hạn dòng) như Hình
(H.IV.1a), đèn Led 0 sẽ sáng còn các đền Led kia sẽ tắt. Khi D = C = B = 0;
A = 1 ( tức DCBA = 10) ngõ ra của cửa NAND thứ hai xuống thấp và đèn Led
1 sáng, còn các đèn khác tắt.

.
Luận n tốt Nghiệp Mô Hình Máy Đo Tần Số

Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
25


Hình IV.1.a
2./ Mạch hiển thò:
a./Đèn cathod lạnh
Trước khi có đèn Led, các loại đèn Cathod lạnh (Cathod không được
sưởi nóng bởi tim đèn) được sử dụng Hình (H.IV.2.a1)
Đèn chứa một khí trơ bên trong ống thủy tinh, đèn gồm một anod và 10
catod, các catod là một miếng kim loại mõng có hình từ 0 đến số 9 được xếp
hàng sát nhau (nhưng không đụng nhau) từ trước ra sau, thường có thêm một
catod hình dấu chấm thập phân.
Một điện thế dương từ vài chục Volt trở lênh được đưa vào anod qua
một điện trở. Khi một catod được nối Mass thì đèn dẫn điện (cỡ vài mA) và
xung quanh catod có một vùng không gian sáng rực (rộng khỏang 1 mm).


Hình IV.2.a1
.
Luận n tốt Nghiệp Mô Hình Máy Đo Tần Số

Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
26


Hình IV.2.a2
Do sự ion hóa, trong khi đó các catod khác không sáng. (Hình IIV.2a1)
là biểu diễn của đèn có catod lạnh và Hình (H.IV.2.a2) là hình dạng của đèn
nhìn từ phía trước khi đèn hiện số 2.

 Một số IC giải mã 4 đường sang 10 đường:
 7441: Giải mã BCD sang thập phân, ngõ ra chòu Volt cao ( 60V).
 7442/LS42: Giải mã BCD sang thập phân.
 7445: Giải mã BCD sang thập phân, dòng lớn ( 80mA)
 7414L: Giải mã BCD sang thập phân, ngõ ra chòu Volt cao (60V).
 74145/LS145: Giải mã BCD sang thập phân, dòng lớn (80mA).
 Ứng dụng của IC 74145/LS145 và IC 7445.
Mạch giải mã 7441 có ngõ ra chòu Volt cao (khoảng 60 volt) nên rất thích
hợp để hoạt động các đèn catod lạnh Hình (H.IV.2.c). Xung muốn đếm
được đưa và chân (Clock) của IC 7490. Ngõ ra BCD của mạch đếm được
đưa đến ngõ vào tương ứng của 7441. Ngõ ra 0 đến 9 của 7441 được nối
trực tiếp đến ngõ vào tương ứng của đèn catod lạnh.


Hình IV.2.a.3
.
Luận n tốt Nghiệp Mô Hình Máy Đo Tần Số

Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
27




Hình IV.2a.4
Hình IV.2a.4 là ứng dụng để chỉ báo của 7445, ngõ vào 7445 chỉ chòu
được 5V nhưng có thể nhận dòng lớn (đến 80mA) nên chỉ có thể dùng để thúc
trực tiếp.

b./ Đèn Led 7 đoạn:
Một trong các số chỉ báo thông dụng là đèn Led 7 đoạn. Đèn gồm 7
đoạn mang tên a, b, c, d, e, f, g được sắp xếp theo hình số 8, xem hình
(H.IV.2.b.1). Bên dưới mặt 7 đoạn là một số đèn Led (thường là 7) và hệ
thống phản chiếu ánh sáng lên mặt. Tùy tổ hợp các đoạn sáng mà ta có các
số và chữ khác nhau.


Hình IV.2.b.1

.
Luận n tốt Nghiệp Mô Hình Máy Đo Tần Số

Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
28




Hình IV.2.b.3
Về phương diện đèn Led 7 đoạn có hai loại đó là loại Anod chung và
hình (H.IV.2.b.2) và loại Catod chung hình (H.IV.2.b.3). Các điện trở hạn
dòng khoảng 220 đến 470, nếu V
CC
= 5 V để giới hạn dòng và biểu thò
của mạch giải mã. Tùy tổ hợp các bật đóng mà tổ hợp tương ứng của các Led
(biểu thò cho các đoạn) sáng để tạo các số hay các chữ.
 Một số IC giải mã BCD sang Led 7 đoạn
Loại Mức tác
động

Mạch ra Dòng
điện
Điện thế tối
đa
Công suất
tiêu tán
7446A
7447A
7448
74LS4
7
74LS4
8
74LS4
9
Thấp
Thấp
Cao
Thấp
Cao
Cao
Cực thu để
hở
Cực thu để
hở
Kéo lên
2K
Cực thu để
hở
Kéo lên

2K
Cực thu để
hở
40mA
40mA
6,4mA
24mA
6mA
8mA
30V
15V
5,5V
15V
5,5V
5,5V
320mW
320mW
385mW
3,5mW
125mW
40mW
.
Luận n tốt Nghiệp Mô Hình Máy Đo Tần Số

Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
29

 Khảo sát IC 7447A

Hình IV.2b.4
7447A có ngõ ra cực thu để hở và đủ dòng để thúc các chỉ báo trực
tiếp. Ngõ ra tác động mức thấp nên thích hợp để thúc các Led 7 đoạn anod
chung hay các đèn chòu dòng thấp. Mạch hoạt động theo bảng sự thật sau
(Hình IV.2.b5).
Trong đó với ngõ ra là một dạng sóng và ngõ ra 0 là tắt, nghóa là nếu
7447 thúc đèn Led 7 đoạn thì các đoạn a, b, c, d, e, f, g của đèn sẽ sáng hay
tắt tùy theo ngõ ra tương ứng của 7447 là 1 hay 0. Kết quả là khi mã số nhò
phân 4 bit vào có giá trò thập phân từ 0 đến 15, đèn Led hiện lên các số và
dấu như ở hình (Hình IV. 2b.6). Để ý là khi mã số nhò phân vào là 1111 = 15
10

thì đèn tắt.
.
Luận n tốt Nghiệp Mô Hình Máy Đo Tần Số

Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
30

Thập
phân
LT

RBI

D

C

B

A RBO

A B c d e f g Ghi
chú
0
1
2
3
1
1
1
1
1
x
x
x
0

0

0

0

0

0

0

0

0
0
1
1

0
1
0
1
1
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
1

1

0
1
1
1
0
1
0
1
0
0
0
0
0
1
1

4
5
6
7
1
1
1
1
X
X
X
X
0

0

0

0

1

1

1

1

0
0
1
1

0
1
0
1
1
1
1
1
1
1
1

1
1
0
0
1
1
1
1
1

0
1
1
0
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
0

1
8
9

10
11
1
1
1
1
X
X
X
X

1

1

1

1

0

0

0

0

0
0
1

1

0
1
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
1
1
0
1

1
0
1
1
1
0
1

0
1
1
0
0
1
1
1
1

1
12
13
14
15
1
1
1
1
X
X
X
X
1

1

1

1

1

1

1

1

0
0
1
1

010

1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0

0
0
0

0
1
1
0
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
0

BI
RBI
LT
X
1
0
X
0
X

X

1

X

X

1

X

X

1
X

X
1
X
0
0
1
0
0
1
0
0
1
0

0
1

0
0
1
0
0
1
0
0
1
0
0
1
2
3
4


Hình IV.2b.6
Bảng sự thật Hình (H.IV.2.b.5) có các ghi chú:
1. Ngõ vào xóa BI được để không hay nói lên cao
2. Khi nối BI đến mức thấp, các ngõ ra đều tắt, bất chấp trạng thái ở ngõ vào
khác.
3. Khi RBI và các ngõ vào ABCD ở mức thấp và các ngõ vào thử đèn LT
(Lamp test) ở cao, các ngõ ra đều tắt và ngõ ra xóa dạng sóng, RBO
xuống thấp.
4. Khi ngõ vào BI (RBO) để không hay nối lên cao và ngõ vào LT giữ mức
thấp, các ngõ ra đều sáng.

.
Luận n tốt Nghiệp Mô Hình Máy Đo Tần Số

Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
31
V./ GIAO TIẾP CÔNG SUẤT:
1./ Khả năng dòng và thế của TTL và CMOS
a./ Đặc tính của TTL:
Mạch Logic TTL có nhiều loại ra: Mạch kéo lên thụ động tức có điện
trở nối từ cực thu của Transistor lên V
CC
. Loại mạch này không được dùng
không được dùng ở mạch Logic TTL. Loại mạch thứ hai là mạch cực thu để
hở tức là cực thu Transistor nối trực tiếp lên nguồn V
CC
. Mạch thứ ba là mạch
kéo lên tích cực tức có thêm Transistor giữa cực thu Transistor và nguồn V
CC
,
loại mạch này thông dụng nhất là mạch ra cột chạm. Mạch thứ tư là mạch ra
ba trạng thái, mạch này có cấu tạo gần giống mạch cột chạm. Do đó ta có thể
lấy mạch kiểu cột chạm biểu thò cho TTL.




Đặc tính ngõ vào Đặc tính ngõ ra
Hình V.1a
 Đặc tính ngõ vào gồm có:

– Điện thế ở mức cao tối thiểu là 2V.
– Dòng mức cao tối đa 40mA.
– Điện thế tối đa mức thấp 0,8V.
– Dòng điện tối đa mức thấp –1,6mA.
 Đặc tính ngõ ra gồm có:
– Điện thế ở mức cao tối thiểu là 2,4V.
– Dòng mức cao -400mA.
– Điện thế tối đa mức thấp 0,2V.
– Dòng điện tối đa mức thấp 1,6mA.

b./ Đặc tính của CMOS:
Điện áp đặt vào các mối nối ngõ vào của IC phải nằm trong các miền
chấp nhận được, CMOS sẽ xem các điện áp vào nỏ hơn hoặc bằng 1V như
mức Logic thấp, và xem điện áp nào lớn hơn hoặc bằng 3,5V là ở mức Logic
cao.
.