Bài giảng mạch điện tử số GV bùi thị mai hoa

MẠCH ĐIỆN TỬ SỐ
Bộ môn Kỹ thuật Máy tính
Khoa Công nghệ Thông tin
AohiamihtiuB - 2010
Địa chỉ liên hệ
• Văn phòng:
– Bộ môn Kỹ thuật máy tính – Khoa Công nghệ
thông tin
– P401 – Nhà làm việc 5 tầng
– ĐT : 0280 – 6255047
• Giảng viên: Bùi thị Mai Hoa
• Mobile: 09 444 666 52
• Email:
Mục đích môn học
• Cung c
ấ
p các ki
ế
n th
ứ
c c
ơ
b
ả
n v
ề
:
– C
ấ
u t
ạ

o
– Nguyên lý ho
ạ
t
độ
ng
–
Ứ
ng d
ụ
ng
c
ủ
a các m
ạ
ch s
ố
• Trang b
ị
nguyên lý
– Phân tích
– Thi
ế
t k
ế
các m
ạ
ch s
ố
c

ơ
b
ả
n
• T
ạ
o c
ơ
s
ở
cho ti
ế
p thu các ki
ế
n th
ứ
c chuyên ngành
Tài liệu tham khảo
• Nguy
ễ
n gia Hi
ể
u, K
ỹ
thu
ậ
t s
ố
, Nhà xu
ấ

t b
ả
n th
ố
ng kê,
2006
• Nguy
ễ
n Thúy Vân, K
ỹ
thu
ậ
t s
ố
, Nhà xu
ấ
t b
ả
n Khoa h
ọ
c
k
ỹ
thu
ậ
t
•
Đặ
ng V
ă

n Chuy
ế
t, M
ạ
ch
đ
i
ệ
n t
ử
s
ố
,
Đạ
i h
ọ
c BKHN
• A.D. Friedman : Logic Design of digital systems
• T.R. Blakeslee : Digital Design with standard MSI&LSI
• S.H Caldwell : Switching circuits and Logical Design
• Nigel P. Cook - Introductory Digital Electronics -
Prentice Hall, 1998
• Tocci & Widmer - Digital Systems - Principles and
Applications - Prentice Hall, 1998
• . . .
Thời lượng môn học
• Tổng thời lượng: 36 tiết
– Lý thuyết: 24 tiết, tại giảng đường
– Thảo luận bài tập: 12 tiết.
– Mô ph

ỏ
ng m
ộ
t s
ố
m
ạ
ch
đ
i
ệ
n t
ử
s
ố
s
ử
d
ụ
ng ph
ầ
n
m
ề
m Electronics Workbench
(Không có báo cáo bài tập => 0 điểm.)
Nội dung của môn học
• Chương 0. Giới thiệu về Điện tử số
• Chương 1. Cơ sở số học
• Chương 2. Cơ sở logic

• Chương 3. Mạch tổ hợp
• Chương 4. Mạch dãy
Mạch điện tử số
Chương 0
GIỚI THIỆU VỀ ĐIỆN TỬ SỐ
(Phn tham kho)
Giới thiệu về Điện tử số
Điện tử số
Giới thiệu về Điện tử số (tiếp)
• Hệ thống điện tử, thiết bị điện tử
Các
linh kiện
điện, điện tử
(component)
Các
mạch
điện tử
(circuit)
Các
thiết bị,
hệ thống
điện tử
(equipment,
system)
Giới thiệu về Điện tử số (tiếp)
• Số và tương tự:
– Trong khoa học, công nghệ hay cuộc sống đời thường, ta thường
xuyên phải tiếp xúc với số lượng
– Số lượng có thể đo, quản lý, ghi chép, tính toán nhằm giúp cho các
xử lý, ước đoán phức tạp hơn

– Có 2 cách biểu diễn số lượng:
• Dạng tương tự (Analog)
• Dạng số (Digital)
– Dạng tương tự:
• VD: Nhiệt độ, tốc độ, điện thế của đầu ra micro…
• Là dạng biểu diễn với sự biến đổi liên tục của các giá trị
(continuous)
– Dạng số:
• VD: Thời gian hiện trên đồng hồ điện tử
• Là dạng biểu diễn trong đó các giá trị thay đổi từng nấc rời rạc
(discrete)
Giới thiệu về Điện tử số (tiếp)
• Hệ thống số và tương tự:
– Hệ thống số (Digital system)
• Là t
ổ
h
ợ
p các thi
ế
t b
ị đượ
c thi
ế
t k
ế để
x
ử
lý các
thông tin logic ho

ặ
c các s
ố
l
ượ
ng v
ậ
t lý d
ướ
i d
ạ
ng
s
ố
• VD: Máy vi tính, máy tính, các thi
ế
t b
ị
hình
ả
nh âm
thanh s
ố
, h
ệ
th
ố
ng
đ
i

ệ
n tho
ạ
i…
•
Ứ
ng d
ụ
ng: l
ĩ
nh v
ự
c
đ
i
ệ
n t
ử
, c
ơ
khí, t
ừ
…
– Hệ thống tương tự (Analog system)
• Ch
ứ
a các thi
ế
t b
ị

cho phép x
ử
lý các s
ố
l
ượ
ng v
ậ
t
lý
ở
d
ạ
ng t
ươ
ng t
ự
• VD: H
ệ
th
ố
ng âm-ly, ghi b
ă
ng t
ừ
…
Giới thiệu về Điện tử số (tiếp)
• Công ngh
ệ
s

ố
-
ư
u, nh
ượ
c
đ
i
ể
m so v
ớ
i t
ươ
ng t
ự
Dùng công nghệ số để thực hiện các thao tác của giải pháp tương tự
–
Ư
u
đ
i
ể
m c
ủ
a công ngh
ệ
s
ố
:
• Các hệ thống số dễ thiết kế hơn:

– Không cần giá trị chính xác U, I, chỉ cần khoảng cách mức cao thấp
• Lưu trữ thông tin dễ
– Có các mạch chốt có thể giữ thông tin lâu tùy ý
• Độ chính xác cao hơn
– Việc nâng từ độ chính xác 3 chữ số lên 4 chữ số đơn giản chỉ cần
lắp thêm mạch
– Ở hệ tương tự, lắp thêm mạch sẽ ảnh hưởng U, I và thêm nhiễu
• Các xử lý có thể lập trình được
• Ít bị ảnh hưởng bởi nhiễu
• Có thể chế tạo nhiều mạch số trong các chip
Giới thiệu về Điện tử số (tiếp)
• Công nghệ số - ưu, nhược điểm so với
tương tự
– Hạn chế:
Thế giới thực chủ yếu là tương tự
• Các số lượng vật lý trong thực tế, tự nhiên chủ yếu là ở dạng tương
tự.
• VD: nhiệt độ, áp suất, vị trí, vận tốc, độ rắn, tốc độ dòng chảy…
Chuyển đổi
các đầu vào
thực tế
ở dạng
tương tự
thành
dạng số
Xử lý
thông tin
Số
Chuyển đổi
các đầu ra số

về dạng
tương tự
ở thực tế
Giới thiệu về Điện tử số (tiếp)
Kết hợp của
công nghệ số và tương tự!
Chương 1: Cơ sở số học
• 1.1 Biểu diễn thông tin trong máy tính
• 1.2. Các hệ thống số dùng trong máy tính
• 1.3 Mô tả các số trong máy tính
• 1.4 Thực hiện các phép tính số học trong
máy tính
1.1 Biểu diễn thông tin trong MT
• 1.1.1 Mã hóa ký t
ự
- Mã ASCII(American Standart Code for Information
Interchange)
- Mã EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal
Interchange Code)
- Mã Baudot
-> Nh
ậ
n xét
• 1.1.2 Mã hóa s
ố
- Mã nh
ị
phân
- Mã nh
ị

th
ậ
p phân (BCD code)
- Mã Gray
->Nh
ậ
n xét
1.2 Các hệ thống số dùng trong Mt
• Các hệ 10, 2, 8, 16 (tên, cơ số, tập ký
hiệu, giá trị số)
• Số học nhị phân -> số học với các hệ đếm
->nhận xét
• Chuyển đổi giữa các hệ
1.3 Mô tả các số trong máy tính
• Mô tả dấu
• Mô tả giá trị
- Số dấu chấm cố định
- Số dấu chấm động
-> Chú ý
• Mã hóa số có dấu: Mã thuận, mã bù, mã
ngược
Mã hóa số có dấu
Số dương mã thuận, mã ngược, mã bù như
nhau
+0.11001  0.11001
Số âm: -0.10111
• Mã thuận: 1.10111
• Mã ngược: 1.01000
• Mã bù : 1.01001
1.4 Thực hiện các phép tính số học

• Phép c
ộ
ng/ tr
ừ
: th
ự
c hi
ệ
n d
ướ
i d
ạ
ng mã ng
ượ
c hay mã
bù
+0.11001

0.11001

0.11001

0.11001
-0.10111

1.10111

1.01000

1.01001

+0.00010 10.10000 10.00001 10.00010
1
0.00010
• Phép nhân/ chia: th
ự
c hi
ệ
n d
ướ
i d
ạ
ng mã thu
ậ
n s
1
s
2
s
Xác
đị
nh bít d
ấ
u 00 0
Xác
đị
nh giá tr
ị
: t
ươ
ng t

ự
nh
ư
h
ệ
10 01 1
->Nh
ậ
n xét 10 1
->Bài t
ậ
p 11 0
Mạch điện tử số
Chương 2
CƠ SỞ LOGIC
Nội dung chương 2
2.1. Giới thiệu
2.2. Đại số Boole (đại số logic)
2.2. Biểu diễn các hàm logic dưới dạng
chính quy
2.3. Tối thiểu hóa các hàm logic
2.1. Giới thiệu
• Mạch logic (mạch số) hoạt động dựa trên chế độ
nhị phân:
–
Đ
i
ệ
n th
ế ở đầ

u vào,
đầ
u vào ho
ặ
c b
ằ
ng 0, ho
ặ
c b
ằ
ng
1
– V
ớ
i 0 hay 1 t
ượ
ng tr
ư
ng cho các kho
ả
ng
đ
i
ệ
n th
ế
đượ
c
đị
nh ngh

ĩ
a s
ẵ
n
– VD: 0 → 0.8V : 0
2.5 → 5V : 1

Chú ý
Giới thiệu (tiếp)
• Đại số Boole (đại số logic):
– Do George Boole sáng l
ậ
p vào th
ế
k
ỷ
19
– Các h
ằ
ng, bi
ế
n và hàm ch
ỉ
nh
ậ
n 1 trong 2 giá tr
ị
: 0 và
1
– Là công c

ụ
toán h
ọ
c khá
đơ
n gi
ả
n cho phép mô t
ả
m
ố
i liên h
ệ
gi
ữ
a các
đầ
u ra c
ủ
a m
ạ
ch logic v
ớ
i các
đầ
u vào c
ủ
a nó d
ướ
i d

ạ
ng bi
ể
u th
ứ
c logic
– Là c
ơ
s
ở
lý thuy
ế
t, là công c
ụ
cho phép nghiên c
ứ
u,
mô t
ả
, phân tích, thi
ế
t k
ế
và xây d
ự
ng các h
ệ
th
ố
ng

s
ố
, h
ệ
th
ố
ng logic, m
ạ
ch s
ố
ngày nay.
Giới thiệu (tiếp)
• Các phần tử logic cơ bản:
– Còn gọi là các cổng logic, mạch logic cơ bản
là các phần tử thực hiện các phép tính logic
cơ bản
– Là các khối cơ bản cấu thành nên các mạch
logic và hệ thống số khác