Tài liệu Bài giảng điện tử P5 doc

Bài ging N T S 1 Trang 102
Chng 5
 TUN T
5.1. KHÁI NIM CHUNG
ch sc chia thành hai loi chính : H t hp và h tun t.
i vi h t hp: tín hiu ngõ ra  trng thái k tip ch ph thuc vào trng thái hin ti ca
ngõ vào, mà bt chp trng thái hin ti ca ngõ ra. Nh vy, khi các ngõ vào thay i trng thái (b
qua thi gian tr ca tín hiu i qua phn t logic) thì lp tc ngõ ra thay i trng thái.
i vi h tun t: Các ngõ ra  trng thái k tip va ph thuc vào trng thái hin ti ca ngõ
vào, ng thi còn ph thuc trng thái hin ti ca ngõ ra.
Do ó, vn  thit k h tun t s khác so vi h t hp và c s thit k h tun t là da trên
các Flip - Flop (trong khi vic thit k h t hp da trên các cng logic).
ûc khác, i vi h tun t, khi các ngõ vào thay i trng thái thì các ngõ ra không thay i
trng thái ngay mà chn cho n khi có mt xung u khin (gi là xung ng h Ck) thì lúc ó
các ngõ ra mi thay i trng thái theo các ngõ vào. Nh vy h tun t còn có tính ng b và tính
nh (có kh nng lu tr thông tin, lu tr d liu), nên h tun t là c s thit k các b nh.
5.2. BM
5.2.1. i cng
m c xây dng trên c s các Flip - Flop (FF) ghép vi nhau sao cho hot ng theo
t bng trng thái (qui lut) cho trc.
 lng FF s dng là s hàng ca bm.
m còn c s dng  to ra mt dãy a ch ca lnh u kin, m s chu trình thc
hin phép tính, hoc có th dùng trong vn  thu và phát mã.
Có th phân loi bm theo nhiu cách:
- Phân loi theo c s các hm: m thp phân, bm nh phân.
Trong ó bm nh phân c chia làm hai loi:
+ Bm vi dung lng m 2n.
+ Bm vi dung lng m khác 2n (m modulo M).
- Phân loi theo hng m gm: ch m lên (m tin), mch m xung (m lùi),
ch m vòng.
- Phân loi mch m theo tín hiu chuyn: bm ni tip, bm song song, bm

n hp.
- Phân loi da vào chc nng u khin:
+ Bm ng b: S thay i ngõ ra ph thuc vào tín hiu u kin Ck.
+ Bm không ng b.
c dù có rt nhiu cách phân loi nhng ch có ba loi chính: m ni tip (không ng
), m song song (ng b), m hn hp.
Chng 5. H tun t Trang 103
5.2.2. Bm ni tip
1. Khái nim
m ni tip là bm trong ó các TFF hoc JKFF gi chc nng ca TFF c ghép ni
tip vi nhau và hot ng theo mt loi mã duy nht là BCD 8421. i vi loi bm này, các
ngõ ra thay i trng thái không ng thi vi tín hiu u khin Ck (tc không chu su khin
a tín hiu u khin Ck) do ó mch m ni tip còn gi là mch m không ng b.
2. Phân loi
- m lên.
- m xung.
- m lên /xung.
- m Modulo M.
a. m lên
Ðây là bm có ni dung tng dn. Nguyên tc ghép ni các TFF (hoc JKFF thc hin chc
ng TFF)  to thành bm ni tip còn ph thuc vào tín hiu ng b Ck. Có 2 trng hp
khác nhau:
- Tín hiu Ck tác ng theo sn xung: TFF hoc JKFF c ghép ni vi nhau theo qui
lut sau:
Ck
i+1
= Q
i
- Tên hiu Ck tác ng theo sn lên: TFF hoc JKFF c ghép ni vi nhau theo qui lut
sau:

Ck
i+1
=
i
Q
Trong ó T luôn luôn gi mc logic 1 (T = 1) và ngõ ra ca TFF ng trc ni vi ngõ vào
Ck ca TFF ng sau.
 minh ha chúng ta xét ví d v mt mch m ni tip, m 4, m lên, dùng TFF.
 lng TFF cn dùng: 4 = 2
2
→ dùng 2 TFF.
Trng hp Ck tác ng theo sn xung
(hình 5.1a):
T
Ck
1
T
Ck
2
Q
2
Q
1
11
Ck
Clr
Hình 5.1a
Ck
Bài ging N T S 1 Trang 104
Trng hp Ck tác ng theo sn lên (hình 5.1b):

Trong các s mch này Clr (Clear) là ngõ vào xóa ca TFF. Ngõ vào Clr tác ng mc thp,
khi Clr = 0 thì ngõ ra Q ca FF b xóa v 0 (Q=0).
Gin  thi gian ca mch  hình 5.1a :
ng trng thái hot ng ca mch hình 5.1a:
Xung vào Trng thái hin ti Trng thái k tip
Ck Q
2
Q
1
Q
2
Q
1
1
2
3
4
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
1
0
1

0
1
0
T
Ck
1
T
Ck
2
Q
2
Q
1
11
Ck
Clr
1
Q
Q
2
H 5.1b
Ck
1
2
3 4
5
7
8
1
1 1

10 0 0 0
0 0
00
1
1
1
1
Ck
Q
1
Q
2
Hình 5.2a. Gin  thi gian mch hình 5.1a
Chng 5. H tun t Trang 105
Gin  thi gian mch hình 5.1b :
ng trng thái hot ng ca mch hình 5.1b :
Xung vào Trng thái hin ti Trng thái k tip
Ck Q
2
Q
1
Q
2
Q
1
1
2
3
4
0

0
1
1
0
1
0
1
0
1
1
0
1
0
1
0
b. m xung
ây là bm có ni dung m gim dn. Nguyên tc ghép các FF cng ph thuc vào tín hiu
u khin Ck:
- Tín hiu Ck tác ng sn xung: TFF hoc JKFF c nghép ni vi nhau theo qui lut
sau:
Ck
i+1
=
i
Q
- Tín hiu Ck tác ng sn xung: TFF hoc JKFF c nghép ni vi nhau theo qui lut
sau:
Ck
i+1
= Q

i
Trong ó T luôn luôn gi mc logic 1 (T = 1) và ngõ ra ca TFF ng trc ni vi ngõ vào
Ck ca TFF ng sau.
1
2
3 4
5
7
8
1
1 1
10 0 0 0
00
00 11
1
1
Ck
Q
1
Q
2
11
1
1
0
0 0
0
1
Q
Hình 5.2b. Gin  thi gian mch hình 5.1b

Bài ging N T S 1 Trang 106
Ví d: Xét mt mch m 4, m xung, m ni tip dùng TFF.
 lng TFF cn dùng: 4 = 2
2
⇒ dùng 2 TFF.
 mch thc hin khi s dng Ck tác ng sn xung và Ck tác ng sn lên ln lt
c cho trên hình 5.3a và 5.3b :
T
Ck
1
T
Ck
2
Q
2
Q
1
11
Ck
Clr
H 5.3b
Ck
Hình 5.3a
Ck
T
Ck
1
T
Ck
2

Q
2
Q
1
11
Ck
Clr
1
Q
Q
2
Hình 5.4a. Gin  thi gian mch H 5.3a
1
2
3 4
5
7
8
Ck
Q
1
Q
2
11
1
1
0
0
0
0

1
Q
0
0
00 11
1
1
0
0
Chng 5. H tun t Trang 107
ng trng thái hot ng ca mch hình 5.3a:
Xung vào Trng thái hin ti Trng thái k tip
Ck Q
2
Q
1
Q
2
Q
1
1
2
3
4
0
1
1
0
0
1

0
1
1
1
0
0
1
0
1
0
Gin  thi gian ca mch hình 5.3b:
ng trng thái hot ng ca mch hình 5.3b :
Xung vào Trng thái hin ti Trng thái k tip
Ck Q
2
Q
1
Q
2
Q
1
1
2
3
4
1
1
0
0
1

0
1
0
1
0
0
1
0
1
0
1
c. m lên/xung:
i X là tín hiu u khin chiu m, ta quy c:
+ Nu X = 0 thì mch m lên.
+ Nu X = 1 thì m xung.
Ta xét 2 trng hp ca tín hiu Ck:
- Xét tín hiu Ck tác ng sn xung:
Lúc ó ta có phng trình logic:
iii1i
QXQX.QXCk ⊕=+=
+
- Xét tín hiu Ck tác ng sn lên:
Lúc ó ta có phng trình logic:
ii
i
1i
QXX.QQ.XCk ⊕=+=
+
Hình 5.4b. Gin  thi gian mch hình 5.3b
1

2
3 4
5
7
8
1
1 1
1
0 0 0 0
0
0
0
1
1
1
1
Ck
Q
1
Q
2
0
Bài ging N T S 1 Trang 108
d. m modulo M:
ây là bm ni tip, theo mã BCD 8421, có dung lng m khác 2
n
.
Ví d: Xét mch m 5, m lên, m ni tip.
 lng TFF cn dùng: Vì 2
2

= 4 < 5 < 8 = 2
3
⇒ duìng 3 TFF.
y bm này s có 3 u ra (chú ý: S lng FF tng ng vi su ra).
ng trng thái hot ng ca mch:
Xung vào Trng thái hin ti Trng thái k tip
Ck Q
3
Q
2
Q
1
Q
3
Q
2
Q
1
1
2
3
4
5
0
0
0
0
1
0
0

1
1
0
0
1
0
1
0
0
0
0
1
1/0
0
1
1
0
0
1
0
1
0
1/0
u dùng 3 FF thì mch có thm c 8 trng thái phân bit (000 → 111 tng ng 0→7).
Do ó,  s dng mch này thc hin m 5, m lên, thì sau xung Ck th 5 ta tìm cách a t hp
101 v 000 có ngha là mch thc hin vic m li t t hp ban u. Nh vy, bm sm t
000 → 100 và quay v 000 tr li, nói cách khác ta ã m c 5 trng thái phân bit.
 xóa bm v 000 ta phân tích: Do t hp 101 có 2 ngõ ra Q
1
, Q

3
ng thi bng 1 (khác vi
các t hp trc ó) ( ây chính là du hiu nhn bit u khin xóa bm. Vì vy  xóa b
m v 000:
- i vi FF có ngõ vào Clr tác ng mc 0 thì ta dùng cng NAND 2 ngõ vào.
- i vi FF có ngõ vào Clr tác ng mc 1 thì ta dùng cng AND có 2 ngõ vào.
Nh vy s mch m 5 là s ci tin t mch m 8 bng cách mc thêm phn t cng
NAND (hoc cng AND) có hai ngõ vào (tùy thuc vào chân Clr tác ng mc logic 0 hay mc
logic 1) c ni n ngõ ra Q
1
và Q
3
, và ngõ ra ca cng NAND (hoc AND) sc ni n ngõ
vào Clr ca bm (cng chính là ngõ vào Clr ca các FF).
Trong trng hp Clr tác ng mc thp s mch thc hin m 5 nh trên hình 5.5 :
T
Ck
1
T
Ck
2
Q
2
Q
1
11
Ck
Clr
T
Ck

3
Q
3
1
Hình 5.5. Mch m 5, m lên
Chng 5. H tun t Trang 109
Y
1
C1
R1
Y
VCC
1
Hình 5.7. Mch
Reset mc 0
Chú ý:
Do trng thái ca ngõ ra là không bit trc nên  mch có thm t trng thái ban u là 000
ta phi dùng thêm mch xóa t ng ban u  xóa bm v 0 (còn gi là mch RESET ban
u). Phng pháp thc hin là dùng hai phn t thng R và C.
Trên hình 5.7 là mch Reset mc 0 (tác ng mc 0). Mch hot ng nh sau: Do tính cht
n áp trên t C không t bin c nên ban u mi cp ngun Vcc thì V
C
= 0 ( ngõ ra Clr = 0
và mch có tác ng Reset xóa bm, sau ó t C c np n t ngun qua n tr R vi thi
ng np là τ = RC nên n áp trên t tng dn, cho n khi t C np y thì n áp trên t xp x
ng Vcc ⇒ ngõ ra Clr = 1, mch không còn tác dng reset.
Chú ý khi thit k: Vi mt FF, ta bit c thi gian xóa (có trong
Datasheet do nhà sn xut cung cp), do ó ta phi tính toán sao cho thi
gian t C np n t giá tr ban u n giá trn áp ngng phi ln
n thi gian xóa cho phép thì mi m bo xóa c các FF.

ch cho phép xóa bm tng (H 5.8) và bng tay (H 5.9):
Ck
Q
1
Q
2
1
1 1
1
0
0
0
0
0 0
00
0
1
1
1
1
1
0
0
0
1
2
3
4
5 7 8
9

10
6
0
0
0
0
00
00
1
Q
3
Hình 5.6. Gin  thi gian mch m 5, m lên
T
Ck
1
T
Ck
2
Q
2
Q
1
1
1
Ck
Clr
T
Ck
3
Q

3
1
Y
1
R1
C1
Y
VCC
1
Hình 5.8. Mch cho phép xóa bm tng