Chương_3- CONG LOGIC

MỤC TIÊU CỦA BÀI HỌC Nắm rõ nguyên lý, cấu tạo của các cổng logic..  Thực hiện các hàm logic bằng các cổng logic... CÁC KHÁI NIỆ ỆM M Cổng logic là tên gọi chung của các mạch điện tử

Trường ĐH Giao Thông Vận Tải-CSII

Khoa: Điện – Điện Tử

Bộ môn: Kỹ Thuật Điện Tử

KIỂM TRA BÀI CŨ

CÂU 1: Hàm logic là gì? Thế nào là hệ hàm logic đầy đủ?Cho ví dụ?

CÂU 2: Nêu các phương pháp biểu diễn hàm logic ?

CÂU 3: Tối thiểu hóa các hàm sau bằng phương pháp đạisố:

CÂU 4: Tối thiểu hóa hàm sau bằng phương pháp bìa

Karnaugh:

F(A,B,C,D) = R(0,2,5,6,9,11,13,14)

) )(

.(

) (

) , , , ( A B C D A BC A B C AD C

Nội dung

3.1 CÁC KHÁI NIỆM

3.2 CÁC CỔNG LOGIC CƠ BẢN 3.2 CÁC HỌ VI MẠCH SỐ

MỤC TIÊU CỦA BÀI HỌC

 Nắm rõ nguyên lý, cấu tạo của các cổng logic.

 Biết cách chuyển đổi giữa các cổng logic.

 Phân biệt các công nghệ chế tạo IC.

 Phân biệt các công nghệ chế tạo IC.

 Thực hiện các hàm logic bằng các cổng logic

3.1 CÁC KHÁI NIỆ ỆM M

 Cổng logic là tên gọi chung của các mạch điện

tử có chức năng thực hiện các hàm logic.

 Cổng logic có thể được chế tạo bằng các công nghệ khác nhau (Lưỡng cực, MOS), có thể được chế tạo bởi công nghệ tích hợp- IC

(Integrated circuit).

3.1 CÁC KHÁI NIỆ ỆM M

Dựa vào số cổng trong một chipphân loại IC số như

sau:

 Số cổng < 10: SSI (Small Scale Integrated)

 10 < Số cổng < 100: MSI (Medium Scale Integrated)

 10 < Số cổng < 100: MSI (Medium Scale Integrated)

 100 < Số cổng < 1000: LSI (Large Scale Integrated)

 1000 < Số cổng < 10000: VLSI (Very Large Scale

Integrated)

 Số cổng > 10000: ULSI (Ultra Large Scale Integrated)

3.1 CÁC KHÁI NIỆ ỆM M

Các tham số về dòng điện và điện áp:

 VIH(min)(Hight-level Input voltage): điện áp cần bé nhất để ngã vào ở mức [1].

 VIL(max)(Low-level Input voltage): điện áp cần lớn nhất để ngã vào ở mức [0].

 VOH(min)(Hight-level Output voltage): điện áp cần bé nhất

1

3.2 CÁC C Ổ ỔNG LOGIC C NG LOGIC C Ơ Ơ B B Ả ẢN N

 Dùng cổng NOR làm cổng BUFFER

 Dùng cổng NOR làm cổng NOT

 Dùng cổng NOR làm cổng OR

3.2 CÁC C Ổ ỔNG LOGIC C NG LOGIC C Ơ Ơ B B Ả ẢN N

 Dùng cổng NOR làm cổng AND

 Dùng cổng NOR làm cổng NAND

VÍ DỤ

họ MOS (Công nghệ chế tạo MOS)

3.2 CÁC H Ọ Ọ VI M VI M Ạ ẠCH S CH S Ố

 a Cổng logic dùng Diode:

3.2 CÁC H Ọ Ọ VI M VI M Ạ ẠCH S CH S Ố

 b Cổng logic dùng BJT

Họ DTL (Diode-Transistor-Logic)

CỔNG NAND

3.2 CÁC H Ọ Ọ VI M VI M Ạ ẠCH S CH S Ố

 b Cổng logic dùng BJT

Họ TTL (Transistor - Transistor -Logic)

CỔNG NANDTransistor Q1 được sử dụng gồm 2 tiếp giáp BE1, BE2 và mộttiếp giáp BC Tiếp giáp BE1, BE2 của Q1 thay thế cho D1, D2

và tiếp giáp BC thay thế cho D3 trong sơ đồ mạch cổng NAND

họ DTR

3.2 CÁC H Ọ Ọ VI M VI M Ạ ẠCH S CH S Ố

 b Cổng logic dùng BJT

Họ ECL (Emitter-Coupled-Logic)

Thí dụ SN của hãng Texas, DM của National Semiconductor,

S của Signetics

cải tiến và ta có các loạt khác nhau: 74 chuẩn, 74L (Lowpower), 74 H (High speed), 74S (Schottky), 74LS (LowpowerSchottky), 74AS (Advance Schottky), 74ALS (Advance Lowpower Schottky), 74F (Fast, Fair Child)

3.2 CÁC H Ọ Ọ VI M VI M Ạ ẠCH S CH S Ố

Transistor), còn gọi là IGFET (Isolated Gate FET - Transistortrường có cực cổng cách ly)

3.2 CÁC H Ọ Ọ VI M VI M Ạ ẠCH S CH S Ố

Đặc tính CMOS (Complementary MOS)

 Họ CMOS dùng cả MOSFET kênh P lẫn MOSFET kênh N trong cùng một mạch để thực hiện chức năng logic

 Chung CMOS tốc độ cao hơn và có công suất tiêu tán thấp, thậm chí còn thấp hơn so với các họ MOS khác.

 Họ CMOS có khả năng miễn nhiễu cao hơn so với họ TTL.

 Nhưng nhược điểm của CMOS là: quy trình chế tạo phức tạp hơn N- MOS và P-MOS và mật độ tích hợp cũng thấp hơn

MC14000A,B, MC14500

74C74HC74HCT

3 - 15V

3 - 15V

3 - 15V

2 - 6V4,5 - 5,5V

GIAO TIẾP GIỮA CÁC HỌ IC SỐ

nên việc giao tiếp giữa chúng trong nhiều trường hợpkhông thể nối trực tiếp được mà phải nhờ một mạch trunggian

CÂU HỎI

Tìm datasheet các IC cổng logic cơ bản?

BÀI T ẬP

1 Hàm logic F(A, B, C) thỏa tính chất sau đây :

F(A,B,C) = 1 nếu có một và chỉ một biến bằng 1

BÀI T ẬP

3 Cho sơ đồ mạch sau, hãy viết hàm ngõ ra của F1 và F2

BÀI T ẬP

4 Viết biểu thức hàm Y theo các biến A,B,C,D Rút gọn hàm logic này Thay thế mạch trên bằng một mạch chỉ gồm cổng NAND 2 ngã vào?

BÀI T ẬP

6 Thiết kế mạch thực hiện các hàm sau đây dùng

toàn cổng NAND 2 ngã vào:

a./f(A,B,C) = 1 nếu (ABC)2 là số chẵn

b./f(A,B,C) = 1 nếu có ít nhất 2 biến = 1

c./f(A,B,C) = 1 nếu số nhị phân (ABC)2 > 5

d./f(A,B,C) = 1 nếu số biến có giá trị 1 là số chẵn.

e./f(A,B,C) = 1 nếu có một và chỉ một biến = 1.

7 Rút gọn hàm logic : f(A,B,C,D) = Σ(0,1, 2, 4, 5, 8),

A = MSB Hàm không xác định với các tổ hợp biến(3,7,10) Dùng số cổng NOR ít nhất để thực hiện mạch tạo hàm trên.

BÀI T ẬP

8.Cho hàm số: F(ABCD) = ∑(3,5,7,11,13,15)

a) Viết biểu thức đại số đầy đủ cho hàm

b) Viết biểu thức dạng tối thiểu hóa cho hàm

c) Vẽ sơ đồ logic cho hàm dùng cổng NAND 2 đầu vàod) Vẽ sơ đồ logic cho hàm dùng cổng NOR 2 đầu vào

9 Hàm F(A,B,C) xác đinh bởi bảng sự thật:

a- Dùng bản đồKarnaugh rút gọn hàm F

b- Vẽsơ đồmạch logic thực hiện hàm F

c- Vẽ lại mạch chỉdùng cổng NOR hai ngã vào