chuong-3

Biểu diễn trạng thái Logic 1 và 0- Người ta thường gán: Logic dương: Điện thế cao → Logic 1 ; Điện thế thấp → Logic 0 Thực tế, mức Logic 1 và mức logic 0 tương ứng với môt khoảng điện th

 CÁC KHÁI NIỆM LIÊN QUAN

- Tín hiệu tương tự là tín hiệu có biên độ liên tục theo thời gian,

thường do các hiện tượng tự nhiên sinh ra

- Tín hiệu số là tín hiệu có dạng xung gián đoạn về thời gian biên

- Hoạt động theo chương trình lập sẵn

- Ít bị ảnh hưởng của nhiễu

Phân loại IC số dựa vào số cổng trong một chip:

- Số cổng < 10: SSI (Small 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 SI)

- 10000 < Số cổng: ULSI (Ultra Large Scale Integrated)

Biểu diễn trạng thái Logic 1 và 0

- Người ta thường gán: Logic dương:

Điện thế cao → Logic 1 ; Điện thế thấp → Logic 0

Thực tế, mức Logic 1 và mức logic 0 tương ứng với môt khoảng điện thế xác định,

có một khoảng chuyển tiếp giữa mức cao và mức thấp là khoảng không xác định (ngưỡng logic) Khoảng này tùy thuộc vào họ IC sử dụng và được cung cấp trong bảng thông số kỹ thuật – Trong khoảng điện áp này có thể gây ra lỗi trong mạch số -Logic âm ngược lại

VD giản đồ điện thế các mức logic của IC số họ TTL

 CỔNG LOGIC CƠ BẢN (Cổng logic là các mạch điện

tử có chức năng thực hiện các hàm logic).

1 Note: Khi cổng đảo được ghép chung với cổng khác

thì ký hiệu được đơn giản thành 1 dấu tròn nhỏ

- Ký hiệu

2 Cổng AND (toán tử “và”)

- Chức năng: Dùng thực hiện phép nhân logic giữa 2 hay nhiều biến nhị

phân Cổng AND có 2 hay nhiều ngõ vào và có 1 ngõ ra

0101

0001B

0

1

3 Cổng OR (toán tử + “hoặc”)

- Chức năng: Dùng thực hiện phép cộng logic giữa 2 hay nhiều biến nhị

phân Cổng OR có 2 hay nhiều ngõ vào và có 1 ngõ ra

0101

0111

4 Cổng NAND

- Chức năng: Thực hiện cùng 1 lúc 2 chức năng: AND và NOT Cổng

NAND có 2 hay nhiều ngõ vào và có 1 ngõ ra

0101

1110

Bất kỳ mạch logic nào cũng có thể được xây dựng từ 3 cổng cơ bản:

5 Cổng NOR

- Chức năng: Thực hiện cùng 1 lúc 2 chức năng: OR và NOT Cổng

NOR 2 hay nhiều ngõ vào và có 1 ngõ ra

0101

1000

B A

Y = +

6 Cổng BUFFER (Cổng đệm)

- Chức năng: Dùng như mạch khếch đại logic Tín hiệu qua cổng đệm

không làm thay đổi trạng thái logic.

- Dùng cổng đệm để sửa dạng tín hiệu vuông hơn, đưa điện thế tín hiệu

về đúng mức logic Cổng BUFFER có 1 ngõ vào và có 1 ngõ ra

- Bảng sự thật

- Ký hiệu

01

01

7 Cổng EX-OR

- Chức năng: Thực hiện phép toán EX-OR (cộng ngoại trừ - cộng bỏ qua số

nhớ) giữa 2 biến nhị phân Cổng EX-OR có 2 ngõ vào và có 1 ngõ ra

0101

0110

B A.

.B A B

A

= A⊕B

1001

A.B B

A B

.D A

D B A C

B A C

B A

VD: Từ biểu thức  Vẽ mạch điện

10 SỰ CHUYỂN ĐỔI QUA LẠI GIỮA CÁC CỔNG LOGIC

 Chỉ cần dùng AND và NOT hoặc OR và NOT là xây dựng được tất cả các hàm khác  có nghĩa là có thể xây dựng tất cả các cổng khác từ AND và NOT hoặc

OR và NOT Mặt khác cổng Not có thể tạo ra từ cổng NAND hoặc cổng NOR 

Tất cả các hàm logic có thể được thực hiện bởi cổng NAND hoặc cổng NOR.

 Qui tắc: Biến đổi giữa AND, NOT ⇔ OR, NOT: Thêm các cổng đảo ở ngõ vào

và ngõ ra, nếu ơ các ngõ đã có đảo rồi thì đảo này sẽ mất đi (Thực chất là sử dụng Định lý De-morgan).

B A

B A

Y = = +

⇔

B A

Y :

OR = +

B A

B A

Y = = +

B A

Y :

NOR = +

B A B

A

Y = + =

⇔

B A Y

:

NAND =

B A B

A

Y = + =

⇔

A.B Y

: AND =

11 TỪ NAND XÂY DỰNG CÁC CỔNG KHÁC

A.A

=

A Y

: AND =

B

A +

=

B A

Y :

OR = +

B A

=

B A

Y : NOR = +

B A.

.B

A +

=

B A.

.B A B

A Y

: OR -

EX = ⊕ = + = A B A B

A.B B

.

A +

=

A.B B

A B

A Y

: NOR

-EX = ⊕ = + = A B A.B

B A

=

B A

=

: NOT =

A.B

=

A.B Y

: AND =

B

A +

=

B A

Y :

: NAND =

B A.

.B

A +

=

B A.

.B A B

A Y

: OR

-EX = ⊕ = + = A .B . A. B

A.B B

.

A +

=

A.B B

A B

A Y

: NOR

B

A + +

= = A + B + A + B

 THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA IC SỐ

Các đại lượng điện đặc trưng

- V CC : Điện thế nguồn

- V IH (min): Điện thế ngã vào mức cao

- V IL (max): Điện thế ngã vào mức thấp

- V OH (min): Điện thế ngã ra mức cao

- V OL (max): Điện thế ngã ra mức thấp

- I IH : Dòng điện ngã vào mức cao

- I IL : Dòng điện ngã vào mức cao

- I OH : Dòng điện ngã ra mức cao

- I : Dòng điện ngã ra mức thấp

Công suất tiêu tán

PD(avg) = ICC(avg).VCC

2

I

I )

avg (

I CCH CCL

Fan-Out là số ngã vào lớn nhất có

thể nối với ngã ra của một IC cùng

loại, hay là khả năng chịu tải của một

cổng logic

OL L

IH

OH H

I

IOut

Fan

I

IOut

Thời trễ truyền là thời gian

trễ của tín hiệu logic truyền qua một cổng

tPLH: thời trễ truyền từ thấp lên cao

tPHL: thời trễ truyền từ cao

Tích số công suất - vận tốc

Dùng để đánh giá chất lượng IC, đó là tích số công suất tiêu tán và thời trễ truyền

Tính miễn nhiễu tuỳ thuộc

khả năng dung nạp hiệu thế

nhiễu của mạch, được xác

Logic nhận dòng và Logic cấp dòng

Thể hiện sự trao đổi dòng điện giữa hai tầng thúc và tầng tải

Tính Schimitt Trigger

Để cải thiện dạng tín hiệu ngã ra, tính miển nhiễu cao → chế tạo

các cổng có tính trễ điện thế, gọi là cổng Schmitt Trigger.

Ký hiệu:

2,4 0,4 2,0 0,8

33 1 33 3 20

2,4 0,4 2,0 0,7

6 23 138 50 10

2,4 0,4 2,0 0,8

3 20 60 125 20

2,7 0,5 2,0 0,8

9,5 2 19 45 20

2,7 0,5 2,0 0,8

1,7 8 13,6 200 40

2,5 0,5 2,0 0,8

4 1,2 4,8 70 20

2,5 0,4 2,0 0,8

3 6 18 100 33

2,5 0,5 2,0 0,8

Cổng cơ bản CMOS

VDD (logic 1) ROFF = 1010Ω RON = 1KΩ 0V (logic 0)

Các cổng CMOS khác

- 74C: CMOS, có cùng chức năng, sơ đồ chân với IC TTL

- 74HC: High speed CMOS, cải tiến tốc độ giao hoán của 74C

- 74AC: Advance CMOS, cải tiến của 74HC về mặt nhiễu

 GIAO TIẾP GIỮA CÁC HỌ IC SỐ

Điều kiện để thúc trực tiếp:

- Dòng điện ra của tầng thúc ≥ dòng điện vào của tầng tải

- Điện thế ra của tầng thúc phù hợp với điện thế vào của tầng tải

3,5V 1,0V

2,0V 0,8V

2,0V 0,8V

2,0V 0,8V

2,0V 0,8V

2,0V 0,8V

VOH(min)

VOL(max)

4,95V 0,05V

4,9V 0,1V

4,9V 0,1V

2,4V 0,4V

2,7V 0,5V

2,7V 0,5V

2,7V 0,4V

20 µ A 2mA

200 µ A 2mA

20 µ A

100 µ A

TTL thúc CMOS

- TTL thúc CMOS nguồn thấp (V DD = 5V): Mắc điện trở kéo lên ở

ngã ra TTL để nâng điện thế ra của TTL

- TTL thúc 74HCT: Kết nối không cần điện trở kéo lên

- TTL thúc CMOS nguồn cao (V DD = 10V): Dùng cổng đệm có ngã

ra để hở dùng nguồn cao

CMOS thúc TTL

- CMOS thúc TTL ở trạng thái cao: Không có vấn đề

- CMOS thúc TTL ở trạng thái thấp: Dùng cổng đệm đối với

loạt 4000B

- CMOS nguồn cao thúc TTL: Dùng cổng đệm để hạ điện thế ra