Bài giảng Điện tử số (Digital Electronics) - Chương 2: Các cổng logic cơ bản

Bài giảng Điện tử số (Digital Electronics) - Chương 2: Các cổng logic cơ bản cung cấp cho học viên những kiến thức về các cổng logic cơ bản, biến đổi tương đương các cổng logic, thực hiện hàm logic,... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!

CHƯƠNG 2

CÁC CỔNG LOGIC CƠ BẢN

Nội dung

 Các cổng logic cơ bản

 Biến đổi tương đương các cổng logic

 Thực hiện hàm logic

 Cổng logic cơ bản (mạch logic, phần tử logic cơ bản)

là một phần tử mạch điện tử thực hiện phép toán

logic cơ bản:

 Cổng VÀ (AND gate)

 Cổng HOẶC (OR gate)

 Cổng ĐẢO (NOT inverter)

 Các mạch số đặc biệt khác: các cổng NAND, NOR, XOR, NXOR

1 Cổng ĐẢO (NOT inverter)

 Chức năng:

 Thực hiện phép toán logic ĐẢO (NOT)

 Cổng ĐẢO chỉ có 1 đầu vào:

 IB > 0, Transistor làm việc ở chế độ khuếch đại (thông), IC =

.IB, trong đó  là hệ số khuếch đại.

Mạch điện cổng NOT (tiếp)

 Xét mạch ở hình sau:

 Lần lượt đặt điện áp 0V và 5V vào đầu vào A và chọn

Rb đủ nhỏ sao cho Transistor thông bão hòa, sau đó đo điện áp tại đầu ra S, ta có:

A

S 

2 Cổng VÀ (AND gate)

 Chức năng:

 Thực hiện phép toán logic VÀ (AND)

 Đầu ra chỉ bằng 1 khi tất cả các đầu vào bằng 1

Mạch điện cổng AND 2 đầu vào

Mạch điện cổng AND 2 đầu vào (tiếp)

 Xét mạch ở hình bên

 Lần lượt đặt điện áp 0V và 5V

vào 2 đầu vào A và B, sau đó

đo điện áp tại đầu ra S, ta có:

S = A.B

3 Cổng HOẶC (OR gate)

 Chức năng:

 Thực hiện phép toán logic HOẶC (OR)

 Đầu ra chỉ bằng 0 khi tất cả các đầu vào bằng 0

 Cổng HOẶC 2 đầu vào:

Mạch điện cổng OR 2 đầu vào

 Xét mạch ở hình bên

 Lần lượt đặt điện áp 0V và 5V

vào 2 đầu vào A và B, sau đó

đo điện áp tại đầu ra S, ta có:

S = A+B

Bài tập áp dụng

 Cho các biểu đồ thời gian sau, hãy cho biết từng biểu

đồ thời gian biểu diễn hoạt động của cổng nào?

 E0 (EA, EB) = ?

Bài tập áp dụng (tiếp)

 E0 (EA, EB) = ?

4 Các cổng logic khác

 Cổng VÀ ĐẢO (NAND gate)

 Cổng HOẶC ĐẢO (NOR gate)

 Cổng XOR (XOR gate)

 Cổng NXOR (NXOR gate)

a Cổng VÀ ĐẢO (NAND gate)

b Cổng HOẶC ĐẢO (NOR gate)

 Chức năng:

 Thực hiện phép ĐẢO của phép toán logic HOẶC

 Đầu ra chỉ bằng 1 khi tất cả các đầu vào bằng 0

 Cổng HOẶC ĐẢO 2 đầu vào:

c Cổng XOR (XOR gate)

 Chức năng:

 Thực hiện phép toán XOR - hay còn là phép cộng module 2

 Cổng XOR 2 đầu vào:

 Đầu ra bằng 1 khi 2 đầu vào khác nhau

d Cổng NXOR (NXOR gate)

 Chức năng:

 Thực hiện phép ĐẢO của phép toán XOR

 Cổng NXOR 2 đầu vào:

 Đầu ra bằng 1 khi 2 đầu vào bằng nhau

Nội dung

 Các cổng logic cơ bản

 Biến đổi tương đương các cổng logic

 Thực hiện hàm logic

2.2 Biến đổi tương đương các cổng logic

Các cổng logic cơ bản

Các cổng logic tương đương

Nội dung

 Các cổng logic cơ bản

 Biến đổi tương đương các cổng logic

 Thực hiện hàm logic

Ví dụ 1

 Thực hiện hàm logic sau:

C AB C

B A BC

A ABC

C B A

 Mạch điện thực hiện hàm logic đã cho:

Ví dụ 2

 Thực hiện hàm logic cho ở ví dụ 1

C AB C

B A BC

A ABC

C B A

 Rút gọn hàm ta được:

AB AC

BC C

B A

 Vẽ mạch:

Ví dụ 3:

B C AB

C B A

Ví dụ 4

 Thực hiện hàm logic cho ở ví dụ 2 chỉ bằng các cổng NAND:

 Biến đổi hàm logic về dạng chỉ chứa các phép NAND

 Sử dụng các cổng NAND để thực hiện hàm đã biến đổi

Lưu ý

 Khi thiết kế mạch logic, người thiết kế có thể rút gọn biểu thức logic của hàm cần thực hiện và sử dụng các sơ đồ logic tương đương có cùng chức năng để

có thể giảm thiểu số cổng cần dùng

F

Hết chương 2