Bài giảng Điện tử số (Digital Electronics) - Chương 3: Vi mạch số

Bài giảng Điện tử số (Digital Electronics) - Chương 3: Vi mạch số cung cấp cho học viên những kiến thức về khái niệm vi mạch, phân loại vi mạch số, các thông số đặc trưng của vi mạch số, vi mạch tương tự và số,... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!

Chương 3

VI MẠCH SỐ

Vi mạch tương tự và số

X, Y: tín hiệu tương tự  vi mạch tương tự

X, Y: tín hiệu số  vi mạch số

MSI (Medium Scale Integration) 10  100

LSI (Large Scale Integration) 100  1000

VLSI (Very Large Scale Integration) 103 6

Phân loại theo bản chất linh kiện được sử dụng

 IC sử dụng linh kiện lưỡng cực:

 RTL (Resistor Transistor Logic)

 DTL (Diode Transistor Logic)

 TTL (Transistor Transistor Logic)

 IC sử dụng linh kiện đơn cực (MOSFET):

 PMOS (p – Panel Metal Oxide Semiconductor)

 NMOS (n – Panel Metal Oxide Semiconductor)

 CMOS (Complementary MOS)

3.3 Các thông số đặc trưng của IC số

 Mức logic

 Điện áp nguồn cung cấp

 Công suất tiêu thụ ở chế độ động

 Hệ số tải N

 Trễ truyền đạt

 Dải nhiệt độ làm việc

 Hãng chế tạo ….

1 Mức logic

Dải điện áp không xác định

VL(max)

Mức logic

“1”

Mức logic

“0”

VH(min)

GND Vcc

Qui ước logic dương

 VIL(max) – giá trị lớn nhất cho phép của điện áp ứng với mức logic “0” ở lối vào

 VIH(min) – giá trị nhỏ nhất cho phép của điện áp ứng với mức logic “1” ở lối vào

 V0L(max) – giá trị lớn nhất của điện áp ứng với mức logic “0” ở lối ra

 V0H(min) – giá trị nhỏ nhất của điện áp ứng với mức logic “1” ở lối ra

 IIL – dòng điện ở lối vào của cổng logic ứng với điện áp vào mức thấp

VIL

 IIH – dòng điện ở lối vào của cổng logic ứng với điện áp vào mức cao

VIH

 I0L- dòng điện cổng logic có thể cung cấp ở lối ra ứng với điện áp ra V0L

 I0H- dòng điện cổng logic có thể cung cấp ở lối ra ứng với điện áp ra V

Các mức logic

Ví dụ

Với họ TTL chuẩn ta có:

Dải điện áp không xác định

2 Điện áp nguồn cung cấp

 Vcc – dải điện áp cung cấp đảm bảo cho cổng logic hoạt động bình thường

 Ví dụ:

 TTL chuẩn: Vcc = +5V ± 5%

 CMOS: Vcc = (+3V ÷ +18V) ± 5%

3 Công suất tiêu thụ ở chế độ động

 Chế độ động là chế độ làm việc có tín hiệu

 Công suất tiêu thụ ở chế độ động là công suất tổn hao trên các phần tử trong vi mạch ở chế độ động, nên cần càng nhỏ càng tốt

 Công suất tiêu thụ ở chế độ động phụ thuộc

 Tần số làm việc

 Công nghệ chế tạo

4 Hệ số tải N

 Hệ số tải N là số cực đại các cổng logic tương đương có

thể nối ở lối ra của cổng logic đang xét

 N =min( I0L1/IIL2, I0H1/IIH2)

 Ví dụ, với một cổng logic TTL chuẩn có:

 Dòng ra: IOH = 0,4mA, IOL = 16mA

 Dòng vào: IIH = 0,02mA, IIL = 1,6mA

10

20 02

, 0

4 , 0 ,

10 6

, 1

16

2

1 2

I

IH

OH IL

OL

5 Trễ truyền đạt

 Trễ truyền đạt là khoảng thời gian để đầu ra của mạch có đáp ứng đối với sự thay đổi mức logic của đầu vào

 Có 2 loại trễ truyền đạt:

 Trễ xảy ra khi đầu ra thay đổi từ mức cao xuống mức thấp

 Trễ xảy ra khi đầu ra thay đổi từ mức thấp lên mức cao

 Trễ truyền đạt của cổng là giá trị trung bình của hai loại trễ

6 Dải nhiệt độ làm việc

 Dải nhiệt độ làm việc – là dải nhiệt độ để đảm bảo IC làm việc bình thường

 Mỗi một loại IC được chế tạo để sử dụng ở một điều kiện môi trường khác nhau tùy theo mục đích sử

dụng nó

 IC dùng trong công nghiệp: 0°C  70°C

 IC dùng trong quân sự: -55°C  125°C

Ví dụ

SN T 7400 E D

Vỏ sứ 2 hàng chân (- 40 ÷ 85 0 ) dải nhiệt độ làm việc Chức năng NAND

Loại TTL Hãng Texas sản xuất

8 Kiểu đóng vỏ

 Vỏ tròn bằng kim loại, số chân < 10

 Vỏ dẹt bằng gốm, chất dẻo, có 3 loại

 IC một hàng chân SIP (Single Inline Package)

 IC có 2 hàng chân DIP (Dual Inline Package)

 IC chân dạng lưới PGA (Pin Grid Array): vỏ vuông, chân xung quanh

Một số dạng IC

VD: Phần tử AND dùng IC

VD: Phần tử OR dùng IC

7432

VD: Phần tử NOT dùng IC

7404

VD: Phần tử NAND dùng IC

7400

VD: Phần tử NOR dùng IC

7402

VD: Phần tử XOR dùng IC

7486

Hết chương 3