ky thuat so

ĐỀ CƯƠNG MÔĐUN ĐÀO TẠO:KỸ THUẬT SỐ

Mã số môđul:MĐ29 (Lý thuyết:30h;Thực hành 60h)

Thời gian môđul:90h

BÀI 1: GIỚI THIỆU CHUNG

1)CÁC ĐẠI LƯỢNG TƯƠNG TỰ VÀ SỐ:

1.1)ĐẠI LƯỢNG TƯƠNG TỰ:

Tín hiệu analog (tương tự) là tín hiệu có giá trị thay đổi một cách liên tục.

1.2)ĐẠI LƯỢNG SỐ:

Đại lương vật lý được biểu diển dưới dạng số, tức là những đại lượng chỉ có

giá trị rời rạc

1.3)BIỂU DIỄN ĐẠI LƯỢNG TƯƠNG TỰ VÀ SỐ:

-Đại lượng tương tự:đồ thị,hàm số,bảng giá trị.

-Đại lượng số:đồ thị,số thập phân,nhị phân,bát phân,thập lục phân,bảng chân lý

2)CÁC HỆ THỐNG TƯƠNG TỰ VÀ SỐ:

2.1)HỆ THỐNG TƯƠNG TỰ

HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ÁP SUẤT KHÍ NÉN:

HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ

2.2)HỆ THỐNG SỐ:

Hệ thống số là một kết hợp của các thiết bị được thiết kế để làm việc với các

đại lượng vật lý được miêu tả dưới dạng số.

Mạch điều khiển từ xa các thiết bị trong nhà dùng vi điều khiển at89s52

3)HỆ THỐNG KỸ THUẬT SỐ-TƯƠNG TỰ:

Để sử dụng được hệ thồng kỹ thuật số đối với đầu vào và đầu ra là

dạng tương tự ta cần thực hiện các bước sau đây:

Biến đổi thông tin đầu vào dạng tương tự thành dạng số=>

Xử lý thông tin số=>Biến đổi đầu ra dạng số về lại dạng tương tự

Để hiểu được quá trình chuyển đổi đó ta xem ví dụ minh họa hình 1.3 sau:

3.1)BIỂU DIỄN SỐ NHỊ PHÂN TRONG HỆ THỐNG SỐ:

-Định nghĩa:Hệ thống số là một kết hợp của các thiết bị được thiết kế để làm

việc với các đại lượng vật lý được miêu tả dưới dạng số.

-Phân loại:

- Một hệ thống số bao gồm các ký tự trong

đó định nghĩa các phép toán cộng, trừ,

nhân, chia.

-Hệ cơ số của một hệ thống số là tổng ký

tự có trong hệ thống số đó.

-Trong kỹ thuật số có các hệ thống số sau

đây:Binary, Octal, Decimal, Hexa-

decimal.

-Trong hệ thống nhị phân (binary system) chỉ có hai giá trị số là 0 và

1.Nhưng có thể biểu diễn bất kỳ đại lượng nào mà hệ thập phân và hệ các hệ

thống số khác có thể biểu diễn được, tuy nhiên phải dùng nhiều số nhị phân

để biểu diễn đại lượng nhất định.

3.2)CÁC MỨC LOGIC VÀ SỐ NHỊ PHÂN:

Binary 1: Điện áp từ 2V đến 5V

Binary 0: Điện áp từ 0V đến 0.8V

Not used: Điện áp từ 0.8V đến2V, vùng

này có thể gây ra lỗi trong mạch số.

3.3)DẠNG TÍN HIỆU NHỊ PHÂN:

BÀI 2:CÁC CỔNG LOGIC CƠ BẢN

1)CỔNG AND(MẠCH VÀ)

1.1)CỔNG AND:

Ngõ ra ở trạng thái tích cực khi tất cả các ngõ vào ở

trạng thái tích cực.

1.2)KÝ HIỆU:

Cổng AND có thể có nhiều

hơn 2 ngõvào.

1.3)ĐỒ THỊ THỜI GIAN:

1.4)BIỂU THỨC LOGIC: x = A * B

1.5)BẢNG SỰ THẬT:

1.6)ỨNG DỤNG:

2)CỔNG OR(MẠCH HOẶC):

2.1)CỔNG OR:

2.2)KÝ HIỆU:


2.4)BIỂU THỨC LOGIC: x = A + B


2.6)ỨNG DỤNG:

3)CỔNG NOT(MẠCH PHỦ ĐỊNH)

3.1)CỔNG INVERTER:

-Cổng NOT luôn luôn chỉ có một ngõ vào.

3.2)KÝ HIỆU:


3.4)BIỂU THỨC LOGIC:

x = A


3.6)ỨNG DỤNG

4)CỔNG NAND(MẠCH VÀ-PHỦ ĐỊNH):

4.1)CỔNG NAND:

4.2)KÝ HIỆU:




4.6)ỨNG DỤNG:

-Bất kỳ mạch logic nào cũng có thểđược

xây dựng từ 3 cổng logic cơ bản: NAND,

NOR và NOT.

5)CỔNG NOR(MẠCH HOẶC PHỦ ĐỊNH):

5.1)CỔNG NOR:

5.2)KÝ HIỆU:




5.6)ỨNG DỤNG:

-Bất kỳ mạch logic nào cũng có thểđược

xây dựng từ 3 cổng logic cơ bản: NAND,

NOR và NOT.

6)CỔNG X-OR(MẠCH CỘNG MODULE 2)

6.1)CỔNG XOR:

- Cổng EX-OR chỉ có 2 ngã vào và 1 ngã ra

6.2)KÝ HIỆU:



- Dùng để thực hiện hàm EX-OR.


6.6)ỨNG DỤNG:

7)THỰC HÀNH CÁC CỔNG LOGIC CƠ BẢN:

7.1)TÌM HIỂU CÁC CỔNG LOGIC CƠ BẢN:

7.2)KIỂM TRA CÁC MỨC LOGIC ĐẦU RA:

7.3)VẼ BIỂU ĐỒ THỜI GIAN KHI THAY ĐỔI MỨC LOGIC ĐẦU

VÀO/TÁC ĐỘNG CỦA DÃY XUNG CỦA CÁC CỔNG LOGIC:

7.4)XÂY DỰNG MẠCH NAND-NOR TỪ CÁC CỔNG LOGIC CƠ BẢN:

7.5)VẼ BIỂU ĐỒ THỜI GIAN CỦA CÁC MẠCH NAND-NOR:

BÀI 3:CÁC HỌ VI MẠCH SỐ THÔNG DỤNG

1)NHỮNG ĐẶC TRƯNG KỸ THUẬT CƠ BẢN CỦA IC SỐ:

1.1)NHẬN BIẾT ĐƯỢC CÁC KÝ HIỆU

-TTL

-CMOS:

1.2)ĐỌC ĐƯỢC CÁC THÔNG SỐ CỦA LINH KIỆN:

- VCC: Điện thế nguồn (power supply): khoảng điện thế cho phép cấp cho

IC để hoạt động tốt. Thí dụ với IC số họ TTL, VCC=5±0,5 V , họ CMOS

VDD=3-15V (Người ta thường dùng ký hiệu VDD và VSS để chỉ nguồn và

mass của IC họ MOS)

- VIH(min): Điện thế ngã vào mức cao (High level input voltage): Đây là

điện thế ngã vào nhỏ nhất còn được xem là mức 1

- VIL(max): Điện thế ngã vào mức thấp (Low level input voltage): Điện

thế ngã vào lớn nhất còn được xem là mức 0.

- VOH(min): Điện thế ngã ra mức cao (High level output voltage): Điện thế

nhỏ nhất của ngã ra khi ở mức cao.

- VOL(max): Điện thế ngã ra mức thấp (Low level output voltage): Điện thế

lớn nhất của ngã ra khi ở mức thấp.

- IIH: Dòng điện ngã vào mức cao (High level input current): Dòng điện lớn

nhất vào ngã vào IC khi ngã vào này ở mức cao.

- IIL: Dòng điện ngã vào mức thấp (Low level input current) : Dòng điện ra

khỏi ngã vào IC khi ngã vào này ở mức thấp

- IOH: Dòng điện ngã ra mức cao (High level output current): Dòng điện

lớn nhất ngã ra có thể cấp cho tải khi nó ở mức cao.

- IOL: Dòng điện ngã ra mức thấp (Low level output current): Dòng điện

lớn nhất ngã ra có thể nhận khi ở mức thấp.

- ICCH,ICCL: Dòng điện chạy qua IC khi ngã ra lần lượt ở mức cao và

thấp.

IC cổng NOT 74LS04

Trong quá trình phát triển của công nghệ chế tạo mạch số ta có các họ: RTL

(Resistor-transistor logic), DCTL (Direct couple-transistor logic), RCTL

(Resistor-Capacitor-transistor logic), DTL (Diod-transistor logic), ECL

(Emitter- couple logic) v.v.... Đến bây giờ tồn tại hai họ có nhiều tính năng

kỹ thuật cao như thời trễ truyền nhỏ, tiêu hao công suất ít, đó là họ TTL

(transistor-transistor logic) dùng công nghệ chế tạo BJT và họ MOS (Công

nghệ chế tạo CMOS)

Dưới đây, lần lượt khảo sát các cổng logic của hai họ TTL và MOS

2)IC SỐ HỌ TTL:

2.1)CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC:

Lấy cổng NAND 3 ngã vào làm thí dụ để thấy cấu tạo và vận hành của một

cổng cơ bản

(H 3.21)

Khi một trong các ngã vào A, B, C xuống mức không T1 dẫn đưa đến T2

ngưng, T3 ngưng, ngã ra Y lên cao; khi cả 3 ngã vào lên cao, T1 ngưng, T2

dẫn, T3 dẫn, ngã ra Y xuống thấp. Đó chính là kết quả của cổng NAND.

-Đặc tính các loạt TTL

Các IC số họ TTL được sản xuất lần đầu tiên vào năm 1964 bởi hãng

Texas Instrument Corporation của Mỹ, lấy số hiệu là 74XXXX &

54XXXX. Sự khác biệt giữa 2 họ 74XXXX và 54 XXXX chỉ ở hai điểm:

74: VCC=5 ± 0,5 V và khoảng nhiệt độ hoạt động từ 0o C đến 70o C

54: VCC=5 ± 0,25 V và khoảng nhiệt độ hoạt động từ -55o C đến 125o C

Các tính chất khác hoàn toàn giống nhau nếu chúng có cùng số.

Trước số 74 thường có thêm ký hiệu để chỉ hãng sản xuất. Thí dụ SN của

hãng Texas, DM của National Semiconductor, S của Signetics

Ngoài ra trong quá trình phát triển, các thông số kỹ thuật (nhất là tích số

công suất vận tốc) luôn được cải tiến và ta có các loạt khác nhau: 74 chuẩn,

74L (Low power), 74 H (High speed), 74S (Schottky), 74LS (Low power

Schottky), 74AS (Advance Schottky), 74ALS (Advance Low power

Schottky), 74F (Fast, Fair Child).

Bảng 3.1 cho thấy một số tính chất của các loạt kể trên:

- Loạt 74S: Các transistor trong mạch được mắc thêm một Diod Schottky

giữa hai cực CB với mục đích giảm thời gian chuyển trạng thái của

transistor do đó làm giảm thời trễ truyền.

- Loạt 74AS và 74ALS là cải tiến của 74S để làm giảm hơn nữa giá trị tích

số Công suất - Vận tốc.

- Loạt 74F: Dùng kỹ thuật đặc biệt làm giảm diện dung ký sinh do đó cải

thiện thời trễ truyền của cổng.

2.2)CÁC MẠCH ỨNG DỤNG:

3)IC SỐ HỌ CMOS:

3.1)CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC:

Họ CMOS sử dụng hai loại transistor kênh N và P với mục đích cải

thiện tích số công suất vận tốc, mặc dù khả năng tích hợp thấp hơn loại N và

P. (H 3.30a), (H 3.30b) và (H 3.30c) là các cổng NOT, NAND và NOR họ

CMOS

Bảng 3.3 cho thấy quan hệ điện thế của các ngã vào , ra cổng NOT

3.2)CÁC MẠCH ỨNG DỤNG:

BÀI 4:CÁC MẠCH SỐ HỌC

1)KHÁI QUÁT CHUNG:

1.1)PHÂN TÍCH MẠCH TỔ HỢP:

Ví dụquá trình mộtlệnh đượcthực thi:

-Đơn vị điều khiển ra lênh cộng một số được chỉ định trong bộ nhớ với số có

trong thanh ghi accumulator .

-Số cộng được truyền từ bộ nhớ đến thanh ghiB.

-Dữ liệu trong thanh ghiB và thanh ghi accumulator sẽ được cộng lại với

nhau.

- Kết quả sẽ được lưu vào trong thanh ghi accumulator

-Giá trịtrong thanh ghi accumulator sẽ được giữ cho đến khi có lệnh mới.

1.2THIẾT KẾ MẠCH LOGIC TỔ HỢP:

- ALU (arithmetic/logic unit) sẽ lấydata từ trong

bộ nhớđể thực thi những lệnh theo control unit

2)MẠCH CỘNG NHỊ PHÂN:

2.1)CẤU TRÚC MẠCH:

-Bộ cộng nhị phân song song

Với A, B

là giá trị

cần cộng. C là giá trị nhớ. S là kết quả của phép cộng

2.2)NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG :

-Quá trình xử lý phép cộng

2.3)KẾT NỐI MẠCH CỘNG NHỊ PHÂN:

3)MẠCH TRỪ NHỊ PHÂN:

-Mạch trừ có số nhớ (mạch trừ toàn phần):

Là mạch trừ 2 bit có quan tâm tới số nhớ mang từ bit trước

Dùng bảng Karnaugh xác định được các hàm Dn và Rn

Và mạch (H 6.13)

-Nhận thấy cấu tạo mạch trừ giống như mạch cộng, chỉ khác ở mạch

tạo số nhớ=>Ta có mạch trừ số nhiều bit bằng cách mắc song song

các mạch trừ 1 bit (H 6.14)

4)MẠCH SO SÁNH SỐ NHỊ PHÂN:

So sánh 2 số 1 bit

Sẽ có 3 trường hợp xảy ra cho ngõ ra :

A > B khi A = 1 và B = 0

A < B khi A = 0 và B = 1

A = B khi A = 1 = B hay A = 0 = B

Nhận thấy

Trường hợp A = B là ngõ ra của 1 cổng EXNOR 2 ngõ vào A và B

Trường hợp A < B là ngõ ra của 1 cổng AND 2 ngõ vào A v

Trường hợp A > B là ngõ ra của 1 cổng AND 2 ngõ vàoĠ và B

Đây được gọi là mạch so sánh độ lớn 1 bit. Cấu trúc mạch sẽ như sau :

Hình 2.2.2 Khối so sánh 1 bit Hình 2.2.3 Mạch so sánh 1 bit

5)THỰC HÀNH KẾT NỐI CÁC MẠCH SỐ HỌC:

5.1)MẠCH CỘNG NHỊ PHÂN:

5.2)MẠCH TRỪ NHỊ PHÂN:

5.3)MẠCH SO SÁNH SỐ NHỊ PHÂN:

BÀI 5:MẠCH DỒN KÊNH-PHÂN KÊNH

1)MẠCH DỒN KÊNH:

Định nghĩa: Bộ hợp kênh là mạch có 2n lối vào dữ liệu, n lối vào

điều khiển, 1 lối vào chọn mạch và 1 lối ra.Tuỳ theo giá trị của n lối vào

điều khiển mà lối ra sẽ bằng một trong những giá trị ở lối vào (Xj). Nếu

giá trị thập phân của n lối vào điều khiển bằng j thì Y = Xj.

Sơ đồ khối của MUX 2n => 1 (2n lối vào, 1 lối ra) được biểu diễn

ở hình 4-17a.

Phương trình tín hiệu ra là:

2)MẠCH PHÂN

KÊNH:

Định nghĩa: Bộ phân kênh là mạch có 1 lối vào dữ liệu, n lối

vào điều khiển, 1 lối vào chọn mạch và 2n lối ra.Tuỳ theo giá trị của n lối

vào điều khiển mà lối ra thứ i (Yi) sẽ bằng giá trị của lối vào. Cụ thể nếu gọi

n lối vào điều khiển là An-1An-2…A0 thì Yi = X khi (An-1An-2…A1A0)2

= (i)10.

:

Sơ đồ khối của bộ DEMUX 1 lối vào 2n lối ra được biểu diễn ở hình

4-19.

3)THỰC HÀNH KẾT NỐI MẠCH DỒN KÊNH-PHÂN KÊNH:

3.1)MẠCH DỒN KÊNH:

3.2)MẠCH PHÂN KÊNH:

3.3)IC DỒN KÊNH-PHÂN KÊNH:

3.4)ĐO KIỂM TRA VÀ SỬA CHỮA CÁC HƯ HỎNG:

BÀI 6:FLIP-FLOP

1)PHẦN TỬ NHỚ CƠ BẢN:

Mạch flipflop (FF) là mạch dao động đa hài lưỡng ổn tức mạch tạo ra

sóng vuông và có hai trạng thái ổn định. Trạng thái của FF chỉ thay đổi khi

có xung đồng hồ tác động.

Một FF thường có:

- Một hoặc hai ngã vào dữ liệu, một ngã vào xung CK và có thể có

các ngã vào với các chức năng khác.

- Hai ngã ra, thường được ký hiệu là Q (ngã ra chính) và Q (ngã ra

phụ). Người ta thường dùng trạng thái của ngã ra chính để chỉ trạng thái của

FF. Nếu hai ngã ra có trạng thái giống nhau ta nói FF ở trạng thái cấm.

Flipflop có thể được tạo nên từ mạch chốt (latch).Điểm khác biệt giữa một

mạch chốt và một FF là: FF chịu tác động của xung đồng hồ

còn mạch chốt thì không.

Người ta gọi tên các FF khác nhau bằng cách dựa vào tên các ngã vào

dữ liệu của chúng.

-Mạch chốt cổng NAND

+ Mạch chốtcổng NAND là một flip-flop đơngiản.

+ Mạch chốtcóhaingõvàolàset vàclear (preset).

+ Ngõ vào tích cựcmứcthấp, ngõ ra sẽ thay đổi

trạng thái khi có xung thấp ở ngõ vào.

+ Khi mạch ở trạng thái set:

+ Khi mạch ở trạng thái clear (preset):

+ SET = RESET = 1. Trạng thái ổn định, ngõ ra vẫngiữ

trạng thái trước đó.

+ SET = 0, RESET = 1. Q ở mứccao.

+ SET = 1, RESET = 0. Q ở mứcthấp.

+ SET = RESET = 0. Ngõ ra không được xác định chính xác do cả

hai trạng thái set và clear cùng tác động.

-Mạch chốt cổng NOR

+ Tương tự như mạch chốt cổng NAND chỉ khác vị

trí hai ngõ ra Q và Q được thay đổi cho nhau.

+ Ngõ vào tích cực mức cao

-RS đồng bộ

3)FLIP-FLOP D

- Chỉ có một ngõ vào D, tương ứng với

ngõ vào data.

- Ngõ ra Q sẽ có cùng giá trị với ngõ vào

D khi có tác động của cạnh xung clock.

- Trong những thời điểm khác, D-FF sẽ

lưu giá trị trước đó của nó.

- Được sử dụng trong ứng dụng truyền dữ

liệu song song.

4)T-FF

Nối chung hai ngã vào J và K của FF JK ta được FF T (H 5.10c). Tính

chất của FF T thể hiện trong bảng sự thật 5.10:

- Khi T=0, FF không đổi trạng thái dù có tác động của CK.

- Khi T=1, FF đổi trạng thái mỗi lần có xung CK tác động.

5)JK-FLIP FLOP:

FF JK được tạo ra từ FF RS theo sơ đồ như (H 5.9a).

(a) (b)

(H 5.9)

(H 5.9b) là ký hiệu FF JK có ngã vào Pr và Cl tác động thấp.

Bảng sự thật 5.7 (Để đơn giản, ta bỏ qua các ngã vào Pr và Cl)

Bảng 5.8 là bảng rút gọn, suy ra từ bảng 5.7

Kết quả từ bảng 5.8 cho thấy:

FF JK đã thoát khỏi trạng thái cấm và thay vào đó là trạng thái đảo

(khi J=K=1 thì Q+=Q). Người ta lợi dụng trạng thái đảo này để thiết kế

mạch đếm .

6)THỰC HÀNH CÁC ỨNG DỤNG CỦA FLIP-FLOP:

6.1)BỘ ĐẾM KHÔNG ĐỒNG BỘ

6.2)BỘ ĐẾM VỚI SỐ NHỎ HƠN 2N

6.3)BỘ ĐẾM LÙI

6.4)BỘ ĐẾM KHÔNG ĐỒNG BỘ

6.5)BỘ ĐẾM TIẾN LÙI ĐỒNG BỘ

6.6)BỘ ĐẾM ĐƯỢC THIẾT LẬP TRƯỚC

6.7)ĐO KIỂM TRA SỬA CHỮA CÁC HƯ HỎNG

BÀI 7)MÃ HÓA VÀ GIẢI MÃ


-Một số loại mã thông dụng.

-MẠCH MÃ HÓA VÀ GIẢI MÃ:

+Mã hóa là gán các ký hiệu cho các đối

tượng trong một tập hợp để thuận tiện cho việc thực hiện một yêu cầu cụ thể

nào đó. Thí dụ mã BCD gán số nhị phân 4 bit cho từng số mã của số thập

phân (từ 0 đến 9) để thuận tiện cho máy đọc một số có nhiều số mã; mã

Gray dùng tiện lợi trong việc tối giản các hàm logic . . .. Mạch chuyển từ mã

này sang mã khác gọi là mạch chuyển mã, cũng được xếp vào loại mạch mã

hóa. Thí dụ mạch chuyển số nhị phân 4 bit sang số Gray là một mạch chuyển

mã.

+Mạch điện thực hiện việc chuyển từ mã sang tin tức được gọi là

mạch giải mã hoá.

2)BỘ MÃ HÓA:

Mạch mã hóa 2^n đường sang n đường

3)BỘ GIẢI MÃ:

Giải mã n đường sang 2n đường .Ví dụ :Giải mã 2 đường sang 4

đường:

4)BỘ CHUYỂN ĐỔI MÃ:

5)BỘ GIẢI MÃ BCD-7 THANH:

5)THỰC HÀNH

5.1)BỘ GIẢI MÃ BCD VÀ HIỂN THỊ LED 7 THANH

5.2)LẮP GHÉP CÁC BỘ GIẢI MÃ 7447 ĐỂ CHỈ THỊ SỐ ĐẾN HÀNG

CHỤC TRĂM.

5.3)KIỂM TRA,SỬA CHỮA CÁC HƯ HỎNG.

BÀI 8:MẠCH ĐẾM

1)KHÁI QUÁT CHUNG

Lợi dụng tính đảo trạng thái của FF JK khi J=K=1, người ta thực hiện

các mạch đếm.Chức năng của mạch đếm là đếm số xung CK đưa vào ngã

vào hoặc thể hiện số trạng thái có thể có của các ngã ra.

Nếu xét khía cạnh tần số của tín hiệu thì mạch đếm có chức năng chia

tần, nghĩa là tần số của tín hiệu ở ngã ra là kết quả của phép chia tần số của

tín hiệu CK ở ngã vào cho số đếm của mạch.

Ta có các loại: mạch đếm đồng bộ, không đồng bộ và đếm vòng.

-Mạch đếm đồng bộ

Trong mạch đếm đồng bộ các FF chịu tác động đồng thời của xung

đếm CK.

+Mạch đếm đồng bộ n tầng, đếm lên

+Mạch đếm đồng bộ n tầng, đếm xuống

-Mạch đếm không đồng bộ

+Mạch đếm không đồng bộ, n tầng, đếm lên (n=4):

+Mạch đếm không đồng bộ, n tầng, đếm xuống (n=4):

2)IC ĐẾM 10(7490)

*Chú ý:

+Chân CP0:Chân để

kích xung clock.

+MR1,MR2:chân reset.

+Các chân Q0,Q1,Q2,Q3:Các ngõ ra của IC đếm để đưa vào Input của IC

giải mã.

Đây là mạch đếm cơ bản đếm từ 0 đến 9.Ta có thể thiết kế đếm đến 1

số N bất kỳ bằng cách nối ngõ ra Q3(bit cao) của tầng thứ n đến chân CP0

của tầng thứ (n+1)

3)IC ĐẾM 12(7492)

* Sơ đồ chân của IC đếm 74LS192

- Với nguồn cung cấp cho IC từ 2V đến 6V

- Tần số lớn nhất của nó có thể chịu được Fmax=54MHz có

thời gian làm việc từ 0ns đến 500ns.

- Nhiệt độ giới hạn -400C đến +850C

- Dòng điện lớn nhất có thể chịu đựng Imax =4µA

- IC làm việc với tần số max là 54uHz

- Chức năng của các chân

+ Chân 8,16 là hai chân cấp nguồn cho IC. Chân 8 nối

mass, chân 16 nối nguồn 5V.

+ Chân 4, 5 là hai chân nhận xung đếm từ bộ dao động

chuyển sang.Chân 4 là chân đếm ngược, chân 5 là chân đếm

thuận.

+ Chân 11 là chân điều khiển cho IC làm việc ở đầu ra

tích cực thấp

+ Chân 14 là chân xóa làm việc ở mức tích cực cao, để

IC đếm ta nối chân này xuống mas

+ Chân 15, 1, 10, 9 là các đầu vào dữ liệu

+ Chân 12 là chân chuyển tiếp dùng cho đếm thuận

+ Chân 13 là chân chuyển tiếp khi đếm ngược

+ Chân 3, 2, 6, 7 (Qa, Qb, Qc, Qd) là các đầu ra của bộ

đếm

4)IC ĐẾM 16(7493)

5)THỰC HÀNH KẾT NỐI CÁC MẠCH ĐẾM:

5.1)THỰC HÀNH VỚI IC 7490



5.4)LẮP BỘ ĐẾM TẦN SỐ DÙNG JK 7476

5.5)ĐO KIỂM TRA,SỬA CHỮA CÁC HƯ HỎNG

BÀI 9 :MẠCH TẠO XUNG NHỊP

1)KHÁI QUÁT CHUNG

Hầu hết các hệ thống kỹ thuật số đều yêu cầu một vài loại dạng sóng

định thời, ví dụ một nguồn xung của bộ dao động cần thiết cho tất cả các hệ

thống tuần tự định thời. Trong các hệ thống kỹ thuật số, một dạng sóng xung

vuông thường được sử dụng nhất. Sự tạo ra các dạng sóng xung vuông được

gọi là bộ đa hài.

Có ba loại bộ đa hài:

• Bộ dao động đa hài (chạy tự do).

• Bộ đa hài đơn ổn (một nhịp).

• Bộ đa hài hai trạng thái ổn định (trigơ).

2)MẠCH ĐA HÀI MỘT DẠNG

-Một bộ đa hài đơn ổn chỉ có một trạng thái ổn định, tức là trong điều kiện

trạng thái ổn định thì đầu ra của nó cố định. Đầu ra này ở trạng thái LOW

hoặc ở trạng thái HIGH. Mạch này cần một xung kích khởi từ bên ngoài để

cho mạch chuyển sang trạng thái khác. Mạch này vẫn giữ nguyên trạng thái

cũ trong một khoảng thời gian, khoảng thời gian này phụ thuộc vào các

thành phần được dùng trong mạch. Trạng thái của mạch này được xem là

trạng thái ổn định bởi vì nó phục hồi trở về trạng thái ổn định mà không cần

bất kỳ xung kích hoạt nào từ bên ngoài.Mạch này được gọi là mạch một nhịp

(one-shot) bởi vì một xung kích khởi chỉ tạo được một xung nhưng độ rộng

xung lại khác.

-Cấu trúc :

-Hình 6-15 là sơ đồ nguyên lý mạch đa hài đợi họ TTL, trong đó các cổng 1,

2, 3 cấu trúc lên mạch flip-flop, cổng 4,5 là mạch tạo dạng xung. Các cổng

này thuộc họ TTL nên có mức logic 1 là 3,6 V và logic 0 là 0,3 V. Đầu vào

V2 biểu thị sử dụng mạch đảo. Mạch đảo này thông bão hoà thì V2 ~ 0,7 V,

còn ngưỡng thông của nó cỡ 0,6 V. Tại trạng thái ổn định P = P’ = 0. Mạch

đảo đầu vào V2 là bộ khuếch đại transistor emitter chung ở trạng thái bão

hoà và khi đó V2 = 0,7 V, V3 = 0 , V1 = 1, Q = 0, Q = 1. Khi có xung dương

tác động ở đầu vào thì P = 1, P’ = 1, V1 = 0, Q = 1, Q = 0, mạch ở trạng thái

tạm ổn định. Do Q = 0 khoá cổng 4, nên sau khi bị kích thích bởi sườn

dương xung P thì mạch bị cách ly khỏi xung P.

Vì điện áp trên tụ C không tăng đột biến nên khi V1 từ mức cao 3,6 V

đột biến xuống 0,3 V thì V2 từ mức 0,7 V đột biến xuống -2,6 V. Bắt đầu

quá trình nạp điện của tụ điện C. V2 tăng dần lên. Khi V2 Tăng lên đến

ngưỡng thông 0,6 V thì sinh ra quá trình phản hồi dương sau:

Quá trình này làm mạch nhanh chóng trở về trạng thái ổn định ban

đầu V3 = 0 , V1 = 1, Q = 0, Q = 1. Tiếp đó tụ điện C phóng điện, V2 dần

dần hồi phục về 0,7 V. Hình 6-16 chỉ ra giản đồ xung của mạch đa hài đợi

họ TTL với giả thiết thời gian trễ truyền đạt của các cổng và bộ đảo pha đều

bằng tpd.

Độ rộng xung ra được tính theo công thức T=0, 7RC . Mạch dao

động đa hài đợi được thiết kế sẵn trong một số họ IC TTL như 74LS121,

74LS123 … bằng cách thay đổi các giá trị tụ và trở mắc ngoài sẽ cho các

xung lối ra mong muốn.

3)MẠCH ĐA HÀI PHIẾM ĐỊNH :

-Một bộ dao động đa hài chỉ là một bộ dao động để tạo ra dạng xung. Nó có

hai trạng thái chuẩn mà không yêu cầu sự kích hoạt từ bên ngoài. Bộ này

thường được dùng làm xung điều khiển cho các mạch tuần tự.

-Mạch dao động đa hài cơ bản cổng NAND TTL

-Cổng NAND khi làm việc trong vùng chuyển tiếp có thể khuếch đại mạnh

tín hiệu đầu vào.Nếu 2 cổng NAND được ghép điện dung thành mạch vòng

như hình 6-1 ta được bộ dao động đa hài.VK là đầu vào điều khiển, khi ở

mức cao mạch phát xung, và khi ở mức thấp mạch ngừng phát.

Nếu các cổng I và II thiết lập điểm công tác tĩnh trong vùng chuyển

tiếp và VK = 1, thì mạchsẽ phát xung khi được nối nguồn. Nguyên tắc làm

việc của mạch như sau: Giả sử do tác động củanhiễu làm cho Vi1 tăng một

chút, lập tức xuất hiện quá trình phản hồi dương sau:

Khi đó, cổng I nhanh chóng trở thành thông bão hoà, cổng II nhanh

chóng ngắt, mạch bước vào trạng thái tạm ổn định. Lúc này, C1 nạp điện và

C2 phóng điện theo mạch đơn giản hoá được thể hiện trong hình 6-2. C1 nạp

đến khi Vi2 tăng đến ngưỡng thông VT, trong mạch xuất hiện quá trình phản

hồi dương như sau:

Kết quả quá trình này là: cổng I nhanh chóng ngắt còn cổng II thông

bão hoà, mạch điện bước vào trang thái tạm ổn định mới. Lúc này C2 nạp

điện còn C1 phóng cho đến khi Vi1 bằng ngưỡng thông VT làm xuất hiện

quá trình phản hồi dương đưa mạch về trạng thái ổn định ban đầu.

Mạch không ngừng dao động, khi bỏ qua điện trở đầu ra của các cổng

NAND, dựa vào hình 6-2 giản đồ xung của mạch được thể hiện trên hình 6-

3.

4)THỰC HÀNH LẮP RÁP CÁC MẠCH TẠO XUNG

4.1)MẠCH DÙNG ĐÈN BÁN DẪN

4.2)MẠCH DÙNG CÁC CỔNG LOGIC

4.3)MẠCH DÙNG IC555


BÀI 10 :MẠCH GHI DỊCH

1)KHÁI QUÁT CHUNG

Ở phần trước ta đã được biết đến các loại FF. Chúng đều có thể lưu trữ (nhớ

1 bit) và chỉ khi có xung đồng bộ thì bit đó mới truyền tới ngõ ra (đảo hay

không đảo). Bây giờ nếu ta mắc nhiều FF nối tiếp lại với nhau thì sẽ nhớ

được nhiều bit. Các ngõ ra sẽ phần hoạt động theo xung nhịp ck. Có thể lấy

ngõ ra ở từng tầng FF (gọi là các ngõ ra song song) hay ở tầng cuối (ngõ ra

nối tiếp). Như vậy mạch có thể ghi lại dữ liệu (nhớ) và dịch chuyển nó

(truyền) nên mạch được gọi là ghi dịch. Ghi dịch cũng có rất nhiều ứng dụng

đặc biệt trong máy tính, như chính cái tên của nó: lưu trữ dữ liệu và dịch

chuyển dữ liệu chỉ là ứng dụng nổi bật nhất

2)MẠCH GHI DỊCH NỐI TIẾP

Ghi dịch có thể được xây dựng từ các FF khác nhau và cách mắc cũng khác

nhau nhưng thường dùng FF D, chúng được tích hợp sẵn trong 1 IC gồm

nhiều FF (tạo nên ghi dịch n bit). Hãy xem cấu tạo của 1 ghi dịch cơ bản 4

bit dùng FF D

3)MẠCH GHI DỊCH SONG SONG

Hình 3.2.5 Mạch ghi dịch vào song song ra song song

4)CÁC LOẠI GHI DỊCH

7494 : 4bit vào song song, nối tiếp; ra nối tiếp

7495/LS95 : 4 bit, vào song song/nối tiếp; ra song song; dịch chuyển

trái phải

7495/LS96 : 5 bit, vào nối tiếp/song song; ra song song nối tiếp

74164/LS164 : 8 bit vào song song ra nối tiếp

74165/LS765 : 8 bit, vào song song/nối tiếp; ra nối tiếp bổ túc

74166/LS166 : 8 bit; vào song song/nối tiếp; ra nối tiếp; có thể nạp đồng

bộ

74194/LS194 : 4 bit vào song song/nối tiếp; ra song song; nạp đồng bộ

dịch chuyển trái phải

74195/LS195 : 4 bit, vào song/nối tiếp; ra song song; tầng đầu vào ở JK

74295/LS295 : như 74194/LS194 nhưng ra 3 trạng thái

74395/LS295 : 4 bit vào song song; ra song song 3 trạng thái

74LS671/672 : 4 bit có thêm chốt

74LS673/674 : 16 bit

Khảo sát ghi dịch tiêu biểu 74/74LS95

5)THỰC HÀNH LẮP RÁP CÁC MẠCH GHI DỊCH

5.1)IC GHI DỊCH NỐI TIẾP /THUẬN/NGHỊCH(8BIT)

5.2)IC GHI DỊCH NỐI TIẾP-SONG SONG /THUẬN/NGHỊCH


BÀI 11 : MẠCH CHUYỂN ĐỔI SỐ - ĐIỆN ÁP

1)KHÁI QUÁT CHUNG

- Kết quả từ các hệ thống số là các đại lượng số: cần thiết phải đổi thành tín

hiệu tương tự để có thể tác động vào các hệ thống vật lý và thể hiện ra bên

ngoài (thí dụ tái tạo âm thanh hay hình ảnh) hay dùng vào việc điều khiển

sau đó (thí dụ dùng điện thế tương tự để điều khiển vận tốc động cơ)

2)MẠCH CHUYỂN ĐỔI TẦN SỐ THÀNH ĐIỆN ÁP

Ta có kết quả chuyển đổi như sau:

Mạch có một số hạn chế:

- Sự chính xác tùy thuộc vào điện trở và mức độ ổn định của nguồn tham

chiếu Vr

- Với số nhị phân nhiều bit thì cần các điện trở có giá trị rất lớn, khó thực

hiện.

3)MẠCH ĐIỀU KHIỂN VÀ TẠO MÃ

4)THỰC HÀNH MẠCH LẮP RÁP ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BƯỚC

4.1)MẠCH NGUYÊN LÝ

4.2)MẠCH KIỂM TRA

4.3) ĐO KIỂM TRA SỬA CHỮA CÁC HƯ HỎNG

BÀI 12 : CÁC BỘ NHỚ BÁN DẪN


Memory Cell: một thiết bị hay một mạch có�

khả năng lưu trữ một bit dữ liệu

Memory Word: một nhóm các bit, thông�

thường mộttừ có 8 – 64 bit.

Byte: một nhóm 8 bit.�

Dung lượng: mô tả khả năng lưu trữ của bộ�

nhớ. Dung lượng mô tả số word có trong bộ nhớ.

Một hệ thống thường sử dụng�

Bộ nhớ trong (làm việc) tốc độ cao�

Bộ nhớ ngoài (lưutrữ) tốc độ thấp hơn�

Address: là số xác định vị trí của từ(word) trong bộ nhớ.�

Lệnh đọc: thực hiện việc đọc dữ liệu ra từ bộ nhớ.�

Lệnh ghi: thực hiện lệnh ghi dữ liệu vào�

bộ nhớ.

2)BỘ NHỚ ROM:

2.1)BỘ NHỚ CỐ ĐỊNH-CHỈ ĐỌC(ROM):

2.1.1)KHÁI NIỆM:

ROM là bộ nhớ bán dẫn được thiết kế để lưu dữ liệu lâu dài.�

Trong quá trình hoạt động, dữ liệu không thể ghi vào ROM�

nhưng có thể đọc ra từ ROM.

ROM có thể được nạp dữ liệu bởi nhà sản xuất hoặc người sử�

dụng.

Dữ liệu trong ROM không bị mất đi khi hệ thống bị mất điện.�

2.1.2)CẤU TRÚC MẠCH:

2.1.3)NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG:

2.2)BỘ NHỚ CHỈ CÓ THỂ GHI(PROM):

2.2.1)KHÁI NIỆM:

PROM là các loại ROM có thể được lập trình (nạp dữ liệu) bởi�

người sử dụng.


PROM có cấu trúc dựa vào các kết nối nấu chảy (cầuchì).�


Khi nạp dữ liệu cho ROM thì chương trình sẽ nấu chảy các kết�

nối tương ứng.

PROM là loại ROM sử dụng một lần.�

Kinh tế trong trường hợp sử dụng với số lượng nhỏ�

2.3)BỘ NHỚ CHỈ CÓ THỂ VIẾT LẠI (EPROM):

2.3.1)KHÁI NIỆM:

EPROM có thể được lập trình bởi người sử dụng và nó cũng có�

thể được xóa và lập trình lại.



Phải có mạch nạp dữ liệu chuyên dụng dành riêng cho từng�

ROM.

Sử dụng tia UV để xóa dữ liệu�

Tất cả dữ liệu trongEPROM sẽ được xóa�

3)BỘ NHỚ RAM:

3.1)BỘ NHỚ RAM DÙNG TRANSITOR LƯỠNG CỰC:

3.1.1)KHÁI NIỆM:

Ngược lại với ROM, RAM bán dẫn là bộ nhớ có thể ghi và đọc�

được.

Nhược điểm chính: dữ liệu dễ bị thay đổi�

Ưu điểm chính: có thể ghi và đọc một�

cách nhanh chóng và dễ dàng.


Tương tự như ROM, RAM cũng bao gồm một số thanh ghi.Mỗi�

thanh ghi chứa một từ và có một địa chỉ duy nhất.

Thông thường dung lượng của RAM là 1K,4K, 8K, 16K, 64K,�

128K, 256K.

Kích thước của một từ trong RAM có thể là 1, 4 hay 8 bit.�


3.2)BỘ NHỚ RAM DÙNG MOSFET:

3.2.1)KHÁI NIỆM:

RAM dùng mosfet là RAM mà dữ liệu được lưu trữ trong RAM�

trong suốt thời gian RAM được cấp nguồn.



BÀI 13:MẠCH CHUYỂN ĐỔI TÍN HIỆU


- Kết quả từ các hệ thống số là các đại lượng số: cần thiết phải đổi thành tín

hiệu tương tự để có thể tác động vào các hệ thống vật lý và thể hiện ra bên

ngoài (thí dụ tái tạo âm thanh hay hình ảnh) hay dùng vào việc điều khiển

sau đó (thí dụ dùng điện thế tương tự để điều khiển vận tốc động cơ)

2)MẠCH CHUYỂN ĐỔI SỐ -TƯƠNG TỰ(DAC):

2.1)KHÁI NIỆM:

-Mạch có chức năng chuyển đổi tín hiệu số thành tín hiệu tương tự để có thể

tác động vào các hệ thống vật lý và thể hiện ra bên ngoài

2.2)CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN ĐỔI D/A:

-DAC với ngõ ra dòng điện

-DAC R/2R


2.4)NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG:

3)MẠCH CHUYỂN ĐỔI TƯƠNG TỰ-SỐ(ADC):

3.1)KHÁI NIỆM:

-Mạch có chức năng chuyển đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số để có thể

giao tiếp với các hệ thống số xử lý thông tin.

3.2)CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN ĐỔI A/D:

-Mạch đổi dùng điện thế tham chiếu nấc thang

-Mạch đổi lấy gần đúng kế tiếp (sucessive approximation converter)

-Mạch đổi dùng tín hiệu dốc đơn (single ramp converter)

-Mạch đổi lấy tích phân (Integrating Converter)

-Mạch đổi lưỡng cực

-Mạch đổi song song (parallel hay flash conversion)



Lệnh START bắt đầu quá trình biến đổi�

Control unit thay đổi giá trị nhị phân trong thanh ghi�

Giá trị nhị phân trong thanh ghi được biến đổi thành giá trị nhị phân�

VAX

Bộ so sánh so sánh VAX v ớiVA. Khi VAX < VA, ngõ ra bộ so sánh ở�

mức cao. When VAX > VA, ngõ ra có mức thấp, quá trình biến đổi kết thúc,

giá trị nhị phân nằm trong thanh ghi.

Bộ phận điều khiển sẽ phát ra tín hiệu end-of-conversion signal, EOC.�

4)MẠCH CHUYỂN ĐỔI ĐIỆN ÁP-TẦN SỐ(VFC):

4.1)KHÁI NIỆM:

-Mạch có chức năng chuyển đổi tín hiệu tương tự (điện áp) thành tín hiệu tần

số hiển thị trên mạch chỉ thị.

4.2)CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN ĐỔI A/D:

-Mạch đổi dùng điện thế tham chiếu nấc thang

-Mạch đổi lấy gần đúng kế tiếp (sucessive approximation converter)

-Mạch đổi dùng tín hiệu dốc đơn (single ramp converter)

-Mạch đổi lấy tích phân (Integrating Converter)

-Mạch đổi lưỡng cực

-Mạch đổi song song (parallel hay flash conversion)



Lệnh START bắt đầu quá trình biến đổi�

Control unit thay đổi giá trị nhị phân trong thanh ghi�

Giá trị nhị phân trong thanh ghi được biến đổi thành giá trị nhị phân�

VAX

Bộ so sánh so sánh VAX v ớiVA. Khi VAX < VA, ngõ ra bộ so sánh ở�

mức cao. When VAX > VA, ngõ ra có mức thấp, quá trình biến đổi kết thúc,

giá trị nhị phân nằm trong thanh ghi.

Bộ phận điều khiển sẽ phát ra tín hiệu end-of-conversion signal, EOC.�

Documents

ky thuat so