1. 1
NỘI DUNG MÔN ĐT TRONG CNTT (KỸ THUẬT SỐ)NỘI DUNG MÔN ĐT TRONG CNTT (KỸ THUẬT SỐ)
Thời gian:
– Lý Thuyết: 45 tiết (3 TC) Thực hành 30 tiết
Điểm số:
– Các bài TH phải hoàn thành hết 20%
– Điểm đồ án môn học, có thuyết trình theo nhóm: 20%
– Điểm chuyên cần 5%
– Điểm thi giữa ký 15
– Điểm thi cuối kỳ: 40%
NỘI DUNG
Ch1 . Ôn tập linh kiện điện tử và linh kiện điện tử.
Ch 2. Các mạch logic căn bản AND, OR, NOT, XOR
Ch 3. Các mạch mã hóa và giải mã (Mạch Logic không nhớ)
Ch 4. Các mạch logic có nhớ.Mạch FLIP – FLOP (Triger, Chốt), Các
thanh ghi dịch, Các bộ số học, Các mạch điện tử ứng dụng.
Ch 5. Các mạch logic Tổ hợp,
Ch 6. Các mạch logic lập trình được.
2. 2
Chương 1: ôn tập phân loại các họ vi mạch sốChương 1: ôn tập phân loại các họ vi mạch số
Các họ mạch logic đơn cực
Các họ mạch logic lưỡng cực
Các đặc trưng của các vi mạch số
Các ứng dụng mạch số
Khái niệm họ vi mạch sốhọ vi mạch số (họ các phần tử Logic)
họ mạch logic lưỡng cựchọ mạch logic lưỡng cực
-RTL (resistor – transistor logic)
-DTL (diode-transistor logic)
-TTL (transistor-transistor logic)
họ mạch logic đơn cựchọ mạch logic đơn cực
-PMOS
-NMOS
-CMOS
3. 3
Các đặc trưng cơ bản của ICCác đặc trưng cơ bản của IC
– Tốc độ hoạt động: phụ thuộc
vào thời gian trì hoãn truyền tải:
– Hàm chức năng mà mạch phải thực hiện
– Fan in, Fan out
– Thời gian trễ trung bình
– Tần số hoạt động lớn nhất cho phép
– Khả năng chống nhiễu
– Công suất tiêu thụ
– Các yêu cầu về nguồn điện
– Miền nhiệt độ họat động: 0-700C cho các ứng dụng tiêu dùng và công
nghiệp, từ 550C – 1250C cho các mục đích quân sự
2
pLHpHL
delay
tt
t
+
=
input
output
4. 4
Các đặc trưng cơ bản của IC (tt)Các đặc trưng cơ bản của IC (tt)
Các tham số dòng và ápCác tham số dòng và áp::
VIH (điện áp tối thiểu mà cổng có thể nhận biết mức 1)
VIL (điện áp tối đa mà cổng có thể nhận biết mức 0)
VOH(điện áp tối thiểu tại đầu ra tương ứng mức 1)
VOL (điện áp tối đa tại đầu ra tương ứng mức 0)
IIH (dòng tối thiểu được cung cấp tương ứng với mức 1)
IIL (dòng tối đa được cung cấp tương ứng với mức 0)
IOH (dòng cực đại mà ngõ ra cung cấp tương ứng với mức 1)
IOL (dòng cực tiểu mà ngõ ra cung cấp tương ứng với mức 0)
5. 5
Các đặc trưng cơ bản của IC (tt)Các đặc trưng cơ bản của IC (tt)
Nhiễu
6. 6
DiodeDiode
Diode dẫn điện theo một hướng
Đặc trưng của Diode là điện áp ngưỡng Vt
Khi VD>Vtthì sẽ có dòng điện ID
ID
+ VD –
Anode Cathode
7. 7
Transistor lưỡng cựcTransistor lưỡng cực
Transistor lưỡng cực (Bipolar
transistor) ~ transistor lưỡng cực
nối - BJT( Bipolar junction
transistor) có hai loại:
– NPN
– PNP
Các cực:
– Cực nền (Base)
– Cực phát (Emitter)
– Cực thu (Collector)
Hoạt động chuyển mạch BJT
được điều khiển bởi: VBE, VBC, IB
B
E
C
B
E
C
Các ký hiệu của PJT
a) NPN
b) PNP
8. 8
Họ RTL (resistor – transistor logic)Họ RTL (resistor – transistor logic)
Là loại vi mạch đều tiên
Nhược điểm:
– Cần có các điện trở lớn, độ chính xác và tính ổn định cao
– Tốc độ hoạt động của mạch thấp
Ví dụ, một cổng NOR RTL
11. 11
CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA HỌ TTL CHUẨNCÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA HỌ TTL CHUẨN
Loạt IC TTL chuẩn đầu tiên gọi là seri 54/74
Khoảng nhiệt độ và điện thế nguồn
– Seri 74 : 4.75 5.25 ; 00
C 700
C
– Seri 54 : 4.5 5.5 ; -550
C 1250
C
Mức điện thế của seri 74
Công suất tiêu hao bình quân một cổng khoảng 10mW
tpLH=11ns ; tpHL=7ns ; tdelay = 9ns
Đầu ra TTL chuẩn có thể kích thích 10 đầu vào TTL chuẩn
12. 12
HHọọ TTLTTL cải tiến (Schottky TTL)cải tiến (Schottky TTL)
Thay transistor lưỡng cực bằng transistor lưỡng cực bị kẹp
sckottky
Diode Schottky có Vtthấp hơn loại thường
B
E
C
B
E
C
14. 14
HỌ TTL BA TRẠNG THÁI (TRISTATE)HỌ TTL BA TRẠNG THÁI (TRISTATE)
15. 15
MẠCH LOGIC MOSMẠCH LOGIC MOS
MOS (Metal – Oxide Semiconductor)
Transistor MOS hiệu ứng trường (MOSFET – MOS Field-
Effect Transistor)
Các loại MOSFET:
– NMOS tăng cường, NMOS suy biến
– PMOS tăng cường , PMOS suy biến
Ký hiệu Ehancement-Mode NMOS:
G
D
S
B
16. 16
Đặc điểm của logic MOSĐặc điểm của logic MOS
So với họ lưỡng cực thì N-MOS và P-MOS có tốc độ hoạt
động chậm hơn, tiêu hao năng lượng ít hơn, giới hạn nhiễu hẹp
hơn, khoảng điện thế nguồn nuôi lớn hơn, hệ số tải lớn hơn và
đòi hỏi ít chỗ trên chip hơn
Mức logic dành cho mạch MOS là:
– V(0) ≈ 0V
– V(1) ≈ VDD
VD mạch NOT dùng NMOS tĩnh:
Input
Output
VDD
17. 17
CMOSCMOS
Kết hợp transistor kênh P với transistor kênh N
Công suất tiêu thụ trạng thái tĩnh nhỏ
Tốc độ chuyển đổi trạng thái cao
Khả năng chống nhiễu tốt
Khả năng tải lớn
18. 18
Bộ chuyển đổi ADC - DACBộ chuyển đổi ADC - DAC
Chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số ADC
– ADC 0801/ ADC0802/ ADC0803/ ADC0804/ ADC0805 (IC CMOS
20 chân).
IC DAC chuyển đổi tín hiệu số sang tương tự
19. 19
Tự đọc thêmTự đọc thêm
Vấn đề giao tiếp giữa các họ Logic.
Các vấn đề phối hợp trở kháng mạch số.
20. Chương 2. Mạch logic căn bản (CổngChương 2. Mạch logic căn bản (Cổng ))
và đại số Booleanvà đại số Boolean
Mạch số là mạch trong đó chỉ hiện diện hai giá trị logic.
Thường tín hiệu giữa 0 và 1 volt đại diện cho số nhị phân 0 và
tín hiệu giữa 2 và 5 volt – nhị phân 1.
Soạn thảo TS LÊ MẠNH 20
Cổng – cơ sở phần cứng, từ đó chế tạo ra mọi máy tính số
Gọi là cổng luận lý vì nó cho kết quả lý luận của đại số logic
như nếu A đúng và B đúng thì C đúng (cổng A AND B = C)
21. 12
1
23
1
23
U 5
G N D
V 1
V 2
V o u t
Soạn thảo TS LÊ MẠNH 21
Bộ chuyển đổi transistor – cổng (gate): Cực
góp (collector), cực nền (base), cực phát
(emitter)
a) Cổng INV (NOT)
Cổng NAND
b)
12
G N D
1
23
V i n
V o u t
+ V c c
B a s e
C o l l e c t o r
E m i t e r
2.1.1. Cổng (Gate)
22. 2.1.1. Cổng (Gate)2.1.1. Cổng (Gate)
Cổng NOR
Soạn thảo TS LÊ MẠNH 22
12
3
13
2
13
2
V o u t
+ V c c
V 1 V 2
23. Các cổng cơ bản của logic sốCác cổng cơ bản của logic số
AND
OR
Inverter
Buffer
NAND
NOR
XOR (exclusive-OR)
NXOR
A
B
x
A B X
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
Soạn thảo TS LÊ MẠNH 23
ANDAND
24. Soạn thảo TS LÊ MẠNH 24
OROR
A
B
x
A B x
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
A
x
B
NANDNAND
A B x
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0
A
x
B
NORNOR
A B x
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 0
Các cổng cơ bản của logic số
25. Cổng INVERTER (NOT) và cổng XOR
Soạn thảo TS LÊ MẠNH 25
A B f
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
A
B
x
A x
0 1
1 0
A x
Các cổng cơ bản của logic số
26. 2.1.2. Đại số Boolean (Boolean Algebra)2.1.2. Đại số Boolean (Boolean Algebra)
Soạn thảo TS LÊ MẠNH 26
- Đại số Boolean được lấy theo tên người khám phá ra nó, nhà
toán học người Anh George Boole.
- Đại số Boolean là môn đại số trong đó biến và hàm chỉ có thể
lấy giá trị 0 và 1.
-Đại số boolean còn gọi là đại số
chuyển mạch (switching algebra)
Logic 0 Logic 1
Sai Đúng
Tắt Mở
Thấp Cao
Không Có
Công
tắc đóng
Công tắc
mở
27. 2.1.2. Đại số Boolean (Boolean Algebra)2.1.2. Đại số Boolean (Boolean Algebra)
Soạn thảo TS LÊ MẠNH 27
Tên Dạng AND Dạng OR
Định luật thống nhất 1A = A 0 + A = A
Định luật không OA = O 1+ A = 1
Định luật Idempotent AA = A A + A = A
Định luật nghịch đảo
Định luật giao hoán AB = BA A + B = B + A
Định luật kết hợp (AB)C = A(BC) (A+B)+C = A + (B+C)
Định luật phân bố A + BC = (A + B)(A + C) A(B+C) = AB + AC
Định luật hấp thụ A(A + B) = A A + AB = A
Định luật De Morgan
0=AA 1=+ AA
BAAB += ABBA =+
28. 2.1.2. Đại số Boolean (Boolean Algebra)2.1.2. Đại số Boolean (Boolean Algebra)
Quy tắc về phủ định:
Bảng chân trị (truth table) Hàm Logic
Soạn thảo TS LÊ MẠNH 28
XX =
BABORAy +==
A B y
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
29. Phép toán ORPhép toán OR và cổng ORvà cổng OR
Bảng chân trị (truth table), ký hiệu phép toán, ký hiệu cổng
Phép toán cho 3 biến, 4 biến,…
Phép toán AND, NOT, XOR
Soạn thảo TS LÊ MẠNH 29
A B x=A+B
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
30. Phép toán ORPhép toán OR và cổng ORvà cổng OR
Biểu đồ (Sơ đồ) thời gian. VD:
Soạn thảo TS LÊ MẠNH 30
A
B
x
31. 2.1.2. Đại số Boolean (Boolean Algebra)2.1.2. Đại số Boolean (Boolean Algebra)
Phép toán AND với cổng AND
Phép toán INVerter (NOT) với cổng NOT
Phép toán XOR với cổng XOR
Ví dụ:
– Xác định đầu ra x từ cổng AND, nếu các tín hiệu đầu vào có dạng hình
2.4:
Soạn thảo TS LÊ MẠNH 31
Hàm của n biến logic sẽ có 2n
tổ hợp biến,
A
B
x
32. 2.1.2. Đại số Boolean (Boolean Algebra)2.1.2. Đại số Boolean (Boolean Algebra)
Định lý DeMorgan
Dạng tổng quát:
Ví dụ:
Soạn thảo TS LÊ MẠNH 32
BAAB += ABBA =+
nn
nn
xxxxxx
xxxxxx
+++=
=++
......
.......
2121
2121
33. 2.1.2. Đại số Boolean (Boolean Algebra)2.1.2. Đại số Boolean (Boolean Algebra)
Các cổng tương đương từ định lý DeMorgan
Soạn thảo TS LÊ MẠNH 33
34. 2.1.2. Đại số Boolean (Boolean Algebra)2.1.2. Đại số Boolean (Boolean Algebra)
Một số ví dụ về rút gọn
– Đơn giản hàm Boolean
– Đơn giản mạch
– Thiết kế mạch
Soạn thảo TS LÊ MẠNH 34
B
C
F
A
3
AND2
8
NOT
9
NOT
2
AND3
4
OR3
1
AND3
CACABABCF ++= Đơn giản???
35. 2.1.2. Đại số Boolean (Boolean Algebra)2.1.2. Đại số Boolean (Boolean Algebra)
Ví dụ 1:
Dùng bảng chân trị để biểu diễn hàm f = (A AND B) OR (C
AND NOT B), vẽ sơ đồ mạch cho hàm f.
Ví dụ 2:
Soạn thảo TS LÊ MẠNH 35
Dùng Boolean Algebra đơn giản các biểu thức sau:
a) y = A + AB
b) y = A D + A
c) x =
d)
36. 2.1.2. Đại số Boolean (Boolean Algebra)2.1.2. Đại số Boolean (Boolean Algebra)
Ví dụ 3:
Soạn thảo TS LÊ MẠNH 36
Để làm một bộ báo hiệu cho lái xe biết một số điều kiện, người ta
thiết kế 1 mạch báo động như sau:
Tín hiệu từ :
Cửa lái: 1- cửa mở,
0 – cửa đóng;
Bộ phận đánh lửa:
1 – bật, 0 – tắt;
Đèn pha: 1 – bật, 0
– tắt.
Mạch
Logic
Cửa lái
Bộ phận đánh lửa
Đèn pha
Báo động
37. 2.2. Bản đồ Karnaugh2.2. Bản đồ Karnaugh
B
A 0 1
0 0 1
1 2 3
Soạn thảo TS LÊ MẠNH 37
BC
A 00 01 11 10
0 0 1 3 2
1 4 5 7 6
a) Bản đồ 2 biến
b) Bản đồ 3 biến
Khái niệm:
- Ô kế cận
- Các vòng gom chung
- Ô không xác định hay tùy định
khi gom 2n
Ô kế cận sẽ loại được n
biến. Những biến bị loại là những
biến khi ta đi vòng qua các ô kế cận
mà giá trị của chúng thay đổi.
f(A,B,C) = ∑ )6,5,4,2,0(
38. 2.2. Bản đồ Karnaugh2.2. Bản đồ Karnaugh
Những điều cần lưu ý:
– Vòng gom được gọi là hợp lệ
– biểu diễn hàm Boolean theo dạng tổng các tích (dạng 1) hay theo dạng
tích các tổng (dạng 2)
– Các vòng phải được gom sao cho số ô có thể vào trong vòng là lớn
nhất và nhớ là để đạt được điều đó, thường ta phải gom cả những ô đã
gom vào trong các vòng khác
Soạn thảo TS LÊ MẠNH 38
39. 2.2. Bản đồ Karnaugh 4 biến2.2. Bản đồ Karnaugh 4 biến
Soạn thảo TS LÊ MẠNH 39
CD
AB 00 01 11 10
00 0 1 3 2
01 4 5 7 6
11 12 13 15 12
10 8 9 11 10
c) Bản đồ 4 biến
40. 2.2. Bản đồ Karnaugh2.2. Bản đồ Karnaugh
Ví dụ 1:
Dùng bản đồ Karnaugh đơn giản hàm f(A,B,C) =
Ví dụ 2:
Dùng bản đồ Karnaugh rút gọn hàm
và vẽ sơ đồ mạch của hàm f dùng các cổng AND, OR và NOT.
Ví dụ 3:
Ví dụ 4:
Cực tiểu các hàm trên ở dạng tích các tổng
Soạn thảo TS LÊ MẠNH 40
1)6,5,4,2,0( =∑
1)13,12,9,7,6,4,3,2,0(),,,( == ∑DCBAf
∑= )13,11,10,9,8,7,6,4,3,2,1,0(),,,( DCBAf
41. 41
Chương 3.Các mạch mã hóa và giảiChương 3.Các mạch mã hóa và giải
mã, các bộ phân kênh, ghếp kênhmã, các bộ phân kênh, ghếp kênh
(Mạch Logic không nhớ)(Mạch Logic không nhớ)
HỆ TỔ HỢPHỆ TỔ HỢP
42. 42
1/ Đặc điểm cơ bản của mạch logic tổ hợp:1/ Đặc điểm cơ bản của mạch logic tổ hợp:
Ñaëc ñieåm cô baûn cuûa maïch toå hôïp laø tín hieäu ra
taïi moãi thôøi ñieåm chæ phuï thuoäc vaøo giaù trò cuûa caùc tín hieäu
vaøo ôû thôøi ñieåm ñoù; Maïch toå hôïp coøn goïi laø oâtomat khoâng
coù trí nhôù.
43. 43
2/ Nhiệm vụ cơ bản2/ Nhiệm vụ cơ bản
Nhieäm vuï chuû yeáu cuûa maïch toå hôïp bao goàm :
1/ Maõ hoaù vaø giaûi maõ (caùc quaù trình bieán ñoåi maõ).
2/ Doàn keânh vaø phaân keânh ñeå ñònh tuyeán trong vieäc truyeàn
daãn thoâng tin.
3/ Thöïc hieän caùc pheùp so saùnh soá ñeå ñònh tính vaø ñònh
löôïng troïng soá caùc soá nhò phaân.
4/ Truyeàn döõ lieäu qua keânh thoâng tin chung (ñeán Bus döõ
lieäu).
5/ Coù theå trình döôïc PLA.
6/ Kieåm soaùt ñeå xöû lyù loãi trong maïch soá.