Bài giảng Kĩ thuật điện tử

pdf

136 trang huongle 9630

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Kĩ thuật điện tử", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

bai_giang_ki_thuat_dien_tu.pdf

Nội dung text: Bài giảng Kĩ thuật điện tử

KK thuthutt ñiñinn tt
Nội dung Chương 1: Diode Chương 2: BJT Chương 3: FET Chương 4: Mạch khuyếch đại dùng Transistor Linh kiện ñiện tử Chương 5: Opamp và ứng dụng Chương 6: Hệ thống số và mã thông dụng Chương 7: Đại số Boole và các cổng logic Chương 8: Tối thiểu hóa hàm Boole Chương 9: Hệ tổ hợp Chương 10: Hệ tuần tự đồng bộ Chương 11: Bộ nhớ, PLD và FPGA Chương 12: Các họ IC số và giao tiếp giữa chúng ðiện trở Linh kiện có khả năng cản trở dòng ñiện Linh kiện thụ ñộng Ký hiệu: Trở thường Biến trở ðơn vị: Ohm (Ω). 1kΩ = 103 Ω. 1MΩ= 106 Ω.
ðiện trở Tụ ñiện Linh kiện có khả năng tích tụ ñiện năng. Ký hiệu: ðơn vị Fara (F) 1µF= 10-6 F. 1nF= 10-9 F. 1pF= 10-12 F. Tụ ñiện Cuộn cảm Linh kiện có khả năng tích lũy năng lượng từ trường. Ký hiệu: ðơn vị: Henry (H) 1mH=10-3H.
Biến áp Biến áp Linh kiện thay ñổi ñiện áp Biến áp cách ly Biến áp tự ngẫu Diode Linh kiện ñược cấu thành từ 2 lớp bán dẫn tiếp xúc công Linh kiện tích cực nghệ Diod chỉnh lưu Diode tách sóng Diode ổn áp (diode Zener) Diode biến dung (diode varicap hoặc varactor) Diode hầm (diode Tunnel)
Transistor lưỡng cực BJT BJT (Bipolar Junction Transistor) Linh kiện quang Linh kiện ñược cấu thành từ 3 lớp bán ñiện tử dẫn tiếp xúc liên tiếp nhau. Hai loại: NPN PNP Linh kiện thu quang Linh kiện phát quang Quang trở: Diode phát quang (Led : Light Emitting Quang diode Diode) Quang transistor LED 7 ñọan
Chương 1: Chất bán dẫn và Diode Chất bán dẫn Chất bán dẫn Chất bán dẫn Khái niệm Chất dẫn ñiện Chất bán dẫn Chất cách ñiện Vật chất ñược chia thành 3 loại dựa trên 10-4÷104Ωcm 105÷1022Ωcm ñiện trở suất ρ: ðiện trở suất ρ 10-6÷10-4Ωcm Chất dẫn ñiện T0 ↑ ρ↑ ρ↓ ρ↓ Chất bán dẫn Chất cách ñiện Dòng ñiện là dòng dịch chuyển của các hạt mang ñiện Tính dẫn ñiện của vật chất có thể thay ñổi theo một số thông số của môi trường như Vật chất ñược cấu thành bởi các hạt mang ñiện: nhiệt ñộ, ñộ ẩm, áp suất Hạt nhân (ñiện tích dương) ðiện tử (ñiện tích âm) Chất bán dẫn Chất bán dẫn Gồm các lớp: Giãn ñồ năng lượng của vật chất Vùng hóa trị: Liên kết hóa trị giữa ñiện tử và hạt nhân. K: 2; L:8; M: 8, 18; N: 8, 18, 32 Vùng tự do: ðiện tử liên kết yếu với hạt nhân, có thể di chuyển. Vùng cấm: Là vùng trung gian, hàng rào năng lượng ñể chuyển ñiện tử từ vùng hóa trị sang vùng tự do 18 2 8
Chất bán dẫn thuần Chất bán dẫn thuần Hai chất bán dẫn ñiển hình Ge: Germanium Si Si Si Si: Silicium Là các chất thuộc nhóm IV trong bảng tuần hoàn Mendeleev. Si Si Si Có 4 ñiện tử ở lớp ngoài cùng Các nguyên tử liên kết với nhau thành mạng tinh thể bằng các ñiện tử lớp ngoài cùng. Si Si Si Gọi n: mật ñộ ñiện tử, p: Số ñiện tử lớp ngoài cùng là 8 electron dùng mật ñộ lỗ trống chung Cấu trúc tinh thể của Si Chất bán dẫn thuần: n=p. Chất bán dẫn tạp Chất bán dẫn tạp Chất bán dẫn tạp loại N: Chất bán dẫn tạp loại P: Pha thêm chất thuộc nhóm V trong bảng tuần hoàn Mendeleev Pha thêm chất thuộc nhóm III trong bảng tuần hoàn Mendeleev vao chất bán dẫn thuần, ví dụ Phospho vào Si. vao chất bán dẫn thuần, ví dụ Bo vào Si. Nguyên tử tạp chất thừa 1 e lớp ngoài cùng liên kết yếu với hạt Nguyên tử tạp chất thiếu 1 e lớp ngoài cùng nên xuất hiện một lỗ nhân, dễ dàng bị ion hóa nhờ một năng lượng yếu trống liên kết yếu với hạt nhân, dễ dàng bị ion hóa nhờ một năng n>p lượng yếu p>n Si Si Si Si Si Si Si P Si Si Bo Si Si Si Si Si Si Si
Cấu tạo Cho hai lớp bán dẫn loại P và N tiếp xúc Diode công nghệ với nhau, ta ñược một diode. P N D1 ANODE CATHODE DIODE Chưa phân cực cho diode Phân cực ngược cho diode E Âm nguồn thu hút hạt mang Hiện tượng khuếch tán ñiện tích dương (lỗ trống) các e- từ N vào các lỗ Dương nguồn thu hút các hạt mang ñiện tích âm (ñiện tử) trống trong P vùng rỗng Vùng trống càng lớn hơn. khoảng 100µm. Gần ñúng: Không có dòng Ing ñiện qua diode khi phân cực ðiện trường ngược từ N ngược. -e E sang P tạo ra một hàng Nguồn 1 chiều tạo ñiện trường rào ñiện thế là Utx. Dòng ñiện này là dòng ñiện E như hình vẽ. Ge: U =V ~0.3V của các hạt thiểu số gọi là tx γ ðiện trường này hút các ñiện dòng trôi. Si: Utx=Vγ~0.6V tử từ âm nguồn qua P, qua N Giá trị dòng ñiện rất bé. về dương nguồn sinh dòng ñiện theo hướng ngược lại
Phân cực thuận cho diode Dòng ñiện qua diode E Âm nguồn thu hút hạt mang ñiện tích dương (lỗ trống) Dòng của các hạt mang ñiện ña số là dòng Dương nguồn thu hút các hạt khuếch tán Id, có giá trị lớn. mang ñiện tích âm (ñiện tử) I =I eqU/kT. Vùng trống biến mất. d s Với -e ðiện tích: q=1,6.10-19C. Ith Hằng số Bolzmal: k=1,38.10-23J/K. Nhiệt ñộ tuyệt ñối: T (0K). ðiện áp trên diode: U. Nguồn 1 chiều tạo ñiện trường Dòng ñiện này là dòng ñiện Dòng ñiện ngược bão hòa: I chỉ phụ thuộc nồng ñộ tạp chất, E như hình vẽ. của các hạt ña số gọi là dòng S ðiện trường này hút các ñiện khuếch tán. cấu tạo các lớp bán dẫn mà không phụ thuộc U (xem như hằng số). tử từ âm nguồn qua P, qua N Giá trị dòng ñiện lớn. về dương nguồn sinh dòng ñiện theo hướng ngược lại Dòng ñiện qua diode Dòng ñiện qua diode Dòng của các hạt mang ñiện thiểu số là dòng Khi phân cực cho diode (I,U≠0): trôi, dòng rò I , có giá trị bé. g I=I (eqU/kT-1). (*) Vậy: s 0 Gọi ñiện áp trên 2 cực của diode là U. Gọi UT=kT/q là thế nhiệt thì ở 300 K, ta có Dòng ñiện tổng cộng qua diode là: UT~25.5mV. I=I +I d g. I=I (eU/U -1). ( ) Khi chưa phân cực cho diode (I=0, U=0): s T q0/kT (*) hay ( ) gọi là phương trình ñặc tuyến của ISe +Ig=0. diode. => Ig=-IS.
ðặc tuyến tĩnh của diode Phương trình ñặc ðặc tuyến tĩnh và các tuyến Volt-Ampe của diode: tham số của diode qU/kT I=Is(e -1) ðoạn AB (A’B’): phân cực thuận, U gần như không ñổi khi I thay ñổi. Ge: U~0.3V Si: U~0.6V. ðoạn làm việc của diode chỉnh ðoạn CD (C’D’): phân cực ngược, lưu U gần như không ñổi khi I thay ñổi. ðoạn làm việc của diode zener Các tham số của diode ðiện trở một chiều: Ro=U/I. Rth~100-500Ω. Rng~10kΩ-3MΩ. Một số ứng dụng của Diode ðiện trở xoay chiều: rd=δU/δI. rdng>>rdth Tần số giới hạn: fmax. Diode tần số cao, diode tần số thấp. Dòng ñiện tối ña: IAcf Diode công suất cao, trung bình, thấp. Hệ số chỉnh lưu: Kcl=Ith/Ing=Rng/Rth. Kcl càng lớn thì diode chỉnh lưu càng tốt.
Sơ ñồ khối Chỉnh lưu bán kỳ 220V (rms) V0=0, vs<VD0. V0=(vs-VD0)R/(R+rD). Chỉnh lưu toàn kỳ Chỉnh lưu cầu
Mạch lọc tụ C Ổn áp bằng diode zener
Chương 2 BJT Kỹ thuật điện tử Nội dung Cấu tạo BJT Cấu tạo BJT Phân cực cho BJT Mạch khuếch đại dùng BJT Phương pháp ghép các tầng khuếch đại Mạch khuếch đại công suất
BJT (Bipolar Junction Transistors) Hai loại BJT Cho 3 lớp bán dẫn tiếp xúc công nghệ liên tiếp nhau. NPN PNP Các cực E: Emitter, B: Base, C: Collector. Điện áp giữa các cực dùng để điều khiển dòng E n p n C E p n p C điện. Cấu tạo C Cấu tạo C B B B B Ký hiệu Ký hiệu E E Nguyên lý hoạt động Nguyên lý hoạt động Từ hình vẽ: Xét BJT NPN E=EE+EC IE = IB + IC E E E C Định nghĩa hệ số truyền đạt dòng điện: I α = IC /IE. E IC N P N ĐỊnh nghĩa hệ số khuếch đại dòng điện: E C β = IC / IB. Như vậy, B β = IC / (IE –IC) = α /(1- α); R IB E RC α = β/ (β+1). Do đó, IC = α IE; EE EC IB = (1-α) IE; β ≈ 100 với các BJT công suất nhỏ.
Chiều dòng, áp của các BJT Ví dụ IE IC I I Cho BJT như hình vẽ. C - V + E C E CE + VEC - Với IB = 50 µ A , IC = 1 mA C E C + I - - Tìm: IE , β và α _ VCB IC + + VBE I VBC V V IB B EB IB CB Giải: B + + - - - IE = IB + IC = 0.05 mA + 1 mA = 1.05 mA B B + V β = IC / IB = 1 mA / 0.05 mA = 20 _ BE IE α = IC / IE = 1 mA / 1.05 mA = 0.95238 npn pnp α còn có thể tính theo β. E α = β = 20 = 0.95238 IE = IB + IC IE = IB + IC E B C E B C β + 1 21 VCE = -VBC + VBE VEC = VEB - VCB Đặc tuyến tĩnh của BJT IC mA Vùng bão hòa IC Vùng tích IB UCE cực µA Q V RC cực RB IB Vùng cắt I = 0 U EB EC B CE Giữ giá trị IB không đổi, thay đổi EC, xác định IC, ta có: IC=f(UCE) IB=const
Phân cực cho BJT Cung cấp điện áp một chiều cho các cực của BJT. Phân cực cho BJT Xác định chế độ họat động tĩnh của BJT. Chú ý khi phân cực cho chế độ khuếch đại: Tiếp xúc B-E được phân cực thuận. Tiếp xúc B-C được phân cực ngược. Vì tiếp xúc B-E như một diode, nên để phân cực cho BJT, yêu cầu VBE≥Vγ. Đối với BJT Ge: Vγ~0.3V Đối với BJT Si: Vγ~0.6V Đường tải tĩnh và điểm làm Phân cực bằng dòng cố định việc tĩnh của BJT VCC việc tĩnh của BJT II IB=max Đường tải tĩnh được vẽ Xét phân cực cho BJT NPN RC trên đặc tuyến tĩnh của BJT. Quan hệ: I =f(U ). R C CE Áp dụng KLV cho vòng I: B II Điểm làm việc tĩnh nằm K Q I =(V -U )/R . IB B B BE B UBE trên đường tải tĩnh ứng VB với khi không có tín hiệu Áp dụng KLV cho vòng II: I I vào (xác định chế độ phân cực cho BJT). UCE=VCC-ICRC. I =0 VCC B II Điểm làm việc tĩnh nằm L càng gần trung tâm KL RC càng ổn định. R B Q II IB UBE I
Phân cực bằng dòng cố định Phân cực bằng dòng cố định Xác định điểm làm việc Ic(mA) Đường Tính ổn định nhiệt tĩnh: tải tĩnh V /R Khi nhiệt độ tăng, IC tăng, IC CC C Phương trình tải tĩnh: Điểm làm điểm làm việc di chuyển từ A V =I R +U . việc tĩnh I I A’’ CC C C CE BA sang A’. BJT dẫn càng mạnh, CA’’ Là phương trình đường A’ I I thẳng. CA A(U , I ) nhiệt độ trong BJT càng tăng, CA’ A CEA CA I càng làm IC tăng lên nữa. CA UCE=0, IC=VCC/RC. IC=0, UCE=VCC. Nếu không tản nhiệt ra môi Điểm làm việc tĩnh: trường, điểm làm việc có thể Giao điểm giữa đường tải UCE(V) sang A’’ và tiếp tục. U tĩnh với đặc tuyến BJT của UCEA VCC U CE CEA dòng IB phân cực. Vị trí điểm làm việc thay đổi, tín hiệu ra bị méo. Trường hợp xấu nhất có thể làm hỏng BJT. Phân cực bằng dòng cố định Phân cực bằng dòng cố định Ví dụ Tìm IB, IC, VCE và công suất tiêu tán của BJT. Cho mạch như hình Để BJT họat động ở chế độ khuếch đại, chọn vẽ, với VBB=5V, UBE=Vγ RBB=107.5kΩ, β=100, Áp dụng KLV cho nhánh B-E R =1kΩ, Vγ=0.6V, CC IB=(VBB-UBE)/RBB~40µA. V =10V. CC IC= βIB=4mA Tìm IB, IC, VCE và công Áp dụng KLV cho nhánh C-E: suất tiêu tán của BJT. UCE=VCC-ICRC=6V Xác định điểm làm Công suất tiêu tán BJT: việc tĩnh của BJT. P=UCE.IC=24mW.
Phân cực bằng dòng cố định Phân cực bằng điện áp hồi tiếp Xác định điểm làm việc tĩnh: Ic(mA) Áp dụng KLV cho vòng I: Phương trình tải tĩnh: 10 I IB=(UCE-UBE)/RB. VCC=ICRCC+UCE. Là phương trình đường thẳng. A(6V,4mA) 40µA Áp dụng KLI cho nút 4 C: U UCE=0, IC=VCC/RCC=10mA. CE I=I +I =I . IC=0, UCE=VCC=10V. B C E U (V) Điểm làm việc tĩnh: CE Áp dụng KLV cho 6 10 Giao điểm giữa đường tải tĩnh với đặc tuyến BJT vòng II: của dòng IB phân cực (40µ). UCE=VCC-IRC. Điểm làm việc nằm gần giữa đường tải tĩnh, mạch tương đối ổn định. Phân cực bằng điện áp hồi tiếp Phân cực bằng điện áp hồi tiếp Xác định điểm làm việc Tính ổn định nhiệt tĩnh: Khi nhiệt độ tăng, IC tăng Phương trình tải tĩnh: từ ICA sang ICA’, điểm làm V =IR +U =I R /α+U việc di chuyển từ A sang CC C CE C C CE A’. Là phương trình đường thẳng. UCE giảm xuống UCEA’. UCE=0, IC= α VCC/RC. Mà IB=(UCE-UBE)/RB. Nên IB IC=0, UCE=VCC. và UBE giảm, dẫn đến IC Điểm làm việc tĩnh: giảm trở lại. Giao điểm giữa đường tải Điểm làm việc từ A’ lại trở tĩnh với đặc tuyến BJT về A. của dòng IB phân cực. Mạch ổn định nhiệt.
Phân cực bằng điện áp hồi tiếp Phân cực bằng điện áp hồi tiếp Mạch hồi tiếp âm điện áp bằng Hồi tiếp: VCC cách lấy điện áp UCE đưa về Lấy 1 phần tín hiệu ngõ ra, đưa ngược về ngõ vào. phân cực U cho BJT. BE RC Hồi tiếp dương: Mạch ổn định nhiệt nhưng hệ RB1 RB2 tín hiệu đưa về cùng pha với ngõ vào. số khuếch đại giảm. Khắc phục: ứng dụng trong mạch dao động. C Tách RB thành 2 điện trở và nối Hồi tiếp âm: với tụ C xuống masse. Tụ C gọi là tụ thoát tín hiệu xoay tín hiệu đưa về ngược pha với ngõ vào. chiều. Q dùng để ổn định mạch. Tín hiệu đưa về thoát xuống masse theo tụ C mà không được giảm hệ số khuếch đại. đưa về cực B của BJT Phân cực tự động Phân cực tự động Áp dụng định lý nguồn tương Ta có mạch tương đương như VCC đương Thevenin để đơn giản. sau Ngắn mạch điểm B: Với I C RC V .R R .R Inm=VCC/RB1. CC B2 B1 B2 VB = U hm = , RB = Rng = RB1 + RB2 RB1 + RB2 Hở mạch điểm B: RB Q Uhm=VCC/(RB1+RB2) = VB. Áp dụng KLV cho nhánh B-E Rng=Uhm/Inm V –I .R -U –I .R = 0. U B B B BE E E IB BEI VB E R =R R /(R +R )=R //R =R . ng B1 B2 B1 B2 B1 B2 B Mà: IE = IB + IC = IB + βIB= (1+ β)IB RE Suy ra: IB=(VB-UBE)/(RB+(1+ β)RE)
Phân cực tự động Phân cực tự động Áp dụng KLV cho nhánh C-E: Xác định điểm làm việc VCC tĩnh: V =I R +U +I R CC C C CE E E Phương trình tải tĩnh: V =I (R +R /α)+U . Với IE= IC/ α CC C C E CE RC Là phương trình đường Thay vào, ta được: thẳng. R U =0, I = αV /(αR +R ). V =(R + R /α)I +U . B CE C CC C E CC C E C CE Q IC=0, UCE=VCC. Với: IB UBE Điểm làm việc tĩnh: VB Giao điểm giữa đường tải α =β/(1+ β) RE tĩnh với đặc tuyến BJT của dòng IB phân cực. Phân cực tự động Phân cực tự động Tính ổn định nhiệt Mạch ổn định nhiệt bằng hồi tiếp âm dòng điện emitter qua R . VCC Khi nhiệt độ tăng, IC tăng từ I E CA R gọi là điện trở ổn định nhiệt. sang ICA’, điểm làm việc di E chuyển từ A sang A’. I tăng RE càng lớn thì mạch càng ổn C R RC làm IE tăng định. B1 Mà VB= IB.RB +VBE + IE.RE. Nên Là mạch được dùng nhiều nhất. IB và VBE giảm, dẫn đến IC giảm Tuy nhiên, hồi tiếp âm làm giảm Q trở lại. hệ số khuếch đại. RB2 Điểm làm việc từ A’ lại trở về A. Khắc phục: R E CE Mạch ổn định nhiệt. Mắc CE//RE. CE: tụ thoát tín hiệu xoay chiều.
Các cách mắc mạch BJT C E-C (Emitter Common). B ra Mạch khuếch đại Vào B ra C, E chung vào vào E và ra dùng BJT B-C (Base Common). Vào E ra C, B chung vào và ra E C-C (Colector Common). Vào B ra E, C chung vào B ra và ra vào C Mô hình tín hiệu nhỏ của BJT Mô hình tín hiệu nhỏ của BJT Mô hình Π: Mô hình T: BJT được thay bằng mạch tương đương sau BJT được thay bằng mạch tương đương sau Dùng trong sơ đồ E-C và C-C Dùng trong sơ đồ B-C VT: Thế nhiệt, 0 VT~25.5mV ở 300 K VT: Thế nhiệt, 0 r =βV /I VT~25.5mV ở 300 K π T C
Quy tắc vẽ sơ đồ tương đương tín Mạch khuếch đại E-C hiệu xoay chiều Sơ đồ mạch Đối với tín hiệu xoay R1 R2 R4 AC C1 C2 E Tác dụng linh kiện: chiều: RB1, RB2: Phân cực cho BJT Q. Tụ điện xem như nối R3 R : Tải cực C. tắt. C R1 R2 R4 RE: Ổn định nhiệt. Nguồn một chiều xem AC C1 C2 E Rt: Điện trở tải. như nối tắt. en, Rn: Nguồn tín hiệu và điện trở trong của nguồn. R3 C1, C2: Tụ liên lạc, ngăn R1 R2 R4 thành phần 1 chiều, cho tín AC hiệu xoay chiều đi qua. CE: Tụ thoát xoay chiều, nâng cao hệ số khuếch đại R3 toàn mạch. Mạch khuếch đại E-C Mạch khuếch đại E-C Sơ đồ tương đương Điện trở vào: Gọi Rv: điện trở vào toàn mạch, rv: điện trở vào BJT. v B C Ta có: rv=uBE/iB=rπ=βVT/IC. Rv=RB//rv Rn t rBE=r Nhận xét: rv~Rv R R RB O C t Điện trở ra: en Gọi Rr là điện trở ra của mạch khi mạch không nối với Rr rv Rt. Rv Ta có: R =R E r C RB=R1//R2
Mạch khuếch đại E-C Mạch khuếch đại E-C Hệ số khuếch đại dòng điện: Hệ số khuếch đại điện áp: Gọi KI là hệ số khuếch đại dòng điện: Gọi KU là hệ số khuếch đại điện áp: dòngra it ápra ur K I = = KU = = dòngvào iv ápvào en Ta có: Ta có: − βi .R // R B C t ur = it Rt ur = it Rt = −βiB .RC // Rt ⇒ it = Rt Với r ~R và R >>R thì v v C t en i .r i = ⇒ en = i (R + R ) u = i .R = i .r ⇒ i = B v K ~-β v v v n v v v B v v I Rv + Rn Rv − β (R // R ).R it Rt Rt C t v K = = K . K I = U I Rt .rV iv (Rv + Rn ) Rv + Rn Mạch khuếch đại E-C Mạch khuếch đại E-C Hệ số khuếch đại Nhận xét: VCC công suất: Mạch khuếch đại E-C có biên độ Ki, KU>1 nên KP=KU.KI. RB1 RC vừa khuếch đại dòng điện, vừa khuếch đại Pha của tín hiệu: điện áp. C Q 2 Mạch khuếch đại E-C với K , K có dấu âm KI<0 nên tín hiệu ngõ I U C1 nên tín hiệu ngõ ra ngược pha với tín hiệu ra ngược pha tín hiệu Rn R Rt ngõ vào. B2 RE ngõ vào. C en E Điện trở vào và điện trở ra của mạch E-C có giá trị trung bình trong các sơ đồ khuếch đại.
Mạch khuếch đại B-C Mạch khuếch đại B-C Sơ đồ mạch +VE -VC Sơ đồ tương đương Tác dụng linh kiện: RE: Phân cực cho BJT R R re Q. E C v ECO R : Tải cực C. C Q Rt: Điện trở tải. Rn t C1 C2 u en, Rn: Nguồn tín hiệu Rn u r v RC Rt và điện trở trong của Rt RE nguồn. en en R r r C1, C2: Tụ liên lạc, v ngăn thành phần 1 Rv chiều, cho tín hiệu B xoay chiều đi qua. Mạch khuếch đại B-C Mạch khuếch đại B-C Điện trở vào: Hệ số khuếch đại dòng điện: Gọi R : điện trở vào toàn mạch, r : điện trở vào BJT. v v Ta có: Gọi KI là hệ số khuếch đại dòng điện: r =u /i =r =V /I . v EB E e T E dòngra it R =R //r K I = = v E v dòngvào i v Nhận xét: rv rất nhỏ Điện trở ra: Ta có: Gọi R là điện trở ra của mạch khi mạch không nối với αi .R // R r u = i R = αi .R // R ⇒ i = E C t R r t t E C t t t. Rt Với r ~R và R >>R thì Ta có: v v C t iE .rv u = i .R = i .r ⇒ i = K ~α, không khuếch đại Rr=RC v v v E v v I Rv dòng điện. α(RC // Rt ).Rv K I = Rt .rV
Mạch khuếch đại B-C Mạch khuếch đại B-C Hệ số khuếch đại điện áp: Hệ số khuếch đại công suất: Gọi KU là hệ số khuếch đại điện áp: K =K .K . ápra u P U I K = = r U ápvào en Pha của tín hiệu: K >0 nên tín hiệu ngõ I Ta có: ra cùng pha tín hiệu u = i R r t t KI~1 nhưng Rt>>Rv, Rn ngõ vào. nên K >1 : mạch khuếch e U n đại điện áp. iv = ⇒ en = iv (Rv + Rn ) Rv + Rn it Rt Rt KU = = K I . iv (Rv + Rn ) Rv + Rn Mạch khuếch đại B-C Mạch khuếch đại C-C Sơ đồ mạch Nhận xét: VCC Mạch khuếch đại B-C có biên độ K 1 Tác dụng linh kiện: i U RB1, RB2: Phân cực RB1 RC nên mạch không khuếch đại dòng điện, chỉ cho BJT Q. khuếch đại điện áp. RC: Tải cực C. Mạch khuếch đại B-C với K , K có dấu R : Tải cực E. Q I U E C1 dương nên tín hiệu ngõ ra cùng pha với tín Rt: Điện trở tải. Rn R C2 B2 RE hiệu ngõ vào. en, Rn: Nguồn tín hiệu và điện trở trong của Rt en Điện trở vào của mạch B-C có giá trị nhỏ nhất nguồn. trong các sơ đồ khuếch đại. C1, C2: Tụ liên lạc, ngăn thành phần 1 chiều, cho tín hiệu xoay chiều đi qua.
Mạch khuếch đại C-C Mạch khuếch đại C-C Sơ đồ tương đương Điện trở vào: Gọi Rv: điện trở vào toàn mạch, rv: điện trở vào BJT. Ta có: rv=uBE/iB=[iBrπ+iE(RE//Rt)]/iB=rπ+(1+β)(RE//Rt) rv=βVT/IC+(1+β)(RE//Rt). Rv=RB//rv u v Nhận xét: rv~(1+β)RE//Rt rất lớn u r Điện trở ra: Gọi Rr là điện trở ra của mạch khi mạch không nối với Rt. Ta có: RB=R1//R2 Rr=RE Mạch khuếch đại C-C Mạch khuếch đại C-C Hệ số khuếch đại dòng điện: Hệ số khuếch đại điện áp: Gọi KI là hệ số khuếch đại dòng điện: Gọi KU là hệ số khuếch đại điện áp: dòngra i t ápra ur K I = = K = = dòngvào i U v ápvào en Ta có: Ta có: 1( + β )i .R // R B E t ur = it Rt ur = it Rt = iE .RE // Rt ⇒ it = KI~(1+β), Rv~rv~(1+β)RE//Rt>>Rn Rt Với r ~R và R >>R thì nên K ~1: không khuếch đại v v E t en U i .r i = ⇒ en = i (R + R ) điện áp. u = i .R = i .r ⇒ i = B v K ~1+β v v v n v v v B v v I Rv + Rn Rv 1( + β )(R // R ).R it Rt Rt E t v K = = K . K I = U I Rt .rV iv (Rv + Rn ) Rv + Rn
Mạch khuếch đại C-C Mạch khuếch đại C-C Hệ số khuếch đại VCC Nhận xét: công suất: Mạch khuếch đại C-C có biên độ Ki>1, KU~1 RB1 RC KP=KU.KI. nên chỉ khuếch đại dòng điện, không khuếch Pha của tín hiệu: đại điện áp. Q K >0 nên tín hiệu ngõ I C1 Mạch khuếch đại C-C với KI, KU có dấu ra cùng pha tín hiệu Rn R C2 dương nên tín hiệu ngõ ra cùng pha với tín ngõ vào. B2 RE Rt en hiệu ngõ vào. Điện trở vào của mạch C-C có giá trị lớn nhất trong các sơ đồ khuếch đại. Mạch này dùng phối hợp trở kháng rất tốt. Ghép tầng Yêu cầu mạch khuếch đại từ tín hiệu rât nhỏ ở đầu vào Phương pháp ghép thành tín hiệu rất lớn ở đầu ra. Không thể dùng 1 tầng khuếch đại mà phải dùng nhiều tầng. các tầng khuếch đại Giải pháp: Ghép tầng Hệ số khuếch đại bằng tích các hệ số khuếch đại các tầng
Ghép tầng bằng tụ Ghép tầng bằng biến áp Ưu: Đơn giản, cách ly thành phần 1 chiều giữa các tầng. Ưu: Cho phép nguồn có điện áp thấp, dễ phối hợp trở Nhược: Suy giảm thành phần tầng số thấp. kháng và thay đổi cực tính qua các cuộn dây. Nhược: Đặc tuyến tần số không bằng phẳng trong dải tần, cồng kềnh, dễ hỏng. Ghép tầng trực tiếp Ưu: Giảm méo tần số thấp. Đáp tuyến tần số bằng phẳng. Mạch khuếch đại Nhược: Phức tạp. công suất
Yêu cầu Chế độ làm việc của BJT Đươc sử dụng khi yêu cầu ngõ ra có công suất Chế độ A: lớn. BJT làm việc với cả hai bán kỳ của tín hiệu vào. Các thông số yêu cầu cho mạch khuếch đại Ưu: Hệ số méo phi tuyến nhỏ. công suất: Nhược: Hiệu suất thấp. η<50% Công suất ra tải. Chế độ B: Công suất tiêu thụ. BJT chưa được phân cực, BJT làm việc với một bán Hệ số khuếch đại. kỳ của tín hiệu vào. Độ méo phi tuyến. Ưu: Hiệu suất cao, η~78% . Đặc tuyến tần số. Nhược: Méo phi tuyến Chế độ làm việc của BJT Chế độ làm việc của BJT Chế độ AB: Là chế độ trung gian giữa chế độ A vfa chế độ B. BJT được phân cực yếu. Chế độ C: BJT chỉ làm việc với 1 phần của 1 bán kỳ. Hiệu suất cao, η~100%. Dùng cho mạch tần số cao. Chế độ D: BJT làm việc ở 1 trong hai trạng thái: ngưng dẫn hoặc dẫn bảo hòa. Hiệu suất cao, η~100%. Áp dụng trong kỹ thuật xung, số.
Khuếch đại công suất chế độ B có Khuếch đại công suất chế độ A biến áp Nhược: Yêu cầu điện trở tải phải lớn thì công Chế độ B: BJT Q1 và Q2 chưa được phân cực. suất ra mới lớn. Dùng cho mạch công suất nhỏ. R: Đảm bảo chế độ làm việc cho Q1 và Q2. Mỗi bán kỳ chỉ có 1 trong hai BJT dẫn. Khắc phục: Để phối hợp trở kháng, sử dụng T : Biến áp đảo pha, cho 2 tín hiệu ra ngược pha nhau. biến áp. 1 VCC T2: Biến áp xuất. RL: Tải loa. Q1 T1 T2 RL R Q2 Khuếch đại công suất chế độ B có Khuếch đại công suất chế độ AB biến áp có biến áp IB1 Nhược: Méo dạng tín Ur Chế độ AB: Q1 và Q2 được phân cực yếu nhờ R1, R2. hiệu (méo xuyên trục). Méo T1: Biến áp đảo pha, cho 2 tín hiệu ra ngược pha nhau. xuyên V T2: Biến áp xuất. CC Khắc phục: Phân cực trục cho BJT. Họat động RL: Tải loa. UBE2 UBE1 t R1 ở chế độ AB. Q1 T1 T2 IB2 RL Uv R2 Q2 t
Khuếch đại công suất chế độ AB Khuếch đại công suất chế độ AB có biến áp không biến áp Q1, Q2 dẫn ngay với điện áp vào rất nhỏ nên hết méo Mạch đẩy kéo dùng BJT cùng loại xuyên trục. IB1 U Nhược: r Hiệu suất giảm. Biến áp cồng kềnh UBE2 UBE1 t IB2 Uv Khuếch đại công suất chế độ AB không biến áp Mạch đẩy kéo dùng BJT khác loại
Chöông 5 : CÔ BAÛN VEÀ KHUEÁCH ÑAÏI THUAÄT TOAÙN I) KHUEÁCH ÑAÏI THUAÄT TOAÙN LYÙ TÖÔÛNG : - aV VN=V d Vo + - AOL = a = ∞ = (1)⇒ Vd = V - V = 0 IN =0 a Vd VD + + - Vp=V ⇒ V = V (2) Vo Vd Ip=0 Zi = rd = ∞ = (3) ⇒ id = iN =iP = 0 (4) id Zo = r0 = 0 (5) II) CAÙC CAÁU HÌNH KHUEÁCH ÑAÏI THUAÄT TOAÙN CÔ BAÛN : Khueách ñaïi khoâng ñaûo : - R1 I1 v R2 I2 < < V+ Vo + V+ a V + Vi V V o Vi - D - V D - R Vi Vo 2 R + R 2 1( + )Vi - R1 + − AOL = ∞ ⇒ V = V = Vi )1(  Zi = ∞ ⇒ id = 0 ⇒ I1 = I 2 )2( − − V0 −V Vo −Vi V Vi I2 = = (3) ; I1 = = (4) R2 R2 R1 R1 Vo −Vi Vi Vo 1 1 Töø 2 : = (5) ⇒ = Vi ( + ) (6) R2 R1 R2 R2 R1 32
R2 Vo R2 ⇒ Vo = 1( + )Vi (7) ⇒ Avf = = 1+ (8) R1 Vi R1 A = ∞ ⇒ V+=V- (1) V- oL Rs + Maët khaùc : V =Vs (20 V+ - + V = VL (3) Vs RL V L V - Do ñoù V =V L (4) s L ⇒ Avf = = 1 Vs Hay töø (8) cho R2=0 ta coù Avf=1; khi maïch KDTT khoâng lyù töôûng ta coù : R 1 A = 1( + 2 ) (9) vf R R 1 1+ 2 R 1+ ( 1 ) a 2. Boä khueách ñaïi ñaûo : R2 + − I1 R1 I2 AoL = ∞ ⇒ V = V = 0 (1) + Vi V- Vo Zi = ∞ ⇒ id = 0 ⇒ I1 = I 2 (2) - V − − Vi −V V −Vo Vi Vo RM=R1//R = )3( ⇒ = − )4( 2 R1 R2 R1 R2 Vo R2 Avf+= = − (5) RM=R1//R2 (6) ñeå caân baèng moät chieàu Vi R1 R2 1 Khi boä KDTT khoâng lyù töôûng ta coù : A = − . (7) vf R1  R2  1 +  1+  R1   a      3.Boä khueách ñaïi toång :
I1R1 V1 > A = ∞ ⇒ V + = V − = 0 (1) I2R2 Rf oL V2 > If Z = ∞ ⇒ i = 0 ⇒ I + I + I = I (2) R3 i d 1 2 3 f V3 > Vo V V V V I3 1 + 2 + 3 = − o (3) R1 R2 R3 R f R =R1//R2//R3// M  V V V  Rf −V = R  1 + 2 + 3  (4) o f    R1 R2 R3  +Neáu R1=R2=R3=3Rf töø 4 ta coù : V +V +V −Vo = 1 2 3 (6) : Boä khueách ñaïi laáy trung bình 3 4. Khueách ñaïi vi sai (khueách ñaïi tröø) : R2 I2  + − > AoL = ∞ ⇒ V = V )1(  I1 R1  I = I )2( V1 Vo 1 2 > Zi = ∞ → id = 0 →  V2  > I 3 = I 4 )3( R3 I3   I4 V −V − V − −V R4 :)2( 1 = o )4( R1 R2 V V  1 1  R  R  o 1 −   2 −  2  (5) = − +V  +  ⇒ Vo = − V1 +V 1+  R2 R1  R1 R2  R1  R1  + + + + V2 −V V V2 V V + R4 = ⇒ = + ⇒ V = V2 (6) R3 R4 R3 R3 R4 R4 +R 3 Töø(1 thay 6 vaøo 5 ta ñöôïc : R2 R4 R1 Vo = − V1 + . V 2 (7) R1 R3 + R4 R1 + R2 Neáu R1=R2=R3=R4 hoaëc R1=R2;R3=R4 ta coù Vo=V2-V1 (8)-> goïi laø maïch vi sai hay laø boä tröø.
Boä khueách ñaïi tröø coù theå coù nhieàu ñaàu vaøo, phöông phaùp tìm Vo theo caùc ñieän aùp ñaàu vaøo töông töï nhö treân. 5.Boä vi phaân: + − AoL = ∞ → V = V = )1(0 C Vi Ic IR R Zi = ∞ → id = 0 ⇒ I c = I R )2( > > dV d(V − )0 dV (t) i c i i V- >d Vo I c = C = C = C )3( V+ dt dt dt − V −Vo 0 −Vo Vo I c = = = − )4( R R R dVi(t) V dV (t) (2) ⇒ C = − o )5( ⇒ V = −RC i )6( dt R o dt dV (t) Neáu RC=1 ta coù : V = − i )7( o dt 6.Boä tích phaân : C + − Vi IR R Ic AoL = ∞ → V = V = )1(0 > > Zi = ∞ → id = 0 ⇒ I R = I c )2( - id V > Vo dV d 0( −V ) dV V+ I = C c = C o = −C o )3( C dt dt dt V −V − V I = i = V −V − = i )4( R R i R V dV dV V t (2)⇒ i = −C o )5( ⇒ o = − i )6( ⇒ tích phaân caû 2 veá ∫ R dt dt RC 0 1 ta coù Vo = − V dt (7); Neáu RC=1⇒ V = − V dt (8) RC ∫ i o ∫ i
I. Boä bieán ñoåi töø doøng sang aùp : A = ∞ ⇒ V+=V-=0 (1) i oL R R > Zi= ∞ ⇒i d = 0 ⇒ ii = I R (2) id − i V −V 0 −V V i - Vo o o o V I R = = = − (3) V+ R R R Vo 2⇒ ii = − − )4( ⇒ Vo = −ii R (5) R Hình 6_1 Boä bieán ñoåi I_V cô baûn I R R1 + − 1 I1 A = ∞ ⇒ V = V = 0 (1) >R V > oL I id 2 i = i )2( i R2 i R i V- Zi = ∞ ⇒ id = 0 ⇒  I R = I1 + I 2 )3( V+ Vo V − −V V 1,2 ⇒ i = I = − 1 = − 1 )4( i R R R V1 V1 V1 −Vo ⇒ V1=-ii.R(5) Töø 3 : − = + (6) R R1 R2 V V V V  R R  o 1 1 1  2 2  ⇒ = + + )7( ⇒ Vo = V1  + +1 (8) R2 R R1 R2  R R1  R2 R2 ⇒ Vo=-kRii (8) vôùi k = 1+ + (9) R1 R Boä bieán ñoåi doøng sang aùp ñöôïc duøng laøm boä taùch soùng quang
II. Boä bieán ñoåi aùp sang doøng: R I Taûi io > A = ∞ ⇒ V = V = )1(0 id oL Vi V- Z = ∞ ⇒ i = 0 ⇒ I = i )2( - + i d o V Vo V −V − V 1,2 → i = i )3( ⇒ i = i )4( R o R o ⊗ Caùc boä bieán ñoåi taûi noái ñaát : + − R3 I3 I4 R4 AoL = ∞ ⇒ V = V )1( > > i I = I ≈ I )2( d Vo  3 4 2 V- Zi = ∞ → id = 0 ⇒  I + I = i )3( V+ I2  1 2 o I1 R1 R2 V −V + V −V − > i + o = i )4( i o + o + R1 R2 Vi taûi VL Vi Vo + 1 1 - io = + −V ( + )( )5 - R1 R2 R1 R2 V − V − −V V 1 1 Maët khaùc töø (2) : − = o )6( ⇒ o = V − ( + )( )7 R3 R4 R4 R3 R4
− R4 + - : ⇒ V = Vo )7( Thay vaøo (5) do V =V R3 + R4 Vi Vo Vo .R4 R1 + R2 io = + − . R1 R2 R3 + R4 R1.R2 R R Khi caùc ñieän trôû taïo thaønh maïch caàu : 1 = 2 )9( ta coù ; R3 R4 V V V  R  1 V i o o  2  i io = + − 1+  = (10) R R2  R4   R1  R2 R 1+   R3  Nghóa laø maïch trôû thaønh nguoàn doøng coù ngoõ ra ñoäc laäp vôùi Vo III. Khueách ñaïi doøng : R2 I R1 V- 2 Vo I1 > > Khueách ñaïi thuaät toaùn coù ñaëc tính truyeàn ñaït cuûa khueách ñaïi doøng : ii io Taûi V+ 1 io = Aii − VL Ro Ñeå io ñoäc laäp vôùi VL thì Ro → ∞ Khueách ñaïi doøng thaû noåi A = ∞ ⇒ V + = V − = )1(0 oL Zi = ∞ ⇒ ii = I 2 = io + I1 )2(
− V −Vo Vo Vo Moät maët : ii = I 2 = = − 3( ); I1 = )4( R2 Rc R1 i R  R  i 2  2  ⇒ io = I 2 − I1 = ii + = ii 1+  )5( R1  R1  i  R  o  2  Heä soá khueách ñaïi doøng ; Ai = = 1+  (6) (Khi Ro= ∞ ) ii  R1  i2 > R2 A =∞⇒V+ =V− =V )1( i Rs oL L s R1 i1 iO > > is =iRs+i2 )2( VoA VL Zi =∞⇒id =0⇒ i1 =iL )3( > V− V id taûi L iRs = = )4( Khueách ñaïi doøng taûi noái ñaát Rs Rs VL 2,3 : i2 = is- iRs = is - (5) Rs - VL Maët khaùc : VoA=V - R2i2 = VL - R2(is - ) (6) Rs VoA −VL Töø 3 : i1=io= )7( ⇒ VoA = io R1 +VL )8( R1 VL Töø 6,8 ta coù : VL-R2(is - )= ioR1 +VL (9) Rs R2 R2 VL io = − is + VL = Ais + (10) R1 R1RS Ro
R2 R1 Vôùi A = − (11) & RO = Rs (12) R1 R2 IV. Khueách ñaïi instrumentation(KÑIA) Laø boä khueách ñaïi coù caùc ñaëc ñieåm sau : Trôû khaùng vaøo raát lôùn (Zi → ∞ ) Trôû khaùng ra raát beù ( Zo → 0 ) Ñoä lôïi chính xaùc oån ñònh, tieâu bieåucho caùc taàm töøù 1V/V ñeán 103 V/V Tæ soá neùn ñoàng pha raát cao 1. KÑIA 3 opamp V+ V I I 1 + o1 1 R1 2 R2 - > > Do khueách ñaïi thuaät toaùn lyù + - OA1 V1 R3 V1 töôûng ta coù : - V1 AoL = ∞, Zi = ∞ Vo RG OA3  + − V1 = V1 = V1 )1( V ⇒ 2  + − R3 V2 = V2 = V2 )2( - ' I' V OA2 I1R1 2 R2 do ñoù : 2 > > V1 −V2 V+ Vo2 I = )3( + 2 G R V2 G - (V1 −V2 ) 2R3 Vo1-Vo2ø=(R3 + RG + R3). )4( ⇒V01 −Vo2 = 1( + )(V1 −V2)( )5 RG RG Vo1 −VO2 R3 ⇒ AI = = 1+ 2 )6( V1 −V2 RG + − I1 = I 2 )8( Do : AoL3 = ∞ ⇒ V3 = V3 )7( Zi3 = ∞ ⇒ id = 0 ⇒  ' ' I1 = I 2 )9(
− − − − Vo1 −V3 V3 −VO Vo1R2 V3 V3 TöøØ (8) : = (10) ⇒ Vo = − + + (11) R1 R2 R1 R1 R2 V −V + V + V V + V + Töø (9) : o2 3 = 3 (12) ⇒ o2 = 3 + 3 (13) R1 R2 R1 R1 R2 + R2 V3 = VO2 (14) Thay vaøo (11) ta coù : R1 + R2 R2 R2 R1 + R2 R2 Vo = − Vo1 + Vo2 = (Vo2 −Vo1 )(15) R1 R2 + R1 R1R2 R1 Vo R2 ⇒ AΙΙ = = (16) Vo2 −Vo1 R1 Vo Vo2 −Vo1 Vo R3 R2 A = = . = AΙ .AΙΙ = 1( + 2 ) (17) V2 −V1 V2 −V1 Vo2 −Vo1 RG R1 2. KD IA 2 OP-AMP Vì OA1 laø khueách ñaïi khoâng ñaûo R4=R2 R3=R1 I1 R1 I2 R2 > > R V3 3 neân V3 = 1( + )V1 )1( OA1 OA2 Vo R4 + + OA2 lyù töôûng neân V1 V2 A = ∞ ⇒ V + = V − = V )2( - -  oL2 2 2 2 Z ì2 = ∞ ⇒ id = 0 ⇒ I1 = I 2 )3( V −V − V − −V V V V V Töø 3 : 3 2 = 2 o1 )4( o = − 3 + 2 + 2 )5( R1 R2 R2 R1 R1 R2 R2 R3 R2 ⇒ Vo = − 1( + )V1 + 1( + )V2 R1 R4 R1 R 1+ 3 R R = 1( + 2 )(V − 4 V )( )6 R 2 R 1 1 1+ 1 R2
R R R R Neáu 1+ 3 = 1+ 1 hay 3 = 1 )7( Ta coù : R4 R2 R4 R2  R   2  Vo = 1+ ()V2 −V1 )8(  R1  Ñeå ñieàu chænh ñoä lôïi An theâm vaøo RG vaøo maïch treân : RG R R R2 R1 I1 R1 I2 R2 A = 1+ 2 + 2 )1( > > R R V3 1 G OA1 OA2 Vo vôùi Vo=A(V2-V1) (2) + + V1 V2 - - V. Khueách ñaïi caàu caûm bieán : VREF R1 R1 V1 sense V2 R(1+σ) R RG vo Reference Töø hình veõ ta coù : R 1( + σ ) V1 = .VREF = R1 + R 1( + σ ) R σVREF = VREF + (1) R1 + R R  R  2 + + 1+ σ R1  R1  R V2 = .VREF (2) R1 + R σ Suy ra : V0 = A(V1 – V2) = A.VREF. (3) R1  R  1+ + 1+  1( + σ ) R  R1 
Chương 6: hệ thống số đếm – số nhị phân a. S thp phân (Decimal): cơ s r = 10 I. Các hệ thống số đếm: 4 0 7 . 6 2 5 1. Các khái niệm: 10 2 10 1 10 0 . 10 -1 10 -2 10 -3 cơ số (r radix): 4x10 2 0x10 1 7x10 0 . 6x10 -1 2x10 -2 5x10 -3 Là số lượng kí tự chữ số (kí số digit) 400 0 7 . 0.6 0.02 0.005 Sử dụng để biểu diễn trong hệ thống số đếm. 400 + 0 + 7 + 0.6 + 0.02 + 0.005 = 407.625 trọng số (weight): b. S nh phân (Binary): cơ s r = 2 Đại lượng biểu diễn cho vị trí của một con số 1 0 1 . 0 1 1 trong chuỗi số. 22 21 20 . 2-1 2-2 2-3 Trọng số = cơ số Vị trí 1x2 2 0x2 1 1x2 0 . 0x2 -1 1x2 -2 2x2 -3 4 0 1 . 0 0.25 0.125 Giá trị (value): Tính bằng tổng các trọng số. 4 + 0 + 1 + 0 + 0.25 + 0.125 = 5.375 Giá trị = ΣΣΣ (kí số x trọng số) 1 2 c. S thp lc phân (Hexadecimal): cơ số r = 16 2. Chuy ển đổ i c ơ số: Hexadecimal Decimal Binary Hexadecimal Decimal Binary a. T thp phân sang nh phân : 0 0 0000 8 8 1000 8 . 625 1 1 0001 9 9 1001 2 2 0010 A 10 1010 8 : 2 = 4 dư 0 (LSB) 3 3 0011 B 11 1011 4 : 2 = 2 dư 0 4 4 0100 C 12 1100 2 : 2 = 1 dư 0 5 5 0101 D 13 1101 1 : 2 = 0 dư 1 6 6 0110 E 14 1110 7 7 0111 F 15 1111 1 0 0 0 . 1 0 1 B 5 A 0 . 4 D 1 16 2 16 1 16 0 . 16 -1 16 -2 16 -3 0.625 x 2 = 1.25 phn nguyên 1 (MSB) 5x16 2 10x16 1 0x16 0 . 4x16 -1 13x16 -2 1x16 -3 0.25 x 2 = 0.5 phn nguyên 0 1280 160 0 . 0.25 0.0508 0.0002 0.5 x 2 = 1.0 phn nguyên 1 1280 + 160 + 0 + 0.25 + 0.0508 + 0.0002 = 1440.3013 4 1
b. T thp phân sang thp lc phân : c. T nh phân sang thp lc phân: 1 4 8 0 . 4 2 9 6 8 7 5 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 . 0 1 1 0 1 0 1 0 B 1480 : 16 = 92 dư 8 (LSD) 92 : 16 = 5 dư 12 3 B 5 D . 6 A H 5 : 16 = 0 dư 5 d. T thp lc phân sang nh phân : 5 C 8 . 6 E H 2 C 9 . E 8 H 0.4296875 x 16 = 6.875 phn nguyên 6 (MSB) 0.875 x 16 = 14 .0 phn nguyên 14 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 . 1 1 1 0 1 0 0 0 B 5 6 II. S nh phân (Binary): 2. Các phép toán s hc trên s nhj phân : 1.Các tính cht ca s nh phân : a. Phép cng : 0 + 0 = 0 1 1 1 - S nh phân n bit có 2 n giá tr t 0 đn 2 n 1 0 + 1 = 1 1 0 1 1 - S nh phân có giá tr 2n1: 1 1 (n bit 1) 1 + 0 = 1 1 11 0 1 n và giá tr 2 : 1 0 0 (n bit 0) 1 + 1 = 0 1 1 1 0 0 nh ớ 1 - S nhj phân có giá tr l nu bit LSB = 1; Ngưc lai , có giá tr chn nu bit LSB = 0 a. Phép tr : - Các bi s ca bit: 0 - 0 = 0 -1 -1 -1 1 B (Byte) = 8 bit 0 - 1 = 1 m ượ n 1 1 1 0 1 0 1 KB = 2 10 B = 1024 B 1 - 0 = 1 10 20 1 1 1 1 MB = 2 KB = 2 B 1 - 1 = 0 1 GB = 2 10 MB 1 0 0 1 1 7 8 2
1 0 1 1 c.Phép nhân : 3. Mã nh phân : 1 0 0 1 T mã : 1 0 1 1 là các t hp nh phân đưc s dng trong loi mã nh 0 0 0 0 phân a. Mã nh phân cho s thp phân (BCD–Binary Coded Decimal) 0 0 0 0 1 0 1 1 S thp BCD BCD (2 BCD Mã 1 trong 10 1 1 0 0 0 1 1 phân (8 4 2 1) 4 2 1) quá 3 d. Phép chia : 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 2 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 3 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 4 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 5 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 6 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 7 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 8 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 9 9 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 010 0 0 b. Mã Gray : c. Mã led 7 đon : Giaù trò a b c d e f g laø maõ nhò phaân maø 2 giaù trò lieân tieáp nhau 0 1 1 1 1 1 1 0 coù toå hôïp bit bieåu dieãn chæ khaùc nhau 1 bit a 1 0 1 1 0 0 0 0 giá tr ị Binary Gray 2 1 1 0 1 1 0 1 f b 3 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 g 4 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 0 1 e c 5 1 0 1 1 0 1 1 2 0 1 0 0 1 1 6 1 0 1 1 1 1 1 d 3 0 1 1 0 1 0 7 1 1 1 0 0 0 0 8 1 1 1 1 1 1 1 4 1 0 0 1 1 0 9 1 1 1 1 0 1 1 d. Mã 1 trong n : Đổ i t ừ Binary sang Gray Đổ i t ừ Gray sang Binary Là mã nhiij phân n bit coù moãi töø maõ chæ coù 1 bit laø 1 (hoaëc 0) vaø n1 bit coøn laïi laø 0 (hoaëc 1 0 1 1 1 0 0 0 1) 1 0 1 1 0 Gray: 1 1 0 0 1 Maõ 1 trong 4: 1 0 0 0 0 1 1 1 Ho ặc Gray: 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 11 0 0 1 0 1 1 0 1 12 0 0 0 1 1 1 1 0 3
d. Mã kí t ự ASCII: (Coät) b b b 6 5 4 III. S nh phân có du : (Haøng) 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1. Biu din s có du: b3b2b1b Hex0 1 2 3 4 5 6 7 0 a. S có du theo biên đ : 0 0 0 0 0 NUL DLE SP 0 @ P ` p (Signed_Magnitude): 0 0 0 1 1 SOH DC1 ! 1 A Q a q 0 0 1 0 2 STX DC2 ” 2 B R b r Bit MSB là bit du: 0 là s dương và 1 là s 0 0 1 1 3 ETX DC3 # 3 C S c s 0 1 0 0 4 EOT DC4 $ 4 D T d t âm. 0 1 0 1 5 ENQ NAK % 5 E U e u Các bit còn li biu din giá tr : 0 1 1 0 6 ACK SYN & 6 F V f v 0 1 1 1 7 BEL ETB ’ 7 G W g w + 13 : 0 1 1 0 1 1 0 0 0 8 BS CAN ( 8 H X h x 1 0 0 1 9 HT EM ) 9 I Y i y 13 : 1 1 1 0 1 1 0 1 0 A LF SUB * : J Z j z 1 0 1 1 B VT ESC + ; K [ k { Phm vi biu din : 1 1 0 0 C FF FS , N ^ n ~ 1 1 1 1 F SI US / ? O _ o DEL b. S bù 1 (1’s Complement): c. S bù 2 (2’s Complement): - s bù 1 ca 1 s nh phân N có chiu dài N bit - bù_1 (N) = 2 n – 1 – N s bù_2 ca mt s nh phân N có chiu dài n bit cũng có n bit bù _1 (1 0 0 1) = 2 4 - 1 - 1 0 0 1 = 1 1 1 1 - 1 0 0 1 bù_2 (N) = 2 n – N = bù_1 (N) + 1 = 0 1 1 0 bù_2 (1 0 0 1) = 2 4 - 1 0 0 1 - có th ly bù_1 ca 1 s nh phân bng cách ly đo tng bit ca nó (0 thành 1 và 1 thành 0) = 1 0 0 0 0 - 1 0 0 1 - Biu din s có du bù 1 : = 0 1 1 1 * s có giá tr dương : bit du = 0, các bit còn li biu din đ Ho ặc bù_2 (1 0 0 1) = bù_1 (1 0 0 1) + 1 ln. = 0 1 1 0 + 1 * s có giá tr âm : ly bù_1 ca s dương có cùng đ ln. = 0 1 1 1 - Ph ạm vi bi ểu di ễn : - (2 n-1 – 1) ÷ + (2 n-1 – 1) 15 16 4
- cách tìm giá tr ca s âm : - Biu din s có du bù_2 : ta ly bù_2 ca nó; s nhn đưc s dương có cùng * s có giá tr dương : biên đ - 15 bit d ấu = 0, các bit còn lại bi ểu bi ễn ñoä lôùn S âm 1 1 0 0 0 1 có giá tr : bù_2 (1 1 0 0 0 1) = 0 0 1 1 1 1 : + 15 * s có giá tr âm : - ly bù_2 ca s dương có cùng ñoä lôùn m rng chiu dài bit s có du : số dươ ng thêm các bit 0 và s âm thêm các bit 1 vào - phm vi biu din s có du n bit : trưc - (2 n-1 ) ÷ + (2 n-1 - 1) - 3 : 1 0 1 = 1 1 1 0 1 - Ly bù_2 hai ln mt s thì bng chính nó Giá tr dương Giá tr âm 000 = 0 100 = - 4 - Giá tr 1 đưc biu din là 1 . 11 (n bit 1) 001 = + 1 101 = - 3 010 = + 2 110 = - 2 - Giá tr 2n đưc biu din là 1 0 0 0 0 (n bit 0) 011 = + 3 111 = - 1 17 - 32 = - 25 : 1 0 0 0 0 0 18 2. Các phép toán cng tr s có du : - Thc hin ging như s không du . - 6 : 1 0 1 0 + 2 : 0 0 1 0 - Thc hin trên toán hng có cùng chiu dài bit , - - vaø keát quaû cuõng coù cuøng soá bit - 2 : 1 1 1 0 - 5 : 1 0 1 1 - 4 : 1 1 0 0 + 7 : 0 1 1 1 - Keát quaû ñuùng neáu naèm trong phaïm vi bieåu dieãn soá coù daáu. (neáu keát quaû sai thì caàn môû roäng chieàu daøi bit) - 2 : 1 1 1 0 - 6 : 1 0 1 0 + - 5 : 1 0 1 1 + + 3 : 0 0 1 1 - 7 : 1 0 0 1 1 1 0 0 1 - 7 : 1 0 0 1 - - 3 : 1 1 0 1 + 5 : 0 1 0 1 0 0 1 0 1 ( + 4 : 0 1 0 0 0 0 1 0 0 + 4 : 0 1 0 0 Kq sai) 1 0 1 0 0 : - 12 (KQ đúng ) + + 5 : 0 1 0 1 0 0 1 0 1 - 7 : 1 0 0 1 (Kq sai) 0 1 0 0 1 : + 9 (KQ đúng19 ) 20 5
IV. C ộng tr ừ số BCD: Tröø vôùi soá buø_2: A – B = A + Buø_2 (B) Nếu t ổng S i ≥ 10 ho ặc có bit nh ớ Ci A + S = A + B = 1, thì hi ệu đính S i : * Tröø vôùi soá khoâng coù daáu B Si = S i + 6 và S i+1 = S i+1 + C i Cn = 1: k ết qu ả Nếu Ci = 1 thì không hi ệu đính 6 : 0 1 1 0 0 1 1 0 là s ố dươ ng Nếu C i = 0 thì hi ệu đính D : - + i buø_2: D = A – B (A ≥B) D = D + 10 13 : 1 1 0 1 0 0 1 1 A-B = A + i i C = 0: k ết qu ả Nếu C = 1 thì hi ệu đính D : bù_2 (B) n i i - 7 : là s âm (A <B) D = D + 6 1 0 0 1 (k ết qu ả << i i Lấy bù KQ Nếu C = 0 thì không hi ệu đính boû bit C n) i * Tröø vôùi soá coù daáu 1 - 6 : 1 0 1 0 1 0 1 0 29 : 0 0 1 0 1 0 0 1 28 : 0 0 1 0 1 0 0 0 - + + + : 0 0 0 1 1 0 0 1 : 1 1 0 1 buø_2: 0 0 1 1 55 : 0 1 0 1 0 1 0 1 19 - 3 0 1 0 0 0 0 0 1 - 3 : 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 21 47 : 22 84 : 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 + 29 : 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 - 55 : 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 -26 : 1 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 23 6
Traïng thaùi logic cuûa tín hieäu soá (Digital Signal): Chöông 7+8: ÑAÏI SOÁ BOOLE – COÅNG LOGIC I. Caáu truùc ñaïi soá Boole: Laø caáu truùc ñaïi soá ñöôïc ñònh nghóa treân 1 taäp phaàn töû nhò phaân B = {0, 1} vaø caùc pheùp toaùn nhò phaân: AND (.), OR (+), NOT (’). x y x . y (x AND y) x y x + y (x OR y) 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 Giaûn ñoà xung (Waveform) cuûa tín hieäu soá: 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 x x’ (NOT x) 0 1 1 1 0 2 * Thöù töï pheùp toaùn: theo thöù töï daáu ngoaëc (), NOT, AND, OR 2. Caùc ñònh lyù cô baûn (Basic Theorems): a. Ñònh lyù 1: (x’)’ = x 1. Caùc tieân ñeà (Axioms): a. Tính kín (Closure Property) b. Ñònh lyù 2: x + x = x x . x = x b. Phaàn töû ñoàng nhaát (Identity Element): c. Ñònh lyù 3: x + 1 = 1 x . 0 = 0 x . 1 = 1 . x = x d. Ñònh lyù 4: ñònh lyù haáp thu (Absorption) x + 0 = 0 + x = x x + x . y = x x . (x + y) = x c. Tính giao hoaùn (Commutative Property): x . y = y . x e. Ñònh lyù 5: ñònh lyù keát hôïp (Associative) x + (y + z) = (x + y) + z x . (y . z) = (x . y) . z x + y = y + x d. Tính phaân boá (Distributive Property): x . ( y + z ) = x . y + x . z f. Ñònh lyù 6: ñònh lyù De Morgan x + ( y . z ) = ( x + y ) . ( x + z ) (x + y)’ = x’ . y’ (x . y)’ = x’ + y’ Môû roäng: (x + x + + x )’ = x ’ . x ’ x ’ e. Phaàn töû buø (Complement Element): 1 2 n 1 2 n x + x’ = 1 x . x’ = 0 3 (x 1 . x 2 x n)’ = x1’ + x 2’ + + x n’ 4 1
II. Haøm Boole (Boolean Function): 2. Buø cuûa 1 haøm: 1. Ñònh nghóa: * Haøm Boole laø 1 bieåu thöùc ñöôïc taïo bôûi caùc bieán nhò - Söû duïng ñònh lyù De Morgan: phaân vaø caùc pheùp toaùn nhò phaân NOT, AND, OR. F = x . y + x’ . y’ . z F (x, y, z) = x . y + x’. y’. z F’ = ( x . y + x’ . y’ . z )’ * Vôùi giaù trò cho tröôùc cuûa caùc bieán, haøm Boole seõ coù giaù = ( x . y )’ . ( x’ . y’ . z )’ trò laø 0 hoaëc 1. F’ = ( x’ + y’ ) . ( x + y + z’ ) * Baûng giaù trò: x y z F 0 0 0 0 - Laáy bieåu thöùc ñoái ngaãu vaø laáy buø caùc bieán: 0 0 1 1 * Tính ñoái ngaãu (Duality): Hai bieåu thöùc ñöôïc goïi laø ñoái 0 1 0 0 ngaãu cuûa nhau khi ta thay pheùp toaùn AND baèng OR, 0 1 1 0 pheùp toaùn OR baèng AND, 0 thaønh 1 vaø 1 thaønh 0. 1 0 0 0 F = x . y + x’ . y’ . z 1 0 1 0 1 1 0 1 Laáy ñoái ngaãu: ( x + y ) . ( x’ + y’ + z ) 1 1 1 1 5 Buø caùc bieán: F’ = ( x’ + y’ ) . ( x + y + z’ ) 6 III. Daïng chính taéc vaø daïng chuaån cuûa haøm Boole: 2. Daïng chính taéc (Canonical Form): 1. Caùc tích chuaån (minterm) vaø toång chuaån (Maxterm): a. Daïng chính taéc 1: n - Tích chuaån (minterm): mi (0 ≤ i <<< 2 -1) laø caùc soá haïng tích laø daïng toång cuûa caùc tích chuaån (minterm) laøm cho (AND) cuûa n bieán maø haøm Boole phuï thuoäc vôùi quy öôùc haøm Boole coù giaù trò 1 bieán ñoù coù buø neáu noù laø 0 vaø khoâng buø neáu laø 1. x y z F F(x, y, z) = x’y’z + x’y z’ + x y’z + x y z’+ x y z - Toång chuaån (Maxterm): M (0 ≤ i <<< 2n-1) laø caùc soá haïng i 0 0 0 0 toång (OR) cuûa n bieán maø haøm Boole phuï thuoäc vôùi quy = m1 + m 2 + m 5 + m 6 + m 7 0 0 1 1 öôùc bieán ñoù coù buø neáu noù laø 1 vaø khoâng buø neáu laø 0. = ΣΣΣ (1, 2, 5, 6, 7) 0 1 0 1 x y z minterm Maxterm 0 1 1 0 F(x, y, z) = (x + y + z) (x + y’ + z’) (x’ + y + z) 0 0 0 m0 = x’ y’ z’ M0 = x + y + z 1 0 0 0 0 0 1 m1 = x’ y’ z M1 = x + y + z’ 1 0 1 1 = M0 . M 3 . M 4 m = x’ y z’ M = x + y’ + z 1 1 0 1 0 1 0 2 2 = ΠΠΠ (0, 3, 4) 0 1 1 m3 = x’ y z M3 = x + y’ + z’ 1 1 1 1 1 0 0 m4 = x y’ z’ M4 = x’ + y + z b. Daïng chính taéc 2: 1 0 1 m5 = x y’ z M5 = x’ + y + z’ laø daïng tích cuûa caùc toång chuaån (Maxterm) laøm cho 1 1 0 m6 = x y z’ M6 = x’ + y’ + z 7 haøm Boole coù giaù trò 0 8 1 1 1 m7 = x y z M7 = x’ + y’ + z’ 2
* Tröôøng hôïp haøm Boole tuøy ñònh (don’t care): 3. Daïng chuaån (Standard Form): a. Daïng chuaån 1: Haøm Boole n bieán coù theå khoâng ñöôïc ñònh nghóa heát taát caû 2n toå hôïp cuûa n bieán phuï thuoäc. Khi ñoù taïi caùc laø daïng toång caùc tích (S.O.P – Sum of Product) toå hôïp khoâng söû duïng naøy, haøm Boole seõ nhaän giaù trò F (x, y, z) = x y + z tuøy ñònh (don’t care), nghóa laø haøm Boole coù theå nhaän * F (x, y, z) = x y + z giaù tri 0 hoaëc 1. = x y (z’ + z) + (x’ + x) (y’ + y) z = x y z’ + x y z + x’y’z + x y’z + x’y z + x y z x y z F = m + m + m + m + m 0 0 0 X F (x, y, z) = ΣΣΣ (1, 2, 5, 6) + d (0, 7) 6 7 1 5 3 Σ 0 0 1 1 = ΣΣ (1, 3, 5, 6, 7) ΠΠΠ 0 1 0 1 = (3, 4) . D (0, 7) * F (x, y, z) = x y + z 0 1 1 0 = (x + z) (y + z) 1 0 0 0 = (x + y’y + z) (x’x + y + z) 1 0 1 1 1 1 0 1 = (x + y’ + z) (x + y + z) (x’ + y + z) (x + y + z) 1 1 1 X = M 2 . M 0 . M 4 9 = ΠΠΠ (0, 2, 4) 10 b. Daïng chuaån 2: IV. Coång logic: laø daïng tích caùc toång (P.O.S – Product of Sum) 1. Coång NOT: F (x, y, z) = (x + z’) y’ x x x t * F (x, y, z) = (x + z’) y’ = x y’ + y’z’ = x y’ (z’ + z) + (x’ + x) y’z’ x = x y’z’ + x y’z + x’y’z’ + x y’z’ 2. Coång AND: = m 4 + m 5 + m 0 = ΣΣΣ (0, 4, 5) x x z = x.y * F (x, y, z) = (x + z’) y’ y y = (x + y’y + z’) (x’x + y’ + z z’) z = (x + y’+ z’) (x + y + z’) x y z (x’ + y’ + z’)(x’ + y’ + z)(x + y’ + z’)(x + y’ + z) 0 0 0 0 1 0 Vôùi coång AND coù nhieàu ngoõ vaøo, = M 3 . M 1 . M 7 . M 6 . M 2 1 0 0 ngoõ ra seõ laø 1 neáu taát caû caùc ngoõ vaøo ñeàu laø 1 ΠΠΠ 1 1 1 = (1, 2, 3, 6, 7) 11 12 3
3. Coång OR: 5. Coång NOR: x z = x+y x x z = x+y x y y y y x y z x y z 0 0 0 z 0 0 1 z 0 1 1 0 1 0 1 0 1 Vôùi coång OR coù nhieàu ngoõ vaøo, 1 0 0 Vôùi coång NOR coù nhieàu ngoõ vaøo, 1 1 1 ngoõ ra seõ laø 0 neáu taát caû caùc ngoõ vaøo ñeàu laø 0 1 1 0 ngoõ ra seõ laø 1 neáu taát caû caùc ngoõ vaøo ñeàu laø 0 4. Coång NAND: 6. Coång XOR (Exclusive_OR): x x z = x.y x z = x ⊕⊕⊕y x y y y y x y z x y z z 0 0 1 0 0 0 z 0 1 1 Vôùi coång NAND coù nhieàu ngoõ vaøo, 0 1 1 Vôùi coång XOR coù nhieàu ngoõ vaøo, ngoõ ra seõ laø 1 0 1 ngoõ ra seõ laø 0 neáu taát caû caùc ngoõ vaøo ñeàu laø 1 1 0 1 1 1 0 13 1 1 0 1 neáu toång soá bit 1 ôû caùc ngoõ vaøo laø 14soá leû z = x⊕⊕⊕y = x y + x y = (x + y)(x + y) 7. Coång XNOR (Exclusive_NOR): V. Ruùt goïn haøm Boole: x z = x ⊕⊕⊕y x Ruùt goïn (toái thieåu hoùa) haøm Boole nghóa laø ñöa haøm Boole y veà daïng bieåu dieãn ñôn giaûn nhaát, sao cho: y - Bieåu thöùc coù chöùa ít nhaát caùc thöøa soá vaø moãi thöøa soá x y z chöùa ít nhaát caùc bieán. 0 0 1 z 0 1 0 - Maïch logic thöïc hieän coù chöùa ít nhaát caùc vi maïch soá. 1 0 0 Vôùi coång XNOR coù nhieàu ngoõ vaøo, ngoõ ra seõ laø 1 1. Phöông phaùp ñaïi soá: 1 1 1 neáu toång soá bit 1 ôû caùc ngoõ vaøo laø soá chaün Duøng caùc ñònh lyù vaø tieân ñeà ñeå ruùt goïn haøm. z = x⊕⊕⊕y = x y + x y = (x + y)(x + y) F (A, B, C) = ΣΣΣ (2, 3, 5, 6, 7) = ABC + ABC + ABC + ABC + ABC = AB(C + C) + AC(B + B) + AB(C + C) = AB + AC + AB = (A + A)B + AC 15 = B + AC 16 4
2. Phöông phaùp bìa KARNAUGH: * Bìa 3 bieán: a. Caùch bieåu dieãn: F AB - Bìa K goàm caùc oâ vuoâng, moãi oâ vuoâng bieåu dieãn cho toå C 00 01 11 10 hôïp n bieán. Nhö vaäy bìa K cho n bieán seõ coù 2 n oâ. 0 0 2 6 4 - Hai oâ ñöôïc goïi laø keà caän nhau khi toå hôïp bieán maø chuùng 1 1 3 7 5 bieåu dieãn chæ khaùc nhau 1 bieán. - Trong oâ seõ ghi giaù trò töông öùng cuûa haøm Boole taïi toå hôïp đoù. ÔÛû daïng chính taéc 1 thì ñöa caùc giaù trò 1 vaø X leân caùc oâ, Σ ∏ khoâng ñöa caùc giaù trò 0. Ngöôïc laïi, daïng chính taéc 2 thì chæ ñöa F (A, B, C) = ΣΣ (2, 4, 7) + d(0, 1) = ∏∏ (3, 5, 6) . D(0, 1) giaù trò 0 vaø X. F AB F AB * Bìa 2 bieán: F (A, B) = ΣΣΣ (0, 2) + d(3) = ∏∏∏ (1) . D(3) C 00 01 11 10 C 00 01 11 10 F 0 X 1 1 0 X 0 A 0 1 F A F A B 0 1 0 1 B B 1 X 1 1 X 0 0 0 0 2 0 1 1 0 1 3 1 1 X 1 0 X 17 18 F * Bìa 4 bieán: AB b. Ruùt goïn bìa Karnaugh: 00 01 11 10 CD * Nguyeân taéc: 00 0 4 12 8 - Lieân keát ñoâi: Khi lieân keát (OR) hai oâ coù giaù trò 1 (OÂ_1) 01 1 5 13 9 keà caän vôùi nhau treân bìa K, ta seõ ñöôïc 1 soá haïng tích maát ñi 1 11 3 7 15 11 bieán so vôùi tích chuaån (bieán maát ñi laø bieán khaùc nhau giöõa 2 oâ). Hoaëc khi lieân keát (AND) hai oâ coù giaù trò 0 (OÂ_0) keà caän vôùi 10 2 614 10 nhau treân bìa K, ta seõ ñöôïc 1 soá haïng toång maát ñi 1 bieán so vôùi * Bìa 5 bieán: toång chuaån (bieán maát ñi laø bieán khaùc nhau giöõa 2 oâ). F F F A 0 1 AB AB BC 00 01 11 10 1011 01 00 00 01 11 10 00 01 11 10 DE C C 00 0 4 12 8 24 28 20 16 0 1 1 0 0 01 1 5 13 9 25 29 21 17 1 1 0 11 3 7 15 11 27 31 23 19 B C 10 2 614 10 26 30 22 18 A +B 19 20 5
- Lieân keát 8: lieân keát 8 oâ keà caän vôùi nhau, ta seõ loaïi ñi - Lieân keát 4: Töông töï nhö lieân keát ñoâi khi lieân keát 4 ñöôïc 3 bieán (3 bieán khaùc nhau giöõa 8 oâ) OÂ_1 hoaëc 4 OÂ_ 0 keà caän vôùi nhau, ta seõ loaïi ñi ñöôïc 2 bieán (2 bieán khaùc nhau giöõa 4 oâ) F AB F AB CD 00 01 11 10 CD 00 01 11 10 00 00 0 0 F AB F AB 00 01 11 10 00 01 11 10 C C 01 1 11 1 01 0 0 0 1 1 0 11 1 1 1 1 11 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 10 10 0 0 B C D B - Lieân keát 2 k: khi ta lieân keát 2 k OÂ_1 hoaëc 2 k OÂ_0 keà caän vôùi nhau ta seõ loaïi ñi ñöôïc k bieán (k bieán khaùc nhau giöõa 2 k oâ) 21 22 * Caùc böôùc thöïc hieän ruùt goïn theo daïng S.O.P: * Caùc böôùc thöïc hieän ruùt goïn theo daïng P.O.S: - Bieåu dieãn caùc OÂ_1 leân bìa Karnaugh - Bieåu dieãn caùc OÂ_0 leân bìa Karnaugh - Thöïc hieän caùc lieân keát coù theå coù sao cho caùc OÂ_1 ñöôïc - Thöïc hieän caùc lieân keát coù theå coù sao cho caùc OÂ_0 ñöôïc lieân keát ít nhaát 1 laàn; moãi lieân keát cho ta 1 soá haïng tích. lieân keát ít nhaát 1 laàn; moãi lieân keát cho ta 1 soá haïng t ổng. (Neáu OÂ_1 khoâng coù keà caän vôùi caùc OÂ_1 khaùc thì ta coù lieân - Bieåu thöùc ruùt goïn coù ñöôïc baèng caùch laáy tích (AND) cuûa keát 1: soá haïng tích chính baèng minterm cuûa oâ ñoù). caùc soá h ạng t ổng lieân keát treân. - Bieåu thöùc ruùt goïn coù ñöôïc baèng caùch laáy toång (OR) cuûa F(A, B, C, D) = ΠΠΠ (0, 4, 8, 9, 12, 13, 15) caùc soá h ạng tích lieân keát treân. = (C + D) (A + C) (A + B + D) F(A, B, C) = ΣΣΣ (0, 1, 3, 5, 6) = A B + A C + B C + A B C F AB F AB CD 00 01 11 10 C 00 01 11 10 A B C 00 0 00 0 0 1 1 (A + C) (C + D) 01 0 0 A B 1 1 1 1 B C 11 0 (A + B + D) A C 23 10 24 6
* Tröôøng hôïp ruùt goïn haøm Boole coù tuøy ñònh: thì ta coù theå coi F(A, B, C, D) = ΠΠΠ (0, 2, 3, 4, 6, 10, 14) . D (8, 9, 11, 12, 13) caùc OÂ tuøy ñònh naøy laø OÂ_1 hoaëc OÂ_0 sao cho coù lôïi khi lieân keát (nghóa laø coù ñöôïc lieân keát nhieàu OÂ keà caän nhaát) = D (B + C) F(A, B, C, D) = ΣΣΣ (0, 4, 8, 10) + d (2, 12, 15) = B D + C D F AB CD 00 01 11 10 F AB 00 0 0X X D CD 00 01 11 10 01 X X 00 1 1X 1 C D 11 0 X 01 (B + C) 11 X 10 00 0 0 10 X 1 B D 25 26 * Chuù yù: VI. Thöïc hieän haøm Boole baèng coång logic: - Öu tieân lieân keát cho caùc oâ chæ coù 1 kieåu lieân keát (phaûi laø lieân keát coù nhieàu oâ nhaát). 1. Caáu truùc coång AND _ OR: Caáu truùc AND_OR laø sô ñoà logic thöïc hieän cho haøm Boole - Khi lieân keát phaûi ñaûm baûo coù chöùa ít nhaát 1 oâ chöa ñöôïc lieân bieåu dieãn theo daïng toång caùc tích (S.O.P) keát laàn naøo. - Coù theå coù nhieàu caùch lieân keát coù keát quaû töông ñöông nhau F(A,B,C,D) = ABD + CD - Ta coi caùc tuøy ñònh nhö laø nhöõng oâ ñaõ lieân keát roài. A Vd: Ruùt goïn caùc haøm B F(A, B, C, D) F1(A, B, C, D) = ΣΣΣ (1,3, 5,12,13,14,15)+d(7,8,9) C F2(A, B, C, D) = ΠΠΠ (1,3, 7,11,15) .D(0,2,5) D F1(A,B,C,D,E) = ΣΣΣ (1,3, 5,7,12,14,29,31) + d (13, 15, 17, 19, 20, 21, 22, 23) AND 0R F2(A,B,C,D,E) = ΠΠΠ (0, 8, 12, 13, 16, 18, 28, 30) 27 28 . D(2, 6, 10, 14, 15, 24, 26) 7
3. Caáu truùc toaøn coång NAND: 2. Caáu truùc coång OR _ AND : Caáu truùc NAND laø sô ñoà logic thöïc hieän cho haøm Boole coù Caáu truùc OR_AND laø sô ñoà logic thöïc hieän cho haøm Boole bieåu thöùc laø daïng buø cuûa 1 soá haïng tích. bieåu dieãn theo daïng tích caùc toång (P.O.S). - Duøng ñònh lyù De-Morgan ñeå bieán ñoåi soá haïng toång thaønh tích. - Coång NOT cuõng ñöôïc thay theá baèng coång NAND F(A,B,C,D) = (A+D) (B+C+D) F(A,B,C,D) = ABD + CD A = A B D . C D B F(A, B, C, D) A C B F(A, B, C, D) D C D OR AND 29 30 - Trong thöïc teá ngöôøi ta chæ söû duïng 1 loaïi coång NAND 2 ngoõ vaøo; khi ñoù ta phaûi bieán ñoåi bieåu thöùc sao cho chæ coù daïng buø treân 1 soá F(A,B,C,D) = (A+D) (B+C+D) haïng tích chæ coù 2 bieán = A D . B C D F(A,B,C,D) = ABD . CD = A B D . C D A F(A, B, C, D) B A C B F(A, B, C, D) D C D 31 32 8
4. Caáu truùc toaøn coång NOR: Caáu truùc NOR laø sô ñoà logic thöïc hieän cho haøm Boole coù F(A,B,C,D) = (A+D)(B+C)(C+D) bieåu thöùc laø daïng buø cuûa 1 soá haïng toång. - Duøng ñònh lyù De-Morgan ñeå bieán ñoåi soá haïng tích thaønh toång = (A+D)+(B+C)+(C+D) - Coång NOT cuõng ñöôïc thay theá baèng coång NOR F(A,B,C,D) = ABD + CD = (A+D)+(B+C)+(C+D) = (A+B+D) + (C+D) A A F(A, B, C, D) B B F(A, B, C, D) C C D D 33 34 9
Chöông 9: HEÄ TOÅ HÔÏP * Caùc böôùc thieát keá: I. Giôùi thieäu – Caùch thieát keá heä toå hôïp: - Phaùt bieåu baøi toaùn. Maïch logic ñöôïc chia laøm 2 loaïi: - Xaùc ñònh soá bieán ngoõ vaøo vaø soá bieán ngoõ ra. - Heä toå hôïp (Combinational Circuit) - Thaønh laäp baûng giaù trò chæ roõ moái quan heä giöõa ngoõ vaøo - Heä tuaàn töï (Sequential Circuit). vaø ngoõ ra. Heä toå hôïp laø maïch maø caùc ngoõ ra chæ phuï thuoäc vaøo giaù Ngoõ vaøo Ngoõ ra X X X Y Y Y trò cuûa caùc ngoõ vaøo. Moïi söï thay ñoåi cuûa ngoõ vaøo seõ laøm ngoõ ra n1 1 0 m1 1 0 thay ñoåi theo. 0 0 0 Ngoõ vaøo COÅNG Ngoõ ra 1 1 1 (INPUT) LOGIC (OUTPUT) - Tìm bieåu thöùc ruùt goïn cuûa töøng ngoõ ra phuï thuoäc vaøo caùc bieán ngoõ vaøo. 1 - Thöïc hieän sô ñoà logic. 2 Vd: Thieát keá heä toå hôïp coù 3 ngoõ vaøo X, Y, Z; vaø 2 ngoõ ra F, G. - Ngoõ ra F laø 1 neáu nhö 3 ngoõ vaøo coù soá bit 1 nhieàu hôn soá bit F = X Y + Y Z + X Z G = X Y + X Y = X ⊕⊕⊕ Y 0; ngöôïc laïi F = 0. - Ngoõ ra G laø 1 neáu nhö giaù trò nhò phaân cuûa 3 ngoõ vaøo lôùn X hôn 1 vaø nhoû hôn 6; ngöôïc laïi G = 0. F XY 00 01 11 10 X Y X Y Z F G Z 1 Y 0 0 0 0 0 0 F 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 Y Z X Z Z 0 1 1 1 1 F = X Y + Y Z + X Z 1 0 0 0 1 G 1 0 1 1 1 XY 00 01 11 10 1 1 0 1 0 Z 1 1 1 1 0 0 1 1 G X Y 1 1 1 X Y 3 4 G = X Y + X Y = X ⊕⊕⊕ Y 1
Tr ườ ng hợp heä toå hôïp khoâng söû duïng taát caû 2n toå hôïp cuûa ngoõ vaøo, II. Boä coäng - tröø nhò phaân: thì taïi caùc toå hôïp khoâng söû duïng ñoù ngoõ ra coù giaù trò tuøy ñònh. 1. Boä coäng (Adder): Vd: Thieát keá heä toå A B C D F F F hôïp coù ngoõ vaøo bieåu 2 1 0 a. Boä coäng baùn phaàn (Half Adder – H.A): dieãn cho 1 soá maõ BCD. 0 0 0 0 0 0 0 Boä coäng baùn phaàn laø heä toå hôïp coù nhieäm vuï thöïc hieän Neáu giaù trò ngoõ vaøo 0 0 0 1 0 0 1 pheùp coäng soá hoïc x + y (x, y laø 2 bit nhò phaân ngoõ vaøo); heä 1 0 0 nhoû hôn 3 thì ngoõ ra coù 0 0 1 0 coù 2 ngoõ ra: bit toång S (Sum) vaø bit nhôù C (Carry). 0 0 1 1 0 0 0 giaù trò baèng bình 0 1 0 0 0 0 1 ⊕⊕⊕ phöông giaù trò ngoõ x S S = x y + x y = x y 0 1 0 1 0 1 0 C = x y vaøo; ngöôïc laïi giaù trò 0 1 1 0 0 1 1 H.A ngoõ ra baèng giaù trò ngoõ 0 1 1 1 1 0 0 y C vaøo tröø ñi 3. 1 0 0 0 1 0 1 x S 1 0 0 1 1 1 0 x y C S F2 = A + B C D + B C D 1 0 1 0 X X X y 1 0 1 1 X X X 0 0 0 0 F1 = A D + B C D + B C D 1 1 0 0 X X X 0 1 0 1 1 1 0 1 X X X 1 0 0 1 C F0 = A D + B D + A B C D 1 1 1 0 X X X 5 1 1 1 0 6 1 1 1 1 X X X b. Boä coäng toaøn phaàn (Full Adder – F.A): S = x y z + x y z + x y z + x y z C = x y + x z + y z Boä coäng toaøn phaàn th ực hi ện pheùp coäng soá hoïc 3 bit x + y + z = z (x y + x y) + z (x y + x y) = x y + x y z + x y z + x y z (z bieåu dieãn cho bit nhôù töø vị trí coù troïng soá nhoû hôn gôûi tôùi) = z (x ⊕⊕⊕ y) + z (x ⊕⊕⊕ y) = x y (1 + z) + z (x y + x y) S xy x S 00 01 11 10 S = z ⊕⊕⊕ (x ⊕⊕⊕ y) C = x y + z (x ⊕⊕⊕ y) z y F.A 0 1 1 x z C 1 1 1 S S = x y z + x y z + x y z + x y z y x y z C S 0 0 0 0 0 C xy 0 0 1 0 1 00 01 11 10 z 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 11 1 C 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 C = x y + x z + y z z 1 1 1 1 1 7 8 2
2. Boä tröø (Subtractor): b. Boä tröø toaøn phaàn (Full Subtractor – F.S): a. Boä tröø baùn phaàn (Half Subtractor – H.S): Boä tröø toaøn phaàn th ực hi ện pheùp tröø soá hoïc 3 bit x - y - z Boä tröø baùn phaàn coù nhieäm vuï thöïc hieän pheùp tröø soá (z bieåu dieãn cho bit möôïn töø ví trò coù troïng soá nhoû hôn) D hoïc x - y (x, y laø 2 bit nhò phaân ngoõ vaøo); heä coù 2 ngoõ ra: bit xy x D 00 01 11 10 hieäu D (Difference) vaø bit möôïn B (Borrow). z y F.S 0 1 1 x D D = x y + x y = x ⊕⊕⊕ y z B 1 1 1 H.S B = x y y B S = x y z + x y z + x y z + x y z x y z B D S = z ⊕⊕⊕ (x ⊕⊕⊕ y) 0 0 0 0 0 x B 0 0 1 1 1 xy x y B D D 0 1 0 1 1 00 01 11 10 y z 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 11 1 1 0 0 1 B 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 C = x y + x z + y z 9 1 1 1 1 1 10 C = x y + z (x ⊕⊕⊕ y) 3. Boä coäng/tröø nhò phaân song song: b. Boä tröø nhò phaân: a. Boä coäng nhò phaân: - Söû duïng caùc boä tröø toaøn phaàn F.S C3 C2 C1 - Thöïc hieän baèng pheùp coäng vôùi buø 2 cuûa soá tröø M: M3 M2 M1 M0 + M – N = M + Buø_2(N) = M + Buø_1(N) + 1 N: N3 N2 N1 N0 M3 N3 M2 N2 M1 N1 M0 N0 C4 S3 S2 S1 S0 M3 N3 M2 N2 M1 N1 M0 N0 x y x y x y x y F.A C3 F.A C2 F.A C1 F.A C0 C z C z C z C z x y x y x y x y = 1 F.A C3 F.A C2 F.A C1 F.A C0 C z C z C z C z S S S S = 0 S S S S 74283 C4 S3 S2 S1 S0 C4 S3 S2 S1 S0 11 Keát quaû: - C4 = 1 keát quaû laø soá döông 12 - C4 = 0 keát quaû laø soá aâm 3
c. Boä coäng/tröø nhò phaân: III. Heä chuyeån maõ (Code Conversion): - Heä chuyeån maõ laø heä toå hôïp coù nhieäm vuï laøm cho 2 heä thoáng Pheùp toaùn C y Ngoõ vaøo ñieàu khieån 0 i töông thích vôùi nhau, maëc duø moãi heä thoáng duøng maõ nhò COÄNG 0 N i T = 0: Coäng C0 = T phaân khaùc nhau. TRÖØ 1 N i T = 1: Tröø yi = T ⊕⊕⊕ Ni M3 N3 M2 N2 M1 N1 M0 N0 T Heä Maõ chuyeån Maõ nhò phaân A maõ nhò phaân B x y x y x y x y F.A C3 F.A C2 F.A C1 F.A C0 C z C z C z C z - Heä chuyeån maõ coù ngoõ vaøo cung caáp caùc toå hôïp maõ nhò phaân A S S S S vaø caùc ngoõ ra taïo ra caùc toå hôïp maõ nhò phaân B. Nhö vaäy, ngoõ vaøo vaø ngoõ ra phaûi coù soá löôïng töø maõ baèng nhau. C4 S3 S2 S1 S0 13 14 Vd: Thieát keá heä chuyeån maõ töø maõ BCD thaønh maõ BCD quaù 3. IV. Boä giaûi maõ (DECODER): A B C D W X Y Z W = A + B (C + D) 1. Giôùi thieäu: 0 0 0 0 0 0 1 1 X = B ⊕⊕⊕ (C + D) - Boä giaûi maõ laø heä chuyeån maõ coù nhieäm vuï chuyeån töø maõ nhò 0 0 0 1 0 1 0 0 Y = C ⊕⊕⊕ D phaân cô baûn n bit ôû ngoõ vaøo thaønh maõ nhò phaân 1 trong m ôû 0 0 1 0 0 1 0 1 ngoõ ra. 0 0 1 1 0 1 1 0 Z = D 0 1 0 0 0 1 1 1 X0 Y0 A W Maõ Maõ 0 1 0 1 1 0 0 0 X1 Y1 0 1 1 0 1 0 0 1 B nhò phaân 1 trong m 0 1 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 Xn-1 Ym-1 1 0 0 1 1 1 0 0 C X 1 0 1 0 X X X X m = 2 n 1 0 1 1 X X X X 1 1 0 0 X X X X -Với giaù tr ị i của tổ hợp nh ị phaân ở ngoõ vaøo, thì ngoõ ra Y sẽ D Y i 1 1 0 1 X X X X tích cực vaø caùc ngoõ ra coøn lại sẽ khoâng tích cực. 1 1 1 0 X X X X Z - Coù 2 daïng: ngoõ ra tích cöïc cao (möùc 1) vaø ngoõ ra tích cöïc 1 1 1 1 X X X X 15 16 thaáp (möùc 0). 4
a. Boä giaûi maõ ngoõ ra tích cöïc cao: b. Boä giaûi maõ ngoõ ra tích cöïc thaáp: X1 X0 Y3 Y2 Y1 Y0 X1 X0 Y3 Y2 Y1 Y0 Y0 Y0 X (LSB) 0 0 0 0 0 1 X (LSB) 0 0 1 1 1 0 0 Y 0 Y 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 Y2 Y2 X1 1 0 0 1 0 0 X1 1 0 1 0 1 1 Y3 1 1 1 0 0 0 Y3 1 1 0 1 1 1 Y = X X = m Y = X + X = M = m 0 1 0 0 Y0 0 1 0 0 0 Y0 Y1 = X 1 X0 = m 1 X0 Y1 = X 1 + X0 = M 1 = m 1 X0 Y1 Y1 Y2 = X 1 X0 = m 2 Y2 = X 1 + X0 = M 2 = m 2 Y Y Y3 = X 1 X0 = m 3 2 Y3 = X 1 + X0 = M 3 = m 3 2 X1 X1 Ngoõ ra: Yi = m i Y3 Ngoõ ra: Yi = M i Y3 (i = 0, 1, , 2 n-1) 17 (i = 0, 1, , 2 n-1) 18 c. Boä giaûi maõ coù ngoõ vaøo cho pheùp: 2. IC giaûi maõ: - Ngoaøi caùc ngoõ vaøo döõ lieäu, boä giaûi maõ coù theå coù 1 hay a. IC 74139: goàm 2 boä giaûi maõ 2 sang 4 ngoõ ra tích cöïc thaáp nhieàu ngoõ vaøo cho pheùp. - Khi caùc ngoõ vaøo cho pheùp ôû traïng thaùi tích cöïc thì maïch 2 4 giaûi maõ môùi ñöôïc hoaït ñoäng. Ngöôïc laïi, maïch giaûi maõ seõ khoâng 1A (LSB) 1Y 0 hoaït ñoäng; khi ñoù caùc ngoõ ra ñeàu ôû traïng thaùi khoâng tích cöïc. 3 5 1B 1Y 1 6 G B A Y3 Y2 Y1 Y0 X (LSB) Y0 1Y 2 0 Y 1 0 1G 7 1 X X 1 1 1 1 X Y1 1Y 1 3 0 0 0 1 1 1 0 X0 Y2 Y1 0 0 1 1 1 0 1 EN 14 2Y 12 Y3 2A (LSB) 0 0 1 0 1 0 1 1 11 13 0 1 1 0 1 1 1 Y2 2Y 1 EN X 1 X0 Y3 Y2 Y1 Y0 X 2B 1 10 0 X X 0 0 0 0 2Y 2 1 0 0 0 0 0 1 15 Y3 2G 9 1 0 1 0 0 1 0 2Y 3 1 1 0 0 1 0 0 EN 19 20 1 1 1 1 0 0 0 5
3. Söû duïng boä giaûi maõ thöïc hieän haøm Boole: b. IC 74138: boä giaûi maõ 3 sang 8 ngoõ ra tích cöïc thaáp Ngoõ ra cuûa boä giaûi maõ laø minterm (ngoõ ra tích cöïc cao) hoaëc maxterm (ngoõ ra tích cöïc thaáp) cuûa n bieán ngoõ vaøo. Do 15 ñoù, ta coù theå söû duïng boä giaûi maõ thöïc hieän haøm Boole theo 1 Y0 A (LSB) daïng chính taéc. G1 G2A G2B C B A Y Y Y Y Y Y Y Y Y 14 7 6 5 4 3 2 1 0 74138 2 B 1 13 0 X X X X X 1 1 1 1 1 1 1 1 F1 (x, y, z) = ∑∑∑ (2, 5, 7) Y0 3 Y2 X 1 X X X X 1 1 1 1 1 1 1 1 z A (LSB) F2 C 12 X X 1 X X X 1 1 1 1 1 1 1 1 = m2 + m 5 + m 7 Y1 Y3 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 y B 11 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 = M2 + M 5 + M 7 Y Y4 x 2 6 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 C G1 10 = M2 M5 M7 Y Y5 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 3 5 G2A 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 9 Y4 Y6 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 4 1 G1 F1 G2B 7 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 Y Y F2 (x, y, z) = ∏∏∏ (0, 1, 4) 5 7 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 G2A = M0 M1 M4 Y6 0 G2B 21 Y7 22 V. Boä maõ hoùa (ENCODER): * Boä maõ hoùa coù öu tieân (Priority Encoder): 1. Giôùi thieäu: Boä maõ hoùa coù öu tieân laø maïch maõ hoùa sao cho neáu coù nhieàu - Encoder laø heä chuyeån maõ thöïc hieän hoaït ñoäng ngöôïc laïi vôùi hôn 1 ngoõ vaøo cuøng tích cöïc thì ngoõ ra seõ laø giaù trò nhò phaân decoder. Nghóa laø encoder coù m ngoõ vaøo theo maõ nhò phaân 1 cuûa ngoõ vaøo coù öu tieân cao nhaát. n trong m vaø n ngoõ ra theo maõ nhò phaân cô baûn (vôùi m ≤ 2 ). Z1 = I 3 + I 2 I0 Z = I + I I - Vôùi ngoõ vaøo Ii ñöôïc tích cöïc thì ngoõ ra chính laø toå hôïp giaù trò (LSB) Z0 0 3 2 1 I nhò phaân i töông öùng. 1 V = I 3 + I 2 + I 1 + I 0 Z1 I Z1 = I 3 + I 2 2 V I0 I Z0 = I 3 + I 1 I3 3 Z1 I1 (LSB) Z0 I2 I2 Z1 I I I I Z Z V I3 3 2 1 0 1 0 I Z 0 0 0 0 X X 0 I 3 1 1 Z I2 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 X 0 1 1 I3 I2 I1 I0 Z1 Z0 0 1 X X 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 X X X 1 1 1 V 0 0 1 0 0 1 Z0 I I0 0 1 0 0 1 0 1 23 Thöù töï öu tieân: I >>> I >>> I >>> I 24 1 0 0 0 1 1 3 2 1 0 6
VI. Boä doàn keânh (Multiplexer - MUX): 2. IC maõ hoùa öu tieân 8 →→→3 (74148): 1. Giôùi thieäu: - MUX 2 n →→→1 laø heä toå hôïp coù nhi ều ngoõ vaøo nhöng chæ coù 1 ngoõ ra . Ngoõ vaøo goàm 2 nhoùm: m ngoõ vaøo döõ lieäu (data input) 5 EI EI I 7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I0 A2 A1 A0 GS EO vaø n ngoõ vaøo löïa choïn (select input). 6 1 X X X X X X X X 1 1 1 1 1 4 A2 D I7 7 0 0 X X X X X X X 0 0 0 0 1 0 3 A1 Ngoõ vaøo döõ lieäu D I6 9 0 1 0 X X X X X X 0 0 1 0 1 1 2 (LSB) A0 (Data Input) I5 0 1 1 0 X X X X X 0 1 0 0 1 : 1 I4 0 1 1 1 0 X X X X 0 1 1 0 1 Dm-1 13 0 1 1 1 1 0 X X X 1 0 0 0 1 I3 14 Y 12 GS 0 1 1 1 1 1 0 X X 1 0 1 0 1 I2 15 S0(LSB) 11 EO 0 1 1 1 1 1 1 0 X 1 1 0 0 1 Ngoõ vaøo löïa choïn I1 S1 10 I 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 (Select Input) : 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 Sn-1 - Vôùi 1 giaù trò i cuûa toå hôïp nhò phaân caùc ngoõ vaøo löïa choïn, 25 n 26 ngoõ vaøo döõ lieäu Di seõ ñöôïc choïn ñöa ñeán ngoõ ra. (m = 2 ) * Boä MUX 4 →→→ 1: Y = S 1 S0 D0 + S 1 S0 D1 + S 1 S0 D2 + S 1 S0 D3 2. IC doàn keânh: = m 0 D0 + m 1 D1 + m 2 D2 + m 3 D3 a. 74LS153: goàm 2 boä MUX 4 →→→1 D0 = ∑∑∑ mi Di (i = 0, 1, 2, 3) D1 14 A(LSB) D2 S 2 1 B D3 Y 1 S0 1G S0(LSB) 6 G B A Y 1C 0 S1 5 1C 1 7 1 X X 0 4 1Y D0 1C 2 0 0 0 C0 3 S1 S0 Y 1C 3 0 0 1 C1 D 0 0 D0 1 Y 15 0 1 0 C2 0 1 D 2G 1 10 0 1 1 C3 1 0 D2 2C 0 D2 11 1 1 D3 2C 9 12 1 2Y 2C 13 2 D3 2C 3 n 27 28 Toång quaùt: Y = ∑∑∑ mi Di (vôùi i= 0,1, ,2 -1) 7
3. Söû duïng boä MUX thöïc hieän haøm Boole: b. 74151: boä MUX 8 →→→1 a. Boä MUX 2n thöïc hieän haøm Boole n bieán: 7 EN F(x, y, z) = ∑∑∑ (0, 1, 4, 7) 11 0 EN A(LSB) EN C B A Y = m0 + m 1 + m 4 + m 7 10 B z A(LSB) 1 X X X 0 = m 0 1 + m 1 1 + m 2 0 + m 3 0 9 C y B 0 0 0 0 D0 + m 4 1 + m 5 0 + m 6 0 + m 7 1 4 5 x C D0 Y 0 0 0 1 D1 3 1 D F D1 0 0 1 0 D2 0 Y 2 6 Y = ∑∑∑ mi Di D2 Y 0 0 1 1 D D1 1 3 = m D + m D + m D + m D D 0 1 0 0 D 0 0 1 1 2 2 3 3 0 D2 Y 15 3 4 + m 4D4 + m 5D5 + m 6D6 + m 7D7 D D4 0 1 0 1 D5 3 14 D D5 0 1 1 0 D6 4 13 D D6 0 1 1 1 D7 5 12 D0 = D 1 = D 4 = D 7 = 1 D7 D6 D2 = D 3 = D 5 = D 6 = 0 D7 29 30 b. Boä MUX 2 n thöïc hieän haøm Boole n+1 bieán: VII. Boä phaân keânh (DEMUX): F(x, y, z) = ∑∑∑ (0, 1, 4, 7) 1. Giôùi thieäu: - Boä DEMUX 1→→→2n coù chöùc naêng thöïc hieän hoaït ñoäng ngöôïc = x y z + x y z + x y z + x y z y A(LSB) laïi vôùi boä MUX. Maïch coù 1 ngoõ vaøo döõ lieäu, n ngoõ vaøo löïa x B = x y .1 + x y .0 + x y .z + x y .z choïn vaø 2n ngoõ ra. 0 1G = m .1 + m .0 + m .z + m .z 0 1 2 3 1 1C 0 Y0 Y = m D + m D + m D + m D 0 1C F Ngoõ vaøo döõ lieäu 0 0 1 1 2 2 3 3 1 1Y D Y1 z (Data Input) Ngoõ ra 1C 2 : D0 = 1; D 1 = 0; D 2 = z; D 3 = z 1C 3 Ym-1 x y z F 2G S0(LSB) 0 0 0 1 Ngoõ vaøo löïa choïn 2C 0 S1 D0 = 1 0 0 1 1 2C (Select Input) : 0 1 0 0 1 2Y 0 1 1 0 D1 = 0 2C 2 Sn-1 1 2C 1 0 0 D = z 3 1 0 1 0 2 - Vôùi 1 giaù trò i cuûa toå hôïp nhò phaân caùc ngoõ vaøo löïa choïn, 1 1 0 0 31 ngoõ vaøo döõ lieäu D seõ ñöôïc ñöa ñeán ngoõ ra Yi. 32 1 1 1 1 D3 = z 8
* Boä DEMUX 1 →→→ 4: 2. IC phaân keânh 74LS155: goàm 2 boä phaân keânh 1 →→→ 4 S1 S0 Y3 Y2 Y1 Y0 D Y B A 1G 1C 1Y 1Y 1Y 1Y 0 0 0 0 0 0 D 2 7 0 1 2 3 1G 1Y 0 Y1 0 1 0 0 D 0 X X 1 X 1 1 1 1 1 6 X X X 0 1 1 1 1 S (LSB) Y 1 0 0 D 0 0 1C 1Y 1 0 2 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 D 0 0 0 5 S1 Y3 1Y 2 0 1 0 1 1 0 1 1 13 1Y 4 1 0 0 1 1 1 0 1 D A (LSB) 3 1 1 0 1 1 1 1 0 Y Y0 = S 1 S0 D = m 0 D 0 3 B 9 2Y 0 B A 2G 2C 2Y 0 2Y 1 2Y 2 2Y 3 Y = S S D = m D S1 Y1 10 X X 1 X 1 1 1 1 1 1 0 1 2Y 1 14 X X X 1 1 1 1 1 2G 2Y 11 Y = S S D = m D Y 2 0 0 0 0 0 1 1 1 2 1 0 2 S 2 15 0 1 0 0 1 0 1 1 0 2C 2Y 12 3 1 0 0 0 1 1 0 1 Y3 = S 1 S0 D = m 3 D Y3 1 1 0 0 1 1 1 0 33 34 VIII . Boä so saùnh đoä lôùn (Comparator) : 1. Giôùi thieäu: A0 x0 - Boä so saùnh laø heä toå hôïp coù nhieäm vuï so saùnh 2 soá nh ị phaân B khoâng daáu A vaø B (moãi soá n bit). 0 A x (A=B) - Boä so saùnh coù 3 ngoõ ra (A>B), (A=B) vaø (A B) A: A 2 A1 A0 (A=B) B: B 2 B1 B0 B (A B) xi = A i ⊕⊕⊕ Bi (i = 0, 1, 2) (A = B) = x 2 x1 xo (A > B) = A2 B2 + x 2 A1 B1 +x 2x1 A0 B0 35 36 (A B) 9
2. IC so saùnh 74LS85: 2 ALTBIN 3 AEQBIN AGTBOUT = (A>B) + (A=B)AGTBIN 4 AGTBIN AEQBOUT = (A=B) AEQBIN 10 A0 ALTBOUT = (A<B) + (A=B)ALTBIN 12 A1 13 A2 15 ALTBOUT 7 A3 AEQBOUT 6 9 B0 AGTBOUT 5 11 B1 14 B2 1 B3 37 10
Chöông 10: HEÄ TUAÀN TÖÏ II. Maïch Choát (Latch) vaø Flip-Flop (FF): I. Giôùi thieäu: Latch (choát): laø maïch tuaàn töï maø noù lieân tuïc xem xeùt caùc Heä tuaàn töï laø heä maø ngoõ ra khoâng chæ phuï thuoäc vaøo caùc ngoõ ngoõ vaøo vaø laøm thay ñoåi caùc ngoõ ra baát cöù thôøi ñieåm naøo vaøo maø coøn phuï thuoäc vaøo 1 soá ngoõ ra ñöôïc hoài tieáp trôû thaønh ngoõ khoâng phuï thuoäc vaøo xung clock. vaøo thoâng qua phaàn töû nhôù. Flip_Flop: laø maïch tuaàn töï maø noù thöôøng laáy maãu caùc ngoõ vaøo vaø laøm thay ñoåi caùc ngoõ ra taïi nhöõng thôøi ñieåm xaùc ñònh Ngoõ vaøo COÅNG Ngoõ ra bôûi xung clock. (INPUT) LOGIC (OUTPUT) PHAÀN TÖÛ NHÔÙ Phaàn töû nhôù thöôøng söû duïng laø Flip_Flop. Heä tuaàn töï ñöôïc chia thaønh 2 loaïi: - Heä tuaàn töï ñoàng boä (Synchronous) - Heä tuaàn töï baát ñoàng boä (Asynchronous) Caùc maïch choát vaø FF coù 2 ngoõ ra Q vaø Q. Hai ngoõ ra naøy 1 coù giaù trò logic laø buø cuûa nhau. 2 1. Caùc maïch choát: Baûng hoaït ñoäng : Baûng hoaït ñoäng : a. Choát SR: coù 2 loaïi * Coång NAND: S R Q+ Q+ S R Q+ Q+ * Coång NOR: 0 0 Q Q 0 0 1 1 Caám 0 1 0 1 S 0 1 1 0 söû duïng 1 0 1 0 (set) Q 1 0 0 1 R Caám Q 1 1 0 0 1 1 Q Q (reset) söû duïng + Q laø traïng thaùi keá tieáp cuûa Q Kyù hieäu : Kyù hieäu : R Q S Q Q (reset) S S Q (set) R Q R Q 3 4 1
b. Choát SR coù ngoõ vaøo cho pheùp: * Khaûo saùt giaûn ñoà xung: S S (set) Q R C (enable) C Q Q R (Cho Q ban ñaàu laø 0) (reset) Kyù hieäu choát SR coù ngoõ vaøo cho pheùp tích cöïc thaáp : Baûng hoaït ñoäng : Kyù hieäu choát SR coù ngoõ vaøo C S R Q+ Q+ cho pheùp tích cöïc cao : C S R Q+ Q+ S Q 0 X X Q Q 1 X X Q Q S Q 1 0 0 Q Q C 0 0 0 Q Q 1 0 1 0 1 C R Q 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 R Q 0 1 0 1 1 1 1 1 5 0 1 1 1 1 6 c. Choát D: 2. Flip_Flop (FF): Traïng thaùi keá tieáp cuûa ngoõ ra FF seõ thay ñoåi theo ngoõ vaøo vaø D traïng thaùi tröôùc ñoù cuûa ngoõ ra taïi thôøi ñieåm thay ñoåi cuûa xung (set) Q clock (caïnh leân hoaëc caïnh xuoáng) C X Q X Q (enable) Q CK Q CK Q Xung clock caïnh leân Xung clock caïnh xuoáng Kyù hieäu choát D : Baûng hoaït ñoäng : * Baûng ñaëc tính vaø phöông trình ñaëc tính: + C D Q+ Q+ Bieåu dieãn moái quan heä cuûa ngoõ ra keá tieáp Q phuï thuoäc vaøo D Q caùc ngoõ vaøo vaø traïng thaùi ngoõ ra hieän taïi Q. 0 X Q Q * Baûng kích thích: 1 0 0 1 Bieåu dieãn giaù trò cuûa caùc ngoõ vaøo caàn phaûi coù khi ta caàn ngoõ C Q 1 1 1 0 7 + 7 ra chuyeån töø traïng thaùi hieän taïi Q sang traïng thaùi keá tieáp Q . 8 2
a. Flip_Flop D (D-FF): * Khaûo saùt giaûn ñoà xung: Baûng hoaït ñoäng : CK D Q CK DQ+ Q+ 0, 1 , X Khoâng thay ñoåi D 0 0 1 CK Q Q 1 1 0 (Cho Q ban ñaàu laø 0) •* Baûng ñaëc tính vaø • phöông trình ñaëc tính: •* Baûng kích thích: + D Q CK DQ+ Q+ D Q Q+ Q Q D 0 0 0 0, 1 , X Khoâng thay ñoåi 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 CK Q 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 9 Q+ = D D = Q + 10 b. Flip_Flop T (T-FF): c. Flip_Flop SR (SR-FF): •* Baûng hoaït ñoäng: Baûng hoaït ñoäng : T Q T Q S Q S R Q+ S Q + T Q 0 0 Q CK CK 0 Q 0 1 0 CK Q CK Q 1 Q R Q 1 0 1 R Q 1 1 X •* Baûng ñaëc tính vaø •* Baûng ñaëc tính vaø • phöông trình ñaëc tính: • phöông trình ñaëc tính: •* Baûng kích thích: •* Baûng kích thích: S R Q Q+ T Q Q+ Q Q+ T 0 0 0 0 Q Q+ S R 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 X 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 X 0 1 0 1 1 Q+ = S + R Q 1 1 0 Q+ = T ⊕⊕⊕ Q T = Q ⊕⊕⊕ Q+ 11 X 12 11 1 1 1 X S R = 0 12 3
d. Flip_Flop JK (JK-FF): e. Caùc ngoõ vaøo baát ñoàng boä: •* Baûng hoaït ñoäng: - Caùc ngoõ vaøo naøy seõ laøm thay ñoåi giaù trò ngoõ ra töùc thôøi, J Q J K Q+ J Q baát chaáp xung clock. 0 0 Q CK CK - Coù 2 ngoõ vaøo vaøo baát ñoàng boä: Preset (Pr) vaø Clear (Cl). 0 1 0 + Khi ngoõ vaøo Preset tích cöïc thì ngoõ ra Q ñöôïc set leân 1. K Q 1 0 1 K Q 1 1 Q + Khi ngoõ vaøo Clear tích cöïc thì ngoõ ra Q ñöôïc xoùa veà 0. •* Baûng ñaëc tính vaø • phöông trình ñaëc tính: Pr Pr •* Baûng kích thích: J Q J Q J K Q Q+ CK CK 0 0 0 0 Q Q+ J K 0 0 1 1 0 0 0 X K Q K Q 0 1 0 0 0 1 1 X Cl Cl 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 X 1 X 0 1 0 1 1 1 1 + Khi ngoõ vaøo Preset vaø Clear khoâng tích cöïc thì FF 1 1 0 1 13 môùi hoaït ñoäng. 1 1 1 0 Q+ = J Q + K Q 13 14 III. Boä ñeám (COUNTER): * Boä ñeám ñöôïc chia thaønh 2 loaïi: 1. Giôùi thieäu: - Boä ñeám noái tieáp (boä ñeám baát ñoàng boä): laø boä ñeám maø ngoõ ra cuûa FF tröôùc seõ laø ngoõ vaøo xung clock cho FF sau. - Boä ñeám laø heä tuaàn töï coù 1 ngoõ vaøo xung clock vaø nhieàu - Boä ñeám song song (boä ñeám ñoàng boä): laø boä ñeám maø ngoõ ra. Ngoõ ra cuûa boä ñeám chính laø ngoõ ra cuûa caùc Flip-Flop ngoõ vaøo xung clock cuûa caùc FF ñöôïc noái chung vôùi nhau. caáu thaønh boä ñeám. 2. Boä ñeám noái tieáp (Asynchronous Counter): : - Noäi dung cuûa boä ñeám taïi 1 thôøi ñieåm goïi laø traïng thaùi cuûa - Boä ñeám noái tieáp thöïc hieän caùc voøng ñeám leân hoaëc xuoáng: boä ñeám. Khi coù xung clock vaøo boä ñeám seõ chuyeån traïng thaùi töø + Ñeám leân (Count Up): noäi dung boä ñeám taêng theâm 1 khi 1 traïng thaùi hieän taïi chuyeån sang 1 traïng thaùi keá tieáp. Cöù tieáp coù xung clock. tuïc nhö vaäy seõ taïo ra 1 voøng ñeám kheùp kín. + Ñeám xuoáng (Count Down): noäi dung boä ñeám giaûm ñi 1 - Giaûn ñoà traïng thaùi cuûa boä ñeám: Q2Q1Q0 khi coù xung clock. Bieåu dieãn caùc traïng thaùi coù 000 - Boä ñeám ñöôïc taïo töø caùc FF ñeám 2, gheùp noái tieáp vôùi nhau. trong voøng ñeám vaø höôùng chuyeån traïng thaùi cuûa boä ñeám. 110 100 1 T Q 1 J Q - Modulo cuûa boä ñeám: CK Laø soá caùc traïng thaùi khaùc nhau 010 011 n 15 1 16 trong voøng ñeám: m ≤ 2 15 CK Q K Q 16 4
a. Boä ñeám ñaày ñuû (m = 2 n): * Gheùp Ck i+1 = Q i Q0(LSB) Q1 Q2(MSB) Q0(LSB) Q1 Q2(MSB) 1 J Q 1 J Q 1 J Q 1 T Q 1 T Q 1 T Q CK CK CK CK 1 K Q 1 K Q 1 K Q CK CK Q CK Q CK Q Khaûo saùt giaûn ñoà xung: laø boä ñeám xuoáng (Count Down) Khaûo saùt giaûn ñoà xung: ñaây laø boä ñeám leân (Count Up) CK CK Q0 Q0 (LSB) (LSB) Q1 Q1 17 Q2 18 Q2 17 (MSB) 18 (MSB) <<< n * Gheùp Ck i+1 = Q i b. Boä ñeám khoâng ñaày ñuû (m 2 ): + Boä ñeám xuoáng (Count Down): - Boä ñeám khoâng ñaày ñuû thöïc hieän döïa vaøo boä ñeám ñaày ñuû. Ta caàn xaùc ñònh traïng thaùi keá tieáp khoâng mong muoán cuûa voøng Q0(LSB) Q Q2(MSB) 1 ñeám khoâng ñaày ñuû. 1 J Q 1 J Q 1 J Q - Duøng traïng thaùi naøy ñeå taïo ra tín hieäu taùc ñoäng tích cöïc vaøo caùc ngoõ vaøo baát ñoàng boä Preset hoaëc Clear ñeå ñöa boä ñeám trôû veà CK CK CK CK traïng thaùi ban ñaàu (th ườ ng g ọi laø traïng thaùi reset). 1 K Q 1 K Q 1 K Q Vd: Söû duïng T-FF coù xung clock caïnh xuoáng vaø ngoõ vaøo Preset, Clear tích cöïc cao; thieát keá boä ñeám leân coù m = 5 vaø b ắt ñaàu t ừ giaù trò 0. + Boä ñeám leân (Count Up): Q2 Q1 Q0 Z Ta g ọi Z laø tín hi ệu để reset b ộ đế m. Q Q (MSB) Q0(LSB) 1 2 0 0 0 0 Z Q Q 0 0 1 0 2 1 Q0 00 01 11 10 1 T Q 1 T Q 1 T Q 0 1 0 0 0 0 1 1 0 X 1 0 0 0 1 X 1 1 0 1 1 CK CK Q CK Q CK Q 19 1 1 0 X 20 19 1 1 1 X Z = Q 2 Q0 20 5
Q (LSB) Q Q (MSB) 0 1 2 Vd: Söû duïng JK-FF coù xung clock caïnh Q2 Q1 Q0 xuoáng vaø ngoõ vaøo Pr, Cl tích cöïc thaáp; thieát keá 0 1 0 0 0 0 boä ñeám xuoáng coù m = 5 vaø b ắt ñaàu t ừ giaù trò 2. 0 0 1 0 0 0 1 T Pr Q 1 T Pr Q 1 T Pr Q 1 1 1 Tín hi ệu reset: Z = Q 2 Q1 (tích cöïc thaáp) 1 1 0 1 0 1 Q0(LSB) Q1 Q2(MSB) Ck Q Ck Q Ck Q CK Cl Cl Cl 1 1 Z Pr Pr Pr Khaûo saùt giaûn ñoà xung: 1 J Q 1 J Q 1 J Q CK CK CK CK CK Q0 1 K Q 1 K Q 1 K Q (LSB) Cl Cl Cl Q1 1 21 22 Q2 21 (MSB) IC 7490: goàm 2 boä ñeám - boä ñeám 2 vaø boä ñeám 5 (ñeám leân) IC 74393: 2 boä ñeám leân đầ y đủ 4 bit 5 3 VCC 1Q A 14 12 CK A QA 1 4 1CK 1Q B 1 11 CK B QB 2 5 Reset/Set INPUT OUTPUT 1CLR 1Q C 9 QC 6 CLR CK QD QC QB QA MR1 MR2 MS1 MS2 QD QC QB QA (MSB) 1Q 8 D (MSB) 1 1 0 X 0 0 0 0 1 X 0 0 0 0 QD 2 1 1 X 0 0 0 0 0 11 0 0, 1, NO CHANGE MR1 2Q A X X 1 1 1 0 0 1 0 COUNT UP 3 13 10 MR2 1 X 1 X 2CK 2Q B X 1 X 1 6 Counting 12 9 MS1 1 X X 1 2CLR 2Q C 7 X 1 1 X 8 MS2 (MSB) 2Q D GND 23 24 10 6
3. Boä ñeám song song (Synchronous Counter): : * Caùc böôùc thieát keá: - Laø boä ñeám maø caùc FF ñeàu söû duïng chung nguoàn xung clock; - Töø phaùt bieåu baøi toaùn xaùc ñònh soá FF söû duïng vaø daõy ñeám. khi coù xung clock vaøo thì taát caû caùc ngoõ ra FF ñeàu thay ñoåi. - Laäp baûng chuyeån traïng thaùi chæ roõ moái quan heä giöõa traïng - Khi thieát keá boä ñeám, chæ quan taâm ñeán traïng thaùi hieän taïi thaùi hieän taïi vaø traïng thaùi keá tieáp (döïa vaøo daõy ñeám). vaø traïng thaùi keá tieáp cuûa FF, maø khoâng quan taâm ñeán daïng xung clock (caïnh leân hoaëc caïnh xuoáng). T/t hieän taïi T/t keá tieáp Caùc + + + - Coù theå thieát keá boä ñeám coù voøng ñeám baát kyø. Qn-1 Q 1 Q0 Q n-1 Q 1 Q 0 ngoõ vaøo FF 0 0 0 Baûng haøm kích thích: * SR-FF * JK-FF 1 1 1 * D-FF: + + Q Q S R J K D = Q - Tìm caùc giaù trò ngoõ vaøo FF caàn phaûi coù töø giaù trò hieän taïi Qi vaø 0 0 0 X 0 X + keá tieáp Q i cuûa töøng FF (döïa vaøo baûng kích thích cuûa FF). * T-FF: 0 1 1 0 1 X 1 0 0 1 X 1 - Tìm bieåu thöùc ruùt goïn cuûa moãi ngoõ vaøo FF phuï thuoäc vaøo caùc ⊕⊕⊕ + T = Q Q 1 1 X 0 X 0 bieán traïng thaùi hieän taïi. 25 26 25 - Thöïc hieän sô ñoà logic. 26 a. Boä ñeám ñaày ñuû (m = 2 n): T2 = Q 0 T1 = Q 0 + Q 2 T0 = 1 Vd: Söû duïng T-FF kích theo caïnh leân, thieát keá boä ñeám coù daõy ñeám sau: Q 2Q1Q0 : 010, 101, 110, 001, 000, 111, 100, 011, 010, Q2(MSB) Q1 Q0(LSB) Q Q T2 2 1 T/t hieän taïi T/t keá tieáp Caùc ngoõ vaøo Q0 00 01 11 10 + + + Q2 Q1 Q0 Q 2 Q 1 Q 0 T2 T1 T0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 T2 Q T1 Q 1 T0 Q 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 2 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 Q Q T1 2 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 Q0 00 01 11 10 CK 2 CK 1 CK 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 CK Q Q Q 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 2 1 0 T2 = Q 0 T1 = Q 0 + Q 2 T0 = 1 27 28 27 28 7
b. Boä ñeám khoâng ñaày ñuû (m < 2 n): ⊕⊕⊕ Caùc traïng thaùi coù trong voøng ñeám seõ thieát keá nhö boä ñeám D2 = Q 2 Q0 D1 = Q 2 Q1 D0 = Q 2 Q1 ñaày ñuû; coøn caùc traïng thaùi dö khoâng coù trong voøng ñeám seõ Q (MSB) giaûi quyeát theo 2 caùch sau: 2 Q1 Q0(LSB) * Caùch 1: Caùc traïng thaùi dö coù traïng thaùi keá tieáp laø tuøy ñònh. Khi thieát keá caàn khôûi ñoäng giaù trò ban ñaàu cho boä ñeám; giaù trò naøy phaûi laø 1 trong nhöõng traïng thaùi coù trong voøng ñeám. 0 0 Pr Pr Pr Vd: Thieát keá boä ñeám duøng D-FF caïnh T/t hieän taïi T/t keá tieáp D2 Q D1 Q D0 Q + + + 2 1 0 leân, coù ngoõ vaøo Pr vaø Cl tích cöïc cao, Q2 Q1 Q0 Q 2 Q 1 Q 0 coù giaûn ñoà traïng thaùi sau: 0 0 0 1 0 0 Q Q Q 0 0 1 X X X Ck Ck Ck 2 1 0 2 Cl 1Cl 0Cl 000 0 1 0 1 1 0 CK Q Q Q 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 2 1 0 110 100 1 0 1 X X X 1 1 0 0 0 0 1 1 1 X X X 29 30 010 011 29 RS 30 D2 D1 D0 * Caùch 2: Cho caùc traïng thaùi dö khoâng coù voøng ñeám coù traïng * Phaân tích boä ñeám song song: thaùi keá tieáp laø 1 trong nhöõng traïng thaùi coù trong voøng ñeám. - Töø sô ñoà logic cuûa boä ñeám xaùc ñònh haøm kích thích (bieåu Q Q Q 2 1 0 thöùc cuûa caùc ngoõ vaøo cuûa töøng FF phuï thuoäc vaøo caùc ngoõ ra Qi) 001 000 - Laäp baûng traïng thaùi: töø traïng thaùi hieän taïi Qi vaø giaù trò ngoõ vaøo ta xaùc ñònh ñöôïc traïng thaùi keá tieáp cuûa FF Q+ . 101 110 100 i - Töø baûng chuyeån traïng thaùi xaùc ñònh ñöôïc giaûn ñoà traïng thaùi hoaëc khaûo saùt giaûn ñoà xung cuûa boä ñeám. 111 010 011 Q QA QB C T/t hieän taïi T/t keá tieáp Caùc ngoõ vaøo + + + T2 = Q 0 + Q 2 Q1 Q2 Q1 Q0 Q 2 Q 1 Q 0 T2 T1 T0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 JA QA JB QB JC QC 0 0 1 1 1 0 1 1 1 T = Q ⊕⊕⊕ (Q Q ) 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 2 1 0 CK CK CK 0 1 1 0 1 0 0 0 1 CK 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 KA QA KB QB 1 KC QC 1 0 1 1 0 0 0 0 1 T0 = Q 0 + Q 2 Q1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 31 32 31 32 1 1 1 1 0 0 0 1 1 8
T/t hieän taïi Caùc ngoõ vaøo T/t keá tieáp JA = Q B QC + + + QA QB QC JA KA JB KB JC KC Q A Q B Q C IC 74193: boä ñeám leân/xuoáng ñoàng boä 4 bit KA = 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 JB = Q A QC 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 15 A Q 3 K = Q + Q 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 A B A C 1 2 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 B Q J = Q B C A 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 10 6 CLR LOAD UP DOWN MODE 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 C QC KC = 1 1 X X X RESET (Asyn.) 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 9 7 D (MSB) QD 0 0 X X PRESET (Asyn.) 110 0 1 1 1 No change 101 111 11 LOAD 0 1 1 COUNT UP 0 1 1 COUNT DOWN 14 000 CLR Q Q Q 5 13 A B C UP CO CO (Carry Out) = Q DQCQBQAUP 100 001 4 12 DOWN BO BO (Borrow Out) = Q DQCQBQADOWN 33 34 011 010 33 IV. Boä ñeám thanh ghi dòch (Shift Register Counter): 1. Boä ñeám voøng (Ring Counter): Q2 Q1 Q0 Pr D2 Q D1 Q D0 Q 2 1 0 Ck Ck Ck Cl Cl CK Q Q Q RS 2 1 0 CK Clock Q2 Q1 Q0 Q 2 1 1 0 0 2 0 1 0 Q1 3 0 0 1 35 36 Q0 36 9
2. Boä ñeám voøng xoaén (Twisted-ring Counter): boä ñeám Johnson V. Thanh ghi dòch (Shift Register): Q Q Q 2 1 0 Laø thanh ghi maø döõ lieäu cuûa noù ñöôïc dòch 1 bit ôû moãi xung clock 1. Thanh ghi dòch nhaäp noái tieáp - xuaát noái tieáp (SISO): D2 Q D1 Q D0 Q SERIN SEROUT 2 1 0 D Q D Q D Q Ck Ck Ck CK Cl Cl Cl Q Q Q Ck Q Ck Q Ck Q CK RS 2 1 0 2. Thanh ghi dòch nhaäp noái tieáp – xuaát song song (SIPO): Clock Q2 Q1 Q0 CK 1Q 2Q nQ 1 0 0 0 2 1 0 0 SERIN Q2 D D D 3 1 1 0 Q Q Q 4 1 1 1 Q1 5 0 1 1 Q0 6 0 0 1 Ck Q Ck Q Ck Q 37 CK 38 37 38 3. Thanh ghi dòch nhaäp song song - xuaát noái tieáp (PISO): 4. Thanh ghi dòch nhaäp song song - xuaát song song (PIPO): SERIN X1 Y D Q SERIN X1 Y D Q 1Q 1D X0 1D X0 S S Ck Q Ck Q X1 Y D Q X1 Y D Q 2Q 2D X0 2D X0 S S Ck Q Ck Q X1 Y D Q SEROUT X1 Y D Q nQ nD X0 nD X0 S S SHIFT / LOAD SHIFT / LOAD 39 40 CLOCK Ck Q 39 CLOCK Ck Q 40 10
IC 74164: SIPO – Thanh ghi d ịch n ối ti ếp thaønh song song 1 3 A QA 2 4 B QB 5 Inputs Outputs QC 6 CLR CLK A B QA QB Q H QD 0 X X X 0 0 0 10 9 QE CLR 1 0 X X QA0 QB0 QH0 11 8 Q CLK F 1 1 1 1 Q An QGn 12 1 0 X 0 Q Q QG An Gn 13 1 X 0 0 Q An QGn QH 41 42 IC 74165: PISO – Thanh ghi d ịch song song thaønh n ối ti ếp 1 SH/LD 15 CLK INH 2 CLK Inputs Output 10 SH/LD CLK INH CLK SER A QA QB QH SER H 11 A 0 X X X a h a b h 12 B 1 0 0 X X QA0 QB0 QH0 13 C 1 0 1 X 1 Q An QGn 14 D 1 0 0 X 0 Q An QGn 3 E 1 1 X X X QA0 QB0 QH0 4 F 5 7 G QH 6 9 H QH 43 44 11
VI. Heä tuaàn töï coù ngoõ vaøo vaø ngoõ ra: Heä tuaàn töï ñöôïc chia thaønh 2 loïai tuøy thuoäc vaøo tính chaát cuûa ngoõ ra * Kieåu MEALY: HEÄ TOÅ HÔÏP X1 Z1 X2 Z2 NGOÕ VAØO NGOÕ RA Xn Zm + Q 1 D1 Q+ 2 D2 Q1 Q2 Q+ Qk k Dk Clock Traïng thaùi keá tieáp = F (traïng thaùi hieän taïi Qi vaø caùc ngoõ vaøo Xj)45 46 Giaù trò ngoõ ra = G (traïng thaùi hieän taïi Qi vaø caùc ngoõ vaøo Xj) * Kieåu MOORE: HEÄ TOÅ HÔÏP HEÄ TOÅ HÔÏP CHO NGOÕ VAØO CHO NGOÕ RA X = 0 X 1 + Z1 S0 Q 1 D1 Q1 1 X 2 Z2 0 0 Q+ Q X 2 D2 2 n Zm Q1 S S1 1 2 Q2 0 1 1 Q+ Q k Dk k Qk 1 1 S3 Clock 0 0 Traïng thaùi keá tieáp = F (traïng thaùi hieän taïi Qi vaø caùc ngoõ vaøo Xj) Giaù trò ngoõ ra = G (traïng thaùi hieän taïi Qi) 47 48 12
0 0 Thieát keá: Gaùn traïng thaùi: ⊕⊕⊕ ⊕⊕⊕ Z = X (Q 1 Q0) D1 = X Q 1 + X Q 1 Q0 D0 = Q 0 (X Q 1) S0 : Q1Q0 = 00 S1 : Q1Q0 = 01 S0 X 1 S : Q Q = 10 S : Q Q = 11 X = 1 2 1 0 3 1 0 Z 1 1 Z 0 1 0 S S S 2 1 1 3 0 1 0 0 0 D Q D Q 1 1 0 1 0 + + Z X Q 1 XQ1 Q0 Z Q 1 Q 0 00 01 11 10 Q0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 Ck 1 Ck 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 Q Q 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 Z = X Q 1 + X Q 0 + X Q 1 Q0 CK 1 0 ⊕ 1 0 0 1 0 1 = X ⊕⊕ (Q 1 Q0) 1 0 1 0 1 0 D = X Q + X Q Q 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 ⊕ 49 50 1 1 1 1 0 1 D0 = Q 0 ⊕⊕ (X Q 1) 13
BÀI TẬP CHƯƠNG 1: LÝ THUYẾT BÁN DẪN 0.6cm 1-1: Một thanh Si có mật độ electron trong bán dẫn thuần 16 3 ni = 1.5x10 e/m . Cho độ linh động của electron và lỗ 2cm 2 2 trống lần lượt là  n= 0.14m /vs và  p = 0.05m /vs. Giả sử 2cm điện trường là đồng bộ trên toàn bộ thanh bán dẫn. Tính: a) Vận tốc electron tự do và lỗ trống V = 15V b) Mật độ dòng electron tự do, lỗ trống và mật độ dòng tổng c) Điện dẫn suất và điện trở của thanh bán dẫn d) Dòng điện chạy trong thanh bán dẫn 1-2: Một thanh Si như hình có mật độ electron trong bán 16 3 dẫn thuần ni = 1.5x10 e/m bị kích thích cho đến khi mật 0.8cm độ lỗ trống là 8.5x1021 lỗ/m3. Cho độ linh động của 2 2cm electron và lỗ trống lần lượt là  n= 0.14m /vs và  p = 0.05m2/vs. Giả sử điện trường là đồng bộ trên toàn bộ 2cm thanh bán dẫn. Tính: e) Vận tốc electron tự do và lỗ trống V = 20V f) Mật độ dòng electron tự do, lỗ trống và mật độ dòng tổng g) Điện dẫn suất và điện trở của thanh bán dẫn h) Dòng điện chạy trong thanh bán dẫn 23 3 1-3: Một chuyển tiếp PN silicon được tạo nên từ bán dẫn loại P có NA = 10 acceptor/m 21 3 và bán dẫn loại N có ND = 1.2x10 donor/m . Tìm điện thế nhiệt và điện thế hàng rào của chuyển tiếp PN này. 1-4: Một diode silicon có dòng bão hoà là 0.1pA ở 20oC. Tìm dòng qua diode khi nó được phân cực thuận ở 0.55V. Tính lại dòng qua diode khi t = 100oC. Giả sử n = 1. 1-5: Dòng phân cực thuận trong chuyển tiếp PN là 1.5mA ở 27oC. Nếu Is = 2.4x10-14A và n = 1, tìm điện áp phân cực thuận. 1-6: Dòng thuận trong một chuyển tiếp PN là 22mA khi áp phân cực thuận là 0.64V. Nếu VT = 26mV và n = 1, tìm Is. 1
CHƯƠNG 2: DIODE BÁN DẪN 2-1 Sử dụng đặc tuyến V-A ở hình 1-1, hãy xác định (bằng hình vẽ) giá trị điện trở AC gần đúng khi dòng qua diode là 0,1 mA. Làm lại với điện áp trên diode là 0,64 V. Diode này là silicon hay germanium? Hình 1-1 (Bài tập 1-1) ĐS ≈320 Ω; ≈16 Ω; silicon. 2-2 Xác định điện trở DC của diode tại các điểm được chỉ ra ở bài tập 1-1. ĐS 5,4 kΩ; 183 Ω 2-3 Xác định (bằng công thức) điện trở AC gần đúng của diode tại các điểm được chỉ ra ở bài tập 1-1 (bỏ qua điện trở bulk). ĐS 260 Ω; 7,43 Ω 2-4 Một diode có dòng điện 440 nA chạy từ cathode sang anode khi phân cực ngược với điện áp là 8V. Tìm điện trở DC của diode? ĐS 18,18 MΩ 2-5 Cho mạch ở hình 1-2. Khi chỉnh điện trở có giá trị 230 Ω thì đo được điện áp là 0,68 V. Khi chỉnh điện trở có giá trị 150 Ω thì đo được điện áp là 0,69 V. Trong cá hai trường hợp, nguồn áp DC cố định là 10 V. a. Hỏi điện trở DC của diode là bao nhiêu ở mỗi lần đo? b. Hỏi điện trở AC của diode là bao nhiêu khi thay đổi điện áp trên diode từ 0,68 V lên 0,69 V? Hình 1-2 (Bài tập 1-5) 2
ĐS (a) 36,20 Ω; 24,01 Ω (b) 1,005 Ω 2-6 Cho mạch ở hình 1-3. Xác định điện áp rơi trên diode và điện trở DC? Biết rằng điện trở R = 220 Ω và I = 51,63 mA Hình 1-3 (Bài tập 1-6) ĐS 0,6414 V; 12,42 Ω 2-7 Cho mạch như hình 1-4. Cho điện áp rơi trên diode Si phân cực thuận là 0,7 V và điện áp rơi trên diode Ge phân cực thuận là 0,3 V. Giá trị nguồn áp là 9V. a. Nếu diode D1 và D2 là diode Si. Tìm dòng I? b. Làm lại câu (a) nếu D1 là Si và D2 là Ge. Hình 1-4 (Bài tập 1-7) ĐS (a) 7,6 mA; (b) 8 mA 2-8 Cho mạch như hình 1-5. Cho diode loại germanium (điện áp rơi phân cực thuận là 0,3 V). Hãy xác định sai số phần trăm do việc bỏ qua điện áp rơi trên diode khi tính dòng I trong mạch. Biết rằng áp là 3V và điện trở là 470 Ω. Hình 1-5 (Bài tâp 1-8) ĐS 11,11% 2-9 Cho mạch ở hình 1-6. Cho Vγ = 0,65 V; E = 2 V; e = 0,25sinωt; R = 1,25 kΩ. a. Tìm dòng DC qua diode. b. Tìm điện trở AC của diode (giả sử diode ở nhiệt độ phòng). c. Viết biểu thức toán học (hàm theo thời gian) của dòng điện và điện áp tổng cộng trên diode. d. Giá trị dòng tối thiểu và tối đa qua diode là bao nhiêu? Hình 1-6 (Bài tập 1-9) ĐS (a) 1,08 mA; (b) 24,07 Ω; (c) i(t)=1,08+0,1962sinωt [mA]; vD(t)=0,65+0,00472sinωt [V]; (d) imax=1,276 mA; imin=0,8838 mA 3
2-10 Hình 1-7 là đặc tuyến V-A của diode trên mạch ở hình 1-19. a. Viết phương trình đường tải và vẽ lên hình. b. Xác định (bằng hình vẽ) điện áp và dòng điện diode tại điểm tĩnh Q. c. Xác định điện trở DC tại điểm Q. d. Xác định (bằng hình vẽ) giá trị dòng qua diode tối thiểu và tối đa. e. Xác định điện trở AC của diode. Hình 1-7 (Bài tập 1-10) -4 -3 ĐS (a) I = -8.10 .V + 1,6.10 ; (b) ID ≈ 1,12 mA; vD ≈ 0,62 V; (c) 554 Ω; (d) Imax ≈ 1,3 mA; Imin ≈ 0,82 mA; (e) 31,25 Ω 2-11 Diode Si trên mạch hình 1-8 có đặc tuyến lý tưởng(Vγ = 0.7V). Tìm giá trị đỉnh của dòng i(t) và áp v(t) trên điện trở. Vẽ dạng sóng cho e(t), i(t) và v(t). Hình 1-8 (Bài tập 1-11) ĐS Ip = -15,3 mA; VRP = -15,3 V 2-12 Diode nào trên hình 1-9 phân cực thuận và diode nào phân cực ngược? Hình 1-9 (Bài tập 1-12) ĐS (a) (c) (d) phân cực thuận; (b) phân cực ngược R1 M 2-13: Cho mạch ổn áp như hình 3: Zener có Vz = 12V khi 6mA <= Iz <= 40mA; 400 2 R1 = 400  , R2 = 600  Vs R2 D2 RL a) Tính mạch Thevenin nhìn từ MN về nguồn theo 600 Vs, R1, R2 1 N 4
b) Cho Vs = 40V, tính tầm thay đổi của RL để áp trên tải vẫn giữ ổn định ở 12V c) Cho RL = 1K, tính khoảng thay đổi của Vs để áp trên tải vẫn giữ ổn định ở 12V 2.14: Cho mạch như hình vẽ, diode zener có Vz = 15V, Ri Izmin = 10mA, Izmax = 50mA Nguồn Vs không ổn định có giá trị thay đổi từ 20V đến 2 30V. Tải RL có giá trị thay đổi từ 2K đến 5K. Vs D2 RL Tính tầm thay đổi của tài Ri để áp trên tải RL vẫn ổn định ở 15V 1 5
CHƯƠNG 3: TRANSITOR 3-1 Nếu dòng điện cực phát của BJT là 12,12 mA, cho β = 100, tìm dòng điện cực nền. ĐS 0,12 mA 3-2 Nếu BJT có dòng điện rò (ICBO) là 5 μA và dòng điện cực thu là 22 mA,  = 200 , tìm: a. α (chính xác) b. dòng điện cực phát c. α (gần đúng), khi bỏ qua ICBO ĐS (a) 0,995; (b) 22,1055 mA; (c) 0,9952 3-3 Cho họ đặc tuyến vào CB của BJT như hình 3-1. Nếu α = 0,95, tìm IC khi VBE = 0,72 V và VCB = 10V. Hình 3-1 (Bài tập 3-3) ĐS ≈ 7,6 mA 3-4 Một BJT có ICBO = 0,1 μA và ICEO = 16 μA. Tìm α. ĐS 0,99375 3-5 Một BJT NPN có họ đặc tuyến vào CE như hình 3-2 và họ đặc tuyến ra CE như hình 3-3. a. Tìm IC khi VBE = 0,7 V và VCE = 20V b. Tìm β tại điểm này (bỏ qua dòng điện rò) ĐS (a) ≈ 0,95; (b) ≈ 95 3-6 Trên mạch hình 3-4, tìm: a. IC khi VCB = 10V b. VCB khi IC = 1 mA ĐS (a) 1,515 mA; (b) 11,7 V 3-7 BJT Si trên hình 3-5 có họ đặc tuyến ra CB như hình 3-6. a. Vẽ đường tải lên họ đặc tuyến này và xác định (bằng đồ thị) VCB và IC tại điểm phân cực. b. Xác định điểm phân cực mà không dùng họ đặc tuyến. ĐS (a) 19,5 mA; 4,2 V (gần đúng); (b) 20 mA; 4 V 6
Hình 3-2 (Bài tập 3-5) Hình 3-3 (Bài tập 3-5) Hình 3-4 (Bài tập 3-6) Hình 3-5 (Bài tập 3-7) 3-8 Trên mạch hình 3-7, tìm: a. VCE khi IC = 1,5 mA b. IC khi VCE = 12 V 7
c. VCE khi IC = 0 ĐS (a) 16,95 V; (b) 2, 55 mA; (c) 24 V Hình 3-6 (Bài tập 3-7) Hình 3-7 (Bài tập 3-8) 3-9 BJT Si trên hình 3-8 có họ đặc tuyến ra CE như hình 3-9, giả sử β = 105. a. Vẽ đường tải trên họ đặc tuyến này và xác định (bằng đồ thị) VCE và IC tại điểm phân cực. b. Tìm giá trị gần đúng của ICEO của transistor. c. Tính VCE và IC tại điểm phân cực mà không sử dụng họ đặc tuyến. Hình 3-8 (Bài tập 3-9) 8
Hình 3-9 (Bài tập 3-9) ĐS (a) 42,5 mA; 3,8 V (gần đúng); (b) 1 mA (gần đúng); (c) 42 mA; 3,8 V 3-10 Tìm giá trị của RB trong mạch hình 3-10 làm cho transistor Si bão hòa. Giả sử rằng β = 100 và VCES = 0,3 V. ĐS 209,86 KΩ Hình 3-10 (Bài tập 3-10) 3-11 Ngõ vào mạch hình 3-11 là một xung 0 – E (V). Nếu BJT Si có β = 120; VCES = 0, tìm giá trị của E để BJT hoạt động ở chế độ khóa (lớp D). Hình 3-11 (Bài tập 3-11) ĐS ≥ 10 V 3-12 Tìm giá trị tĩnh của IC và VCE trong mạch ở hình 3-12. 9
Hình 3-12 (Bài tập 3-12) ĐS 1,98 mA; 10,05 V 3-13 Giá trị của IC trong mạch hình 3-12 sẽ bằng bao nhiêu nếu β thay đổi từ 120 thành 300. Phần trăm thay đổi của IC là bao nhiêu? ĐS 2 mA; 1,01% 2-14 a. Tìm giá trị độ lợi áp toàn phần (vL / vS) của tầng khuếch đại ở hình 3-13 b. Độ lợi này sẽ thay đổi bao nhiêu phần trăm nếu giá trị tĩnh của dòng điện tăng 10%. Hình 3-13 (Bài tập 3-14) ĐS (a) -183,8; (b) 9,8% 2-15 Cho mạch hình 3.14 a. Tính điểm tĩnh Q của BJT b. Tìm điện áp hiệu dụng (rms) trên tải vL ở mạch hình 3-14. c. Làm lại câu a nếu bỏ đi tụ thoát CE. ĐS (a) 1,12 V rms; (b) 18,25 mV rms Hình 3-14 (Bài tập 3-15) 10
2-16 BJT ở mạch hình 3-15 có họ đặc tuyến ra CE như hình 3-16. a. Vẽ đường tải DC và đường tải AC lên họ đặc tuyến ra. b. Xác định độ lợi áp của mạch nếu nguồn áp vào 24 mV p-p làm cho dòng điện cực nền thay đổi 20 μA Hình 3-15 (Bài tập 3-16) Hình 3-16 (Bài tập 3-16) ĐS (b) -58,3 2-17 BJT Si trong tầng khuấch đại trên mạch hình 3-17 có α = 0,99 và điện trở cực C là rc = 2,5 MΩ. Tìm: a. Điện trở vào của tầng khuếch đại. b. Điện trở ra của tầng khuếch đại. c. Độ lợi áp của tầng khuếch đại. d. Độ lợi dòng của tầng khuếch đại. 11
Hình 3-17 (Bài tập 3-17) ĐS (a) 23,06 Ω; (b) 19 KΩ; (c) 433,65; (d) 0,99 2-18 Tìm độ lợi áp của mạch khuếch đại ở hình 3-18, biết transistor là loại Ge. Hình 3-18 (Bài tập 3-18) ĐS 195,27 2-19 Tìm điện áp hiệu dụng (rms) trên tải vL ở mạch khuếch đại hình 3-19 khi RL có giá trị là: a. 1 KΩ b. 10 KΩ c. 100 KΩ Cho biết β = 100. Hình 3-19 (Bài tập 3-19) ĐS (a) 0,59 V rms; (b) 1,91 V rms; (c) 2,46 V rms 2-20 a. Cho mạch khuếch đại ở hình 3-20, tìm giá trị của RB để ngõ ra dao động p-p tối đa. b. Giá trị p-p tối đa của vS là bao nhiêu với RB tìm được ở câu a. 12
Hình 3-20 (Bài tập 3-20) ĐS (a) 601,7 KΩ; (b) 58,08 mV p-p 2-21 Cho mạch khuếch đại ở hình 3-21, tìm: a. Điện trở vào của tầng khuếch đại. b. Điện trở ra của tầng khuếch đại. c. Độ lợi áp của tầng khuếch đại. d. Độ lợi áp toàn phần của tầng khuếch đại. Hinh 3-21 (Bài tập 3-21) ĐS 2-22 Tìm điện áp ra ở mạch hình 3-22. Hình 3-22 (Bài tập 3-22) ĐS 2-23 Tìm hỗ dẫn của transistor trên mạch hình 3-23 ở nhiệt độ phòng, khi: a. RB = 330 KΩ và β = 50 b. RB = 330 KΩ và β = 150 c. RB = 220 KΩ và β = 50 Hinh 3-23 (Bài tập 3-23) 2-24 Vẽ sơ đồ mạch tương đương về AC của mạch khuếch đại ở hình 3-24 sử dụng mô hình hỗ dẫn của transistor,biết rằng β = 100 13
Hình 3-24 (Bài tập 3-24) ĐS βre = 1,08 KΩ; gm = 92,47 mS 2-25 Cho mạch hình 3.25 a) Tìm R1, R2 để ngỏ ra đạt điều kiện maxswing (biên độ cực đại không bị méo dạng). b) Tìm dòng tải IL và dòng collector IC xoay chiều trong trường hợp này: c) Tính độ lợi dòng Ai = IL/II Vcc = 10V R2 Rc 900 C1 -> oo IL C3 -> oo Q1 = 0.99 RL R1 Ii 900 100 Re C2 > oo 0 Hình 3-25 (Bài tập 3-25) 3-26 Cho mạch hình 3.26, cho  = 100. a) Tìm Rc để điện áp ngỏ ra cực đại (điều kiện maxswing) b) Tính điểm Q và biên độ điện áp ngỏ ra khi đó c) Tính Rin, Rout khi đó Vcc = 10V R2 Rc C1 -> oo 9K C3 -> oo Q1 RL R1 Ii 1K 1K 100 Re C2 > oo Rout Rin 0 Hình 3-26 (Bài tập 3-26) 14
2-26 Cho mạch hình 3-27, cho  = 100 a) Tính điểm tĩnh Q của mạch b) Tìm biên độ cực đại không méo dạng của điện áp vL. c) Tính A = VL/Ii, Rin, Rout Vcc = 25V Rc R2 1K 20K C1 -> oo Q1 C2 -> oo R1 + Ii RL 5K 2K Re VL 1K - 0 Rin Rout Hình 3-27 (Bài tập 3-27) 15
Bài tập chương 5 1. Tìm vo d/. a/. e/. b/. c/. f/.
2. Tìm vo theo Vi 3. Tìm vo1, vo2 theo V1 4. Tìm Vo theo Vi
5. Tìm vo1,vo2 và io theo V1,V2 6. Tìm VL và Vo2 theo Vi 7. Tìm Vo1,Vo2 và VL theo Vi
8. Tìm Vo1 và Vo theo V1,V2,V3,V4 9. Tìm Vo1 và Vo theo Vref 10. Tìm Vo theo V1,V2 11. Tìm Vo theo V1,V2
BÀI TẬP KỸ THUẬT SỐ Chương 1: Các hệ thống số đếm 1-1 Biểu diễn các số sau trong hệ nhị phân (binary) a. 23 b. 14 c. 27 d. 34 ĐS 1-2 Biểu diễn các số sau trong hệ nhị phân (binary) a. 23H b. 14H c. C06AH d. 5DEFH ĐS 1-3 Biểu diễn các số sau trong hệ thập phân (decimal) a. 01101001B b. 01111111B c. 10000000B d. 11111111B ĐS 1-4 Biểu diễn các số sau trong hệ thập phân (decimal) a. 1FH b. 10H c. FFH d. 03H ĐS 1-5 Biểu diễn các số sau trong hệ thập lục phân (hex) a. 100 b. 128 c. 127 d. 256 ĐS 1-6 Biểu diễn các số sau trong hệ thập lục phân (hex) a. 01111100B b. 10110001B c. 111100101011100000B d. 0110110100110111101B ĐS 1-7 Biểu diễn các số cho ở bài 1-1 và 1-3 thành hệ thập lục phân (hex). 1-8 Biểu diễn các số cho ở bài 1-2 và 1-6 thành hệ thập phân (decimal). 1-9 Biểu diễn các số cho ở bài 1-4 và 1-5 thành hệ nhị phân (binary). 1-10 Đổi các số sau sang hệ nhị phân a. 27,625 b. 12,6875 c. 6,345 d. 7,69 ĐS
1-11 Đổi các số sau sang hệ bát phân (octal) a. 1023H b. ABCDH c. 5EF,7AH d. C3,BF2H 1-12 Đổi các giá trị sau thành byte a. 2KB b. 4MB c. 128MB d. 1GB ĐS 1-13 Lấy bù 1 các số sau a. 01111010B b. 11101001B c. 00000000B d. 11111111B ĐS 1-14 Lấy bù 2 các số sau a. 10101100B b. 01010100B c. 00000000B d. 11111111B ĐS 1-15 Lấy bù 9 các số sau a. 3 b. 14 c. 26 d. 73 ĐS 1-16 Lấy bù 10 các số sau a. 7 b. 25 c. 62 d. 38 ĐS 1-17 Biểu diễn các số sau trong hệ nhị phân có dấu 4 bit a. 5 b. -5 c. 7 d. -8 ĐS 1-18 Biểu diễn các số sau trong hệ nhị phân có dấu 8 bit a. 5 b. -5 c. 34 d. -26 e. -128 f. 64 g. 127 ĐS
1-19 Cho các số nhị phân có dấu sau, hãy tìm giá trị của chúng a. 0111B b. 1000B c. 0000B d. 1111B e. 0011B f. 1100B g. 0111111B h. 00000000B i. 11111111B j. 10000000B ĐS 1-20 Cho các số nhị phân sau, hãy xác định giá trị của chúng nếu chúng là (i) số nhị phân không dấu; (ii) số nhị phân có dấu a. 0000B b. 0001B c. 0111B d. 1000B e. 1001B f. 1110B g. 1111B ĐS 1-21 Biểu diễn các số sau thành mã BCD (còn gọi là mã BCD 8421 hay mã BCD chuẩn) a. 2 b. 9 c. 10 d. 255 ĐS 1-22 Làm lại bài 1-21, nhưng đổi thành mã BCD 2421 (còn gọi là mã 2421) ĐS 1-23 Làm lại bài 1-21, nhưng đổi thành mã BCD quá 3 (còn gọi là mã quá 3 – XS3) ĐS 1-24 Cho các mã nhị phân sau, hãy đổi sang mã Gray a. 0111B b. 1000B c. 01101110B d. 11000101B ĐS 1-25 Cho các mã Gray sau, hãy đổi sang mã nhị phân a. 0110B b. 1111B c. 11010001B d. 00100111B ĐS 1-26 Cho các mã nhị phân sau, hãy xác định giá trị của chúng nếu chúng là (i) số nhị phân không dấu; (ii) số nhị phân có dấu; (iii) mã BCD; (iv) mã 2421; (v) mã quá 3; (vi) mã Gray a. 1000011B b. 110101B
c. 1101100B d. 01000010B ĐS 1-27 Làm lại bài 1-26 với a. 10000101B b. 0101101B c. 10000000B d. 01111111B ĐS 1-28 Thực hiện các phép toán sau trên số nhị phân có dấu 4 bit a. 3+4 b. 4-5 c. -8+2 d. -4-3 1-29 Thực hiện các phép toán sau trên số nhị phân có dấu 4 bit, nếu kết quả bị tràn thì tìm cách khắc phục a. 5-7 b. 5+7 c. -2+6 d. -1-8 1-30 Thực hiện các phép toán sau trên số nhị phân có dấu 8 bit và cho biết kết quả có bị tràn hay không a. 15+109 b. 127-64 c. 64+64 d. -32-96 ĐS 1-31 Thực hiện các phép toán sau trên số BCD a. 36+45 b. 47+39 c. 66-41 d. 93-39 e. 47-48 f. 16-40
Chương 2: Đại số Boole 2-1 Chứng minh các đẳng thức sau bằng đại số a. AB + AD + BCD = (A + D)(A + C)(B + D) b. CD + BC + ABD = (A + C)(B + C)(B + D) c. Z + XY + XZ = (X + Z)(Y + Z) d. A ⊕ B = A ⊕ B e. AB(A ⊕ B ⊕ C) = ABC 2-2 Cho bảng chân trị sau CBAF1F2 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 a. Viết biểu thức của hàm F1 và F2 b. Viết biểu thức hàm F1 dưới dạng tích các tổng (POS) c. Viết biểu thức hàm F2 dưới dạng tổng các tích (SOP) d. Viết hàm F1 dưới dạng Σ và Π e. Viết hàm F2 dưới dạng Σ và Π 2-3 Cho bảng chân trị sau ABCF1F2 0 0 0 1 1 0 0 1 0 X 0 1 0 X 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 X 1 1 0 X X 1 1 1 0 0 a. Viết biểu thức các hàm F1 và F2 b. Viết dạng Σ và Π cho hàm F1 và F2 2-4 Cho các hàm sau F (A, B,C, D) = ABCD + ABD + ACD + A.C 1 F2 (A, B,C, D) = (B + C + D)(A + C + D)(B + D) Hãy lập bảng chân trị của F1 và F2 2-5 Cho các hàm sau F1 (A, B,C, D) = ∑(0,1,2,4,6,8,12) + d(3,13,15) F2 (A, B,C, D) = ∏(1,3,4,5,11,12,14,15).d(0,6,7,8) Hãy lập bảng chân trị của F1 và F2 2-6 Cho giản đồ xung sau
A B C D F1 F2 F3 a. Viết biểu thức các hàm F1, F2 và F3 b. Viết dạng Σ và Π cho hàm F1, F2 và F3 2-7 Cho bảng chân trị sau A B C D F1 F2 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 X X X 1 0 a. Viết biểu thức các hàm F1 và F2 b. Viết dạng Σ và Π cho hàm F1 và F2 2-8 Biểu diễn các hàm đã cho trong các bài từ 2-2 đến 2-7 trên bìa Karnaugh 2-9 Cho sơ đồ mạch sau, hãy viết biểu thức chuẩn 1 và 2 của F1 và F2 Y F1 X Z F2 2-10 Cho sơ đồ mạch và giản đồ xung các tín hiệu vào như sau, hãy vẽ dạng tín hiệu F. A B C F
A B C 2-11 Cho sơ đồ mạch như sau A Y0 B Y1 Y2 E Y3 D Lập bảng chân trị và viết các hàm trong các trường hợp sau a. E=0 và D=0 b. E=0 2-12 Tìm dạng chuấn 1 và 2 của các hàm sau F1 (X ,Y, Z) = XY + YZ + XZ F (X ,Y, Z) = XY + XZ 2 F3 (A, B,C) = A + C + AB F4 (A, B,C) = (A ⊕ B) + ABC 2-13 Dùng bìa Karnaugh rút gọn các hàm sau F1 (A, B,C, D) = ∑(0,1,2,4,5,8,10,12,14) F2 (A, B,C) = ∏(0).d(1,2,3,4,5,6,7) F3 (A, B,C, D) = ABCD + AB + A(C ⊕ D) + ABC + CD F4 (A, B,C, D, E) = ∏(1,3,4,5,6,9,12,14,20,21,22,25,28,29).d(13,16,30) 2-14 Dùng bìa Karnaugh rút gọn các hàm sau F1 (A, B,C, D) = ∑(1,2,4,7,9,15) + d(3,5) F2 (A, B,C, D) = ∑(0,1,2,4,5,8,10,11,14,15) F3 (A, B,C, D) = ∏(2,5,7,8,13,15).d(0,10) F4 (A, B,C, D) = ∏(0,2,4,5,6,8,10,12,13) 2-15 Cho hàm F(A,B,C,D) biểu diễn trên giản đồ xung như sau
A B C D F a. Viết biểu thức chuẩn 2 của hàm F b. Biểu diễn hàm trên bìa Karnaugh c. Rút gọn hàm F và vẽ mạch thực hiện chỉ dùng cổng NAND 2-16 Rút gọn hàm sau và thực hiện bằng cổng NAND 2 ngõ vào F(A, B,C, D) = ∑(4,6,9,10,12,14) + d(8,11,13) 2-17 Rút gọn hàm sau và thực hiện bằng cổng NOR 2 ngõ vào F(A, B,C, D) = ∏(0,2,3,4,6,9,10,11).d(7,13,15) 2-14 Thực hiện hàm F(A, B,C, D) = B(C + D) + ACD chỉ dùng cổng NAND 2-15 Thực hiện hàm F(A, B,C, D) = (A + B)(C + BCD) chỉ dùng cổng NOR 2-16 Cho các hàm sau F1 (A, B,C, D) = A ⊕ B + (BCD + BCD)C + A ⊕ B + BDC F2 (A, B,C, D) = (A + C)(C + D) + ABD F3 (A, B,C, D) = AB + ABD(B + CD) a. Hãy biểu diễn các hàm trên bìa Karnaugh b. Viết biểu thức tích các tổng (POS) cho các hàm c. Rút gọn và vẽ mạch thực hiện dùng toàn cổng NAND 2-17 Cho các hàm sau F1 (A, B,C, D) = ∑(0,2,3,4,6,7,8) + d(5,12,14) F2 (A, B,C, D) = ∏(2,3,8,9,10,12,14,15).d(0,11,13) a. Rút gọn hàm F1 và thực hiện F1 dùng cấu trúc cổng AND-OR b. Rút gọn hàm F2 và thực hiện F2 dùng cấu trúc cổng OR-AND c. Thực hiện F1 dùng cấu trúc toàn NAND d. Thực hiện F2 dùng cấu trúc toàn NOR 2-18 Cho bảng chân trị sau G1 G2 X2 X1 X0 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 0 X X X X 0 0 0 0 0 0 0 0 X 1 X X X 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1