điện tử số phần 2

Chương II
Giới thiệu về mạch số
Thiết kế số
Giới thiệu về mạch số:
các biến, hàm, bảng trân lý, cổng logic và các mạng logic
Người trình bày:
Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng
TexPoint fonts used in EMF: AAAAA
Mạch logic
Mạch logic thực hiện các hoạt động trên các tín hiệu số:
Được thực hiện dưới dạng mạch điện tử với giá trị là các tín hiệu giới hạn về các biến có giá trị rời rạc
Mạch logic nhị phân chỉ có 2 giá trị, 0 và 1
Dạng tổng quát của mạch logic là mạng chuyển mạch
3
Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng
Đại số Boolean
Ứng dụng trực tiếp vào mạng chuyển mạch:
Làm việc với thiết bị 2 trạng thái  đại số Boolean 2 giá trị
Dùng các biến Boolean (X,Y...) để biểu diễn đầu vào và đầu ra của mạng chuyển mạch
Biến chỉ có thể nhận một trong 2 giá trị, 0 hoặc 1
Các biến này ko phải là các số nhị phân, đơn giản nó chỉ là biểu diễn 2 trạng thái của biến Boolean,
Nhìn chung, nó không là điện áp, mặc dù, trong một số mạch điện, nó được dùng để biểu diễn mức điện áp cao/thấp ở đầu vào hoặc đầu ra,
4
Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng
Các biến và các hàm
Phần tử nhị phân đơn giản nhất là chuyển mạch có 2 trạng thái
Nếu một chuyển mạch được điều khiển bởi một biến x. Ta nói rằng, chuyển mạch đóng nếu x=1 và ngắt nếu x=0
5
Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng
Các biến và các hàm (cont.)
Giả sử dùng chuyển mạch để điều khiển đèn:
Đầu ra được định nghĩa là trạng thái của đèn L;
L=1  đèn sáng,
L=0  đèn tắt
Trạng thái của đèn là hàm của x; L(x)=x
L(x): hàm logic
x: biến vào
6
Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng
Các biến và các hàm (cont.) - AND
Xét trường hợp 2 chuyển mạch được dùng để bật/tắt đèn
Theo cách đấu nối tiếp thì đèn chỉ sáng khi cả 2 chuyển mạch cùng được đóng:
L(x1,x2)=x1.x2
L=1 iff x1=1 AND x2=1
7
Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng
Các biến và các hàm (cont.) - OR
Xét trường hợp 2 chuyển mạch được dùng để bật/tắt đèn
Theo cách đấu song song thì đèn chỉ sáng khi 1 trong 2 chuyển mạch, hoặc cả 2 được đóng:
L(x1,x2)=x1+x2
L=1 if x1=1 OR x2=1
8
Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng
Các biến và các hàm (cont.) –
nối hỗn hợp AND và OR
Nối hỗn hợp sẽ cho ra các hàm logic đa dạng
L(x1,x2)=(x1+x2 ) x3

9
Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng
Các biến và các hàm (cont.) –
nối hỗn hợp AND và OR
Hàm logic gì đây ?

L(x1,x2,x3,x4)=(x1x4 )+( x2x3)
10
Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng
Các biến và các hàm (cont.) – NOT
Như đã thấy, đèn sáng khi x=1, vậy bây giờ ngược lại thì:
Nghịch đảo
L(x)=1 if x=0 và L(x)=0 if x=1
Hay L(x)=x’
Ký hiệu: , x’, hay NOT x
11
Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng
Các biến và các hàm (cont.) – Nghịch đảo của hàm
Có thì nghịch đảo của hàm f() sẽ là:


Ví dụ:
12
Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng
Bảng chân lý (truth table)
Liệt kê thành bảng để mô tả đầy đủ cho một hàm logic
Giá trị kết quả của hàm là tổ hợp của các đầu vào
13
Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng
Bảng chân lý (truth table) – Hàm 3 biến
14
Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng
Cổng logic và mạng
Các phép AND, OR hay NOT có thể được thực hiện bằng mạch điện, và mạch điện đó được gọi là cổng logic
Cổng logic có thể có nhiều đầu vào, một đầu ra là hàm của các đầu vào
AND gates
15
Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng
Cổng logic và mạng
OR gates
NOT gates
16
Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng
Cổng logic và mạng
Mạch lớn hơn được xây dựng dựa trên các cổng logic cơ bản và được gọi là mạng logic hay mạch logic
17
Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng
Cổng logic và mạng
Vẽ bảng trân lý và vẽ mạch logic cho hàm
18
Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng
Phân tích mạng logic
Phân tích là việc ngược lại của thiết kế
Để phân tích hàm chức năng của một mạng logic, tất cả các khả năng đầu vào được đưa vào để lấy kết quả ra.
f(x1,x2)=x1x2+x1
19
Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng
Phân tích mạng logic (cont.)
Để phân tích, các biến đầu vào và đầu ra có thể được biểu diễn dưới dạng biểu đồ thời gian
20
Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng