Chuong-1

Views:
 
Category: Education
     
 

Presentation Description

Điện Tử Số

Comments

Presentation Transcript

§iÖn Tö sè Digital Electronics:

1 §iÖn Tö sè Digital Electronics Ths NguyÔn Quang Ninh Bé m«n Kü thuËt M¸y tÝnh Khoa C«ng nghÖ Th«ng tin Tr­êng §¹i häc Vinh Vinh, 08/2006

L­u ý quan träng:

2 L­u ý quan träng Bµi gi¶ng §iÖn tö sè nµy thuéc b¶n quyÒn cña t¸c gi¶: Ths NguyÔn Quang Ninh Gi¶ng viªn Bé m«n Kü thuËt m¸y tÝnh Khoa C«ng nghÖ Th«ng tin Tr­êng §¹i häc Vinh Kh«ng ®­îc tù ý sao chÐp! Mäi ý kiÕn ®ãng gãp xin vui lßng göi vÒ: §Þa chØ Khoa CNTT, Tr­êng §¹i häc Vinh E-mail: ninhdhvinh@yahoo.com

Tµi liÖu tham kh¶o:

3 Tµi liÖu tham kh¶o §Æng V¨n ChuyÕt, Kü thuËt §iÖn tö sè , NXB GD, 2000. NguyÔn Thuý V©n, Kü thuËt sè , NXB KHKT. §¹i häc Thanh Hoa (B¾c Kinh), C¬ së kü thuËt ®iÖn tö sè , NXB GD. VN-Guide, M¹ch sè , NXB Thèng kª, 2001. Roger L. Tokheim, Digital Electronics , Macmillan/McGraw-Hill, 1994.

Néi dung bµi gi¶ng:

4 Néi dung bµi gi¶ng Ch­¬ng 1: C¸c kh¸i niÖm c¬ b¶n Ch­¬ng 2: M¹ch logic tæ hîp Ch­¬ng 3: Flip-Flop Ch­¬ng 4: M¹ch d·y

§iÖn tö sè:

5 §iÖn tö sè Ch­¬ng 1 C¸c kh¸i niÖm c¬ b¶n

Néi dung ch­¬ng 1:

6 Néi dung ch­¬ng 1 C¸c hÖ thèng ®Õm vµ m· C¬ së ®¹i sè logic C¸c ph­¬ng ph¸p biÔu diÔn hµm logic Tèi thiÓu ho¸ hµm logic Vi m¹ch .

C¸c hÖ thèng ®Õm vµ m·:

7 C¸c hÖ thèng ®Õm vµ m· HÖ thËp ph©n (Decimal System)  Con ng­êi sö dông HÖ nhÞ ph©n (Binary System)  M¸y tÝnh sö dông HÖ thËp lôc ph©n (Hexadecimal System)  Dïng ®Ó viÕt gän sè nhÞ ph©n ChuyÓn ®æi hÖ ®Õm Mét sè lo¹i m·

HÖ thËp ph©n (Decimal System):

8 HÖ thËp ph©n (Decimal System) C¬ sè 10 Dïng 10 ch÷ sè: 0, 1, 2, ..., 9 Dïng n ch÷ sè thËp ph©n cã thÓ biÓu diÔn ®­îc 10 n gi¸ trÞ kh¸c nhau: 00...0 = 0 99...9 = 10 n – 1

VÝ dô:

9 XÐt sè thËp ph©n: 215 C¸c ch÷ sè : 215 : 10 = 21 d­ 5 21 : 10 = 2 d­ 1 2 : 10 = 0 d­ 2 HoÆc: 215 = 2*10 2 + 1*10 1 + 5*10 0 VÝ dô

HÖ nhÞ ph©n (Binary System):

10 HÖ nhÞ ph©n (Binary System) C¬ sè 2 Dïng 2 ch÷ sè: 0, 1 Ch÷ sè nhÞ ph©n gäi lµ bit ( bi nary digi t ) Bit lµ ®¬n vÞ th«ng tin nhá nhÊt Dïng n ch÷ sè nhÞ ph©n cã thÓ biÓu diÔn ®­îc 2 n gi¸ trÞ kh¸c nhau: 00...0 = 0 11...1 = 2 n - 1

HÖ nhÞ ph©n (Binary System):

11 HÖ nhÞ ph©n (Binary System) D¹ng tæng qu¸t cña sè nhÞ ph©n: Gi¶ sö cã mét sè nhÞ ph©n A: A = a n a n-1 ... a 1 a 0 , a -1 a -2 ... a -m Khi ®ã, gi¸ trÞ cña A ®­îc tÝnh nh­ sau: A = a n *2 n + a n-1 *2 n-1 + ... + a 0 *2 0 + + a -1 *2 -1 + a -2 *2 -2 + ... + a -m *2 -m

VÝ dô:

12 VÝ dô Cã sè nhÞ ph©n nh­ sau: 1011 1001 (2) Khi ®ã, gi¸ trÞ cña chóng ®­îc tÝnh lµ: 1011 1001 (2) = = 2 7 + 2 5 + 2 4 + 2 3 + 2 0 = 128 + 32 + 16 + 8 + 1 = 185 (10)

HÖ thËp lôc ph©n (Hexadecimal System):

13 C¬ sè 16 Dïng 16 ch÷ sè: 0,1,..., 9, A, B, ..., F Dïng ®Ó viÕt gän cho sè nhÞ ph©n: cø mét nhãm 4 bit sÏ ®­îc thay b»ng mét ch÷ sè Hexa Dïng n ch÷ sè Hexa cã thÓ biÓu diÔn ®­îc 16 n gi¸ trÞ kh¸c nhau: 00...0 = 0 FF...F = 16 n - 1 HÖ thËp lôc ph©n (Hexadecimal System)

ChuyÓn ®æi hÖ ®Õm:

14 ChuyÓn ®æi hÖ ®Õm Tõ c¬ sè 10  c¬ sè a bÊt kú Tõ c¬ sè a bÊt kú  c¬ sè 10 Tõ c¬ sè a bÊt kú  c¬ sè b bÊt kú

ChuyÓn ®æi tõ c¬ sè 10  c¬ sè a:

15 ChuyÓn ®æi tõ c¬ sè 10  c¬ sè a Nguyªn t¾c chung: chia liªn tiÕp cho a råi lÊy phÇn d­ theo thø tù ng­îc l¹i. ChuyÓn ®æi tõ c¬ sè 10  c¬ sè 2: C¸ch 1: theo nguyªn t¾c chung C¸ch 2: ph©n tÝch thµnh tæng c¸c luü thõa cña 2 ChuyÓn ®æi tõ c¬ sè 10  c¬ sè 16: C¸ch chuyÓn: theo nguyªn t¾c chung

ChuyÓn ®æi tõ c¬ sè 10  c¬ sè a:

16 ChuyÓn ®æi tõ c¬ sè 10  c¬ sè a VÝ dô 1: ChuyÓn ®æi sè 61 10 sang hÖ nhÞ ph©n C¸ch 1 : chia liªn tiÕp cho 2 råi lÊy phÇn d­: 61 : 2 = 30 d­ = 1 30 : 2 = 15 d­ = 0 15 : 2 = 7 d­ = 1 7 : 2 = 3 d­ = 1 3 : 2 = 1 d­ = 1 1 : 2 = 0 d­ = 1 VËy: 61 10 = 111101 2

ChuyÓn ®æi tõ c¬ sè 10  c¬ sè a:

17 ChuyÓn ®æi tõ c¬ sè 10  c¬ sè a VÝ dô 1: ChuyÓn ®æi sè 61 10 sang hÖ nhÞ ph©n C¸ch 2 : ph©n tÝch thµnh tæng c¸c lòy thõa cña 2: 61 = 32 + 16 + 8 + 4 + 1 = 2 5 + 2 4 + 2 3 + 2 2 + 2 0 = 1.2 5 + 1.2 4 + 1.2 3 + 1.2 2 + 0.2 1 + 1.2 0 VËy: 61 (10) = 111101 (2)

ChuyÓn ®æi tõ c¬ sè 10  c¬ sè a:

18 ChuyÓn ®æi tõ c¬ sè 10  c¬ sè a VÝ dô 2: ChuyÓn ®æi sè 940 sang hÖ thËp lôc Thùc hiÖn: chia liªn tiÕp cho 16 råi lÊy phÇn d­ 940 : 16 = 58 d­ 12 = C 58 : 16 = 3 d­ 10 = A 3 : 16 = 0 d­ 3 VËy: 940 10 = 3AC 16

ChuyÓn ®æi tõ c¬ sè a  c¬ sè 10:

19 ChuyÓn ®æi tõ c¬ sè a  c¬ sè 10 VÝ dô 3: ChuyÓn ®æi 1101101 2  hÖ 10 1101101 2 = = 1.2 6 + 1.2 5 + 0.2 4 + 1.2 3 + 1.2 2 + 0.2 1 + 1.2 0 = 64 + 32 + 8 + 4 + 1 = 109 10 VÝ dô 4: ChuyÓn ®æi 2BD 16  hÖ 10 2BD 16 = 2.16 2 + 11.16 1 + 13.16 0 = 512 + 176 + 13 = 701 10

ChuyÓn ®æi tõ c¬ sè a  c¬ sè b:

20 ChuyÓn ®æi tõ c¬ sè a  c¬ sè b C¸ch chuyÓn: a  10  b Tr­êng hîp riªng: 2  16; 16  2 0000 = 0 0100 = 4 1000 = 8 1100 = C 0001 = 1 0101 = 5 1001 = 9 1101 = D 0010 = 2 0110 = 6 1010 = A 1110 = E 0011 = 3 0111 = 7 1011 = B 1111 = F

ChuyÓn ®æi tõ c¬ sè a  c¬ sè b:

21 ChuyÓn ®æi tõ c¬ sè a  c¬ sè b VÝ dô 5: chuyÓn 1C2E5F6 16  nhÞ ph©n: 1C2E5F 16 = 1 1100 0010 1110 0101 1111 0110 2 VÝ dô 6: chuyÓn 11001111001111101 2  16 1 1001 1110 0111 1101 2 = 19E7D 16

Mét sè lo¹i m·:

22 Mét sè lo¹i m· M· nhÞ ph©n : c¸c sè thËp ph©n ®­îc biÕn ®æi sang d¹ng ë hÖ nhÞ ph©n M· BCD ( B inary C oded D ecimal): biÓu diÔn c¸c ch÷ sè thËp ph©n tõ 0 ®Õn 9, dïng m· nhÞ ph©n. Cßn ®­îc gäi lµ m· 8-4-2-1 M· thõa 3 (Excess-3): lÊy m· BCD céng 3 vµo mçi sè m·. M· Gray : hai sè kÒ nhau chØ kh¸c nhau 1 bit, kh¸c theo thø tù tõ bit thÊp ®Õn bit cao. Cßn ®­îc gäi lµ m· vßng

Mét sè lo¹i m·:

23 Mét sè lo¹i m· Sè thËp ph©n M· nhÞ ph©n M· BCD M· thõa 3 M· Gray M· Hexa M· Octal 0 0000 0000 0011 0000 0 0 1 0001 0001 0100 0001 1 1 2 0010 0010 0101 0011 2 2 3 0011 0011 0110 0010 3 3 4 0100 0100 0111 0110 4 4 5 0101 0101 1000 0111 5 5 6 0110 0110 1001 0101 6 6 7 0111 0111 1010 0100 7 7

Mét sè lo¹i m·:

24 Mét sè lo¹i m· Sè thËp ph©n M· nhÞ ph©n M· BCD M· thõa 3 M· Gray M· Hexa 8 1000 1000 1011 1100 8 9 1001 1001 1100 1101 9 10 1010 1111 A 11 1011 1110 B 12 1100 1010 C 13 1101 1011 D 14 1110 1001 E 15 1111 1000 F

C¬ së ®¹i sè logic:

25 C¬ së ®¹i sè logic Hµm logic Lµ hµm mµ c¶ tËp x¸c ®Þnh vµ tËp gi¸ trÞ lµ: {0, 1} Ký hiÖu: - BiÕn: A, B, C, ... - Hµm: X, Y, Z. C¸c hµm logic c¬ b¶n AND, OR, NOT C¸c hµm logic th­êng dïng XOR, ~, NAND, NOR

Hµm AND (“vµ”):

26 Hµm AND (“vµ”) A B A AND B 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 B¶ng ch©n lý: Ph­¬ng tr×nh: Y = A AND B Y = A.B Y = AB Ký hiÖu (cæng AND):

Hµm OR (“hoÆc”):

27 Hµm OR (“hoÆc”) A B A OR B 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 B¶ng ch©n lý: Ph­¬ng tr×nh: Y = A OR B Y = A + B Ký hiÖu (cæng OR):

Hµm NOT (“®¶o”):

28 Hµm NOT (“®¶o”) A NOT A 0 1 1 0 B¶ng ch©n lý: Ph­¬ng tr×nh: Y = NOT A Y = A Ký hiÖu (cæng NOT):

C¸c hÖ thøc liªn hÖ:

29 C¸c hÖ thøc liªn hÖ Mèi quan hÖ gi÷a biÕn vµ h»ng: A . 1 = ( 1 ); A . 0 = ( 2 ) ; A . A = ( 3 ) A + 0 = ( 1’ ); A + 1 = ( 2’ ); A + A = ( 3’ ) C¸c tÝnh chÊt t­¬ng tù ®¹i sè th­êng: A . B = B . A ( 4 ) A + B = B + A ( 4’ ) A . (B . C) = (A . B) . C ( 5 ) A + (B + C) = (A + B) + C ( 5’ ) A A 0 1 0 1

C¸c hÖ thøc liªn hÖ:

30 C¸c hÖ thøc liªn hÖ C¸c t/c t­¬ng tù ®¹i sè th­êng (tiÕp): A . (B + C) = A . B + A .C ( 6 ) A + B . C = ( 6’ ) C¸c tÝnh chÊt chØ cã ë §S logic: T/c ®ång nhÊt: A . A = A ( 7 ); A + A = A ( 7’ ) T/c hoµn nguyªn: A = A ( 8 ) §/lý De Morgan: A.B = A + B ( 9 ); A + B = A.B ( 9’) (A + B) . (A + C)

C¸c hÖ thøc liªn hÖ:

31 C¸c hÖ thøc liªn hÖ Mét sè hÖ thøc th­êng dïng (c/m): A . B + A . B = A ( 10 ) A + A . B = A ( 11 ) (phÐp nuèt) A + A . B = A + B ( 12 ) A . B + A . B = A . B + A . B ( 13 ) A.B + A.C + B.C = A.B + A.C ( 14 )

Hµm XOR:

32 Hµm XOR A B A XOR B 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 B¶ng ch©n lý: Ph­¬ng tr×nh: Y = A XOR B Y = A  B Y = A . B + A . B Ký hiÖu (cæng XOR):

C¸c tÝnh chÊt cña hµm XOR:

33 C¸c tÝnh chÊt cña hµm XOR Mèi quan hÖ gi÷a biÕn vµ h»ng: A  0 = ( 15 ) A  1 = ( 16 ) A  A = ( 17 ) A  A = ( 18 ) C¸c tÝnh chÊt cña ®¹i sè th­êng: T/c giao ho¸n: A  B = B  A ( 19 ) T/c kÕt hîp: A  (B  C ) = (A  B )  C ( 20 ) T/c ph©n phèi: A . (B  C) = A.B  A.C ( 21 ) A 0 1 A

C¸c tÝnh chÊt cña hµm XOR:

34 C¸c tÝnh chÊt cña hµm XOR Mét sè hÖ thøc kh¸c (c/m): A  B = A  B = A  B ( 22 ) A  B = A  B ( 23 ) NÕu A  B =C vµ A  C = B th× B  C = A ( 24 )

Hµm T¦¥NG §¦¥NG (~):

35 Hµm T¦¥NG §¦¥NG (~) A B A ~ B 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 B¶ng ch©n lý: Ph­¬ng tr×nh: Y = A ~ B Y = A  B Y = A.B + A.B Ký hiÖu (cæng ~ ):

C¸c tÝnh chÊt cña hµm ~:

36 C¸c tÝnh chÊt cña hµm ~ Mèi quan hÖ gi÷a biÕn vµ h»ng: A ~ 0 = ( 25 ) A ~ 1 = ( 26 ) A ~ A = ( 27 ) A ~ A = ( 28 ) C¸c tÝnh chÊt cña ®¹i sè th­êng: T/c giao ho¸n: A ~ B = B ~ A ( 29 ) T/c kÕt hîp: A ~ (B ~ C ) = (A ~ B ) ~ C ( 30 ) T/c ph©n phèi: A . (B ~ C) = A.B ~ A.C ( 31 ) A 0 1 A

C¸c tÝnh chÊt cña hµm ~:

37 C¸c tÝnh chÊt cña hµm ~ Mét sè hÖ thøc kh¸c (c/m): A ~ B = A ~ B = A ~ B ( 32 ) A ~ B = A ~ B ( 33 ) NÕu A ~ B =C vµ A ~ C = B th× B ~ C = A ( 34 ) Mét sè hÖ thøc liªn hÖ gi÷a ~ vµ XOR (c/m): A  B  C = A ~ B ~ C ( 35 ) A  (B ~ C) = (A  B) ~ C ( 36 )

Hµm NAND (NOT-AND):

38 Hµm NAND (NOT-AND) A B A NAND B 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 B¶ng ch©n lý: Ph­¬ng tr×nh: Y = A NAND B Y = A.B Y = AB Ký hiÖu (cæng NAND):

Dïng NAND biÓu diÔn AND, OR, NOT:

39 Dïng NAND biÓu diÔn AND, OR, NOT BiÓu diÔn NOT: A B A NAND B 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0  A A

Dïng NAND biÓu diÔn AND, OR, NOT:

40 Dïng NAND biÓu diÔn AND, OR, NOT BiÓu diÔn AND:  B A A.B A.B A.B =

Dïng NAND biÓu diÔn AND, OR, NOT:

41 Dïng NAND biÓu diÔn AND, OR, NOT BiÓu diÔn OR: A + B = A + B = A . B A B A B 

Hµm NOR (NOT-OR):

42 Hµm NOR (NOT-OR) A B A NOR B 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 B¶ng ch©n lý: Ph­¬ng tr×nh: Y = A NOR B Y = A + B Ký hiÖu (cæng NOR): Dïng NOR biÓu diÔn AND, OR, NOT (b/tËp)

Thø tù thùc hiÖn:

43 Thø tù thùc hiÖn AND, OR, NOT, XOR, ~, NAND, NOR NOT NAND NOR AND XOR ~ OR

C¸c ph­¬ng ph¸p biÔu diÔn hµm logic:

44 C¸c ph­¬ng ph¸p biÔu diÔn hµm logic Dïng b¶ng ch©n lý Dïng biÓu thøc ®¹i sè Dïng b¶ng (b×a) Karnaugh Dïng s¬ ®å logic

Dïng b¶ng ch©n lý:

45 Dïng b¶ng ch©n lý Tªn gäi kh¸c: B¶ng sù thËt (b¶ng thËt) B¶ng chøc n¨ng, . . . C¸ch biÓu diÔn: Hµm n biÕn B¶ng cã n+1 cét : n cét lµ gi¸ trÞ cña biÕn vµ 1 cét lµ gi¸ trÞ cña hµm. Cã 2 n tæ hîp biÕn => B¶ng cã 2 n hµng biÓu diÔn tæ hîp gi¸ trÞ biÕn vµ gi¸ trÞ t­¬ng øng cña hµm

Dïng b¶ng ch©n lý:

46 Dïng b¶ng ch©n lý VÝ dô: A B C Y 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 x 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 x

Dïng b¶ng ch©n lý:

47 Dïng b¶ng ch©n lý NhËn xÐt: ­ u ®iÓm: Râ rµng, trùc quan: khi biÕt gi¸ trÞ cña tæ hîp biÕn th× x¸c ®Þnh ngay ®­îc gi¸ trÞ cña hµm. ThuËn tiÖn trong viÖc thiÕt kÕ logic mét m¹ch sè Nh­îc ®iÓm: Cång kÒnh nÕu sè biÕn qu¸ lín Kh«ng thÓ dïng trong viÖc biÕn ®æi c¸c c«ng thøc ®­îc.

Dïng biÓu thøc ®¹i sè:

48 Dïng biÓu thøc ®¹i sè D¹ng chuÈn t¾c tuyÓn D¹ng chuÈn t¾c héi NhËn xÐt: ­ u ®iÓm: BiÓu diÔn ng¾n gän, tÝnh kh¸i qu¸t vµ trõu t­îng cao ThuËn tiÖn trong viÖc biÕn ®æi, rót gän c¸c biÓu thøc Nh­îc ®iÓm: Khi biÕt gi¸ trÞ cña tæ hîp biÕn, kh«ng thÓ x¸c ®Þnh ngay gi¸ trÞ cña hµm.

D¹ng chuÈn t¾c tuyÓn (CTT):

49 D¹ng chuÈn t¾c tuyÓn (CTT) Kh¸i niÖm: Hµm b»ng tæng (OR) cña c¸c tÝch (AND) cña c¸c biÕn, mçi tÝch gåm ®Çy ®ñ n biÕn. C¸ch biÓu diÔn: B1: ChØ quan t©m ®Õn c¸c tæ hîp biÕn lµm cho hµm b»ng 1 . B2: Trong c¸c tæ hîp ®ã: NÕu gi¸ trÞ biÕn b»ng 1 => viÕt nguyªn biÕn NÕu gi¸ trÞ biÕn b»ng 0 => viÕt ®¶o biÕn B3: Hµm b»ng tæng c¸c tÝch nãi trªn

VÝ dô:

50 VÝ dô Ki Óu 1: KiÓu 2: KiÓu 3: A B C Y 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 A.B.C A.B.C A.B.C + + Y = A.B.C A.B.C N = , , m 0 m 1 m 2 m 3 m 4 m 5 m 6 m 7 Y m 1 m 4 m 6 = + + , N = m 2 , m 7 Y =  (1, 4, 6), N = 2, 7 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 x 1 1 1 x

D¹ng chuÈn t¾c héi (CTH):

51 D¹ng chuÈn t¾c héi (CTH) Kh¸i niÖm: Hµm b»ng tÝch (AND) cña c¸c tæng (OR) cña c¸c biÕn, mçi tæng gåm ®Çy ®ñ n biÕn. C¸ch biÓu diÔn: B1: ChØ quan t©m ®Õn c¸c tæ hîp biÕn lµm cho hµm b»ng 0 . B2: Trong c¸c tæ hîp ®ã: NÕu gi¸ trÞ biÕn b»ng 0 => viÕt nguyªn biÕn NÕu gi¸ trÞ biÕn b»ng 1 => viÕt ®¶o biÕn B3: Hµm b»ng tÝch c¸c tæng nãi trªn

VÝ dô:

52 VÝ dô KiÓu 1: KiÓu 2: KiÓu 3: A B C Y 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 (A+B+C) . . Y = A+B+C N = , , M 0 M 1 M 2 M 3 M 4 M 5 M 6 M 7 Y M 0 M 5 M 7 = . . , N = M 1 , M 3 Y =  (0, 5, 7), N = 1, 3 (A+B+C) (A+B+C) A+B+C 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 x 0 1 1 x

Dïng b¶ng (b×a) Karnaugh:

53 Dïng b¶ng (b×a) Karnaugh Kh¸i niÖm: B¶ng Karnaugh lµ b¶ng cã 2 n « ®Ó biÓu diÔn 2 n tæ hîp biÕn cña hµm. C¸ch biÓu diÔn: B1: KÎ b¶ng cã 2 n « (p hµng, q cét, p*q = 2 n ) B2: §Çu c¸c cét vµ c¸c hµng ®­îc ghi gi¸ trÞ cña tæ hîp biÕn (kh«ng ®Çy ®ñ). C¸c gi¸ trÞ ®ã ®­îc ghi theo m· Gray. B3: Trong c¸c « ghi c¸c gi¸ trÞ cña hµm t­¬ng øng víi gi¸ trÞ cña tæ hîp biÕn t¹i « ®ã.

VÝ dô 1:

54 VÝ dô 1 XÐt hµm bªn: Hµm cã 3 biÕn => cã 2 3 = 8 tæ hîp biÕn => B¶ng Karnaugh cã 8 « => B¶ng cã d¹ng: 1 hµng x 8 cét 2 hµng x 4 cét 4 hµng x 2 cét 8 hµng x 1 cét A B C Y 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 x 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 x 1 1 1 0

VÝ dô 1:

55 VÝ dô 1 A B C Y 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 x 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 x 1 1 1 0 A BC D¹ng: 2 hµng x 4 cét 0 1 00 01 11 10 0 1 1 x 1 0 x 0

VÝ dô 1:

56 VÝ dô 1 A B C Y 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 x 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 x 1 1 1 0 D¹ng: 4 hµng x 2 cét AB C 00 01 11 10 0 1 0 1 1 x x 0 1 0

VÝ dụ 2:

57 VÝ dụ 2 A B C D Y A B C D Y 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 x x x B¶ng Karnaugh sÏ cã 16 « vµ 3 d¹ng: 2 hµng, 8 cét 4 hµng, 4 cét 8 hµng, 2 cét

VÝ dụ 2:

58 VÝ dụ 2 A B C D Y A B C D Y 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 x x x D¹ng: 4 hµng, 4 cét AB CD 00 01 11 10 00 01 11 10 1 1 1 1 1 1 x x x

VÝ dụ 2:

59 VÝ dụ 2 A B C D Y A B C D Y 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 x x x D¹ng: 8 hµng, 2 cét ABC D 000 001 011 010 110 111 101 100 0 1 1 1 1 1 1 1 x x x

VÝ dô 3:

60 VÝ dô 3 ABCD ABCD ABCD ABCD ABCD ABCD ABCD ABCD Y = + + + + N = , , A BCD 0 1 000 001 011 010 110 111 101 100 ABCD = 0011 ABCD = 0110 ABCD = 0111 ABCD = 1000 ABCD = 1100 ABCD = 1011 ABCD = 0100 ABCD = 1111 1 1 1 1 1 x x x

VÝ dô 4:

61 VÝ dô 4 Y(A, B, C, D) = m 1 + m 2 + m 4 + m 8 + m 9 + m 11 , N = m 3 , m 10 , m 14 m 1 = 0001 m 2 = 0010 m 4 = 0100 m 8 = 1000 m 9 = 1001 m 11 = 1011 m 3 = 0011 m 10 = 1010 m 14 = 1110 AB CD 00 01 11 10 00 01 11 10 1 1 1 1 1 1 x x x

VÝ dô 5:

62 VÝ dô 5 Y(A, B, C, D) =  (2, 5, 6, 7, 13, 14), N = 1, 9, 12 AB CD 00 01 11 10 00 01 11 10 1 1 1 1 1 1 x x x 2 = 0010 5 = 0101 6 = 0110 7 = 0111 13 = 1101 14 = 1110 1 = 0001 9 = 1001 12 = 1100

VÝ dô 6 (c¸ch 1):

63 VÝ dô 6 (c¸ch 1) AB CD 00 01 11 10 00 01 11 10 0 0 0 0 0 0 x x x 3 = 0011 5 = 0101 6 = 0110 8 = 1000 11 = 1011 12 = 1100 2 = 0010 7 = 0111 10 = 1010 13 = 1101 x Y(A, B, C, D) =  (3, 5, 6, 8, 11, 12), N = 2, 7, 10, 13

VÝ dô 6 (c¸ch 2):

64 VÝ dô 6 (c¸ch 2) Y(A, B, C, D) =  (3, 5, 6, 8, 11, 12), N = 2, 7, 10, 13 AB CD 00 01 11 10 00 01 11 10 x x x x 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0

VÝ dô 7:

65 VÝ dô 7 Y = (AC  BD).(CB + D) AB CD 00 01 11 10 00 01 11 10 1 1 1 1 1

Tr­êng hîp hµm 5 biÕn:

66 Tr­êng hîp hµm 5 biÕn Hµm 5 biÕn => b¶ng Karnaugh cã 2 5 = 32 « C¸ch 1: AB CDE 00 01 11 10 000 001 011 010 110 111 101 100

Tr­êng hîp hµm 5 biÕn:

67 Tr­êng hîp hµm 5 biÕn C¸ch 2: AB CD 00 01 11 10 00 01 11 10 10 11 01 00 E = 0 E = 1

NhËn xÐt:

68 NhËn xÐt ­ u ®iÓm: Trùc quan, râ rµng X¸c ®Þnh ngay ®­îc gi¸ trÞ cña hµm khi biÕt gi¸ trÞ cña tæ hîp biÕn Næi bËt tÝnh kÒ nhau cña c¸c sè h¹ng => §­îc øng dông vµo viÖc tèi thiÓu hãa hµm logic. Nh­îc ®iÓm: NÕu sè biÕn lín th× ®é phøc t¹p t¨ng vµ khã x¸c ®Þnh tÝnh kÒ nhau cña c¸c sè h¹ng ChØ thÝch hîp víi hµm cã 6 biÓn trë xuèng.

Dïng s¬ ®å logic:

69 Dïng s¬ ®å logic Nguyªn t¾c: Dïng c¸c ký hiÖu cña cæng logic ®· häc ®Ó biÓu diÔn hµm d­íi d¹ng h×nh vÏ. H×nh vÏ ®­îc thÓ hiÖn ë d¹ng m¹ch logic (kh«ng ph¶i m¹ch ®iÖn tö) LuyÖn tËp: vÏ s¬ ®å logic cña c¸c hµm: Y = AB + C  B.C + AC  B Y = AB + AC ~ B.C + AD + B . ABC

Tèi thiÓu hãa hµm logic:

70 Tèi thiÓu hãa hµm logic C¸c ph­¬ng ph¸p tèi thiÓu: BiÕn ®æi c¸c biÓu thøc ®¹i sè B¶ng Karnaugh Ph­¬ng ph¸p Quine – Mc. Cluskey . . .

Dïng b¶ng (b×a) Karnaugh:

71 Dïng b¶ng (b×a) Karnaugh Nguyªn t¾c gép c¸c SHNN: ChØ ®­îc gép c¸c « chøa SHNN kÒ nhau Sè l­îng c¸c « ®­îc gép ph¶i cã d¹ng 2 k Khi gép 2 k « l¹i víi nhau th× rót gän ®­îc k biÕn

Dïng b¶ng (b×a) Karnaugh:

72 Dïng b¶ng (b×a) Karnaugh AB CD 00 01 11 10 00 01 11 10 1 1 1 1 1 1 Sai Sai B.C.D A.B.C A.B.D B.C.D Minh häa: Gép 2 « (SHNN): bá ®­îc 1 biÕn

Dïng b¶ng (b×a) Karnaugh:

73 Dïng b¶ng (b×a) Karnaugh AB CD 00 01 11 10 00 01 11 10 1 1 1 1 1 1 1 1 A.B C.D A.D Gép 4 « (SHNN): bá ®­îc 2 biÕn

Dïng b¶ng (b×a) Karnaugh:

74 Dïng b¶ng (b×a) Karnaugh AB CD 00 01 11 10 00 01 11 10 1 1 1 1 1 1 1 A.D 1 B.C B.D Gép 4 « (SHNN): bá ®­îc 2 biÕn

Dïng b¶ng (b×a) Karnaugh:

75 Dïng b¶ng (b×a) Karnaugh AB CD 00 01 11 10 00 01 11 10 1 1 1 1 1 1 1 C 1 D B 1 1 1 1 1 1 Gép 8 « (SHNN): bá ®­îc 3 biÕn

Dïng b¶ng (b×a) Karnaugh:

76 Dïng b¶ng (b×a) Karnaugh C¸ch tèi thiÓu hµm: B1: BiÓu diÔn hµm dïng b¶ng Karnaugh B2: Gép c¸c SHNN kÒ nhau B3: Hµm b»ng tæng c¸c sè h¹ng ®· ®­îc gép Chó ý: TÊt c¶ c¸c SHNN ®Òu ph¶i ®­îc gép Vßng gép ph¶i lµ vßng lín nhÊt cã thÓ ®­îc Trong mçi vßng ph¶i cã Ýt nhÊt 1 SHNN cña riªng nã NÕu cã lîi , cã thÓ xem “x” (kx®) nh­ lµ SHNN. Cã thÓ cã nhiÒu kq kh¸c nhau nh­ng ®Òu ®óng .

Dïng b¶ng (b×a) Karnaugh:

77 Dïng b¶ng (b×a) Karnaugh 1 1 1 1 1 1 x AB CD 00 01 11 10 00 01 11 10 1 1 1 1 1 1 x 1 1 AB CD 00 01 11 10 00 01 11 10 TÊt c¶ c¸c SHNN ®Òu ph¶i ®­îc gép Vßng gép ph¶i lµ vßng lín nhÊt cã thÓ

Dïng b¶ng (b×a) Karnaugh:

78 Dïng b¶ng (b×a) Karnaugh 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 AB CD 00 01 11 10 00 01 11 10 1 x 1 x 1 1 x 1 x x AB CD 00 01 11 10 00 01 11 10 Mçi vßng ph¶i cã Ýt nhÊt 1 SHNN cña riªng nã NÕu cã lîi th× gép c¶ “x”

Dïng b¶ng (b×a) Karnaugh:

79 Dïng b¶ng (b×a) Karnaugh 1 1 1 x 1 x 1 x 1 1 AB CD 00 01 11 10 00 01 11 10 Cã thÓ cã nhiÒu kÕt qu¶ kh¸c nhau

VÝ dô 1:

80 VÝ dô 1 Tèi thiÓu hµm bªn: A B C Y 0 0 0 1 0 0 1 x 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 x 1 1 1 1 A BC 0 1 00 01 11 10 1 x 1 x 1 1 Y = C + AB + A.B

VÝ dụ 2:

81 VÝ dụ 2 A B C D Y A B C D Y 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 x 1 0 1 0 x 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 x AB CD 00 01 11 10 00 01 11 10 1 1 1 1 1 1 x x x Y = ABC ABD AD BD + + +

VÝ dô 3:

82 VÝ dô 3 Y(A, B, C, D) = m 0 + m 2 + m 3 + m 5 + m 6 + m 11 + m 12 , N = m 8 , m 10 , m 14 , m 15 AB CD 00 01 11 10 00 01 11 10 1 1 1 1 1 1 x x x x 1 CD BC BD AD ABCD Y = + + + + + AC

VÝ dô 4:

83 VÝ dô 4 Y(A, B, C, D) =  (0,1,2,6,9,14,15), N = 3,4,8,10,11,13 C¸ch 1 : C¸ch 2 : AB CD 00 01 11 10 00 01 11 10 1 1 1 1 1 1 x x x x x x 1 AD AC B Y = + + AD + CD AD B Y = + + + AD

VÝ dô 5:

84 VÝ dô 5 Y(A, B, C, D) = M 4 . M 8 . M 13 , N = M 0 , M 3 , M 5 , M 7 , M 11 , M 14 ABD BD C AD Y = + + + + AB CD 00 01 11 10 00 01 11 10 1 1 1 1 1 1 x x x x 1 x x AB

VÝ dô 6:

85 VÝ dô 6 Y(A, B, C, D) =  (1, 2, 4, 7, 10, 12, 14), N = 9, 15 BCD BCD Y = + + ABC + AB CD 00 01 11 10 00 01 11 10 1 1 1 1 1 x x 1 1 BCD BCD + ACD ABD

VÝ dô 7:

86 VÝ dô 7 Y = (AC  BD).C + D + ABD AB CD 00 01 11 10 00 01 11 10 1 1 1 1 B.C.D A.B.D Y = +

Vi m¹ch:

87 Vi m¹ch Kh¸i niÖm: Vi m¹ch (IC: I ntegrated C ircuit) lµ nh÷ng linh kiÖn ®iÖn tö rÊt nhá bÐ nh­ng phøc t¹p. Vi m¹ch hiÖn nay th­êng cã nhiÒu chøc n¨ng vµ cã thÓ sö dông ®­îc trong c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö kh¸c nhau. Ph©n lo¹i vi m¹ch: Theo b¶n chÊt cña tÝn hiÖu ®iÖn vµo vµ ra Theo mËt ®é tÝch hîp Theo c«ng nghÖ chÕ t¹o

Ph©n lo¹i vi m¹ch:

88 Ph©n lo¹i vi m¹ch Theo b¶n chÊt cña t/h ®iÖn vµo, ra: Vi m¹ch X Y NÕu X, Y lµ tÝn hiÖu t­¬ng tù: Vi m¹ch t­¬ng tù NÕu X, Y lµ tÝn hiÖu sè: Vi m¹ch sè NÕu X lµ tÝn hiÖu t­¬ng tù Y lµ tÝn hiÖu sè Vi m¹ch chuyÓn ®æi t­¬ng tù  sè (ADC) NÕu X lµ tÝn hiÖu sè Y lµ tÝn hiÖu t­¬ng tù Vi m¹ch chuyÓn ®æi sè  t­¬ng tù (DAC)

Ph©n lo¹i vi m¹ch:

89 Ph©n lo¹i vi m¹ch Theo mËt ®é tÝch hîp: Lo¹i IC Sè transistor Sè cæng logic N¨m s¶n xuÊt SSI Hµng chôc  10 §Çu 60s MSI Hµng tr¨m Hµng chôc Gi÷a 60s LSI Hµng ngh×n Hµng tr¨m Cuèi 60s, gi÷a 70s VLSI Hµng v¹n Hµng ngh×n Cuèi 70s ® Õn nay SSI ( S mall S cale I ntegration) MSI ( M edium S cale I ntegration) LSI ( L arge S cale I ntegration) VLSI ( V ery L arge S cale I ntegration)

Ph©n lo¹i vi m¹ch:

90 Ph©n lo¹i vi m¹ch Theo c«ng nghÖ chÕ t¹o: Vi m¹ch nguyªn khèi (khèi r¾n): m¹ch ®­îc XD hoµn toµn trªn mét ®¬n vÞ tinh thÓ chÊt b¸n dÉn lµ Silic (Si). Sau ®ã chÊt b¸n dÉn ®­îc khuÕch t¸n vµo trong chÊt nÒn ®Ó t¹o thµnh nhiÒu lo¹i mÆt ghÐp kh¸c nhau. Tõ ®ã cã thÓ t¹o thµnh diode, transistor, ... Cã hai lo¹i: §¬n cùc (MOS), L­ìng cùc

Ph©n lo¹i vi m¹ch:

91 Ph©n lo¹i vi m¹ch Vi m¹ch mµng máng / mµng dµy : Lo¹i nµy ®­îc chÕ t¹o b»ng c¸ch l¾ng ®äng nh÷ng vËt liÖu nhÊt ®Þnh trªn mét ®Õ c¸ch ®iÖn (gèm, sø, …). Ph­¬ng ph¸p nµy cã thÓ t¹o ra c¸c m¹ch cã kh¶ n¨ng chÞu ®ùng cña c¸c phÇn tö cña nã tèt h¬n m¹ch nguyªn khèi.

Ph©n lo¹i vi m¹ch:

92 Ph©n lo¹i vi m¹ch Vi m¹ch lai : lµ sù kÕt hîp cña hai lo¹i vi m¹ch trªn. M¹ch lai cã thÓ gåm nhiÒu tinh thÓ khèi r¾n ghÐp víi nhau thµnh mét khèi. Do tËn dông ®­îc ­u ®iÓm cña hai lo¹i m¹ch trªn, vi m¹ch lai cã ­u ®iÓm h¬n h¼n c¸c lo¹i m¹ch kh¸c.

C¸c ®Æc tÝnh cña vi m¹ch sè:

93 C¸c ®Æc tÝnh cña vi m¹ch sè Møc logic TrÔ truyÒn ®¹t C«ng suÊt §é æn ®Þnh nhiÔu Kh¶ n¨ng m¾c t¶i vµo, ra Giíi h¹n nhiÖt ®é §ãng vá vi m¹ch

C¸c ®Æc tÝnh cña vi m¹ch sè:

94 C¸c ®Æc tÝnh cña vi m¹ch sè Møc logic (logic levels): lµ gi¸ trÞ ®iÖn ¸p vµo, ra ®­îc quy ®Þnh cho c¸c sè nhÞ ph©n 0 vµ 1. Trong thùc tÕ, gi¸ trÞ ®iÖn ¸p cã thÕ biÕn ®æi chót Ýt do kh¶ n¨ng cña c¸c phÇn tö trong m¹ch, do sù biÕn ®æi cña nguån cung cÊp, do nhiÖt ®é ,… VÝ dô: quy ®inh logic 0: 0 V  0.3 V logic 1: 2.7V  3.2 V

C¸c ®Æc tÝnh cña vi m¹ch sè:

95 C¸c ®Æc tÝnh cña vi m¹ch sè TrÔ truyÒn ®¹t (propagation delay): lµ kho¶ng thêi gian ®Ó ®Çu ra cña m¹ch cã ®¸p øng ®èi víi sù thay ®æi møc logic cña ®Çu vµo. Cã hai lo¹i trÔ: Khi ®Çu ra chuyÓn tõ møc cao xuèng møc thÊp Khi ®Çu ra chuyÓn tõ møc thÊp lªn møc cao TrÔ 1 TrÔ 2 50 % 50 % §Çu vµo §Çu ra

C¸c ®Æc tÝnh cña vi m¹ch sè:

96 C¸c ®Æc tÝnh cña vi m¹ch sè C«ng suÊt (power): C«ng suÊt tiªu t¸n : lµ tiªu chuÈn ®Ó ®¸nh gi¸ l­îng c«ng suÊt tiªu thô (tæn hao) trªn c¸c phÇn tö trong vi m¹ch. C«ng suÊt ®iÒu khiÓn : lµ c«ng suÊt cña tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ë ®Çu vµo ®¶m b¶o sù ho¹t ®éng ®óng cña m¹ch. Hai lo¹i c«ng suÊt trªn cµng nhá cµng tèt.

C¸c ®Æc tÝnh cña vi m¹ch sè:

97 C¸c ®Æc tÝnh cña vi m¹ch sè §é æn ®Þnh nhiÔu (noise immunity): lµ tiªu chuÈn ®¸nh gi¸ ®é nh¹y cña m¹ch logic ®èi víi xung nhiÔu trªn ®Çu vµo cña m¹ch. Kh¶ n¨ng läc nhiÔu cña m¹ch gäi lµ tÝnh chèng nhiÔu mµ gi¸ trÞ ®Þnh l­îng ®­îc gäi lµ lÒ nhiÔu . Giíi h¹n vïng nhiÔu cña møc logic 1 Giíi h¹n vïng nhiÔu cña møc logic 0 0 V OL V IL V IH V OH V

C¸c ®Æc tÝnh cña vi m¹ch sè:

98 C¸c ®Æc tÝnh cña vi m¹ch sè Kh¶ n¨ng m¾c t¶i vµo, ra (fan in, fan out): HÖ sè t¶i ®Çu ra : lµ sè t¶i cã thÓ nèi víi ®Çu ra cña m¹ch mµ vÉn ®¶m b¶o m¹ch ho¹t ®éng tin cËy. TÊt nhiªn sè l­îng t¶i cã thÓ nèi vµo m¹ch logic lµ cã h¹n HÖ sè t¶i ®Çu vµo : t­¬ng tù nh­ trªn, lµ sè ®Çu vµo cùc ®¹i mµ vÉn ®¶m b¶o m¹ch lµm viÖc tin cËy.

C¸c ®Æc tÝnh cña vi m¹ch sè:

99 C¸c ®Æc tÝnh cña vi m¹ch sè Giíi h¹n nhiÖt ®é : Lµ d¶i nhiÖt ®é mµ vi m¹ch cã thÓ ho¹t ®éng tin cËy. HÇu hÕt c¸c vi m¹ch ®Òu ®­îc tÝnh to¸n ®Ó cã thÓ ho¹t ®éng trong d¶i nhiÖt ®é réng, th­êng lµ tõ -55 0 C  125 0 C, tuy nhiªn, còng cã lo¹i cã d¶i bÐ h¬n, nh­ tõ 0 0 C  70 0 C

C¸c ®Æc tÝnh cña vi m¹ch sè:

100 C¸c ®Æc tÝnh cña vi m¹ch sè §ãng vá vi m¹ch : Ph­¬ng ph¸p T05 D¹ng hép (Flat Pack) D¹ng hai hµng ch©n song song (Dual In-line Package: DIP)

§iÖn tö sè:

101 §iÖn tö sè HÕt ch­¬ng 1

authorStream Live Help