›
›

Điện - Điện tử - Mạch logic tổ hợp

pdf 134 trang vanle 3600
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Điện - Điện tử - Mạch logic tổ hợp", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfdien_dien_tu_mach_logic_to_hop.pdf

Nội dung text: Điện - Điện tử - Mạch logic tổ hợp

  1. Mạch logic tổ hợp
  2. 1. MCH LOGIC T HP 1.1 C S LOGIC C A K THU T S . 1.2 PHÂN TÍCH M CH T H P. 1.3 THI T K M CH T H P. 1.4 MT S M CH T H P TH NG G P. 1.5 CÁC VI M CH T H P VÀ L U Ý KHI S D NG.
  3. 1.1 C Ơ S LOGIC C A KTS 1.1.1 BI N LOGIC VÀ HÀM LOGIC • Bi n logic: x ∈ B = { 1;0 } n •T h p bi n logic: X = x1 , x2 , , xn ∈ B • Hàm logic: f (x1,x2, , xn )∈B ={ 1;0 } •Bng chân lý:
  4. Ví d : B ng chân lý c a hàm logic T h p x1 x2 x3 f1 f2 bi n 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 2 0 1 0 0 1 3 0 1 1 1 0 4 1 0 0 0 0 5 1 0 1 0 0 6 1 1 0 0 1 7 1 1 1 0 1
  5. Tp h p các giá tr c a t h p bi n logic •B1 = B = {0;1} S ph n t = 2 1 = 2 •B2 = {00;01;10;11} S ph n t = 2 2 = 4 •B3 = {000;001;010;011;100;101;110;111} S ph n t = 2 3 = 8 •Bn = {0 0;00 01; ;11 1} S ph n t = 2 n Mi ph n t là m t t h p các giá tr c a n bi n nh phân.
  6. Các hàm logic m t bi n f(x) x f1 f2 f3 f4 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 f1 = 0 Hàm h ng 0 f 2 = x Hàm ph nh f3 = x Hàm l p l i f4 =1 Hàm h ng 1 S t h p bi n: 21 = 2 1 S hàm logic: 22 = 4
  7. Các hàm logic 2 bi n f(x 1,x 0) x1 x0 f0 f1 f2 f14 f15 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 2 f = f = x x S t h p bi n: 2 = 4 0 0 1 1 0 2 S hàm logic: 22 = 24 =16 f2 = x1x0 f14 = f1 f15 =1 = f0
  8. 1.1.2 M T S PH N T LOGIC C Ơ B N x f = x • Hàm "Ph nh" (NOT) tt x f 0 0 1 1 1 0 • Hàm "Và" (AND) tt x1 x0 f 0 0 0 0 x0 f = x1x0 1 0 1 0 x1 2 1 0 0 3 1 1 1
  9. x 0 f = x + x • Hàm "Ho c" (OR) 1 0 x1 tt x1 x0 f • Hàm "Và-ph nh" 0 0 0 0 (NAND) 1 0 1 1 2 1 0 1 tt x1 x0 f 3 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 x0 2 1 0 1 f = x1x0 3 1 1 0 x1
  10. x0 • Hàm "Ho c-ph nh" f =x1 +x0 (NOR) x1 tt x1 x0 f • Hàm c ng modul 2 0 0 0 1 (XOR-Exclusive OR) 1 0 1 0 2 1 0 0 tt x1 x0 f 3 1 1 0 0 0 0 0 x0 1 0 1 1 f = x1 ⊕ x0 2 1 0 1 x1 = x1 x0 + x1x0 3 1 1 0
  11. 1.1.3 CÁC TÍNH CH T VÀ QUY T C CƠ B N C A I S BOOL • Tính ch t x1 + x2 = x2 + x1 giao hoán: x1x2 = x2 x1 • Tính ch t k t x1 +x2 +x3 =x1 +(x2 +x3)=(x1 +x2)+x3 hp: x1x2 x3 = x1(x2 x3 ) = (x1x2 )x3 • Tính ch t x1 + x2 x3 = (x1 + x2 )( x1 + x3 ) phân ph i: x1(x2 + x3 ) = x1x2 + x1x3
  12. Mt s qui t c c ơ b n • Qui t c ph nh (qui x1 + x2 = x1.x2 tc De Moorgan): x1x2 = x1 + x2 • Qui t c luôn úng: x +1 =1 x + x =1 • Qui t c luôn sai: x 0. = 0 xx = 0 • Qui t c không i: x + 0 = x x 1. = x • Qui t c ph nh 2 ln: x = x
  13. • Qui t c l p: xxx x = x x + x + + x = x • Qui t c dán: x1x2 + x1 x2 = x1 (x1+x2 )( x1 + x2 ) = x1 • Qui t c nu t (h p x1+x1x2 = x1 th ): x1(x1 + x2 ) = x1 •H qu : a + ba = a + b a(a + b) = ab
  14. 1.1.4 CÁC D NG BI U TH C HÀM LOGIC. H HÀM • Bi u th c d ng chu n t c tuy n (CTT). Hi c ơ b n là tích logic c a m t s x1 x2 x3 hu h n không l p các bi n logic, m i bi n có th không ho c có ph nh. x1.x3.x4 nh là t h p các giá tr c a n x1x4 bi n c a hàm logic f(x 1,x 2, x n). nh 1 là nh, t i ó, hàm logic có giá tr 1. nh 0 là nh, t i ó, hàm logic có giá tr 0.
  15. Bi u th c d ng chu n t c tuy n (CTT) là t ng c a f = x x .x x + x x + x các h i c ơ b n. 1 2 3 4 1 4 1 Bi u th c d ng chu n t c tuy n (CTT ) là t ng tt x1 x2 f tt c các h i c ơ b n n 0 0 0 0 bi n t i các nh 1. Bi n 1 0 1 1 có giá tr 0 ánh d u ph 2 1 0 1 nh. 3 1 1 0 Dng CTT rút g n là tng các tích c c ti u f = x1x2 + x1 x2 (các tích không th dán ln nhau).
  16. • Bi u th c d ng chu n t c h i (CTH). Tuy n c ơ b n là t ng logic c a mt s h u h n không l p các x1 + x2 + x3 bi n logic, m i bi n có th không ho c có ph nh. x1 + x4 Bi u th c d ng chu n t c h i (CTH) là tích c a các tuy n c ơ bn. f =(x1 +x2 +x3)( x1 +x2)x4
  17. Bi u th c d ng chu n tt x x x f tc h i (CTH ) 1 2 3 là 0 0 0 0 0 tích t t c các tuy n c ơ 1 0 0 1 0 bn n bi n t i các 2 0 1 0 1 nh 0. Bi n có giá tr 1 ánh d u ph nh. 3 0 1 1 1 4 1 0 0 1 Dng CTH rút g n là 5 1 0 1 1 tích các tuy n c c ti u (các tuy n không th 6 1 1 0 0 dán l n nhau). 7 1 1 1 0 f = (x1 + x2 + x3 )( x1 + x2 + x3 )( x1 + x2 + x3 )( x1 + x2 + x3 ) = (x1 + x2 )( x1 + x2 )
  18. • H hàm . H hàm là m t b các hàm logic c ơ b n mà nh chúng có th vi t b t k các hàm logic ph c t p nào. Các h hàm : -H g m các hàm: Và, Ho c, Ph nh. -H g m hàm: Và-Ph nh (hàm Sheffer). -H g m hàm: Ho c-Ph nh (hàm Pirse).
  19. Xây d ng s ơ m ch logic trên c ơ s ph n t "Và-ph nh" (NAND). - Vi t hàm logic d ng CTT. - Th c hi n ph nh 2 l n v ph i và áp d ng qui t c De Moorgan bi n v ph i thành d ng d dàng th c hi n b ng ph n t NAND f = x1x2 x3 + x3 x4 + x2 = x1x2 x3 + x3x4 + x2 = x x x .x x .x x1 1 2 3 3 4 2 x 2 f x3 x3 x4
  20.  Xây d ng s ơ m ch logic trên c ơ s ph n t "Ho c- ph nh" (NOR). - Vi t hàm logic d ng CTH. - Th c hi n ph nh 2 l n v ph i và áp d ng qui t c De Moorgan bi n v ph i thành d ng d dàng th c hi n bng ph n t NOR. f = (x1 + x2 )( x1 + x2 + x3 )x1 = (x1 + x2 )( x1 + x2 + x3 )x1 = (x1 + x2 ) + (x1 + x2 + x3 ) + x1 x1 x2 x3 x1
  21. 1.1.5 CÁC PH ƯƠ NG PHÁP TI THI U HÓA HÀM LOGIC • Ph ư ng pháp Quine. Th c hi n 2 b ưc. Bưc 1 . Chuy n hàm logic t d ng CTT (bao gm t t c các nh 1 và nh không xác nh) sang d ng CTT rút g n: Mi tích ưc l n l ưt so sánh ôi m t v i t ng tích còn l i. M i l n so sánh mà th y có th dán ưc thì th c hi n phép dán. Vi t l i hàm logic bao g m các tích c c ti u (TCT) n bi n (không dán ưc) và các tích n-1 bi n v a nh n ưc t các phép dán.
  22. Th c hi n l p l i phép so sánh và dán nh ư trên v i các tích n-1 bi n, r i n-2 bi n cho n khi ưc các tích r bi n mà không th dán l n nhau ưc. K t qu nh n ưc hàm CTT rút g n bao g m các TCT n, n-1, , r bi n. VD: T i thi u hóa hàm logic 4 bi n sau: f = x1.x2x3x4 + x1x2 x3.x4 + x1x2 x3x4 + x1x2x3x4 + + x1 x2.x3x4 + x1 x2x3x4 + x1x2 x3.x4 + x1x2 x3x4 S dán các tích: 1-4; 1-6; 2-3; 2-7; 3-4; 3-8; 5- 6; 5-8; 7-8; không có TCT 4 bi n:
  23. f = x1x3x4 + x2x3x4 + x1x2 x3 + x2 x3.x4 + x1x2x4 + + x2 x3x4 + x1 x2x4 + x1 x3x4 + x1x2 x3 Ti ây, dán các tích: 3-9; 4-6; Các TCT 3 bi n: 1; 2; 5; 7; 8; Hàm CTT rút g n nh n ưc: f = x1x3x4 + x2 x3x4 + x1x2 x4 + x1 x2 x4 + x1 x3x4 + x2 x3 Bưc 2 . T i thi u hóa hàm CTT rút g n nh n ưc b ng cách lo i b các TCT th a (là các TCT mà vi c lo i b không làm thay i giá tr hàm logic):
  24. Lp b ng v i các u hàng là các TCT, các u c t là các nh 1. Trên t ng dòng, ng v i nh nào mà tích c c ti u nh n giá tr 1 thì ánh d u x. Ch n m t b t i thi u các TCT mà ph t t c các nh 1. B t u là ch n các TCT quan tr ng (ch chúng ph nh ng nh nh t nh). Trong s các TCT không quan tr ng (cùng ph nh ng nh nh t nh), ch n m t s ít nh t các TCT mà ph h t các nh 1 còn l i.
  25. Các nh 1 x x x x x x x x TCT 1 2 3 4 1 2 3 4 x1x2 x3x4 x1x2 x3 x4 x1 x2 x3x4 x1 x2 x3 x4 x1x2 x3 x4 x1x2 x3 x4 x1x3 x4 x x x2 x3 x4 x x x1x2 x4 x x x1 x2 x4 x x x1 x3 x4 x x x2 x3 x x x x Nh n xét : TCT quan tr ng: x2 x3 2 tích ph n t 4 nh còn l i: x1x3 x4 x1 x2 x4 Hàm t i thi u hóa: f =x2x3 +x1x3x4 +x1x2x4
  26. • Ph ư ng pháp Quine-Mc Cluskey . Th c hi n hai b ưc nh ư pp Quine, ch khác b ưc 1: nh m gi m s l n so sánh t ng c p các tích, tr ưc khi so sánh, chia các tích thành t ng nhóm vi cùng s bi n không có d u ph nh. Vi c so sánh ôi m t các tích ch c n th c hi n gi a hai nhóm c nh nhau. • Ph ư ng pháp b ng Karnaugh . Lp b ng Karnaugh cho hàm logic theo nguyên tc: các b bi n ưc phân b theo hàng và theo ct sao cho m i ô là m t nh, hai nh c nh nhau theo hàng c ng nh ư theo c t ch khác nhau bi giá tr c a 1 bi n
  27. Bng Karnaugh cho hàm 2 bi n f(x 1,x 2) x1 x2 0 1 0 0 1 1 2 3 Bng Karnaugh cho hàm 3 bi n f(x 1,x 2,x 3) x1 x2x3 00 01 11 10 0 0 1 3 2 1 4 5 7 6
  28. Bng Karnaugh cho hàm 4 bi n f(x 1,x 2,x 3,x 4) x1x2 x3x4 00 01 11 10 00 0 1 3 2 01 4 5 7 6 11 12 13 15 14 10 8 9 11 10
  29. Bng Karnaugh cho hàm 5 bi n f(x 1,x 2,x 3,x 4,x 5) x3x4x5 x1x2 000 001 011 010 110 111 101 100 00 0 1 3 2 6 7 5 4 01 8 9 11 10 14 15 13 12 11 24 25 27 26 30 31 29 28 10 16 17 19 18 22 23 21 20
  30. Trình t t i thi u hóa hàm logic d ng CTT . - Ghi 1 vào các nh 1, ghi x vào các nh kx ca hàm logic trong b ng Karnaugh. - Th c hi n dán các nh 1 v i nhau và v i các nh kx b ng các hình ch nh t ph qua. Ch các nh 1 và kx li n k nhau (theo hàng, theo ct) m i ưc dán v i nhau. S nh trong m t phép dán ph i là l y th a c a 2: 2, 4, 8, Hàng trên cùng và hàng d ưi cùng, c t c nh trái và c t c nh ph i c a b ng Karnaugh ưc xem là li n k nhau.
  31. - Trong các ô ưc dán b ng m t hình ch nh t, bi n nào thay i giá tr s b lo i khi vi t k t qu phép dán. Hàm logic t i thi u dng CTT là k t qu c a t t c các phép dán và nh ng nh 1 không dán ưc. VD: T i thi u hóa hàm logic 4 bi n sau: f = x1 x2x3x4 + x1x2 x3 x4 + x1x2 x3x4 + x1x2x3x4 + + x1 x2 x3x4 + x1 x2x3x4 + x1x2 x3 x4 + x1x2 x3x4
  32. Lp b ng Karnaugh cho hàm logic, ánh d u các nh 1, dán b ng các hình ch nh t, vi t kt qu các phép dán: x1x2 x3x4 00 01 11 10 00 1 01 1 1 1 11 1 1 10 1 1 f = x2 x3 + x1x3 x4 + x1 x2 x4
  33. Trình t t i thi u hóa hàm logic d ng CTH . - Ghi 0 vào các nh 0, ghi x vào các nh kx ca hàm logic trong b ng Karnaugh. - Th c hi n dán các nh 0 v i nhau và v i các nh kx b ng các hình ch nh t ph qua. Ch các nh 0 và kx li n k nhau (theo hàng, theo ct) m i ưc dán v i nhau. S nh trong m t phép dán ph i là l y th a c a 2: 2, 4, 8, Hàng trên cùng và hàng d ưi cùng, c t c nh trái và ct c nh ph i c a b ng Karnaugh ưc xem là li n k nhau.
  34. - Trong các ô ưc dán b ng m t hình ch nh t, bi n nào thay i giá tr s b lo i khi vi t k t qu phép dán. Hàm logic t i thi u dng CTH là k t qu c a t t c các phép dán và nh ng nh 0 không dán ưc. VD: T i thi u hóa hàm logic sau: (0,1,3,5,7,f = ∏ ,, 61, 02, 32 11 92) Các nh kx : N=(4,8,15,24,28,31)
  35. Lp b ng Karnaugh cho hàm logic, ánh du các nh 0, các nh kx , dán b ng các hình ch nh t, vi t k t qu các phép dán: x3x4x5 x1x2 000 001 011 010 110 111 101 100 00 0 0 0 0 0 x 01 x 0 x 11 x x 0 x 10 0 0 0 f = (x2 + x4 + x5 )( x1 + x2 + x5 )( x1 + x4 + x5 ) (x3 + x4 + x5 )( x1 + x2 + x3 + x4 )
  36. 1.2 PHÂN TÍCH M CH T H P. • Phân tích m ch t h p là t s ơ m ch logic t h p cho tr ưc, vi t hàm logic các u ra ph thu c các bi n u vào. • Các b ưc phân tích m t m ch t h p: t các bi n ph t i u ra c a các m ch (ph n t) logic cơ b n; Vi t bi u th c c a các bi n ph ó, là hàm c a các u vào c a chúng; Thay l n l ưt bi u th c c a các bi n ph vào bi u th c các hàm u ra c a m ch t h p ã cho.
  37. e f3 a y1 b f1 c f2 y2 f4 d g h f1 = ab f2 = c + d f3 = e + f1 f4 = gf 2 y1 = f3 f4 = f3 + f4 = (e + f1) + gf 2 = = (e + ab ) + g(c + d) = e + a + b + gc.d y2 = y1 + h = y1.h =.e a .b .(g + c + d). h = = e a b h(g + c + d)
  38. 1.3 THI T K M CH T H P. • Thi t k m ch t h p là xây d ng s ơ m ch logic th c hi n ch c n ng c a hàm logic cho tr ưc trên c ơ s nh ng ph n t logic cơ b n. 1.3.1 Các b ưc thi t k m ch t h p: Ti thi u hóa hàm logic ã cho; Bi n i hàm logic ã t i thi u hóa v d ng d dàng th c hi n b ng các ph n t logic cơ b n cho tr ưc; V sơ nguyên lý m ch t h p.
  39. VD: thi t k m ch logic t h p dùng các ph n t NAND cho hàm sau: f = 2,4,5,7,8,13 N = 0,1,6,9,10,15 ab cd 00 01 11 10 00 x x 1 01 1 1 1 x 11 1 x 10 1 x x f = b.d + a.b + c.d = b.d a b c d
  40. b d a f b c d * Chú ý: - Nu t i thi u hóa b ng PP Quine Mc Cluskey, tùy vi c l a ch n các tích c c ti u mà ta có các d ng bi u di n khác nhau c a hàm t i thi u hóa, tuy nhiên, các nh 1 và các nh 0 không thay i. -Nu t i thi u hóa b ng PP bng Karnaugh, tùy cách dán các nh 1 và các nh không xác nh, ta có các d ng bi u di n khác nhau c a hàm t i thi u hóa, tuy nhiên, các nh 1 và các nh 0 không thay i.
  41. 1.3.2 Thi t k m ch t h p 2 t ng và nhi u t ng . Tng m t là AND, tng hai là AND . Hàm logic là m t h i (tích) n bi n: f = x 1x2 xn S u vào c a m t ph n t AND là m; n > m f f
  42. Tng m t là AND, tng hai là OR . Hàm logic ưc vi t dng CTT: VD: f = b.d + a.b + c.d b d a f b c d
  43. Tng m t là AND, tng hai là NAND . Hàm logic là ph nh c a m t h i n bi n. S u vào c a ph n t NAND là m; n > m f = x1x2 xn f
  44. Tng m t là AND, tng hai là NOR . Hàm logic ưc vi t dng CTH, ph nh hai ln và áp d ng qui tc De Moorgan hai l n: f = (b + d)( a + b)( c + d) = (b + d)( a + b)( c + d) = (b + d) + (a + b) + (c + d) = bd + ab + dc b d a f b c d
  45. Tng m t là OR, tng hai là AND . Hàm logic ưc vi t dng CTH: f = (b + d)( a + b)( c + d) b d a f b c d
  46. Tng m t là OR, tng hai là OR . Hàm logic là m t tuy n n bi n f = x 1+x 2+ +xn. S u vào c a ph n t OR là m; n > m f
  47. Tng m t là OR, tng hai là NOR . Hàm logic là ph nh c a m t tuy n n bi n. S u vào c a ph n t NOR là m; n > m f
  48. Tng m t là OR, tng hai là NAND . Hàm logic ưc vi t dng CTT, ph nh hai ln và áp d ng qui tc De Moorgan hai l n: f = b.d + a.b + c.d = b.d + a.b + dc = b.d a b c d = (b + d)( a + b)( c + d) b d a f b c d
  49. Tng m t là NAND, tng hai là AND . Hàm logic ưc vi t dng CTH, ph nh hai ln t ng tuy n và áp d ng qui tc De Moorgan: f = (b + d)( a + b)( c + d) = = (b + d (.) a + b (.) c + d) = bd .ab. dc b d a f b c d
  50. Tng m t là NAND, tng hai là OR . Hàm logic là m t tuy n n bi n. S u vào c a ph n t OR là m. n > m. Vi t hàm dng t ng ca các tuy n, mi tuy n ph nh hai l n và áp dng qui tc De Moorgan f = b + d + a + b + c + d = (b + d) + (a + b) + (c + d) = = bd + ab + dc b d a f b c d
  51. Tng m t là NAND, tng hai là NAND . Hàm logic ưc vi t dng CTT, ph nh hai ln và áp d ng qui tc De Moorgan m t l n: f = b.d + a.b + c.d = b.d + a.b + dc = b.d a b c d b d a f b c d
  52. Tng m t là NAND, tng hai là NOR . Hàm logic là m t h i n bi n. S u vào c a ph n t NOR là m. n > m. Vi t hàm dng tích ca các h i, ph nh hai l n và áp d ng qui tc De Moorgan f = b.d a b c d = (b.d).( a.b).( c.d) b = b.d + a.b + c.d d a f b c d
  53. Tng m t là NOR, tng hai là AND . Hàm logic là m t h i n bi n. S u vào c a ph n t AND là m. n > m. Vi t hàm dng tích ca các h i, ph nh hai l n m i h i và áp d ng qui tc De Moorgan. f = b.d a b c d = (b.d).( a.b).( c.d) = b = (b + d).( a + b).( c + d) d a f b c d
  54. Tng m t là NOR, tng hai là OR . Hàm logic ưc vi t dng CTT, ph nh hai ln t ng h i và áp d ng qui tc De Moorgan: f = b.d + a.b + c.d = b.d + a.b + c.d = = (b + d) + (a + b) + (c + d) b d a f b c d
  55. Tng m t là NOR, tng hai là NAND . Hàm logic là m t tuy n n bi n. S u vào c a ph n t NAND là m. n > m. Vi t hàm dng tng c a các tuy n, ph nh hai l n và áp d ng qui tc De Moorgan. f = b + d + a + b + c + d = (b + d) + (a + b) + (c + d) = = (b + d (.) a + b (.) c + d) b d a f b c d
  56. Tng m t là NOR, tng hai là NOR . Hàm logic ưc vi t dng CTH, ph nh hai ln và áp d ng qui tc De Moorgan m t l n: f = (b + d)( a + b)( c + d) = (b + d)( a + b)( c + d) = (b + d) + (a + b) + (c + d) b d a f b c d
  57. Bng tóm t t thi t k m ch t h p 2 tng Tng T ng AND OR NAND NOR 1 2 CTH, ph Ph nh h i n AND Hi n bi n CTT nh 2l n, bi n DM 2 ln CTT, ph nh Ph nh OR CTH Tuy n n bi n 2l n, DM 2 ln tuy n n bi n CTH,ph Tng các Tích các h i, CTT, ph nh NAND nh 2l n tuy n, ph nh ph nh 2l n, DM 1 ln tuy n, DM 2l n tuy n, DM 2l n, DM Tích các h i, Tng các CTH, ph CTT, ph nh NOR ph nh 2 tuy n, ph nh 2 ln, 2 ln h i, DM ln h i, DM nh 2 ln, DM DM 1 ln
  58. 1.3.3 Thi t k h các hàm logic. Thi t k riêng t ng hàm : nh ư trình bày nh ng mc trên. S dng nh ng ph n chung c a các hàm cho phép gi m ph c t p c a s ơ c h . -Lp b ng Karnaugh cho t ng hàm, ánh d u các nh 1 ca chúng; - Khoanh các nh 1 chung c a t 2 hàm tr lên; - Th c hi n dán các nh 1 riêng, ri dán các nh 1 chung c a các hàm theo cách gi ng nhau
  59. • VD: Thi t k h 3 hàm f, g, h ph thu c 4 bi n a, b, c, d có các nh 1 nh ư sau: f g ab cd 0001 11 10 ab cd 0001 11 10 00 1 00 1 1 01 1 01 1 11 1 1 11 1 10 10 1 1 h 1 ab cd 0001 11 10 00 1 1 01 1 1 11 1 10 1
  60. Thi t k riêng r t ng hàm: f g ab cd 0001 11 10 ab cd 0001 11 10 00 1 00 1 1 01 1 01 1 11 1 1 11 1 10 10 1 1 h 1 ab cd 0001 11 10 f = cb .d + ab cb+ cd 00 1 1 g = dcba + cb + ac d 01 1 1 h = cba + dcb b+ cd+ a. cb 11 1 10 1 30 u vào, 10 AND, 3 OR
  61. a ab cb dc d f g h
  62. Thi t k s d ng các ph n chung: f g ab cd 0001 11 10 ab cd 0001 11 10 00 (1) 00 (1) (1) 01 (1) 01 (1) 11 1 (1) 11 1 10 10 (1) 1 h (1) ab cd 0001 11 10 f (= 12) + )4( (+ 13)b+ cd 00 (1) (1) g = ac d + )5( b+ dc+ a. cb 01 (1) (1) h = )4( + )5( (+ 13)b+ cd+ a. cb 11 (1) 10 (1) 25 u vào, 7 AND, 3 OR
  63. a ab cb dc d f g h
  64. 1.4 MT S M CH T H P TH NG G P. (Combinational Circuits) 1.4.1 CÁC B C NG NH PHÂN 1 BIT • B cng 1 bit th c hi n c ng 2 bi n nh phân a i và bi ng th i v i bi n nh c i-1 (nh t phép cng các bit có tr ng s nh h ơn a i-1 và bi-1); u ra cho k t qu là bit tng S i và bit nh c i. Bng chân lý :
  65. u vào u ra ai bi ci-1 ci-1 bi ai Si ci Si 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 c 0 1 0 1 0 i 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 ci 1 0 1 0 1 ci-1 biai 00 01 11 10 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Si = ci−1 ⊕ bi ⊕ ai ci = biai + ci-1bi +ci-1 ai
  66. • B bán t ng (Half-adder). Bng chân lý: S = b ⊕ a c = b a bi ai Si ci i i i i i i 0 0 0 0 ai Si 0 1 1 0 bi 1 0 1 0 ci 1 1 0 1 ai Si Ký hi u: HA bi ci
  67. • B cng 1 bit y (Full-adder) t 2 b bán t ng . ' ' ai Si ai Si HA ' ' HA " bi ci bi ci ci ci-1 ai Si Ký hi u: b i FA ci ci-1
  68. Phân tích m ch: ' ' ' Si = ai ⊕ bi = Si ⊕ ci−1 = ai ⊕ bi ⊕ ci−1 " ' ' ' ' ci = ci + ci = aibi + aibi = Sici−1 + aibi = = (ai ⊕ bi )ci−1 + aibi = (aibi + ai bi )ci−1 + aibi = = aibici−1 + ai bici−1 + aibi = aibici−1 + ai (ci−1 + bi ) = = aici−1 + aibi + aibici−1 = aici−1 + bi (ai + ci−1) = = aibi + aici−1 + bici−1
  69. 1.4.2 CÁC B CNG NH PHÂN n BIT a1 S1 • B cng n bit chuy n b 1 FA c1 nh tu n t . c0 - T/h nh c1 b gi ch m a2 ti thi u là 2t , vi t là S2 0 0 b th i gian gi ch m trung 2 FA c c 2 bình c a 1 cng logic. 1 - T/h nh c n b gi ch m 2nt . an 0 Sn bn FA cn cn-1
  70. • B cng n bit chuy n nh nhanh (Fast Carry, Carry Look Ahead). Xét b c ng 1 bit FA, ta có: Si = ai ⊕ bi ⊕ ci−1 ci = (ai ⊕ bi )ci−1 + aibi t: (ai ⊕ bi ) = pi aibi = gi Ta có: Si = pi ⊕ ci−1 ci = pici−1 + gi Tri n khai các bit nh : c1 = p1c0 + g1 c2 = p2c1 + g2 = p2 ( p1c0 + g1) + g2 = p2 p1c0 + p2 g1 + g2 c3 = p3 p2 p1c0 + p3 p2 g1 + p3 g2 + g3 c4 = p4 p3 p2 p1c0 + p4 p3 p2 g1 + p4 p3g2 + p4 g3 + g4
  71. Sơ b c ng 4 bit chuy n nh nhanh: c c 0 a 0 p 1 p1 1 c1 S1 g p1 b 1 1 c g1 p 0 2 S p1 c2 2 p2 p2 a2 p2 g1 g S b2 2 3 g2 p3 p3 p2 c3 S4 p1 a3 p p p 3 3 p 4 p2 4 b3 p g1 3 g3 p2 p3 p p1 g2 4 g p3 a4 p 3 4 p2 c4 g1 b4 p4 g4 p3 g2 p4 g3 g4
  72. 1.4.3 CÁC B TR NH PHÂN 1 BIT • B tr 1 bit y u vào u ra (FS-Full b a c H c Subtractor) th c i i i-1 i i 0 0 0 0 0 hi n phép tính: b - i 0 0 1 1 1 (a +c ), u ra là i i-1 0 1 0 1 1 bit hi u Hi và bit 0 1 1 0 1 nh c i sang ct có tr ng s l n h ơn 1 0 0 1 0 ti p theo. 1 0 1 0 0 Bng chân lý: 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1
  73. b a c Hi = ci−1 ⊕ bi ⊕ ai i i i-1 H ci i ci-1 biai 00 01 11 10 0 1 ci 1 1 1 1 ci = biai + ci−1bi + ci−1ai bi + Hi Ký hi u: a i - FS ci ci-1
  74. • B bán tr (Half-Subtractor). Bng chân lý: H = b ⊕ a c = b a bi ai Hi ci i i i i i i 0 0 0 0 ai Hi 0 1 1 1 bi 1 0 1 0 ci 1 1 0 0 b Hi i + Ký hi u: HS a ci i -
  75. • B tr 1 bit y (Full-Subtractor) t 2 b bán tr . ' ' bi Hi bi Hi + + a HS c ' a ' HS c " i i i i ci ci-1 bi + Hi Ký hi u: a i - FS ci ci-1
  76. Phân tích m ch: ' ' ' Hi = bi ⊕ ai = Hi ⊕ ci−1 = bi ⊕ ai ⊕ ci−1 ' " ' ' ci = ci + ci = biai + biai = biai + (bi ⊕ ai )ci−1 = = biai + (biai + bi ai )ci−1 = biai + biai .bi ai .ci−1 = = biai + (bi + ai )( bi + ai )ci−1 = biai + biaici−1 + ai .bici−1 = = ai (bi + bici−1) + ai .bici−1 = ai bi + aici−1 + ai .bici−1 = = aici−1 + bici−1 + ai bi
  77. 1.4.4 CÁC B SO SÁNH 2 S NH PHÂN • B so sánh 2 s nh ai bi f f= phân 1 bit . 0 0 0 0 1 Bng chân lý: 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 f = a i bi f= = ai .bi + aibi = ai ≈ bi = ai ⊕ bi
  78. Sơ logic: ai f f= Ký hi u: ai + f> Comp f< 1 bit b - i f=
  79. • B so sánh 2 s nh phân 2 bit . A = A 2A1 B = B 2B1 Nu: A2 > B 2 A > B A2 B 1 A > B A1 = f 2> + f 2= f1> f< = f 2< + f 2= f1< f= = f 2= f1=
  80. Sơ logic: f LOGIC 2> f> a2 Comp f2 a1 Comp f1 b2 - f< a1 + 2 bit - f= b1
  81. • B so sánh 2 s nh phân 3 bit. a3 Comp 1 bit b3 f> LOGIC f< a2 Comp f= b2 a1 2 bit b1
  82. 1.4.5 M CH T O VÀ KI M TRA CH N L • Mch t o bit ch n l . Mch t o ra 2 tín hi u: Xe – bit ch n (Even bit), Xo – bit l (Odd bit). Trong n bit d li u u vào, nu s các ch s 1 là l : bn ⊕ bn−1 ⊕ ⊕ b1 =1 Thì Xe = 1 và Xo = 0 Nu s các ch s 1 là ch n: bn ⊕ bn−1 ⊕ ⊕ b1 = 0 Thì Xe = 0 và Xo = 1
  83. Nu h là h ch n, thì dãy n bit d li u ưc thêm 1 bit X = Xe, nu là h l thì bit thêm vào là X = Xo. Hàm logic và s ơ m ch t o bit ch n và bit l nh ư sau: Xe = bn ⊕ bn−1 ⊕ ⊕ b1 Xo = Xe b n Xe bn-1 b1 Xo X bn bn-1 b2 b1
  84. • Mch ki m tra ch n l . Mch t o ra 2 tín hi u thông báo (Flag): Fe –báo ch n (Even), Fo – báo l (Odd). Fe = 1 và Fo = 0 nu h là ch n. Ng ưc l i, Fe = 0 và Fo = 1 nu h là l . Fo = X ⊕ bn ⊕ bn−1 ⊕ ⊕ b1 Fe = Fo X bn Fo b n-1 Fe b1
  85. 1.4.6 M CH PHÂN LO I NG T • Ch c n ng: u vào : I , I , I n là các t/h 1 2 2 IR yêu c u ng t c a 2 n thi t b I1 A1 ngo i vi. I2 u ra : IR=1 báo hi u có yêu A2 n I2 cu ng t; A 1, A 2, A n xác A nh TB ngo i vi s ưc ph c n v. Giá tr c a s A nAn-1 A 1 là 11 1 ng v i m c ưu tiên cao nh t (khi có I 1 = 1), là 00 0 ng v i m c ưu tiên n th p nh t (khi ch có I 2 =1).
  86. • Tr ưng h p n = 2 (2 2 = 4 TB ngo i vi). I1 I2 I3 I4 IR A2 A1 0 0 0 0 0 0 0 I1 IR 1 x x x 1 1 1 I2 0 1 x x 1 1 0 I3 I 0 0 1 x 1 0 1 4 A2 0 0 0 1 1 0 0 A1 IR = I 1 + I 2 + I 3 + I 4 A2 = I1 + I1I2 = I1 + I2 A1 = I1 + I1.I2 I3 = I1 + I2 I3
  87. 1.4.7 B DN KÊNH (MUX-Multiplexer/ Data Selector) • Ch c n ng. MUX có n u vào iu khi n A n-1, A 1, A 0 n cho phép ch n 1 trong 2 u vào d li u X 0, n X1, X 2 -1 ưa t i u ra Y. X0 X1 MUX Y n 2n ÷ 1 X2 -1 An-1 A1 A0
  88. Hàm u ra: Y = X (A A.A )+ X (A A.A )+ + X n (A A A ) 0 n−1 1 0 1 n−1 1 0 2 −1 n−1 n−2 0 Tr ưng h p n = 2 Y = X0(A1.A0)+ X1(A1.A0)+ X2(A1 A0)+ X3(A1A0) X0 X1 Y X2 X3 A1 A0
  89. 1.4.8 B PHÂN KÊNH (DEMUX-Demultiplexer) • Ch c n ng. DEMUX có n u vào iu khi n A n-1, A 1, A 0 n n cho phép ch n 1 trong 2 u ra Y 0, Y 1, Y 2 -1 nh n d li u t u vào X. Y0 X DEMUX Y1 n 142 n Y2 -1 An-1 A1 A0
  90. Các hàm u ra: Tr ưng h p n = 2 Y0 = X (A1.A0 ) Y1 = X ( A1.A0 ) Y0 = X (An−1 A1.A0 ) Y2 = X (A1 A0 ) Y = X (A A ) Y1 = X (An−1 A1.A0 ) 3 1 0 Y Y = X A A A 0 2n−1 ( n−1 n−2 0) Y1 Y2 X Y3 A1 A0
  91. 1.4.9 CÁC B CHUY N MÃ • Các b ưc thi t k : Lp b ng chân lý t t c các t h p bi n u vào (mã u vào) và các t h p hàm u ra t ươ ng ng (mã u ra); Lp b ng Karnaugh cho t ng hàm u ra và t i thi u hóa chúng; Xây d ng s ơ b chuy n mã.
  92. • Mch chuy n mã NBCD sang mã 7 v ch. T s b trí các v ch sáng c a èn ch th 7 vch, ta l p b ng chân lý, t ó l p b ng Karnaugh cho t ng hàm ra ng v i t ng vch và t i th u hóa:
  93. a S ABCD a b c d e f g 0 0000 1 1 1 1 1 1 0 f b g 1 0001 0 1 1 0 0 0 0 e c 2 0010 1 1 0 1 1 0 1 3 0011 1 1 1 1 0 0 1 d 4 0100 0 1 1 0 0 1 1 5 0101 1 0 1 1 0 1 1 6 0110 1 0 1 1 1 1 1 7 0111 1 1 1 0 0 0 0 8 1000 1 1 1 1 1 1 1 9 1001 1 1 1 1 0 1 1
  94. a b CD 00 01 11 10 CD 00 01 11 10 AB AB 00 1 0 1 1 00 1 1 1 1 01 0 1 1 1 01 1 0 1 0 11 1 1 1 1 11 1 1 1 1 10 1 1 1 1 10 1 1 1 1 c CD 00 01 11 10 a= A+C+BD +B.D= AC BD B D AB 00 1 1 1 0 b= A+B+CD +C.D= AB CD C D 01 1 1 1 1 11 1 1 1 1 c = A+B+C+D= ABC D 10 1 1 1 1
  95. d e CD 00 01 11 10 CD 00 01 11 10 AB AB 00 1 0 1 1 00 1 0 0 1 01 0 1 0 1 01 0 0 0 1 11 1 1 1 1 11 1 1 1 1 10 1 1 1 1 10 1 1 1 0 f g CD 00 01 11 10 CD 00 01 11 10 AB AB 00 1 0 0 0 00 0 0 1 1 01 1 1 0 1 01 1 1 0 1 11 1 1 1 1 11 1 1 1 1 10 1 1 1 1 10 1 1 1 1
  96. 1.5 CÁC VI M CH T H P VÀ L U Ý KHI S D NG. 1.5.1 M T S KHÁI NI M C N BI T. 1.5.2 CÁC THÔNG S K THU T C A IC S . 1.5.3 CÁC H IC S . 1.5.4 GIAO TI P GI A CÁC H IC S .
  97. 1.5.1 M T S KHÁI NI M C N BI T • Tín hi u t ư ng t và tín hi u s - Tín hi u t ươ ng t là tín hi u có biên bi n thiên liên t c theo th i gian. - Tín hi u s là tín hi u có biên gián on v th i gian và ưc l ưng t hóa v mc. Trong các m ch in, t/h s th ưng là in áp hay dòng in có mt trong hai m c "cao" ho c "th p" trong t ng kho ng th i gian nh t nh.
  98. • Mch t ư ng t và mch s - Các m ch in t t o ho c x lý tín hi u tươ ng t ưc g i là m ch t ươ ng t . - Các m ch in t t o ho c x lý tín hi u s ưc g i là m ch s . Các m ch s có th ưc s n xu t v i tích hp ngày càng cao. Tùy theo s c ng logic trong m t vi m ch, ng ưi ta phân lo i vi m ch s nh ư sau: + SSI-Small Scale Integrated, s c ng < 10;
  99. + MSI-Medium Scale Integrated 10 10.000.
  100. • Bi u di n các tr ng thái Logic 1 và 0 Các m ch s có th ưc qui ưc logic d ươ ng ho c logic âm. Trong các m ch v i logic dươ ng, in th cao bi u di n logic 1, in th th p bi u di n logic 0. Trong các m ch v i logic âm thì ng ưc l i. Ví d, các m ch logic h TTL, m c in th t 2,4 n 5 V là mc logic 1, m c in th t 0 n 0,4 V là mc logic 0. Kho ng n m gi a 0,4 n 2,4 V là kho ng không xác nh.
  101. 1.5.2 CÁC THÔNG S KT C A IC S • Các i l ưng in c tr ưng • Công su t tiêu tán (Power requirement) • Kh nng ch u t i (Fan-Out) • Th i tr truy n (Propagation delays) • Tích s công su t-vn t c (speed- power product) • Tính mi n nhi u (noise immunity) • Logic c p dòng và logic nh n dòng
  102. • Các i l ưng in c tr ưng. -VCC : in th ngu n (power supply).Thí d, vi IC s h TTL, V CC =5±0,5 V , h CMOS VDD =3-15V (Ng ưi ta th ưng dùng ký hi u VDD và VSS ch ngu n và mass c a IC h MOS) – -VIH (min): in th u vào m c cao (High level input voltage) nh nh t. -VIL (max): in th u vào m c th p (Low level input voltage) l n nh t. -VOH (min): in th u ra m c cao (High level output voltage) nh nh t.
  103. -VOL (max): in th u ra m c th p (Low level output voltage) l n nh t. -IIH : Dòng in u vào m c cao (High level input current). -IIL : Dòng in u vào m c th p (Low level input current). -IOH : Dòng in u ra m c cao (High level output current). -IOL : Dòng in u ra m c th p (Low level output current). -ICCH ,I CCL : Dòng in tiêu th (ch y qua) c a IC khi u ra l n l ưt mc cao và th p.
  104. • Công su t tiêu tán (Power requirement). Mi IC tiêu th mt công su t t ngu n V CC (hay V DD ). Công su t tiêu tán này xác nh b i in th ngu n và dòng in tiêu th ca IC. Do dòng tiêu th thay i gi a hai tr ng thái cao và th p nên công su t tiêu tán s ưc tính t dòng trung bình và là công su t tiêu tán trung bình: P(avg)=I CC (avg).V CC . Trong ó: ICC (avg)=(I CCH +I CCL ):2. Các c ng logic h TTL có công su t tiêu tán hàng mW, còn h MOS thì ch hàng W.
  105. • Kh nng ch u t i (Fan-Out). Kh nng này ch ra s u vào l n nh t có th ni v i m t u ra c a m ch logic cùng lo i, nói lên kh nng ch u t i c a m t m ch logic. Fan-Out H = I OH / I IH (UL-Unit Load); Fan-Out L = I OL / I IL (UL); Khi s dng các vi m ch s , ng ưi ta dùng giá tr nh nh t trong hai giá tr trên.
  106. • Th i tr truy n (Propagation delays). Th i tr truy n là kho ng th i gian gi ch m c a tín hi u u ra so v i tín hi u u vào c a m t m ch logic. Có hai lo i th i tr truy n: thi tr truy n t th p lên cao t PLH và th i tr truy n t cao xu ng th p t PHL . Tùy theo h IC, th i tr truy n thay i t vài ns n vài tr m ns. Th i tr truy n càng l n thì tc làm vi c ca IC càng nh .
  107. • Tích s công su t-vn t c (speed- power product). ánh giá ch t l ưng IC, ng ưi ta dùng i lưng tích s công su t-vn t c ó là tích s công su t tiêu tán và th i tr truy n. Thí d h IC có th i tr truy n là 10 ns và công su t tiêu tán trung bình là 50 mW thì tích s công su t- vn t c là: 10 ns x 5 mW =10.10 -9 x 5.10 -3 = 50x10 -12 watt-sec = 50 picojoules (pj). M t IC có ch t l ưng càng t t khi tích s công su t-vn tc càng nh .
  108. • Tính mi n nhi u (noise immunity) Tính mi n nhi u c a m t m ch logic là kh nng ch ng nhi u c a m ch và ưc xác nh bi l nhi u. L nhi u là s chênh l ch c a các in th VOH (min) v i V IH (min) và VOL (max) vi V IL (max) nên ta có 2 giá tr l nhi u: -L nhi u m c cao: VNH = V OH (min) - VIH (min). -L nhi u m c th p: VNL = V IL (max) - VOL (max).
  109. Khi u vào có mc cao, n u t/h nhi u có giá tr âm và biên >V NH s làm cho in th u vào rơi vào vùng b t nh và mch không nh n ra ưc t/h vào thu c m c logic nào. Khi u vào mc th p, tín hi u nhi u có tr dươ ng và biên >V NL s ư a m ch vào tr ng thái b t nh.
  110. • Logic c p dòng và logic nh n dòng. Mt m ch logic th ưng g m nhi u t ng k t n i vi nhau. S trao i dòng in gi a hai t ng: tng c p tín hi u và tng nh n tín hi u (tng t i) th hi n b i logic c p dòng và logic nh n dòng. Khi u ra m ch logic 1 mc cao, nó cp dòng I IH cho u vào c a m ch logic 2, vai trò nh ư mt t i n i mass nh n dòng. Khi u ra mch logic 1 mc th p, nó nh n dòng I IL t u vào c a m ch logic 2 xem nh ư ni v i ngu n V CC
  111. 1.5.3 CÁC H IC S - Công ngh ch to m ch s có các h : RTL (Resistor-transistor logic), DCTL (Direct couple-transistor logic), RCTL (Resistor- Capacitor-transistor logic), DTL (Diod- transistor logic), ECL (Emitter- couple logic) v.v - Hi n nay t n t i hai h có nhi u tính n ng k thu t cao nh ư th i tr truy n nh , tiêu hao công su t ít là: TTL (transistor-transistor logic) và h MOS (metal-oxyde-semiconductor).
  112. H TTL • Cng c bn h TTL • Các ki u m ch ra • c tính các lo t TTL
  113. • Cng c bn h TTL Xét c ng NAND 3 u vào. Khi m t trong các u vào A, B, C xu ng m c 0, T1 d n ư a n T2 ng ưng, T3 ng ưng, u ra Y lên cao; khi c 3 u vào lên cao, T1 ng ưng, T2 d n, T3 d n, u ra Y xu ng th p.
  114. T CL là t ký sinh t o b i s kt h p gi a u ra c a t ng c p v i u vào c a t ng t i, khi T3 ng ưng, t np in qua R4 và khi T3 d n, t phóng qua T3 do ó th i tr truy n c a m ch quy t nh b i R4 và CL. Khi R4 nh mch ho t ng nhanh nh ưng công su t tiêu th ln, mu n gi m công su t ph i t ng R4 nh ưng nh ư vy th i tr truy n s ln. gi i quy t khuy t im này ng th i th a mãn m t s yêu c u khác, ng ưi ta ã ch to các c ng logic v i các ki u m ch ra khác nhau.
  115. • Các ki u m ch ra. - Mch ra Totempole : R4 ưc thay th bi c m T4, R C và diod D, trong ó RC có tr rt nh , không áng k . T2 bây gi gi vai trò mch o pha: khi T2 d n thì T3 d n và T4 ng ưng, u ra Y xu ng th p; khi T2 ng ưng thì T3 ng ưng và T4 dn, u ra Y lên cao. T CL np in qua T4 khi T4 d n và phóng qua T3, th i h ng m ch r t nh và kt qu là th i tr truy n nh . Do T3 & T4 luân phiên ng ưng t ươ ng ng v i 2 tr ng thái c a u ra nên công su t tiêu th gi m áng k . Diod D có tác d ng nâng in th cc B c a T4 lên bo m khi T3 d n thì T4 ng ưng .
  116. - Mch ra c c góp h : + Cho phép k t n i các u ra c a nhi u c ng khác nhau, nh ưng ph i m c m t in tr t u ra lên ngu n Vcc, g i là in tr kéo lên, tr s ca in tr này có th ln hay nh tùy theo yêu cu có li v mt công su t hay t c làm vi c. + im n i chung c a các u ra có tác d ng nh ư mt c ng AND nên ta g i là im AND. + Cho phép in tr kéo lên m c vào ngu n in th cao, dùng cho các t i c bi t ho c dùng t o s giao ti p gi a h TTL v i CMOS dùng ngu n cao.
  117. - Mch ra ba tr ng thái : Xét cng o có u ra 3 tr ng thái, trong ó T4 & T5 ưc m c Darlington cp dòng ra l n cho t i. Diod D iu khi n: khi C=1, diod D ng ưng d n, m ch ho t ng nh ư mt c ng o; khi C=0, diod D d n, c c góp T2 b ghim áp mc th p nên T3, T4 & T5 u ng t, u ra m ch tr ng thái tr kháng cao.
  118. • c tính các lo t TTL. - Ký hi u chung: 74XXXX và 54XXXX. o o 74: V CC =5 ± 0,5 V, nhi t 0 C n 70 C o o 54: V CC =5 ± 0,25 V, nhi t -55 C n 125 C - Các ký hi u riêng: sau 74 (54) không có ch gì là IC chu n, L: Low power, H: High speed, S: Schottky, LS: Low power Schottky, AS: Advance Schottky, 74ALS (Advance Low power Schottky), 74F (Fast)
  119. H MOS • Cng c bn NMOS • Cng c bn CMOS (complementary MOS) • Các c ng CMOS khác • c tính c a h MOS • Các lo t CMOS Công ngh MOSFET, kênh N (NMOS) và kênh P (PMOS) ho c c hai lo i kênh P&N (CMOS). NMOS và PMOS ch khác nhau là ng ưc chi u ngu n c p. Các transistor MOS: - Khi d n, n i tr nh (vài ch c n tr m k ). - Khi ng ưng, n i tr rt l n (hàng 10 10 ), t ươ ng ươ ng vi m t khóa h .
  120. • Cng c bn NMOS
  121. • Cng c bn CMOS
  122. • Các c ng CMOS khác -Cng CMOS v i c c máng (drain) h ; -Cng CMOS v i u ra 3 tr ng thái; - Khóa-m t/h 2 chi u.
  123. • c tính c a h MOS - Ngu n: V DD = 3 - 15V -Mc logic: V OL (max) = 0V VOH (min) = V DD VIL (max) = 30%V DD VIH (min) = 70%V DD -L nhi u: V NH = 30%V DD VNL = 30%V DD - Th i tr truy n: vài ch c ns - Công su t tiêu tán: hàng nW - Fan Out: 50 UL -Mt tích h p cao, thích h p cho LSI, VLSI
  124. • Các lo t CMOS CMOS có hai ký hi u: 4XXX do h ng RCA ch to và 14XXX c a h ng MOTOROLA, có hai lo t 4XXXA (14XXXA) và 4XXXB (14XXXB), lo t B ra i sau có ci thi n dòng ra. Ngoài ra còn có các lo t : - 74CXXX: có sơ chân, ch c n ng và các thông s nh ư TTL. - 74HC (High speed CMOS), 74HCT: lo t c i ti n c a 74C, t c nh ư 74LS, riêng 74HCT thì hoàn toàn tươ ng thích v i TTL, ưc dùng r ng rãi. - 74AC và 74ACT (Advance CMOS) c i ti n c a 74 HC và HCT v mt nhi u b ng cách s p x p l i th t các chân, do ó không t ươ ng thích v i TTL v sơ chân.
  125. 1.5.4 GIAO TI P GI A CÁC H IC S • TTL t i CMOS • CMOS t i TTL Giao ti p là th c hi n k t n i u ra c a m t mch hay h th ng v i u vào c a m ch hay h th ng khác. Do tính ch t v in khác nhau gi a hai h TTL và CMOS nên vi c giao ti p gi a chúng trong nhi u tr ưng h p không th ni ơ n gi n ưc mà ph i nh mch ph sao cho in th tín hi u ra tng c p phù hp v i tín hi u vào c a t ng t i và dòng in t ng c p ph i l n hơn ho c b ng dòng vào c a t ng t i.
  126. Bng kê các thông s c a 2 h IC: CMOS (V DD = 5V) TTL
  127. • TTL t i CMOS - TTL t i CMOS dùng V DD = 5V . T bng, dòng in vào c a CMOS có tr rt nh so v i dòng ra c a TTL, v y v dòng in không có vn . in th ra c a TTL V OH (max) th p so v i V IH (min) c a CMOS, nh ư vy ph i nâng in th ra c a TTL lên b ng cách m c thêm m t in tr kéo lên u ra c a IC TTL.
  128. - TTL t i CMOS 74HCT . 74HCT là lo i CMOS t ươ ng thích v i TTL, có th kt n i tr c ti p không c n in tr kéo lên. - TTL t i CMOS dùng ngu n cao (V DD >+5V) Dùng m t c ng m có u ra h mch (7407), vi in tr kéo lên ngu n cao th c hi n s giao ti p:
  129. • CMOS t i TTL - CMOS (74HC, 74HCT) dùng ngu n 5V và tươ ng thích TTL : có th cp dòng (4mA) cho 2 cng TTL. - CMOS lo t 4000B dùng ngu n 5V : dòng ra nh (0,4mA), ph i n i qua c ng m (4050B, 74LS125) nâng dòng.
  130. - CMOS dùng ngu n cao t i TTL : Dùng c ng m h in th ra xu ng, ng th i c p dòng cho phù hp v i IC TTL.