bai giang thiet ke mach analog

Chng 1 ............................................................................................................... 5

I S BOOLE V CC LINH KIN IN T S ......................................... 5

1.1 Mt s khi nim c bn .................................................................................. 5

1.1.1 Bin logic ................................................................................................. 5

1.1.2. Tp hp bin logic ................................................................................... 5

1.1.3. Hm logic ................................................................................................ 5

1.2. Cc hm logic c bn ...................................................................................... 5

1.2.1 Hm V - AND ....................................................................................... 5

1.2.2 Hm HOC OR ..................................................................................... 6

1.2.3 Hm O - NOT ..................................................................................... 6

1.2.4. Hm Hoc tuyt i - XOR ...................................................................... 7

1.2.5 Hm hoc o - NOR ................................................................................ 7

1.2.6 Hm V o - NAND................................................................................ 8

1.2.7 Hm XNOR .............................................................................................. 9

1.3 Cc Phng php biu din hm logic ........................................................... 10

1.3.1. Dng Bng chn l (Trust Table) ........................................................... 10

1.3.2. Dng biu thc i s ............................................................................ 10

1.4. Cc biu thc i s Boole............................................................................ 11

1.5 Ti thiu ha hm logic ................................................................................. 12

Chng 2 ............................................................................................................. 13

Thit k mch logic ............................................................................................. 13

2.1. Mch logic l g ............................................................................................ 13

2.2. Quy trnh thit k .......................................................................................... 13

2.3. Thit k mt s mch logic thng dng......................................................... 14

2.3.1. Thit k mch cng/tr hai s 8 bit ............................................................ 14

2.3.2. Thit k mch so snh 2 s 8 bit................................................................. 17

2.3.3. Thit k mch dn knh ............................................................................. 18

2.3.3.1. Khi nim ............................................................................................... 19

2.3.3.2. Mch dn knh 4 sang 1 ...................................................................... 19

2.3.3.4. ng dng ............................................................................................ 23

2.3.4. Mch tch knh .......................................................................................... 26

2.3.4.1. Khi nim ........................................................................................... 26

2.3.4.2 Mch tch knh 1 sang 4 ...................................................................... 27

2.3.4.3 Mt s IC gii m tch knh hay dng ................................................. 30

2.3.4.4. ng dng ............................................................................................ 33

2.3.5. Thit k mch m ha ................................................................................ 37

2.3.5.1. Thit k mch m ha 8 ng sang 3 ng...................................... 37

2.3.5.2. Thit k mch m ha 10 ng sang 4 ng .................................... 38

2.3.5.3. Thit k mch m ha u tin ............................................................. 39

2.3.6. Thit k mch gii m ................................................................................ 40

2.3.6.1 Gii m 3 sang 8 .................................................................................. 41

2.3.6.2 Mch gii m BCD sang thp phn ...................................................... 42

2.3.6.3 Gii m BCD sang led 7 on .............................................................. 44

2.3.7. Thit k mch iu khin ma trn LED 5x7 ............................................... 51

2.3.7.1. Cu to ma trn LED 5x7 .................................................................... 51

2.3.7.2. iu khin ma trn LED ..................................................................... 51

2.3.7.3. V d ................................................................................................... 51

Chng 3 MCH TUN T .............................................................................. 53

3.1 Cc khi nim c bn..................................................................................... 53

3.2. Mch cht ..................................................................................................... 54

3.2.1. Mch cht cng NAND ......................................................................... 54

3.2.2 Cht cng NOR ...................................................................................... 55

3.2.3. ng dng ca mch cht:....................................................................... 56

3.3. Cht NAND khi c xung ng h ................................................................. 57

3.4. Tng quan v flip flop (FF) ........................................................................... 58

3.5. Cc loi FF ................................................................................................... 59

3.6. Flip flop khi c thm ng vo trc tip ..................................................... 63

3.7. ng dng ca FF .......................................................................................... 64

3.7.1. Mch m khng ng b ...................................................................... 64

Mch m xung ................................................................................................. 69

3.7.1.2. Mch m khng ng b khng theo h nh phn (chia 2) ................. 72

3.8. Mch m ng b ....................................................................................... 78

3.8.1 m ln chia 16 ...................................................................................... 78

3.8.2 m ng b ln xung .......................................................................... 81

3.8.3 m ng b khng theo h nh phn ..................................................... 81

3.8.4 m t trc s m ............................................................................. 82

3.8.5 Mt s IC m ng b ........................................................................... 83

3.9. Mch m vng ............................................................................................ 85

3.9.1 m vng ............................................................................................... 85

3.9.2 m Johnson (m vng xon) ............................................................... 86

3.10. Thit k mch m ...................................................................................... 88

3.10. ng dng mch m ................................................................................... 95

3.10.1 m nhiu hng hay chia tn s lin tip .............................................. 96

3.10.2 Mch m s kin ................................................................................. 97

3.10.3 Mch m tn ....................................................................................... 98

3.10.4 ng h s: ......................................................................................... 100

3.11. Thanh ghi.................................................................................................. 102

3.11.1. Gii thiu ........................................................................................... 102

3.11.2. Cu to ............................................................................................... 102

3.11.3. Hot ng .......................................................................................... 103

3.11.4 Cc loi thanh ghi ............................................................................... 103

3.11.5 Mt s loi IC ghi dch........................................................................ 107

3.11.5. ng dng ........................................................................................... 109

Phn II ............................................................................................................... 113

CHNG 4 ...................................................................................................... 113

THIT K MCH TNG T ....................................................................... 113

4.1 Khi nim mch tng t ............................................................................ 113

4.2. Quy trnh thit k mch tng t ................................................................ 113

4.3 Thit k mt s mch tng t thng dng .................................................. 113

4.3.1. Thit k mch khuch i..................................................................... 113

4.3.2. Thit k mch np acquy ...................................................................... 113

4.3.3. Thit k mch iu khin motor DC ..................................................... 113

4.3.4. Thit k mch iu khin chung tr chi ............................................ 113

4.3.5. Thit k mch iu khin n giao thng ............................................. 113

4.3.6. Thit k mch dao ng ....................................................................... 113

4.3.7 B to dao ng 555 v ng dng ......................................................... 113

Chng 1

I S BOOLE V CC LINH KIN IN T S

1.1 Mt s khi nim c bn

1.1.1 Bin logic

Mt bin x c gi l bin logic khi x ch ly mt trong hai gi tr 0 hoc 1

1.1.2. Tp hp bin logic

Nu c n bin logic th c 2n t hp gi tr khc nhau. Gi tr thp phn tng

ng biu din cc gi tr ny l 02n -1

1.1.3. Hm logic

Mt hm s f c gi l hm logic khi cc bin ca hm l cc bin logic v

hm f ch nhn mt trong hai gi tr 0 hoc 1

1.2. Cc hm logic c bn

1.2.1 Hm V - AND

Phng trnh Bng chn l K hiu v s chn

Y=A.B

A B Y

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1

i vi hm V gi tr ca hm ch bng 1 khi cc bin ca n u bng 1; hay ch

cn c mt bin bng 0 hm s c gi tr bng 0

Cc IC AND thng dng

AND 3 li vo AND 3 li vo AND 2 li vo AND 4 li vo

1.2.2 Hm HOC OR

Phng trnh Bng chn l K hiu v s chn

Y=A+B

A B Y

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1

i vi hm HOC gi tr ca hm ch bng 0 khi cc bin ca n u bng 0; hay

ch cn c mt bin bng 1 hm s c gi tr bng 1

Cc IC OR thng dng khc

AND 2 li vo AND 3 li vo AND 4 li vo

1.2.3 Hm O - NOT

phng trnh

Bng chn l

K hiu v s chn

Y=

A Y

0 1

1 0

i vi hm NOT gi tr ca hm s l o ca gi tr bin. Khi bin c gi tr

bng 0 th hm bng 1 ngc li khi bin bng 1 th hm c gi tr bng 0.

1.2.4. Hm Hoc tuyt i - XOR

phng trnh

Bng chn l

K hiu v s chn

A B Y

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 0

Ta thy gi tr ca hm s bng 1 khi cc bin c gi tr khc nhau. Ngc li gi tr

ca hm c gi tr bng 0 khi gi tr ca cc bin l bng nhau (cng bng 0 hay 1)

1.2.5 Hm hoc o - NOR

phng trnh Bng chn l

K hiu v s chn

A B Y

0 0 1

0 1 0

1 0 0

1 1 0

i vi hm NOR gi tr ca hm s bng 1 khi ton b gi tr ca bin bng 0.

Ngc li, mt trong cc gi tr ca bin bng 1 gi tr ca hm c gi tr bng 0. Hay

ni khc i n l hm o ca hm OR.

Mt s IC NOR khc

NOR 3 li vo NOR 2 li vo NOR 4 li vo NOR 3 li vo NOR 8 li vo

1.2.6 Hm V o - NAND

phng trnh Bng chn l K hiu v s chn

A B Y

0 0 1

0 1 1

1 0 1

1 1 0

i vi hm NAND gi tr ca hm s bng 0 khi ton b gi tr ca bin bng 1.

Ngc li, mt trong cc gi tr ca bin bng 0 gi tr ca hm c gi tr bng 1. Hay

ni khc i n l hm o ca hm AND

1.2.7 Hm XNOR

phng trnh Bng chn l K hiu v s chn

A B Y

0 0 1

0 1 0

1 0 0

1 1 1

i vi hm XNOR nu cc gi tr ca bin l bng nhau (u bng 1 hay bng 0)

th gi tr ca hm s l 1 ngc li hm c gi tr bng 0.

Thc cht 7 hm trn ch c 3 hm u tin l cc hm c bn, 4 hm cn li c th

xy dng t 3 hm trn.

V d:

+ Hm NOR l s kt hp ca hm NOR v hm NOT.

Hm NOR S kt hp ca hm NOR v NOT

+ Hm NAND l s kt hp ca hm AND v NOT

Hm NAND S kt hp ca hm AND v NOT

+ Hm XOR l s kt hp ca cc hm NAND hoc hm NOR

Hm XOR S kt hp ca hm NAND

Hm XOR S kt hp ca hm NOR

Tuy nhin vic tch hp cc mch c bn to ra cc hm khc s rt hu ch

trong vic thit k mch. N s lm gim i s lng IC trn mt bo mch, dn n

lm gim chi ph cho mch v mt IC XOR (74LS86) c cha 4 phn t XOR cng c

gi thnh nh mt IC NAND hay IC NOR.

1.3 Cc Phng php biu din hm logic

1.3.1. Dng Bng chn l (Trust Table)

Bng chn l l mt bng lit k cc kh nng c th c (cc gi tr t hp) ca n

bin u vo v gi tr ca hm tng ng.

Nh vy mt hm logic c n bin, khi biu din bng bng chn l th s c n+1

ct v 2n dng.

1.3.2. Dng biu thc i s

Biu thc i s biu din hm logic c 2 dng chun tc tuyn v chun tc hi

+ Chun tc tuyn (CTT): Hm logic c biu din di dng tng ca cc tch.

Vi mi mt tch, t hp cc bin u vo lm cho hm c gi tr bng 1.

K hiu cho biu din CTT l

V d:

Hy dng bng chn l biu din hm trn.

+ Chun tc hi (CTH): Hm logic c biu din di dng tch ca cc tng.

Mi mt s hng trong tch l tng ca gi tr o cc bin ti hm c gi tr bng

0.

K hiu cho biu din CTH l

V d:

A B C Y

0 0 0 0

0 0 1 1

0 1 0 1

0 1 1 1

1 0 0 0

1 0 1 1

1 1 0 0

1 1 1 1

T bng chn l ta thy ti dng s 1 hm c gi tr bng 0 nh vy s hng

u tin trong biu din l (A+B+C)

Tng t dng s 5 s l (+B+C); dng s 7 l (

1.4. Cc biu thc i s Boole

1. Lut giao hon A+B=B+A

A.B=B.A

2. Lut kt hp (A.B).C=A.(B.C)

(A+B)+C=A+(B+C)

3. Lut phn phi A(B+C)=AB+AC

A+BC=(A+B)(A+C)

4. Lut ng nht A.1=A

A+0=A

5. Lut tri A+1=1

A.0=0

6. Lut b A.=0 A+=1

7. Lut ly ng A.A=A

A+A=A

8. Lut De Morgan

9. Lut ph nh ca ph nh

10. Lut hp th (lut ht) A.(A+B)=A

A+A.B=A

1.5 Ti thiu ha hm logic

Ti thiu ha hm logic l phng php a hm logic v dng n gin nht c

th, hoc a hm logic v dng thun li nht cho vic thit k mch, em li li ch

kinh t nht c th. C nhiu phng php ti thiu ha hm logic.

+ Dng cc biu thc i s boole

+ Dng bng Karnaugh

Hoc c th kt hp c hai phng php trn.

V d: ti thiu ha hm ch dng hm NOR

1 1

1 1

1 1

1

Chng 2

Thit k mch logic

2.1. Mch logic l g

Mch x l cc tn hiu logic gi l mch logic. Thng thng mch logic ch

gm cc phn t logic, thng gi l cc IC s. Tuy nhin trong mt vi trng hp

mch logic cng c cha cc phn t tng t.

2.2. Quy trnh thit k

Quy trnh thit k mch logic nh sau:

+ Xy dng phng trnh logic s dng cc phng trnh theo CTT, hay CTH

hoc c th s dng bng chn l biu din

+ S dng bng karnaugh hoc cc phng php i s ti thiu ha hm

logic hoc a hm logic v dng m d thit k mch

+Thit k mch cho chy th

+ nh gi tnh n nh ca mch

V d:

S dng hm NOR hai li vo thit k mch thc hin chc nng nh sau:

T bng Karnaugh ta c phng trnh rt gn nh sau:

S thit k

Theo s ta ch dng 2 phn t NOR. Vic ch s dng 2phn t NOR ht sc c

ngha v thc t ta cng ch dng c 1 IC NOR. Ngc li nu ta dng kt hp vi

cc IC khc th ta s thy mch logic khi thit k xong thc t s khng kinh t bng

mch ta ch dng NOR nh trn.

Tng t nh trn thit k mch ch dng hm NAND. So snh trong hai trng

hp ch dng NAND v ch dng NOR hai li vo.

2.3. Thit k mt s mch logic thng dng

2.3.1. Thit k mch cng/tr hai s 8 bit

thit k mch cng hai s 8 bit ta i xy dng mch cng ton phn hai s 1 bit.

A B Cin S Cout 0 0 0 0 0

0 0 1 1 0

0 1 0 1 0

0 1 1 0 1

1 0 0 1 0

1 0 1 0 1

1 1 0 0 1

1 1 1 1 1

Sau khi rt gn hm S ta c

Sau khi rt gn ta c

Nh vy l ta c mt b tng ton phn (FA Full Adder). S khi ca mt

FA cho nh hnh di y.

Nh vy thc hin php cng hai s 8 bit ta s dng 8 b FA ni tip vi nhau

nh s di y

Theo s thit k trn th chn Cin ca FA u tin (FA c trng s thp nht)

c ni t v hai bit thp nht khi cng vi nhau s khng c bt nh ca php cng

trc . Trong khi cc bit Cin ca cc FA sau phi c ni vi bit trn Cout (bit nh)

ca cc FA trc , nh vy kt qu ca FA sau khng ch ph thuc vo gi tr ca

hai bit u vo A, B m cn ph thuc vo kt qu ca FA trc , iu ny l logic

vi php cng ton phn hai s nhiu bit.

Vic thit k mch tr hai s 8 bit ta cng lm tng t nh php cng bng vic thit

k mch tr hai s 1 bit (FS) sau ni li vi nhau. Tuy nhin ta c th thc hin

mch tr thng qua mch cng bng php ton a-b=a+(-b)

Ta i tm s -b:

S -b chnh l s b 2 ca s b. S b 2 ca b c tm bng cch ta ly o tt c cc

bit ca s b (bit c gi tr 0 thnh bit c gi tr 1 v ngc li) sau cng thm 1.

V d s b c gi tr l 10101011 (171) th s b 2 ca b c tm nh sau

+ Ly o cc bit ca b ta c s 01010100

+ Cng thm 1 ta c s 01010101 (85)

Theo cch trn th ta c s mch tr hai s 8 bit c thit k thng qua mch cng

hai s 8 bit bng cch mc thm cc phn t o vo chn B, c bit chn Cin u tin

c ni ln mc 1 (v cng thm 1)

T hai s trn ta xy dng mt mch va thc hin c php tnh cng va thc

hin php tnh tr. lm c iu ny ta phi c mt chn iu khin chn php

tnh, gi thit chn iu khin mc thp th mch thc hin php cng, ngc li

chn iu khin mc cao th mch s hot ng ch tr A cho B.

Nhn vo hai s cng v tr ta thy im khc nhau ca hai mch ny l chn Cin

u tin v cc chn vo B. i vi mch cng chn Cin u tin bng 0 v cc chn B

gi nguyn gi tr. Trong khi mch tr chn Cin u tin bng 1 v cc li vo B b

o.

Nh vy chn Cin ca FA u tin c th ni trc tip ti chn iu khin chn php

ton. Cn cc li vo B ta c bng chn l sau

O B B

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 0

Trong O l bit la chn php ton, B l B l bit a trc tip vo b FA.

T bng chn l ta c B=B O

Nh vy ta phi mc thm 8 mch XOR trc li vo B ca cc FA. Cc u vo ca

cc mch XOR ny l bit iu khin chn php ton, u vo cn li l bit ca s hng

B tng ng.

2.3.2. Thit k mch so snh 2 s 8 bit

thit k mch so snh hai s 8 bit ta s thit k mch so snh hai s 1 bit.

Vic so snh hai s 1 bit tc l so snh hai bit a, b vi nhau, kt qu ca vic so

snh s cho ta ba kt qu nh sau: a>b, ab

C2

ab

S2

a

T mch so snh 2 bit trn ta c s khi ca mch nh sau

T s khi ca mch ta c mch so snh 2 s 8 bit nh sau:

S trn l mch so snh 2 s 8 bit vi s A = 11000011 v s B= 10110101.

Trn hnh ta thy n S1 sng nh vy chng minh l A>B. Mch ta xy dng hot

ng ng.

2.3.3. Thit k mch dn knh

Lm sao 8 ngi 1 u ni v nghe c 8 ngi u bn kia cng mt

lc?. Ta khng th dng 8 ng dy kt ni cho 8 ng tn hiu c v tn

km, b nhiu gia cc ng dy hay suy gim tn hiu trn ng dy c bit khi

khong cch truyn xa ln hay c nhiu hn s ng cn truyn (16, 32, 100,). C

1 cch l ghp cc ng tn hiu li vi nhau gim bt s ng truyn v r rng

bn nhn c cng phi tch ng nhn c tr li 8 ng tn hiu ban u

nhng khng ln ln gia cc ng tn hiu ghp li th cn phi t cho mi

ng mt m ring. Mch in t thc hin chc nng ghp nhiu ng li vi

nhau c gi l mch dn knh cn mch in t s tch ng nhn c ra nhiu

ng tn hiu ban u c gi l mch tch knh. Mch dn knh v tch knh

ngy nay c s dng rt rng ri trong nhiu lnh vc hin i lin quan trc tip ti

in t nh ghp tch knh in thoi, knh truyn hnh, truyn d liu ni tip, mng

truyn internet, Vi tn s hot ng c ca cc IC mch s hng Mhz tr ln

nn cho php ghp truyn c rt nhiu ng tn hiu v d liu i coi nh l ng

thi. Phn ny ta s tm hiu v cc mch dn knh, tch knh dng IC s v nhng

ng dng lin quan.

2.3.3.1. Khi nim

Mch dn knh hay cn gi l mch ghp knh, a hp (Multiplexer-MUX) l 1

dng mch t hp cho php chn 1 trong nhiu ng ng vo song song (cc knh

vo) a ti 1 ng ra (gi l knh truyn ni tip). Vic chn ng no trong

cc ng ng vo do cc ng chn quyt nh. Ta thy MUX hot ng nh 1

cng tc nhiu v tr c iu khin bi m s. M s ny l dng s nh phn, tu t

hp s nh phn ny m bt k thi im no ch c 1 ng vo c chn v cho

php a ti ng ra.

Cc mch dn knh thng gp l 2 sang 1, 4 sang 1, 8 sang 1, Ni chung l

t 2n sang 1. Mc tip theo s phn tch v thit k mch dn knh 4 sang 1

2.3.3.2. Mch dn knh 4 sang 1

Hnh 2.2.1 Mch dn knh 4 sang 1 v bng hot ng

Mch trn c 2 ng iu khin chn l S0 v S1 nn chng to ra 4 trng thi

logic. Mi mt trng thi s cho php 1 ng vo I no qua truyn ti ng ra

Y. Nh vy tng qut nu c 2n ng vo song song th phi cn n ng iu khin

chn.

Cng ni thm rng, ngoi nhng ng nh trn, mch thng cn c thm

ng G: c gi l ng vo cho php (enable) hay xung nh du (strobe). Mch

t hp c th c 1 hay nhiu ng vo cho php v n c th tc ng mc cao hay

mc thp. Nh mch dn knh trn, nu c thm 1 ng cho php G tc ng

mc thp, tc l ch khi G = 0 th hot ng dn knh mi din ra cn khi G = 1 th

bt chp cc ng vo song song v cc ng chn, ng ra vn gi c nh mc

thp (c th mc cao tu dng mch)

Nh vy khi G = 0

S1S0 = 00, d liu I0 s a ra Y




do biu thc logic ca mch khi c thm ng G l

Ta c th kim chng li biu thc trn bng cch: t bng trng thi trn, vit

biu thc logic ri rt gn (c th dng phng php rt gn dng ba Karnaugh.

Nhn thy rng t hp 4 cng NOT a 2 ng iu khin chn S0, S1 vo

cc cng AND chnh l 1 mch m ho 2 sang 4, cc ng ra mch m ho nh l

xung m cng AND cho 1 trong cc ng I ra ngoi. Vy mch trn cng c th v

li nh sau:

Hnh 2.2.2 Cu trc mch dn knh 4 sang 1

Hnh 2.2.3 Dn knh 4 sang 1 t

gii m 2 sang 4

2.3.3.3.Mt s IC dn knh hay dng

Hnh 2.2.4 K hiu khi ca mt s IC dn knh hay dng

74LS151 c 8 ng vo d liu, 1 ng vo cho php G tc ng mc

thp, 3 ng vo chn C B A, ng ra Y cn c ng o ca n: Khi G

mc thp n cho php hot ng ghp knh m chn CBA s quyt nh 1

trong 8 ng d liu c a ra ng Y. Ngc li khi G mc cao, mch

khng c php nn Y = 0 bt chp cc ng chn v ng vo d liu.

74LS153 gm 2 b ghp knh 4:1 c 2 ng vo chn chung BA mi b c

ng cho php ring, ng vo v ng ra ring. Tng t ch khi G mc

0 ng Y mi ging 1 trong cc ng vo tu m chn.

74LS157 gm 4 b ghp knh 2:1 c chung ng vo cho php G tc ng

mc thp, chung ng chn A. ng vo d liu 1I0, 1I1 c ng ra tng

ng l 1Y, ng vo d liu 2I0, 2I1 c ng ra tng ng l 2Y, Khi G

thp v A thp s cho d liu vo ng nI0 ra nY (n = 1,2,3,4) cn khi

A cao s cho d liu vo nI1 ra nY. Khi = 1 th Y = 0

Chng hn vi 74LS153, k hiu khi, chn ra, bng trng thi v cu to logic

c minh ho nhng hnh di, vi nhng IC khc cng tng t

Hnh 2.2.5 K hiu khi v chn ra ca 74LS153

Bng s tht ca 74LS53

Hnh 2.2.6 Cu to bn trong ca 74LS153

2.3.3.4. ng dng

a) M rng knh ghp

Cc mch ghp knh t ng vo c th c kt hp vi nhau to mch ghp

knh nhiu ng vo. V d to mch ghp knh 16:1 ta c th dng IC 74LS150

hoc cc IC tng t, nhng c 1 cch khc l ghp 2 IC 74LS151

S ghp nh sau:

Hnh 2.2.7 Hai cch m rng knh ghp 16 sang 1 t IC74LS151

(74LS151 l IC dn knh 8 sang 1)

b) Chuyn i song song sang ni tip:

Cc d liu nh phn nhiu bit, chng hn m ASCII, word,... thng c x l

song song, tc l tt c chng c lm 1 lc. Trong my tnh, d liu c di chuyn

t ni ny n ni khc cng 1 lc trn cc ng dn in song song gi l cc bus.

Khi d liu c truyn i qua khong cch di chng hn hng chc mt th cch

truyn song song khng cn thch hp v tn nhiu ng dy, nhiu, .... Lc ny

mch dn knh c th dng nh mch chuyn i song song sang ni tip.

Cch ni

Hnh 2.2.8 Chuyn i d liu truyn t song song sang ni tip

Mch hnh trn cho php truyn d liu 16 bit trn ng truyn ni tip thng

qua IC dn knh 74LS150. Tt nhin cn 1 mch m to m s nh phn 4 bit cho

4 ng chn ca mch dn knh (chng hn 74LS93). Mch m hot ng khin

m chn thay i t 0000 ri 0001, ri n 1111 v li vng tr li 0000 m ln tip

khin d liu vo song song c chuyn i lin tip sang ni tip. Cng cn phi c

mt mch dao ng to xung kch cho mch m, nu tn s dao ng to xung

kch cho mch m rt ln th d liu c lun chuyn nhanh, v vi tc ln nh

vy vi cm nhn ca con ngi th d liu dng nh c truyn ng thi.

Nguyn l ny c p dng cho ghp knh in thoi v nhiu ng dng khc

c) Dng dn knh thit k t hp:

Cc mch dn knh vi hot ng logic nh xt trc ngoi cch dng

ghp nhiu ng ng vo cn c th dng thit k mch t hp i khi rt d

dng v:

Khng cn phi n gin biu thc nhiu

Thng dng t IC

D thit k

Bi ton thit k mch t hp nh bng di y cho thy r hn iu ny

V d: Thit k mch t hp tho bng s tht sau

T bng s tht ta c biu thc logic l:

Y=ABC+ABC+ABC+ABC

Hay c th vit

y l biu thc thuc dng tng ca cc

tch. Nh cch thit k trc ta s s dng

cc cng logic gm 3 cng NOT, 4 cng

NAND, 1 cng OR, cn nu chuyn sang dng

ton cng NAND khng th phi cn ti 3 cng

NAND 2 ng vo, 4 cng NAND 3 ng

vo v 1 cng NAND 4 ng vo cha k l

phi n gin biu thc nu c th trc khi

thc hin.

V phng trnh li ra ca

mch ging vi phng trnh ca

b dn knh 4-1. By gi ta s s

dng IC dn knh 4 sang 1. 2

ng vo A, B s c ni ti 2

ng chn ca IC, cn c vo

th t t hp trong bng nu Y l

0 th s phi ni ng vo ghp

knh tng ng xung t, cn

nu Y l 1 th ni ng vo ghp

knh tng ng ln ngun (c th

qua R gi tr 1K). Hnh 2.2.9 s

minh ho cho cch ni trn v

nu bn kim tra li s thy mch

hon ton tho iu kin ra ca

bi ton.

Hnh 2.2.9 Thit k t hp dng

mch dn knh

Tng t s dng MUX 2-1, MUX 4-1 MUX 8-1 thit k cc hm sau:

2.3.4. Mch tch knh

2.3.4.1. Khi nim

B chuyn mch phn knh hay cn gi l tch knh, gii a hp (demultiplexer)

c chc nng ngc li vi mch dn knh tc l: tch knh truyn thnh 1 trong cc

knh d liu song song tu vo m chn ng vo. C th xem mch tch knh

ging nh 1 cng tc c kh c iu khin chuyn mch bi m s. Tu theo m s

c p vo ng chn m d liu t 1 ng s c a ra ng no trong s

cc ng song song.

Cc mch tch knh thng gp l 1 sang 2, 1 sang 4, 1 sang 8, ...Ni chung t 1

ng c th a ra 2n ng, v s ng chn s phi l n. Mc di s ni n

mch tch knh 1 sang 4

2.3.4.2 Mch tch knh 1 sang 4

Hnh 2.2.9 Mch tch knh 1 sang 4

Mch tch knh t 1 ng sang 4 ng nn s ng chn phi l 2

Khi ng cho php G mc 1 th n cm khng cho php d liu vo c

truyn ra bt k ng no nn tt c cc ng ra u mc 0

Nh vy khi G = 0 BA = 00 d liu S c a ra ng Y0, nu S = 0 th Y0

cng bng 0 v nu S = 1 th Y0 cng bng 1,tc l S c a ti Y0; cc ng

khc khng i

Tng t vi cc t hp BA khc th ln lt ra S s l Y1, Y2, Y3

Biu thc logic ca

cc ng ra s l:

T y c th dng

cng logic thit k

mch tch knh

Hnh 2.2.10 Cu trc ca mch tch knh 1 sang 4

V d: Kho st IC 74LS155


Trong cu trc ca n gm 2 b tch knh 1 sang 4, chng c 2 ng chn A0A1

chung, ng cho php cng c th chung khi ni chn 2 ni vi chn 15). Mt lu

khc l b tch knh u c ng ra o so vi ng vo (d liu vo chn 1 khng

o) cn b tch knh th 2 th ng vo v ng ra nh nhau khi c tc ng

(d liu vo chn 14 o).

Cu trc logic ca mch khng khc g so vi mch xt trn ngoi tr mch

c thm ng cho php

Bng s tht ca 74LS155

Mch tch knh hot ng nh mch gii m

Nhiu mch tch knh cn c chc nng nh 1 mch gii m. Tht vy,vo d

liu S khng c dng nh 1 ng vo d liu ni tip m li dng nh ng vo

cho php cn cc ng vo chn CBA khi ny li c dng nh cc ng vo d

liu v cc ng ra vn gi nguyn chc nng th mch a hp li hot ng nh 1

mch gii m.

Tu thuc m d liu p vo ng C B A m mt trong cc ng ra s ln cao

hay xung thp tu cu trc mch. Nh vy mch tch knh 1:4 nh trn tr

thnh mch gii m 2 sang 4 . Thc t ngoi ng S khi ny tr thnh ng cho

php gii m, mch trn s phi cn mt s ng iu khin khc cho php mch

hot ng gii m hay tch knh; cn cu to logic ca chng hon ton tng thch

nhau. Hnh sau cho php dng mch tch knh 1 sang 4 gii m 2 sang 4

Hnh 2.2.13 Mch tch knh hot ng nh mch gii m

Tng t ta cng c cc loi mch khc nh va tch knh 1:8 va gii m 3:8,

tch knh 1:16/gii m 4:16

2.3.4.3 Mt s IC gii m tch knh hay dng

Kho st IC tch knh/gii m tiu biu 74LS138

o 74LS138 l IC MSI gii m 3 ng sang 8 ng hay tch knh 1

ng sang 8 ng thng dng v c hot ng logic tiu biu, n

cn thng c dng nh mch gii m a ch trong cc mch iu

khin v trong my tnh.

o S chn v k hiu logic nh hnh di y:


o Trong

o A0, A1, A2 l 3 ng a ch ng vo

o E1, E2 l cc ng vo cho php (tc ng mc thp)

o E3 l ng vo cho php tc ng mc cao

o O0 n O7 l 8 ng ra (tc ng mc thp )

Hnh 2.2.15 Cu trc bn trong 74LS138

o Hot ng gii m nh sau:

a d liu nh phn 3bit vo C, B, A(LSB), ly d liu ra cc

ng O0 n O7; ng cho php E2 v E3 t mc thp, ng cho

php E1 t mc cao. Chng hn khi CBA l 001 th ng O1 xung

thp cn cc ng ra khc u cao.

o Hot ng tch knh:

D liu vo ni tip vo ng E2, hay E3 (vi ng cn li t

thp). t G = 1 cho php tch knh. Nh vy d liu ra song song

vn ly ra cc ng O0 n O7. Chng hn nu m chn l 001th

d liu ni tip S s ra ng O1 v khng b o.

o M rng ng gii m: 74LS138 dng thm 1 cng o cn cho php

gii m a ch t 5 sang 32 ng ( dng trong gii m a ch ca

my vi tnh). Hnh ghp ni nh sau:

Hnh 2.2.16 Ghp 4 IC 74LS138 c mch gii m 5 ng sang

32 ng

Cc IC gii m tch knh khc:

o Ngoi 74LS155 v 74LS138 c ni n trn ra cn mt s IC cng

c chc nng gii m/tch knh c k ra y l

o 74139/LS139 gm 2 b gii m 2 sang 4 hay 2 b tch knh 1 sang 4,

chng c ng cho php (tc ng mc thp) v ng chn ring

o 74154/LS154 b gii m 4 sang 16 ng hay tch knh 1 sang 16

ng

o 74159/LS159 ging nh 74154 nhng c ng ra cc thu h

o 74155/LS155 nh kho st trn: gm 2 b gii m 2 sang 4 hay 2

b tch knh 1 sang 4. c bit 74155 cn c th hot ng nh 1 b

gii m 3 sang 8 hay tch knh 1 sang 8 khi ni chung ng cho php

vi ng vo d liu ni tip v ni chung 2 ng chn li vi nhau.

o 74156/LS156 ging nh 74155 nhng c ng ra cc thu h.

o Cng ngh CMOS cng c cc IC gii m/tch knh tng ng nh bn

TTL chng hn c 74HC/HCT138,...Hn th na nhiu IC h CMOS

cn cho php truyn c d liu s ln d liu tng t. Mt s IC c

k ra y l

o 74HC/HCT4051 dn/tch knh tng t s 1 sang 8 v ngc li



o Kho st IC 4051

o Khi dn knh d liu vo chn COM OUT/IN, ra 3 knh CHANNEL

I/O t 0 n 7.

o Ngc li, khi tch knh th d liu song song vo cc chn CHANNEL

I/O 0 n 7 v ra chn COM OUT/IN;

o 3 ng chn l A, B, C.

o Chn INH (inhibit) cho php d liu c php truyn ra.

o Hot ng ca IC c tm tt nh bng sau:

Hnh 2.2.17 Chn ra 4051

o Cu trc logic mch kh phc tp nh hnh di y

Hnh 2.2.18 Cu trc mch ca 4051

2.3.4.4. ng dng

o Dng mch tch knh thit k mch logic

o Cng ging nh mch dn knh, mch tch knh hay gii m cn c th

dng thit k mch logic t hp. Nu nh vic thit k t hp dng

mch dn knh khng dng thm cc cng logic th vi mch tch knh

hay gii m t hp li phi thm vo mt s cng logic mi t c

logic t hp mong mun. Nhng b li, mch tch knh/gii m cho

php thit k t hp nhiu ng ra mt cch d dng. V d sau s

minh ho r hn vn ny:

o Cho bng s tht nh hnh sau:

o Nu s dng cch c, ta s xy dng ba K, ri rt gn, vi 4 ng vo,

4 ng ra, xem ra vic rt gn kh di v phc tp. Dng IC 74154

(gii m 4 sang 16, tch knh 1 sang 16), th bi ton s n gin hn.

o Tht vy, trc ht cn ni 4 ng vo A, B, C, D ti 4 ng chn

ca IC tch knh, ri da vo bng s tht trn ,ta xc nh cc v tr t

hp lm Y0 ln 1. Bn mch gii m/tch knh ta s ni cc ng ra

tng ng vi v tr t hp ti Y0. V c tt c 5 ng ra ln 1 nn

cui cng Y0 s l NAND ca 5 ng ra y. Tng t vi cc ng

ra Y1, Y2, Y3. Cch ni mch nh hnh di y

Hnh 2.2.19 ng dng mch tch knh thit k t hp

o Nu trong 1 ct ng ra m s bit 0 nhiu hn s bit 1 th ta s dng

cng NOR gom tt c cc ng bit 0 y.

o Chia s ng truyn

o phn trc ta ni n ng dng ca mch dn knh cho php

chuyn i d liu t song song sang ni tip v truyn i. Khi d liu

n ni cn nhn, chng hn my tnh khc th n cng x l d liu

dng song song. Do li phi cn 1 mch chuyn i t d liu ni

tip n thnh d liu song song v y mch gii m/tch knh c

dng

Hnh 2.2.20 Truyn d liu ni tip

o l mch gii m/tch knh bn nhn cng phi cn m chn p

vo cc ng DCBA, m ny c ly t mch m bn truyn, do

d liu bn truyn i v bn nhn li mi ng b nhau. Nh vy ta s

cn 5 ng dy gm 1 ng truyn d liu ni tip, 1 ng mass

chung v 4 ng m s chn. Ngoi ra do mch m t ng reset khi

m ht m (ln 1111) lm d liu c truyn lin tc nn ta cn phi

c 1 mch cht ng ra song song chn d liu li khi 16 bit

truyn mi cho ra mt lt

o Thc ra th cch truyn ny vn cha hiu qu lm, ch dng khong

cch gn, ta vn c th gim bt s dy chuyn i na (thay v 6 ng

dy nh trn). Tht vy, thay v truyn i ti 4 ng cho m s chn

t mch m ta s ch truyn i 1 ng xung ng h chung tc l bn

nhn s t thm 1 mch m na to m s chn cho b gii

m/tch knh v mch m ny c cp xung ck ging nh mch m

ca bn truyn. Cch hay hn na l truyn xung ck ngay trn ng

truyn ni tip, tt nhin ta phi m ho xung ck li n khng ln ln

vi d liu truyn v bn nhn cng phi c 1 mch pht hin v tch

xung ck ra khi d liu nhn. y c gi l cch truyn tin (d liu)

ni tip ng b (synchronuous data transmission). Ngoi ra cn c cch

truyn tin ni tip khng ng b tc l bn truyn v bn nhn khng

dng xung ng h nh nhau, hay ni cch khc d liu truyn v nhn

khng ng b nhau. 2 cch truyn ny ta s c tm hiu r hn nhiu

mn hc truyn s liu, giao tip my tnh

o Cng cn ni thm rng cc ng vo ca mch dn knh khng ch l

1 byte, 1 word d liu song song cn truyn m c th l cc ng tn

hiu ring l, chng hn mt s ng ly t cm bin nhit ca l

nhit, ca cc gian phng chng chy n; mt s khc l t cm bin d

mc cht lng, mt s khc li t cc cng tc tip im khi b tc ng

s to mc tn hiu logic phn hi, .....Tt c u c thu thp chuyn

i v dn li truyn v ni cn thit chng hn phng gim st iu

khin. Ti y cc thng tin c tch tr li v x l, hin th v tnh

trng ca ni ang gim st thu thp chng hn c k t nhp ca, c

khi c th xy ra chy, mc nc, nhit vt qu mc cho php hay

tt c vn bnh thng. Nh vy y c th c s dng cho h thng

theo di an ninh t xa.

2.3.5. Thit k mch m ha

2.3.5.1. Thit k mch m ha 8 ng sang 3 ng

Mch m ho 8 ng thnh 3 ng,

Mch ny c 8 ng vo chuyn thnh 3

ng ra dng s nh phn 3 bit. mt thi

im ch c 1 ng vo mc tch cc

tng ng vi ch mt t hp m s 3

ng ra; tc l mi 1 ng vo s cho ra

1 m s 3 bit khc nhau. Vi 8 ng vo

(I0 n I7) th s c 8 t hp ng ra nn

ch cn 3 ng ra (Y2, Y1, Y0).

Hnh 2.1.1 Khi m ho 8 sang 3

Bng trng thi mch m ho 8 sang 3

T bng trn, ta c:

Y0 = I1 + I3 + I5 + I7

Y1 = I2 + I3 + I6 + I7

Y2 = I4 + I5 + I6 +I7

Da vo 3 biu thc trn ta c th v c mch logic nh hnh di y:

Hnh 2.1.2 Cu trc mch m ho 8 sang 3

2.3.5.2. Thit k mch m ha 10 ng sang 4 ng

Mch gm bn phm 10 phm nhn t SW0 n SW9. Cc phm thng h cc

ng I0 n I9 thp do c in tr khong ni xung mass. Trong 1 thi im ch

c 1 phm c nhn ng ln cao, cc ng khc u thp. Khi 1 phm

no c nhn th s to ra 1 m nh phn tng ng v s lm sng led no ni

vi bit 1 ca m s ra . M ny c th c b gii m sang led 7 on hin th.

V d khi nhn phm SW2 m s to ra l 0010 v led hin th s 2. Nh vy mch

s dng 1 b m ho 10 ng sang 4 ng hay cn gi l mch chuyn i m thp

phn sang BCD.

Hnh 2.1.3 Mch m ho 10 sang 4 v n led hin th

R rng vi 10 ng vo, 4 ng ra; y l 1 bi ton thit k mch logic t hp

n gin s dng cc cng nand nh hnh di y:

Hnh 2.1.4 Cu trc mch m ho 10 sang 4

V y l bng s tht ca mch m ho 10 ng sang 4 ng

Trong thc t h thng s cn s dng rt nhiu loi m khc nhau nh m hex,

np cho vi iu khin, m ASCII m ho t bn phm my tnh dng in k t ri n

cc m phc tp khc dng cho truyn s liu trn mng my tnh, dng trong vin

thng, qun s. Tt c chng u tun theo quy trnh chuyn i bi 1 b m ho

tng ng.

2.3.5.3. Thit k mch m ha u tin

Vi mch m ho c cu to bi cc cng logic nh hnh trn ta c nhn xt

rng trong trng hp nhiu phm c nhn cng 1 lc th s khng th bit c m

s s ra l bao nhiu. Do m bo rng khi 2 hay nhiu phm hn c nhn, m

s ra ch tng ng vi ng vo c s cao nht c nhn, ngi ta s dng

mch m ho u tin. R rng trong cu to logic s phi thm 1 s cng logic phc

tp hn, IC 74LS147 l mch m ho u tin 10 ng sang 4 ng, n c tch

hp sn tt c cc cng logic trong n. K hiu khi ca 74LS147 nh hnh 2.1.5

bn di:

Hnh 2.1.5 IC74LS147

Bng s tht ca 74LS147

Nhn vo bng s tht ta thy th t u tin gim t ng vo 9 xung ng vo

0. Chng hn khi ng vo 9 ang l 0 th bt chp cc ng khc (X) s BCD ra

vn l 1001 (qua cng o na). Ch khi ng vo 9 mc 1 (mc khng tch cc)

th cc ng vo khc mi c th c chp nhn, c th l ng vo 8 s u tin

trc nu n mc thp.

Vi mch m ho u tin 8 ng sang 3 ng, cng c IC tng ng l

74LS148.

2.3.6. Thit k mch gii m

Mch gii m l mch c chc nng ngc li vi mch m ho tc l nu c 1 m

s p vo ng vo th tng ng s c 1 ng ra c tc ng, m ng vo

thng t hn m ng ra. Tt nhin ng vo cho php phi c bt ln cho

chc nng gii m. Mch gii m c ng dng chnh trong ghp knh d liu, hin

th led 7 on, gii m a ch b nh. Hnh di l s khi ca mch gii m

2.3.6.1 Gii m 3 sang 8

Mch gii m 3 ng sang 8 ng bao gm 3 ng vo to nn 8 t hp trng

thi, ng vi mi t hp trng thi c p vo s c 1 ng ra c tc ng.

Hnh 2.1.6 Khi gii m 3 sang 8

Bng s tht mch gii m 3 sang 8

T bng s tht ta c th v c s mch logic ca mch gii m trn

Hnh 2.1.7 Cu trc mch gii m 3 sang 8

Rt gn hm logic s dng mch gii m:

Nhiu hm logic c ng ra l t hp ca nhiu ng vo c th c xy dng

t mch gii m kt hp vi mt s cng logic ng ra(mch gii m chnh l 1

mch t hp nhiu cng logic c MSI). Mch gii m c bit hiu qu hn so vi

vic s dng cc cng logic ri trong trng hp c nhiu t hp ng ra.

V d sau thc hin mch cng 3 s X, Y, Z cho tng l S v s nh l C thc hin

bng mch gii m:

Gi s mch cng thc hin chc nng logic nh bng sau:

T bng cho php ta xc nh c

cc t hp logic ng vo S ri C

mc cao

Nh vy s cn 1 cng OR ni

chung cc t hp logic th 1, 2, 4, 7

a ra ng S

Tng t ng ra C cng cn 1 cng OR vi ng vo l t hp logic th 2, 5,

6, 7

Vy mch gii m thc hin bng logic trn s c mc nh sau:

Hnh 2.1.11 ng dng mch gii m lm mch cng

2.3.6.2 Mch gii m BCD sang thp phn

74LS42 l IC lm nhim v gii m 4 ng sang

10 ng. Cu to logic v bng hot ng ca n s

minh ho r hn cho mch gii m ny:

X Y Z S C

0

0

0

0

1

1

1

1

0

0

1

1

0

0

1

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

1

0

1

0

1

1

0

0

0

1

0

1

1

1

Hnh 2.1.9 Cu trc mch ca 74LS42, gii m 4 sang 10

Bng s tht ca 74LS42

l v c 4 ng vo nn s c 16 trng

thi logic ng ra. y ch s dng 10 trng

thi logic u, 6 trng thi sau khng dng. Vi

mch gii m 4 sang 16 th s tn dng ht s trng

thi ra. Mt im na l cc ng ra ca 7442 tc

ng mc thp

V nguyn tc ta c th m ho t n ng

sang m ng v ngc li gii m t m ng

sang n ng, chc nng gia m ho v gii m

khng r rt lm, chng u lm nhim v chuyn i t m ny sang m khc

(nhng mch trn u ni n m h 2, thc ra cn nhiu loi m khc). Cng ch c

mt s chng c tch hp sn trong IC nh 7441, 7442 l gii m BCD sang thp

phn, 7443 l gii m tha 3 sang thp phn,

Mch sau minh ho cch kt hp mch m s hc chng sau vi mch gii m

cung cp cc hot ng nh thi v nh th t, IC gii m 7445 c dng v ti

l ng c c p ln dng ln ngoi sc cung cp ca cc IC gii m thng

Hnh 2.1.10 ng dng 74LS45

Hnh trn cho thy, mch m to ra 16 t hp trng thi cho mch m ho. Phi 4

chu k xung ck th Q3 mi xung thp, cho php ng c c cp ngun; cn n

c m ch sau 8 chu k xung ck. Thi gian m ca ti l 1 chu k xung ck. Ta c th

iu chnh thi gian ny t mch dao ng to xung ck. V nguyn tc hot ng ca

mch m 74LS90 ta s tm hiu chng sau.

2.3.6.3 Gii m BCD sang led 7 on

Mt dng mch gii m khc rt hay s dng trong hin th led 7 on l mch

gii m BCD sang led 7 on. Mch ny phc tp hn nhiu so vi mch gii m

BCD sang thp phn ni phn trc bi v mch khi ny phi cho ra t hp c

nhiu ng ra ln cao xung thp hn (tu loi n led anode chung hay cathode

chung) lm cc on led cn thit sng to nn cc s hay k t.

Led 7 on

Trc ht hy xem qua cu trc v loi n led 7 on ca mt s n c cu

to bi 7 on led c chung anode (AC) hay cathode (KC); c sp xp hnh s 8

vung (nh hnh trn) ngoi ra cn c 1 led con c t lm du phy thp phn cho

s hin th; n c iu khin ring bit khng qua mch gii m. Cc chn ra ca

led c sp xp thnh 2 hng chn gia mi hng chn l A chung hay K chung.

Th t sp xp cho 2 loi nh trnh by di y.

Hnh 2.1.12 Cu trc v chn ra ca 1 dng led 7 on

Hnh 2.1.13 Led 7 on loi anode chung v cathod chung cng

vi mch thc gii m

n led hin th 1 s no th cc thanh led tng ng phi sng ln, do , cc

thanh led u phi c phn cc bi cc in tr khong 180 n 390 ohm vi ngun

cp chun thng l 5V. IC gii m s c nhim v ni cc chn a, b,.. g ca led

xung mass hay ln ngun (tu A chung hay K chung)

Kho st 74LS47

Vi mch gii m trn ta c th dng 74LS47. y l IC gii m ng thi thc

trc tip led 7 on loi Anode chung lun v n c cc ng ra cc thu h v kh

nng nhn dng ln. S chn ca IC nh sau:

Hnh 2.1.15 K hiu khi v chn ra 74LS47

Trong

A, B, C, D l cc ng vo m BCD

RBI l ng vo xo dn sng

LT l ng th n

BI/RBO l ng vo xo hay ng ra xo rn

a ti g l cc ng ra (cc thu h)

Hnh 2.1.16 Cu trc bn trong ca 74LS47 v dng s hin th

Hot ng ca IC c tm tt theo bng di y

Nhn thy cc ng ra mch gii m tc ng mc thp (0) th led tng

ng sng

Ngoi 10 s t 0 n 9 c gii m, mch cng cn gii m c 6 trng thi

khc, y khng dng n (ghi ch 2)

hot ng gii m xy ra bnh thng th chn LT v BI/RBO phi mc

cao

Mun th n led cc led u sng ht th ko chn LT xung thp (ghi ch

5)

Mun xo cc s (tt ht led) th ko chn BI xung thp (ghi ch 3)

Khi cn gii m nhiu led 7 on ta cng c th ghp nhiu tng IC, mun xo s 0

v ngha trc th ni chn RBI ca tng u xung thp, khi ny chn ra RBO cng

xung thp v c ni ti tng sau nu mun xo tip s 0 v ngha ca tng (ghi

ch 4). Ring tng cui cng th RBI trng hay mc cao vn hin th s 0

cui cng

V d: Hy xem mt ng dng ca mch gii m led 7 on:

Hnh 2.1.14 ng dng mch gii m 74LS47

Mch dao ng to ra xung kch cho mch m, ta c th iu chnh chu k

xung mch m nhanh hay chm

Mch m to ra m s m BCD mt cch t ng a ti mch gii m c

th l cho m ln hay m xung

Mch gii m s gii m BCD sang led 7 on hin th s m thp phn

By gi ta c th thay mch dao ng bng 1 b cm bin chng hn dng b thu

pht led t ca vo nu mi ln c 1 ngi vo th b cm bin s to 1 xung kch

kch cho mch m. Lu rng IC 7490 l IC m chia 10 khng ng b m ta s

hc chng sau

Nh vy vi ng dng ny ta c h thng m s ngi vo cng cng c th

m sn phm qua bng truyn, tt nhin ch hn ch s ngi vo nhiu nht l

9.

Khi ny hnh trn c trnh by dng mch c th nh sau:

Hnh 2.1.17 Minh ho ng dng 74LS47 trong mch hin th led 7 on

Ta cng c th dng nhiu IC gii m 74LS47 gii m nhiu led 7 on.V cu

trc logic v cc thng s ca IC, c th xem thm trong phn datasheet.

Nhng IC gii m led 7 on khc

Ngoi 74LS47 ra cn c mt s IC cng lm chc nng gii m led 7 on c k

ra y:

Mt s IC cn c kh nng tng hp mch m, cht v gi m thc trong cng 1

v nh 74142, 74143, 74144 thm ch bao gm c led trong nh HP5082, TIL308.

IC gii m loi CMOS

H CMOS cng c cc IC gii m led 7 on tng ng, y gii thiu qua v

4511

4511 c kh nng thc, gii m v cht

d liu cng 1 lc. Cc ng ra nh

thy trn u tc ng mc cao nn 4511

dng cho gii m led 7 on loi K chung.

Cc chn BI, LT cng c chc nng tng

t nh bn 74LS47. c bit chn LE cho

php cht d liu li khi n cao. V cu

trc c sn mch thc 8421 trong n nn

4511 cn c th thc trc tip thc hay thc

c ti ln hn nh n kh nng sng,

tinh th lng, hunh quang chn khng

Hnh 2.1.18 K hiu khi v chn ra ca

4511

Nhng ng dng chnh ca n l mch thc hin th trong cc b m, ng h

DVM, thc hin th tnh ton my tnh, thc gii m trong cc b nh thi, ng h

khc nhau

Bng hot ng ca 4511 nh di y, chi tit v n bn c th xem trong phn

datasheet.

2.3.7. Thit k mch iu khin ma trn LED 5x7

2.3.7.1. Cu to ma trn LED 5x7

Ma trn LED 5x3 l mt ma trn gm 35 n LED c sp xp thnh 7 hng v 5

ct, cc n LED ny c ni chung vi nhau bi Anot hoc Katot.

2.3.7.2. iu khin ma trn LED

Trong phn ny chng ta ch i tm hiu cch thc iu khin ma trn led hin

th cc ch ci, cc con s hoc cc k hiu tnh.

Trc tin ta xc nh tt c nhng ni dung c th c hin th trn ma trn

xc nh vi tng ni dung hin th, n LED no trong ma trn s c sng v n

no khng c sng. T nhng kt qu gii m ta xc nh c nhm cc n

LED s sng cho mt hoc mt s ni dung c hin th hay ni khc i ta xem c

cc n no hot ng ging nhau th nhm thnh mt nhm. Nh vy thay v phi

iu khin 7x5=35 n LED n ta c th ch phi iu khin mt s lng nhm n

no t hn nhiu

2.3.7.3. V d

Thit k mch hin th ch DTVT trn ma trn LED

VT T T T VT

V T V

V T V

V T V

V T V

VT

TV

TV: Y1

T: Y2

V: Y3

VT: Y4

: Y5

T: Y6

V: Y7

Ta c bng chn l sau:

A B Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7

0 0 1 1 1 0 1 0 0

T 0 1 1 1 0 1 0 1 0

V 1 0 1 0 1 1 0 0 1

T 1 1 1 1 0 1 0 1 0

T bng chn l ta c c cc phng trnh ca li ra Y v c th v c s

mch.

Chng 3 MCH TUN T

3.1 Cc khi nim c bn

Chng trc cp n cc mch t hp t cc cng logic n gin n cc

mch tch hp MSI phc tp hn nh mch chuyn i m, dn knh, tch knh.

Chng c mt c im l ng ra s thay i trng thi theo trng thi ng vo

m khng k ti cc trng thi trc ca n, ngha l chng khng c tnh nh.

n gin nh mch trn hnh 3.1.1, nu A = 1 th Y = 0

Hnh 3.1.1 Cng NOT

chng ny, ta s ni n mt loi ln khc ca mch s, l mch tun t.

Khc vi mch t hp, trng thi ng ra ca mch tun t tu thuc khng nhng

vo cc trng thi ng vo m cn vo c 2 trng thi trc ca ng ra.

Khng nhng th, trng thi ng ra s khng thay i ngay khi ng vo thay i

m li cn phi i n khi c xung lnh gi l xung ng h (clock). Nh vy mch

tun t va c tnh nh va c tnh ng b.

C mch t hp v tun t u c s dng nhiu trong cc h thng s. Mt h

tun t c th biu din mt cch tng qut nh sau:

Hnh 3.1.2 H tun t

Phn t hp s nhn tn hiu logic t u vo bn ngoi v t u ra ca cc phn

t nh, n tnh ton da vo cc u vo ny cho ra cc u ra khc nhau, trong

mt phn c em sang khi cc phn t nh ct gi i; u ra ca phn t nh

c th a ra ngoi hay a iu khin phn t hp. Phn iu khin s cho php phn

nh v t hp hot ng theo mt s yu cu ra.

Nh vy, cc u ra ca h thng s va ph thuc vo cc u vo va lin quan

n thng tin lu tr bn trong ca phn t nh. Phn t nh c th l mt mch

logic nhng c khi ch l mt ng ni phn hi t ng ra v ng vo.

3.2. Mch cht

Nh tn gi ca n, mch c th ci li, gi li trng thi logic ng vo

Hnh 3.1.4 K hiu khi cht SR v bng hot ng

3.2.1. Mch cht cng NAND

Hy xem cu to ca mch di y:

Hnh 3.1.3 Mch cht cng Nand

Mch gm 2 cng logic Nand

mc cho nhau, c 2 ng vo l

S (set: c ngha l t) v R (reset:

c ngha l t li). 2 ng ra k

hiu l Q (u ra bnh thng) v

Q (u ra o, tc l c trng thi

logic ngc li vi Q)

o Hot ng ca mch nh th no?

o Khi thit lp mch cht t S = 0, R = 1

Do S = 0 nn Q = 1 bt chp ng cn li

Vy ng ra n nh s l Q = 1 v Q = 0

o Khi xo mch cht S = 1 v R = 0

Do R = 0 nn Q = 1 bt chp ng cn li

Vy ng ra n nh s l Q = 0 v Q = 1

V l do i xng nn hot ng thit lp v xo mch cht ngc

nhau.

o Khi ng vo thng ngh S= 1 R=1

R rng cha th bit ng ra Q v Q nh th no

Hy xt n trng thi trc :

V vy khi S=1 R=1 trng thi ra khng thay i tc l trc nh

th no th sau vn vy (Qo v Qo)

o Khi thit lp v xo cng lc S=0, R=0

R rng khi ny c 2 cng NAND u c mc vo l 0 nn mc ra l

1, y l iu kin khng mong mun v quy c Q v c trng thi

logic ngc nhau. Hn na khi S, R tr li mc cao(1) th s khng th

d on Q v Q thay i; v vy trng thi ny khng c s dng cn

gi l trng thi cm.

Nh vy, mch c 2 trng thi ra n nh l 0 v 1; mch c th nhn tn hiu s

vo (trong trng hp n gin ny ch l 0 v 1) v a c n ra, v t y kh

nng nh (lu tr d liu), ng b, v mt s im khc cng c th c thc hin

c. Ta s tm hiu k hn nhng mch sau . Mch hot ng nh trn c

coi l 1 mch cht, 1dng mch tun t c bn nht.

3.2.2 Cht cng NOR

Mch cht nh trn c th

thay th 2 cng NAND bng 2

cng NOR nguyn l hot ng

cng tng t nhng ng vo S,

R tc ng mc cao

Hnh 3.1.6 Cht cng NOR

Hnh 3.1.7 Dng sng minh ho v bng hot ng ca mch cht cng NOR

Thy rng cc mch tun t d l mch cht kho st trn hay cc mch cao

hn th u c cu to bi cng logic c bn. Mc d t thn cng logic khng th

lu tr c d liu nhng khi bit kt hp vi nhau theo mt cch thc cho php tu

theo mc phc tp, quy m kt hp m s c mch cht, mch lt, ghi dch hay

hn na l cc b nh, x l.

3.2.3. ng dng ca mch cht:

Mch cht nh tn gi ca n c s dng nhiu trong cc h thng s cn cht

hay m d liu trc khi c x l iu khin hay truyn nhn. Ngoi ra n cn

c s dng lm mch chng di v mch to dng sng vung.

a. Mch chng di:

o Hin tng di do cc thit b c kh gy nn khi ng ngt chuyn

mch in t. Mch cht c th c dng chng di nh thy

chng 1

o Mch minh ho

Hnh 3.1.8 Cht NAND chng di

b. Mch to dao ng sng vung

Mt mch cht c bn kt hp vi mt s linh kin R , C to nn mch

dao ng sng vung do ng ra lt trng thi qua li gia mc 1 v 0. Mch

thit lp v xo t ng theo thi hng np x ca t C v tr R.

o Tn s dao ng tnh theo gi tr R, C l

f = (R+R3)C

o Mch minh ho

Hnh 3.1.9 ng dng cht to dao ng sng vung

3.3. Cht NAND khi c xung ng h

Nh ni n phn trc, cc mch tun t cn c mt c tnh na l tnh

ng b m mch cht cha th hin. Trong h thng mch logic, cc mch phi thay

i trng thi c trt t hay ng b nhau th mi c th khng ch cc trng thi ra

theo cc thi im chn trc. Lc ny ngi ta s dng chn Ck (clock_ng h: v

thng thng tn hiu trn chn ny c sng dng in p nh tn hiu ca ng h)

minh ho qua hnh sau

o Mch cht c thm vo 2 cng nand trc cng vi 1 ng iu khin ck

Hnh 3.1.10 Cht NAND c thm xung ng h

Bng s tht ca cht Nand khi c thm ck

Hot ng ca mch c th gii thch theo bng s tht:

Mch va nu cn c mt tn rt thng dng: l flip flop (vit tt l FF). C th

y l mch FF RS. Cc FF c 4 dng kch hot t chn Ck: kch hot theo mc cao,

mc thp; cnh ln, cnh xung (ti thi im xung Ck c mc hoc cnh tng thch

th FF mi c php chuyn trng thi).

Do trong cc s tay tra cu IC s, cc trng thi kch hot ny c k hiu nh

sau

Bi 2.1: Flip-flop v cc vi mch in hnh

3.4. Tng quan v flip flop (FF)

FF l mch c kh nng lt li trng thi ng ra tu theo s tc ng thch hp ca

ng vo, iu ny c ngha quan trng trong vic lu tr d liu trong mch v

xut d liu ra khi cn.

C nhiu loi flip flop khc nhau, chng c s dng rng ri trong nhiu ng dng.

Cc mch FF thng c k hiu nh sau

Hnh 3.1.11 K hiu FF

Nu cc ng vo s quyt nh ng ra l ci g th ng ng h ck li ch ra

rng khi no mi c s thay i . Chn Ck c th tc ng mc thp hay mc cao

tu vo cu trc bn trong ca tng IC FF, do vi mt IC FF c nh th ch c mt

kiu tc ng v ch mt m thi, v d vi IC 74112 ch c mt cch tc ng l xung

Ck tc ng theo cnh xung.

3.5. Cc loi FF

Hnh 2.1.13 K hiu khi ca 4 loi FF ny bi cnh ln Ck

a) FF SR

Hnh 3.1.14 Dng sng minh ho cho FF RS

FF RS ny cnh ln khi s k hiu hnh tam gic s khi v du mi tn ln

trong bng trng thi.

FF RS ny bng cnh xung tng t v c kh hiu thm hnh trn nh hay gch u

Ck ch cnh xung k hiu khi v v du mi tn xung bng trng thi.

b) FF JK

FF JK b sung thm trng thi cho FF RS ( trnh trng thi cm)

Hnh 3.1.15 Dng sng minh ho cho FF JK

Nhn thy u vo J, K iu khin trng thi ng ra theo ng nh cch m S R

lm tr 1 im l khi J = K = 1 th trng thi cm c chuyn thnh trng thi ngc

li ( vi J = K = 0 ). N cn gi l ch lt ca hot ng.

T dng sng c th thy rng ng ra FF khng b nh hng bi sn xung ca

xung ck cc u vo J K cng khng c tc ng tr khi xy ra tc ng ln ca Ck

FF JK c th to thnh t FF SR c thm 2 u and c ng ra a v nh hnh:

Hnh 3.1.16 FF JK t FF SR

Cn cu to bn trong ca FF JK kch bng cnh sn s nh sau:

Hnh 3.1.17 Cu trc mch ca FF JK

c) FF T

Khi ni chung 2 ng vo JK nh hnh di th s c FF T: ch c mt ng

vo T, ng ra s b lt li trng thi ban u khi ng T tc ng v mi khi c

cnh sn ln hay xung ca xung ck.

K hiu khi v bng trng thi ca FF T nh sau:

=>

Hnh 3.1.18 K hiu khi ca FF T

Hnh 3.1.19 Dng sng minh ho cho hot ng ca FF T

FF T c s dng chnh to mch m chia 2. Khi T ni ln mc 1 (Vcc) hay

trng, xung kch ln lt a vo ng Ck. Nhn thy ng ra Q s lt trng thi

mi ln ck xung hay ln. Tn s xung ng ra Q ch cn bng mt na tn s

ng vo ck nu a Q ny ti cc tng FF sau na th ln lt tn s f s li c

chia i. y l nguyn l chnh ca mch m s c xt n phn sau.

Hnh 3.1.19a FF T dng lm mch chia tn

d) FF D

Khi ni ng vo ca FF RS hay JK nh hnh th s c FF D: ch c 1 ng vo

gi l ng vo data(d liu) hay delay(tr hon). Hot ng ca FF D rt n gin:

ng ra s theo ng vo mi khi xung Ck tc ng cnh ln hay xung.

=>

Hnh 3.1.20 K hiu khi

Hnh 3.1.21 Dng sng minh ho cho hot ng ca FF D

FF D thng l ni chuyn d liu t ng vo D n ng ra Q cung cp cho

mch sau nh mch cng, ghi dch nn hn na ng vo D phi ch mt khong

thi gian khi xung ck kch th mi a ra ng ra Q, do FF D cn c xem nh

mch tr hon, ng D cn gi l delay.

e) Mch cht D

Cc FF ny bng mc u c th tr thnh mch cht khi chn ck cho mc tc

ng lun. Thng dng nht l cht D. Mch c to bi FF D khi thay ng vo

ng b bi ng vo cho php (enable: E) tc ng mc cao.

Cu to k hiu v bng trng thi nh nhng hnh sau:

Hnh 3.1.22 K hiu khi v bng s tht ca cht D

Hnh 3.1.23 Cu to cht D

3.6. Flip flop khi c thm ng vo trc tip

Nh thy cc FF xem xt trn khi cp in s

c th xy dng ngay trng thi ca ng ra v n

cn tu thuc vo cu trc ca mch v cc yu t

ngu nhin khc. V l do ny 2 ng vo mi

c thm vo xc nh chnh xc trng thi

logic ra lc cp in (m ngun) hay bt c lc no

mun, n hon ton c lp vi trng thi logic

cc ng vo ng b J, K, R, S, D, T v k c

xung ng h ck, tc l chng ginh quyn u tin trc ht quyt nh ng ra.

Chng c gi l ng vo trc tip (ng vo khng ng b) v t tn l

Preset (Pr) c ngha l t trc v Clear (Cl) c ngha l xo

Hnh 3.124 K hiu FF SR c

thm ng Pr v Cl

Cn phi rng khng c php t chn Pr = Cl = 0 v khi Q = Q' =1 trng

thi cm. Chn Pr, Cl khi ny khng c tc dng g, khng xc nh c trng thi

ra. Do , nhiu mch FF ch c 1 ng Clear xo mch khi cn m khng c

ng Pr; c FF th li khng c c 2 ng ny.

V cu trc bn trong ca FF khi ny, 2 ng Pr v Cl s c a vo tng trung

gian ca cc FF, nh trong cu to ca IC 74LS76.

3.7. ng dng ca FF

3.7.1. Mch m khng ng b

Trong nhng phn trc ta c bit n 2 loi mch tun t c bn l mch

lt v mch ghi dch; v cng bit rng nhiu FF ni li vi nhau c th hot ng nh

mt mch m hay thanh ghi (nh nhiu bit). Nhng mi ch l nhng mch nh

c bn, phn ny s cp n chi tit hn cu to, hot ng v nhiu ng dng ca

nhiu mch m khc nhau. Phn ln chng dng mch tch hp. H thng s ngy

nay s dng kh nhiu loi mch m, c th dng m xung, m sn phm, m

lm ng h, nh thi gian v r rng chng l cc mch logic nn chnh xc v

d dng thit k hn nhiu so vi cc loi mch tng t.

3.7.1.1. m khng ng b theo h nh phn (chia 2)

Mch m ln

Hnh di y trnh by mt mch m gm 4 FF T mc ni tip. Cc ng vo

T (hay J=K) ca c 4 tng FF u trng hay ni ln +Vcc. Xung cn m c a

vo ng ck tc ng cnh xung ca tng FF u tin (n c th l mt chui xung

vung c chu k khng c nh)

Cc ng ra Q ln lt c ni ti ng vo m ck ca tng sau n (nu c).

Chng c t tn l Q0 (LSB), Q1, Q2, Q3 (MSB)

Hnh 3.3.1 B m nh phn 4 bit khng ng b c bn

Hnh 3.3.2 Gin thi gian xung ca ng vo v cc ng ra b m:

Mch s m nh th no?

Mch m thng hot ng trng thi ban u l 0000 do mt xung tc

ng mc thp s c p vo ng Cl ca cc tng FF t trng thi ng ra l

0000.

Khi xung m ck tc ng cnh xung u tin th Q0 lt trng thi tc l Q0 = 1.

cnh xung th 2 ca xung ck, Q0 li lt trng thi mt ln na, tc l Q0 = 0. Nh

vy c sau mi ln tc ng ca ck Q0 li lt trng thi mt ln, sau 2 ln ck tc ng,

Q0 lp li trng thi ban u, do nu xung ck c chu k l T v tn s l f th xung

ng ra Q0 s c chu k l 2T v tn s cn 1/2f. Nh vy xung m ck c chia

i tn s sau 1 tng FF.

Do Q0 li tr thnh ng vo xung m ca FF th 2 (FF B) nn tng t tn

nh vy fQ1 bng mt na fQ0. Vi 4 tng FF th

fQ3 = 1/2fQ2 = 1/4fQ1 = 1/8fQ0 = 1/16f

Nh vy vi 4 FF ta c 16 trng thi logic ng ra t 0000(010) xung m u

tin n 1111 (1510) xung m th 16, tc l tr thp phn ra bng s xung m vo

v v vy y l mch m nh phn 4 bit (c 4 tng FF, tn s c chia i sau mi

tng) hay mch m chia 16

Mch c xp vo loi mch m ln v khi s xung m vo tng th s thp

phn ra tng ng cng tng. Nhng rng ch c 16 trng thi ra nn xung m

ck th 16 mch c t ng xo v 0 m li. Mun c nhiu trng thi ra hn th

phi ni thm tng FF. Tng qut vi hot ng nh trn nu c n FF th s to ra 2n

trng thi ng ra. S trng thi ng ra hay s lng s m khc nhau cn c

gi l Modulus (vit tt: Mod) do , mch m trnh by trn cn gi l mch m

mod 16

Bng s tht ca mch m nh phn 4 bit nh sau:

S

xung

vo

M s ra sau khi

c xung vo

Tr thp

phn ra

Q3 Q2 Q1 Q0

Xo

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

0

0

0

0

1

1

1

1

0

0

0

0

1

1

0

0

1

1

0

0

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

1

1

1

1

1

1

0

0

0

0

1

1

1

1

0

0

1

1

0

0

1

1

0

0

0

1

0

1

0

1

0

1

10

11

12

13

14

15

0

1

Nhn vo gin xung v bng trng thi hot ng ca mch m ny ta thy

rng khng phi lc no cc trng thi logic cc ng ra u thay i theo nhp xung

m ck u vo nn y ch l mch m khng ng b.

Gii m mch m

Vi b m nh trn th c th lm c g ?

Chc chn l n c nhiu ng dng ri, hy xt qua mt s v d sau:

phn mch gii m hin th led 7 on, mch m c ng dng to s

m cho mch gii m t 0000(0) n 1010(910)

Cn y l 1 ng dng n gin khc: yu cu c t ra l phi bit c mch

m n mt s no (chng hn 5) ri hin th ra led. Cch mc s nh sau:

Hnh 3.3.3 Gii m mch m hin th ra led

Vy l ta c mt tr chi in t n gin theo kiu may mn. Cho b m hot

ng, ngi chi s nhn mt nt vo mt thi im bt k ngng cp xung m

ck, mch m s dng li con s ang m n. Nu s ny lm n led sng th

ngi chi s thng.

Tt nhin hon chnh ta cn phi c mt mch dao ng cp xung ck cho

mch m chy (bn c th to mch dao ng t cng logic hay mch cht kt hp

vi linh kin th ng R, C nh ni phn trc).

Mt ng dng n gin khc l dng mch m ny to khong xung vung

iu khin ti (chng hn ng c chy hay m van x) trong khong thi gian 3s

m t s 7 n s 10

Gii php gii bi ton trn l s dng cng logic to mch gii m s

0111(710) kch ng ra ln cao ri gii m s 1010(1010) kch ng ra xung

thp tr li. Hai ng gii m ny c a vo ng Pr v Cl ca mch cht

t ng ra ln mc cao khi Pr v xo n khi Cl. Mch thc hin kt ni nh sau:

Hnh 3.3.4 Gii m mch m iu khin ti

Trong NAND1 s gii m s 7 cn Nand2 s gii m cho s 10. s m th 7

ca mch m ng ra Nand1 xung thp preset mch cht t Q ln cao. n khi

m ti 10 th ng ra nand2 khi ny xung thp (tt nhin Nand1 tr li cao ri)

thc hin xo ng ra Q lm Q xung thp. Khi mch m n 7 tr li th khong

xung vung li xut hin. N c tnh chu k. Thi gian tn ti xung vung c quyt

nh bi tn s (chu k) mch dao ng cp cho xung ck ca mch m, nu Tck = 1s

th T = 3s. Do ta c th thay i f mch dao ng thay i khong thi gian iu

khin ti.

By gi bn hy thit k b tr chi ch cn dng 3 FF T (to 8 trng thi ra). Khi

ngi chi nhn dng mch m s 5 hay s 10 th n led s sng.

Mch m xung

trc l mch m ln ln lt chia 2 tn s, s h 10 ra tng ng l t 0 n

15. Cng c khi cn mch m xung t 15 xung 0 chng hn, cch ni mch s nh

th no?

Hnh di trnh by cu trc mch m xung nh phn 4 bit. ng ra Q ln lt

ca tng trc s c ni n ng vo ck ca tng sau . Xung m ck vn tc

ng mc thp

Hnh 3.3.5 Mch m xung 4 bit khng ng b

Cc ng ra v cch thc xo mch, a xung vo ging nh trc. ng ra

Q ca tng FF u di trng thi i cnh xung ca xung vo cc ng ra khc

i trng thi cnh xung ca ng ra Q', tc l cnh ln ca ng ra Q0 ca FF

k trc. Dng sng ng vo v cc ng ra cng vi mc logic sau mi xung

vo v kt qu s m c trnh by nh hnh di y. rng sau xung ck u

tin th mch se m ngay ln s m cao nht l 15 ri dn dn xung 14, cho ti

0 tng cng sau 15 xung ck v ti xung ck th 16 mch s t ng xo v 15 m

xung tr li.

Hnh di y trnh by c 2 dng sng ca mch m ln v xung bn c th so

snh chng thy r hn nguyn l ca s m ln v m xung.

hnh 3.3.6 So snh dng sng m ln v m xung

Hy ni dy 4 FF T to ra mch m ln, mch m xung chia 16, c ng

ck tc ng mc cao.

Hy thay FF T bng FF JK v thit k tng t

Thm mt bc na l cng vi tng y FF ta s thit k mch c th m ln

m xung u c.

Nhn thy mch m ln hay xung l do ni t ng ra ca tng trc ti

ng vo ck ca tng sau do y s phi dng mt cng OR cho 2 ng vo.

Vic m ln xung c quyt nh bi mt ng iu khin chn ch ln hay

xung. Cu trc ca mch s c thit k nh sau:

Hnh 3.3.7 Mch m ln hay xung

Mun c c hai dng sng m ln v m xung nh hnh ta c th ly ra cng

lc t cc ng o v khng o ca cc tng FF ging nh hnh sau:

Hnh 3.3.8 Mch m ly ra dng sng m ln v m xung

Mch m t dng

Cc mch m trc t ng quay vng (m ln ht 15 ri reset tr li m

t u hay m xung n 0 th reset tr li m t 15 xung) nu tip tc cp xung

Ck cho mch m. By gi c mt yu cu l mch s phi dng m mt con s

no nh trc (chng hn 10). thc hin n ta phi tm cch dng FF u tin.

Mt cch m chng ta dng phn tr chi may mn l ngng cp xung ck

vo; nu mun mch t ng lm, c th dng cng logic t hp khng ch ng

vo T (chung) ca tng u, cc ng vo cng logic s l cc m s m ca s

ang m ti m mun dng. Hnh di y trnh by cch thc hin:

Hnh 3.3.9 Mch m t dng s m 10

3.7.1.2. Mch m khng ng b khng theo h nh phn (chia 2)

Vi mch m dng n FF mc ni tip th s mod (s trng thi logic ra) l 2n, v

mch s m t 0 n 2n 1 (4 FF m ti 16 trng thi). Trong nhiu trng hp ta

cn mch m c s mod khng theo 2n, chng hn m mod 10 (cn gi l mch m

thp giai hay mch m chia 10) rt hay dng hin th kt qu m dng h 10,

hay v d khc l trong ng h s cn mch m chia 6 v chia 12 hin th gi v

pht hay bt k mch m chia mod n no.Thng th trong mch m ln s m

tng theo th t lin tc t 0 n 2n 1 ri quay v 0 m tr li. Nhng cng c th

khng tng theo th t hay th t nhng khng lin tc min l s trng thi n.

Tr li mch m t dng hnh trn: khi m ti mt s nh sn (s 10) mch

s t dng, vy ta c th cho mch tip tc chy m tr li bng cch a ng

ti chn clear thay v a ti chn J, K.

Hnh mch m mod 10 c ni nh sau:

Hnh 3.3.10 Mch m mod 10

Cn l xung m ck th 10 khi s m va ln 10 th cc trng thi logic

ng ra c a v khng ch ng Cl ngay do c th thy l s 10 khng kp

hin ra phi chuyn v 0. Thc t th do thi gian tr hon gia cc cng logic

khong vi ns nn vn c s m 10 trong khong thi gian ny, ta ch quan tm ti

nh hng ny khi cn i hi mch hot ng vi chnh xc cao nh trong my vi

tnh chng hn.

nh hng ca tr hon c th hin r hn qua gin xung sau

Hnh 3.3.11 Tr hon truyn ca mch m khng ng b mod 10

Thc t th cch thit k mch m khng theo h nh phn li dng ng clear

nh trn khng c dng do:

+ Cc ng ra do c ni vi ti khc nhau nh hng n ng a v, ri tr

hon truyn qua cc cng logic na s pht sinh xung nhn, cc tng FF s khng

c xo ng thi

+ Hn na ng clear khng cn c t do xo mch lc mong mun.

Do vy c mt cch to mch m trn l nghin cu s lin h gia cc trng thi

cc ng ra ri th ni chng vi cc ng vo J, K ca tng no cho ti khi

tho bng trng thi. Hy xem cch ni nh th no:

Trc ht hy nhn vo gin xung ca mch m mod 16. Ti s m th 10

th mch phi reset tr li.

- ng ra Q0 khng thay i g d c c xo hay khng v n theo xung ck

- ng ra Q1 ti phi gi nguyn trng thi trong 2 chu k ca xung ck na do

ng J, K phi mc 0 trong khong thi gian ny, ta c th ni t chn Q3 v

J1, K1 v lc ny Q3 ang mc 0 (n cng ln 1 sau khi b xo)

- ng ra Q2 ti lc xo vn 0 nn khng cn thay i g tng FF 2

- ng ra Q3 khi xo phi tr li mc 0 ban u, lc ny Q1 cao, Q2 thp

ng thi Q0 ang i xung, do c th ni Q0 ti ng ck ca FF 3 v ni cng

and t Q1 v Q2

Kt qu ni mch nh sau:

Hnh 3.3.12 Mch m mod 10

Cui cng kim tra li thy tho hot ng. Nhng cch ny xem ra kh rc ri v

nh l on m. Thc ra n li rt hay, n c mt phng php thit k rt ng v

bi bn ta s gp li phn thit k mch m ng b phn sau.

C rt nhiu IC m khng ng b c h TTL v CMOS. y ch gii thiu

mt s IC hay dng:

74LS293

Cu to gm 4 FF JK vi cc u ra Q0 (LSB), Q1, Q2, Q3(MSB), Q0 ring

bit cho php mch hot ng linh hot. Cc u vo J, K u c ni mc cao bn

trong.

Mch c ti 2 u vo xung nhp CP (clock pulse) cng chnh l xung ck m ta

bit) cho tng 0 v tng 1 d thit k nhiu ng dng.

Hai ng vo khng ng b MR1 v MR2 (master reset) nu cng tc ng mc

cao th s hot ng nh chn clear xo mch.

S logic v s khi ca IC nh sau:

Hnh 3.3.13a K hiu khi v chn ra ca 74LS293

Hnh 3.3.13b Cu trc mch ca 74LS293

74LS293 l IC m khng ng b nhiu kiu bit ra tu cch mc dy.

m mod 16:

Xung nhp vo s vo chn CP0; chn CP1 ni ti ng ra Q0; MR1, MR2 ni

chung xung mass mch xo t ng

Hnh 3.3.13c 74LS293 m mod 16

m mod 10

Xung nhp vn vo chn CP0; chn CP1 ni ti Q0 cho s trng thi ln n

10, khi m n 10 Q1, Q3 ln mc cao nn c ni v MR1 v MR2 xo mch

Hnh 3.3.13d 74LS293 m mod 10

m mod 14

CP0, CP1 vn ni dy nh c khi m ti 14 th Q3Q2Q1Q0 l 1110 do phi

ni Q3 ti MR1, Q2, Q1 ti MR2 qua cng nand.

Hnh 3.3.13e 74LS293 m mod 14

74LS90, 74LS92, 74LS93

3 IC trn cng cc lot ca n (LS, HC, ) cng rt hay dng. S mch v s

chn nh hnh. Cng ging nh 74LS293 tng FF u kh c lp dng linh

hot hn, mun m y s trng thi ca IC th cn phi ni ng ra Q0 ti

ng vo B; hai ng reset thng ni AND xo mch m khi a ln cao. Khi

m ln th cn phi cho 1 trong 2 ng ny ln cao trong chc lt (khong vi mi

ns) ri a xung thp tr li. Ring 74LS90 c thm 2 ng reset 9 (R9(0) v

R9(1)). Bnh thng mt trong hai hoc c 2 ng ny c gi thp, mun ng

ra c s m l 9 th phi a c 2 ng ln cao.Nh vy ta c th dng 74LS93

lm mch m mod 10, mod 12 hay mod 16 ging nh 74LS293 trn. Cch mc dy

bn c th d dng lm c.

Hnh 3.3.14a Chn ra IC m 74LS90 74LS92 74LS93

Hnh 3.3.14b k hiu khi ca 74LS90 74LS92 74LS93

Cn khi cn s mod ln ta c th dng 4020 (mod 16384 tc 14 tng FF) hay 4040

(mod 4096 tc 12 tng FF). Do dng nhiu tng FF v li thuc loi CMOS c nn tn

s hot ng kh gii hn ch khong 2MHz.

3.8. Mch m ng b

phn trc ta bit rng nhng mch m khng ng b khi c nhiu tng

FF s tch lu nhiu tr hon truyn ca mi tng lm cho n ln hn c chu k m

xung khin ton mch c th hot ng sai logic nht l khi hot ng tn s cao.

Nh mch m bn bit chia 2 ni trc: khi s m tng t 1110 ln 1111 ch

cn ch ng ra ca FF 0 thay i nn ch mt 1tD. Khi s m tng t 1011 ln

1100 i hi ba FF chuyn mch lin tip nn s phi mt 3tD. Trng hp na khi s

m t ng reset v 0000 th c 4 FF u chuyn trng thi do tr hon truyn s

l 4tD. C th khc phc nhng gii hn ny bng vic s dng b m ng b hay

cn gi l b m song song bi v tt c cc tng u c kch bi cng mt xung

nhp Ck u vo. Khi cc FF chuyn mch cng mt lc khin thi gian tr hon

ca mch m bng tr hon truyn ca mt FF bt k s tng. m bo hot ng

ng, mt s cng logic c thm vo khng ch ng vo J, K (T). Trc ht

l mch m chia 16.

3.8.1 m ln chia 16

Ni dy nh th no ...?

Hnh 3.3.16 Mch m ln ng b mod 16

Bng trng thi v dng sng m ln ca mch m ng b hon ton ging nh

mch m khng ng b do ta s da vo chng xc nh xem mch hot

ng nh th no.

Cng cn lu l y ta xy dng mch m ln mod 16 vi 4 FF JK c xung

Ck tc ng cnh xung. Ta cng c th lm mch tng t, vi xung ck tc ng

cnh ln hay s dng FF T thay cho FF JK.

mch m ng, mi xung kch ck tc ng cnh xung, ch c FF no d

kin s lt trng thi mi phi T = 1(J, K c ni chung vi nhau v c coi nh

l ng chung T). Nhn vo bng trng thi hot ng ca b m ln ta s thy c

cn phi kt ni nh th no

- ng ra Q0 s thay i trng thi theo cnh xung ca xung kch ck do

ng T0 c trng (mc cao).

- ng ra Q1 i trng thi khi c xung kch xung Q0 do Q0 c a thng

vo ng T1

- ng ra Q2 i trng thi khi m n s 4, 8, 12, 0, lc ny th Q0 v Q1 u

xung thp; vy ng vo T2 s l And ca hai ng vo ny

- ng ra Q3 o trng thi khi s m l 8 v 0 khi ny Q0, Q1, Q2 u tc

dng cnh xung, vy ng vo T3 s l And ca 2 ng vo ny

Vy mi FF u phi c u vo T c ni sao cho chng mc cao ch khi no

u ra ca cc FF trc n mc cao.

T0 = 1

T1 = Q0

T2 = Q1.Q2

T3 = Q0.Q1.Q2

v t y mch c kt ni vi hai cng And c thm vo

Hnh 3.3.17 Mch m ln ng b mod 16

Tr hon truyn ca mch m s bng tr hon truyn qua mt FF cng vi tr

hon truyn qua cc cng and. Vi mch m kho st trn s tng l n = 4, s

cng and phi dng thm l n 2 = 2 nhng thi gian cng ch tr hon trn mt cng

and thi nn tr hon truyn tng cng l:

tD = tD(FF) + tD(and)

Do tr hon truyn ca cng and th nh hn nhiu so vi tr hon truyn ca FF

nn thi gian ny nh hn so vi thi gian tng ng ca mch m khng ng b.

iu ny cn c ch hn khi trong mch c rt nhiu tng FF v mch phi hot ng

tn s cao. y l im ni bt ca n so vi mch m khng ng b nhng r

rng n s phi c cu to phc tp hn

V d:

Hy xem tn s hot ng ln nht ca mch trn (fmax) khi tD(FF) = 50ns, tD(and)

= 20ns v so snh n vi fmax ca mch m khng ng b cng s bit

Ta c tr hon truyn tng cng ca mch l tD = 50 + 20 = 70(ns). Chu k xung

nhp ck u vo Tck phi ln hn 70 ns ny do

fmax = 1/70ns = 14,3MHz

By gi vi b m mod 16 khng ng b

fmax = .50ns = 5MHz

Nh vy r rng b m song song hot ng c tn s cao hn hn

By gi gi s cn lm mch mod 32 t mod 16, th ta s phi mc thm 1 tng FF

th 5. Tr hon truyn ca m song song s vn l 70ns suy ra fmax = 14,3MHz. Cn

vi b m khng ng b th do c thm 1 tng nn fmax = 1/5.50ns = 4MHz, tn s

ny b gim hn i.

3.8.2 m ng b ln xung

hnh 3.3.17 trn l mch m ng b ln, ta c th xy dng mch m ng

b xung ging nh cch lm vi mch m khng ng b tc l dng cc u ra

o ca FF iu khin cc u vo T ca tng k tip. Nh vy vi mch m

xung mod 16 th u ra Q s c ni ti T1, T2, T3 v b m s m xung t 15,

14, 13, ri v 0 reset tr li 15.

By gi thm 1 ng iu khin ch m ging nh bn mch m ln

xung khng ng b ta c mch m ln xung ng b. K = 1(up) m ln, K =

0(down) m xung. Mch c xy dng nh hnh sau (lu xung ck tc ng cnh

ln)

Hnh 3.3.18 Mch m ng b ln hay xung

3.8.3 m ng b khng theo h nh phn

thit k mch m mod m bt k t mch m mod 2n (m

l khi mch m n s 10 th Q0 = 0 v Q2 = 0 khng i trng thi khi

reset v 0 nn FF 0 v FF 2 c kch bnh thng nh ni.

Cn vi FF 1, Q1 i trng thi khi Q0 cao ng thi Q1 phi c gi lun

mc thp s m th 10, khi ny c th tn dng ang cao cho ti khi reset, vy

J1 = K1 = Q0.

Sau cng vi FF 3 Q3 s c reset v 0 khi c 3 Q0Q1Q2 u v 0. Vy J3 = K3

= Q0Q1Q2

Kim tra li thy rng mch ng l hot ng m chia 10. Bn c th xem phn

thit k mch m ng b sau hiu r cch ni mch, cn y l cu trc mch

m t:

Hnh 3.3.19 Mch m mod 10 ng b

3.8.4 m t trc s m

Nhiu b m song song dng IC tch hp c thit k c kh nng np trc s cn

m thay v 0 nh ta thng thy. S t trc l bt k trong nhng s c th ra ca mch v

mch c th m ln hay m xung 1 cch ng b hay khng ng b t s ny.Vic ny

ging nh l np song song ghi dch vy, bng cch tn dng ng Cl v Pr (ng khng

ng b c lp vi ck). Cu trc mch vi 3 tng FF c minh ho nh hnh v hot ng

np c thc hin nh sau:

hnh 3.3.20 Mch m t trc 3 bit

Gi s mch ang m hay dng 1 s m no

a sn s m c trng thi cn np vo ng A B C

t mt xung mc thp vo u LD (parallel load), xung ny s cho php trng

thi logic ABC qua cng Nand a vo 3 tng FF qua 3 ng Pr hay Cl (tu thuc

bit mc thp hay cao). Kt qu l Q0 = A, Q1 = B, Q2 = C

Khi LD ln cao tr li, lc ny nu c xung nhp Ck th mch s tip tc m t s

va np (trc ck v cc ng T khng c tc dng).

3.8.5 Mt s IC m ng b

Nhm 74LS160/161/162/163

C 4 IC u c cng kiu chn v cc ng vo ra tng t nhau; c xung ck ny

cnh xung do trong cu to c thm mch m sau ng ng b; c kh nng

np song song; preset ng b; c th ni chng nhiu IC c s mod ln hn nhiu

do c

- LS160, LS161 l IC m chia 10 cn LS161 v LS163 l m chia 16

- LS160 v LS161 c chn xo Cl khng ng b cn LS161, LS163 c chn xo

Cl ng b

Nhm 74190, 74191

74LS190 l mch m chia 10 cn 74LS191 l mch m chia 16. Chng c kiu

chn ra nh nhau v chc nng cng nh nhau

- Chn EnG (enable gate) l ng vo cho php tc ng thp; chn U/D l

ng cho php m ln hay xung (thp)

- Chn RC (ripple clock) xung rn s xung thp khi m ht s; c dng cho

vic ni tng v xc nh tn s ca xung max/min khi ni ti chn LD (load) ca tng

sau.

Cch ni tng nh sau: chn RC ca tng trc ni ti chn ck ca tng sau, khi

ny tuy mi mch l m ng b nhng ton mch l m bt ng b. Cch khc l

chn RC ca tng trc ni ti chn EnG ca tng sau, xung ck dng ng b ti cc

tng.

Nhm 74LS192, LS193

LS192 l mch m chia 10 cn LS193 l mch m chia 16

C 2 loi u cu trc chn nh nhau v u c kh nng m ln hay xung

Khi m ln xung ck c a vo chn CKU cn khi m xung xung ck c

a vo chn CKD

Khi m ln ht s chn Carry xung thp, khi m xung ht s chn Borrow

xung thp. 2 chn ny dng khi cn ni tng nhiu IC

c bit mch c th t trc s m ban u cc chn ABCD v chn LD

xung thp cho php np s ban u.

Nhm 74HC/HCT4518 v 74HC/HCT4520

y l 2 IC m ng b h CMOS dng FF D v hot ng cng tng t nh

nhng IC k trn nhng v cu to c bn t cc cng logic CMOS nn tn s hot

ng thp hn so vi nhng IC cng loi b li tiu tn cng sut thp.

4518 l IC m chia 10 cn 4520 l IC m chia 16

Cu trc chn v c tnh ca chng nh nhau

Chn nhn xung ck v chn cho php E c th chuyn i chc nng cho nhau do

mch c th tc ng cnh xung hay cnh ln

Mch cng cho php ni tng nhiu IC khi ni Q3 ca tng trc ti ng E ca

tng sau.

3.9. Mch m vng

3.9.1 m vng

Mch m vng c cu trc c bn l thanh ghi dch vi ng ra tng sau cng c

a v ng vo tng u. Hnh di l mch m vng 4 bit dng FF D.

Hnh 3.3.22 Mch m vng 4 bit

Nhng rng, khi mi bt ngun cho mch m chy, ta khng bit bit 1 nm

ng ra ca tng no. Do , cn phi xc lp d liu dch chuyn ban u cho b

m. Ta c th dng ng Pr v Cl lm, nh l tng dng t s m cho

cc mch m khc ni trc, gi s trng thi ban u l 1000 vy ta c th

reset tng FF 3 t Q3 mc 1, cc tng khc th xo bng clear. C th dng mch

to xung np d liu ban u nh sau:

Hnh 3.3.23 Mch np s ban u cho mch m vng

Gi s ban u ch cho D0 = 1, cc ng vo tng FF khc l 0. By gi cp xung ck

ng b khi ck ln cao, d liu 1000 c dch sang phi 1 tng do Q0 = 1, cc

ng ra khc l 0. Tip tc cho ck xung thp ln na, Q1 s ln 1, cc ng ra

khc l 0. Nh vy sau 4 nhp xung ck th Q3 ln 1 v a v lm D0 = 1. mch

thc hin xong 1 chu trnh. Trng thi cc ng ra ca mch nh hnh sau:

Hnh 3.3.24 Dng sng minh ho mch m vng

Hnh trn cho thy rng, dng sng cc ng ra l sng vung, dch vng quanh, chu

k nh nhau nhng lch nhau ng 1 chu k xung vo Ck. S m ra l 1, 2, 4, 8

khng phi l s xung vo (nh bng trng thi m pha di)

Vi 4 s m ra t 4 tng FF ta c

mch m mod 4. Ch 4 trng thi ra

trong tng s 16 trng thi c th,

iu ny lm gim hiu qu s dng

ca mch m vng. Nhng n cng

c u im ni bt so vi mch m

chia h 2 l khng cn mch gii m

trong cu trc mch (v thng trong

trng thi ca s m ra ch c 1 bit

1) .

3.9.2 m Johnson (m vng xon)

Hnh 3.3.25 Mch m vng xon

Mch m Johnson c mt cht thay i

so vi m vng ch ng ra o tng

cui c a v ng vo tng u.

Hot ng ca mch cng gii thch tng

t. Vi n tng FF th m vng xon cho

ra 2n s m do n cn c coi l

mch m mod 2n (m nh phn cho

php m vi chu k m n 2n). Nh

vy trn l mch m vng xon 4

bit. Bng bn cho thy 8 trng thi ng

ra v hnh di s minh ho cho s m.

Ta c th np trng thi ban u cho mch l 1000 bng cch s dng ng Pr v Cl

ging nh trn. Dng sng cc ng ra cng ging nh trn, hn th na, n cn

i xng gia mc thp vi mc cao trong tng chu k

Hnh 3.3.26 Dng sng mch m vng xon

3.10. Thit k mch m

Tuy thit k khng phi l ni dung chnh m ti liu phi cp nh y s nu

mt vi bi ton thit k in hnh gip sinh vin c th hiu su hn v mch logic

tun t.

Tr li hnh 3.3.19 y l mch m ng b chia 10 (MOD 10). Ngi ta dng

mch m mod 16 kt hp vi mt s cng logic to vic reset khi ng ra hin

th s 10. Qu trnh m ch din ra theo th t trong cc trng thi t 0 n 9, nh

vy mch n vi chu k m l 10.

C th thit k mch m theo cch khc vi cch trn theo dng lp bng trng thi

kt hp vi ba Karnaugh. Cch ny rt r rng trnh t, n c th thit k vi s mod

bt k, dng FF tu , m ln hay m xung cng c, thm ch s m khng theo

trnh t g c. Minh ho vic thit k qua v d sau.

BI TON 1:

V d thit k mch m ln ng b mod 8 dng FF JK minh ho nh hnh sau:

hnh 3.3.27 gin mch m ln mod 8

Trc ht hy cng tm hiu v s chuyn tip trng thi ng ra Q:

Gi s ng ra Q ang 0, by gi ta mun khi c xung ck th Q ln 1. Da vo

bng trng thi ca FF JK th J = 1, K = 0 hay J = 1, K = 1 (trng hp Qn+1 = 1 vi

Qn chnh l Q ang 0 trc ). Tm li khi Q t 0 chuyn ln 1 th cn J = 1, K = X

(X bng 0 hay 1). L lun tng t th:

Q t 1 chuyn v 0 cn J = X, K = 1

Q t 0 gi nguyn l 0 cn J = 0, K = X

Q t 1 gi nguyn l 1 cn J = X, K = 0

C bn trng hp chuyn trng thi ca Q c tm tt nh bng di y (c gi

l bng trng thi kch ng vo ca FF JK ):

Ging nh vy, bn c th lp c bng trng thi kch ng vo ca cc FF SR,

FF D, FF T

Sau khi nm vng quy tc chuyn trng thi ca FF trn ta mi bt u i vo bi

ton v d trn:

Do mch m c tt c 8 trng thi ng ra nn ta cn 3 FF, chn FF JK. C th tm

lt ni dung cn thit k qua mch logic sau:

Nhim v ca bi ton l tm ra mch logic X mch trn tho mn cc yu t:

- Mch c s m t 000 n 111 nn Qn+1 s l 001 n 000 (111 reset v 000)

- T trng thi ra da vo bng trng thi kch ng vo phn trn ta c th xc

nh c logic cn thit ng vo J, K ca 3 tng FF khi c xung kch ck th

chuyn ln trng thi tip theo.

Vi cc ng vo ca X l cc ng ra ca cc FF v cc ng ra ca X li l cc

ng vo kch ca cc FF, ta c bng chuyn trng thi ca X khi m:

By gi, lp ba K vi Q0, Q1, Q2 l cc bin ng vo trong khi cc ng J, K ca

3 tng FF li tr thnh ng ra. Ba K cho 6 ng ra nh sau:

T y, rt gn biu thc ta c cc hm logic din t mch logic X:

J0 = K0 = 1

J1 = K1 = Q0

J2 = K2 = Q0Q1

Ni mch X va tm c vo mch trn c th: hai ng vo J, K ca mi FF c

ni chung vi nhau (thnh ng vo T), FF 0 c ng T ni ln cao, FF1 c ng

vo T ni n ng ra Q0 cn FF 2 c ng vo T l ng ra cng And m 2

ng vo l Q0 v Q1. Kt qu cui cng l mch m nh hnh sau

Hnh 3.3.28 mch m mod 8

BI TON 2:

Thit k mch m ln/xung mod 4 dng FF JK iu khin ng c bc.

Trn thc t, ngi ta ch to c cc vi mch m rt a dng v c th p ng

c mt cch kh y cc nhu cu thc tin v lm vic rt n nh. Do , vic

thit k mch m s ch mang yu t cng c kin thc v FF nu nh khng c cc

ng dng nh v d sau: Thit k mch iu khin tc v o chiu quay ng c

bc.

* Tm hiu ng c bc (step motor)

ng c bc l ng c quay tng bc thay v chuyn ng lin tc. Cc cun dy

cm trong ng c s cn c cp dng v ngt dng theo mt trnh t c th hnh

thnh nn bc quay; v tn hiu iu khin dng s iu khin ng ct dng in

trong cc cun dy ca ng c. ng c bc rt thng dng v c s dng trong

nhiu lnh vc c bit i hi iu khin chnh xc nh u c ghi a t, iu

khin u in my in, trong tay my, ngi my (c cng sut b)

Hnh 3.3.29 ng c bc

Hnh trn l s mt ng c bc c trng vi 4 cun dy t tnh. cho chnh

xc, cun 1 v 2 phi lun trng thi ngc nhau (tc l cun 1 c cp in th

cun 2 ngt v ngc li nh vy ta c th ni ti 2 u ra Q vo ca mt FF JK.

Tng t vi cun 3 v 4 cng phi ngc trng thi nh gia cun 1 v 2.

o chiu quay ngi ta dng mt ng iu khin chn chiu quay cho ng c

v k hiu l C. ng C c lp vi vic chuyn trng thi hin ti v k tip ca cc

ng ra.

* Thit k mch iu khin

Nh vy c th tm lt bi ton nh sau:

Tn hiu iu khin tc l fx v o chiu quay l C, khi thay i hai tn hiu ny

mch s thay i tc v chiu quay tng ng. Dng 2 FF JK thit k mch m

ln/xung tng ng vi o chiu quay nh vo mch gii m 4555/4556 (la chn

mt trong hai IC ny tu thuc vo mch m li cc cun dy ng c bc). Nh

vy mch m cn thit k c th tm lc nh sau:

Lp bng trng thi logic vi QA = A v QB = B v C l ng vo chn chiu quay,

tnh ton tng t nh bi ton trc ta c:

T bng trng thi logic, ba K c v v biu thc logic c rt gn l: JA = C.B +

C

KA = C + C.B

JB = C + C.A

KB = CA + C

* Kt qu

Cui cng ta c cu trc mch vi y cc ng vo ra

Hnh 3.3.30 Gin m cho ng c bc

Hnh 3.3.31 Mch m dng trong h iu khin ng c bc

3.10. ng dng mch m

Mch m chia 2 hay khng chia 2 ( m chia 10, m chia 6, m chia cho 12),

khng ng b hay ng b, c ng dng rng ri nhiu lnh vc. cc ng

dng nh vy mch m c dng kt hp vi nhiu loi mch khc nh dao ng,

so snh , gii m,.. Phn ny ch nu mt s loi mch ng dng chnh ca mch m

v c n gin, chng s c trnh by dng s khi. Hn na, ngy nay

c nhiu IC tch hp quy m ln hay rt ln (LSI, VLSI) kt hp nhiu chc nng

khin mch tr nn n gin hn, nhng y ch dng cc IC ri v d trnh by

nguyn l.

3.10.1 m nhiu hng hay chia tn s lin tip

Khi m s lng hin th ra s thp phn thng phi dng nhiu mch m

chia 10, chng hn 7490. Mch m u tin ni c xung m vo l hng n v,

mch m tip theo l hng chc, tip theo na l hng trm. Ta cng c th ni mch

m c nhiu s, s c gi tr thp nht l LSD v s c gi tr cao nht l MSD. V d

m t 0 ln n 999 th cn 3 mch m mc ni tip. Vi s m ti a l 999 th

tu theo du thp phn nm u m c cc tr s 999, 99.9, 9.99, .. S m cc

mch m c a vo khi hin th gm mch gii m v cc n hin th (xem

chng 9). mch hnh khi mch m 7490 th 1 m y tc t n s m 1001

= 910, th nu c thm mt xung vo na mch m s t ng reset v 0 tc ng

ra QD ca n s t 1 xung 0 to cnh xung n ng vo CLKB ca mch m

7490 th lm ng ra ca mch m ny l 0001 = 1. S m lc by gi ca 2

mch m l 1010. Tip tc nh th mch m ln 11 19 ri 20 , 21 .29, 30,

31

Hnh 3.3.32 Mch m 2 hng

Cc chn IC m, s ni mch v cc xung vo phi c thc hin ng b mch

mi hot ng. Ngoi ra, cn phi sp xp ng xo xo mch khi cn. hnh v

l mt cch nh vy: khi mi m in t cha np in nn ng xo cao xo

cc mch 5m, sau thi gian ngn (vi us), t np gn in khin ng xo

xung thp cho php cc mch m m ln, mi khi cn xo mch th n nt a

ng xo ln cao trong chc lt.

Mt khc mch m c bn l mch chia tn nn trong nhiu ng dng mch 5m

c dng nh mch 5chia tn. V d vi hai mch m thp gii mc ni tip nh

hnh trn th tn s ng ra QD ca 7490 th 2 l 1/100 tn s ca xung vo. Dng

cc ng ra khc thay v QD hay dng cc IC m khng phi thp giai (nh 7493,

7492) ta s c s chia tn mong mun.

3.10.2 Mch m s kin

Cc IC m thng c coi l trung tm ca cc mch m bin c hay s kin

chng hn m s xe vo bi, s ngi i qua ca, s sn phm i trn bng truyn

c ng gi. Hnh di minh ho cho mt mch m nh vy

Ta s phi cn mch pht hin hay cm bin chuyn i nhng thay i ca cc

hin tng trn thnh xung in kch cho mch m. Nu cn, c th thm mch lc

nhiu, khuch i v chuyn i ph hp vi ng vo IC m

Khi nhn c xung kch vo chn ck, IC m s m ln ,tu theo gii hn s

x

bai giang thiet ke mach analog

Documents