Xem mẫu
- Chương IV: M ch Logic s Chương IV: M ch Logic s
tr này, và do ñó nhanh hơn. Sơ ñ b c ng ñ y ñ cho n bit như
hình 4.18.
XOR
A
Sum
A B Sum Carry
B 1
0 0 0 0
0 1 1 0
1 0 1 0 AND2
Carry
1 1 0 1
2
Hình 4.16. B n a c ng
B n a c ng này ch cho phép ta tính t ng bit c c ph i c a
hai t ñ u vào nhi u bit, nhưng không th c hi n ñư c cho v trí bít
gi a t vì nó không x lý s mang t bên ph i sang v trí này,
hay nói cách khác không c ng v i s nh trong phép cong thông
Hình 4.17. B c ng ñ y ñ
thư ng. Như v y b n a c ng này không th áp d ng ñ thi t k
m t b c ng cho 2 s có nhi u bit, thay vào ñó, ph i càn t i b
c ng ñ y ñ (full adderl).
b) B c ng ñ y ñ (Full Adder)
An-1 Bn-1 A1 B1 A0 B0
B ng chân tr và m ch cho b c ng 1 bit ñ y ñ trong hình
4.17. B c ng ñ y ñ ñư c c u thành t hai b n a c ng. ð u ra
Carry Carry Carry Carry Carry
Sum là 1 n u s l A, B, và Carry in b ng 1 . Carry out b ng 1 Full out1 Full Full
inn-1 in1 out0 in0 = 0
khi c A và B ñ u b ng 1(ñ u vào trái c a c ng OR) ho c ñúng Adder Adder Adder
m t trong s chúng b ng 1 và bit Carry in cũng b ng 1 .
Gi s ñ t o b c ng cho hai t A và B, m i t 16 b t, ch
vi c sao chép m ch trong hình 4.12 ñúng 16 l n. S nh t bít ñư c Sn Sn-1 S1 S0
dùng làm s nh vào bit bên trái. S nh vào b t c c trái ñư c n i
Hinh 4.18. B c ng n bit
vào 0. Lo i b c ng này ñư c g i là b c ng s nh ripple (ripple
carry adder). Vì trong trư ng h p x u nh t, c ng 1 vào 1 1 1 ... 1 1 4.3.5. M ch gi i mã và mã hóa
1 (nh phân), s nh ripple t bit c c ph i sang bit c c trái thì m i
Khái ni m :
c ng xong ñư c. Do ñó trong các trư ng h p như v y thì b c ng
M ch mã hoá (ENCODER) là m ch có nhi m v bi n ñ i
này s r t ch m và không hi u qu . Cũng có b c ng không có s
nh ng ký hi u quen thu c v i con ngư i sang nh ng ký hi u không
quen thu c con ngư i. M ch gi i mã (DECODER) là m ch làm
143 144
- Chương IV: M ch Logic s Chương IV: M ch Logic s
nhi m v ngư c l i m ch mã hóa, bi n ñ i nh ng ký hi u không Gi i thích b ng tr ng thái: Khi m t ngõ vào tr ng thái cao
quen thu c v i con ngư i sang nh ng ký hi u quen thu c v i con (m c logic 1) và các ngõ vào còn l i th p (m c logic 0) thì ngõ ra
ngư i. xu t hi n t mã tương ng. Ngõ vào nào tr ng thái cao thì tương
ng v i con s ñó h th p phân, ví d ngõ vào 4 tr ng thái cao
a) M ch mã hoá (Encoder)
s tương ng v i s 4 ñư c ñưa vào ngõ nh p. C th là: khi ngõ
Xét m ch mã hóa nh phân t 8 sang 3 (8 ngõ vào và 3 ngõ vào x0=1 và các ngõ vào còn l i b ng 0 thì t mã ngõ ra là 000,
ra). Sơ ñ kh i c a m ch ñư c cho trên hình 4.19. khi ngõ vào x1=1 và các ngõ vào còn l i b ng 0 thì t mã nh phân
ngõ ra là 001,…
x0
A0
x1 ENCODER Phương trình logic t i gi n:
A1
83 A0 = x1 + x3 + x5 + x7
x7
A2 A1 = x2 + x3 + x6 + x7
A2 = x4 + x5 + x6 + x7
Hình 4.19. Sơ ñ kh i Encoder 8 3 Sơ ñ m ch c a ENCODER 8 3 như hình 4.20.
Trong ñó : x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7
- x0, x1, …, x7 là các ngõ vào tín hi u.
- A0, A1, A2 là các ngõ ra. A2
M ch mã hóa nh phân 8 3 th c hi n bi n ñ i tín hi u ngõ
vào thành m t t mã nh phân tương ng ngõ ra, c th như sau:
A1
0 000 2 100 4 100 6 110
1 001 3 011 5 101 7 111
Ch n m c tác ñ ng (tích c c) ngõ vào là m c logic 1 , ta A0
có b ng tr ng thái mô t ho t ñ ng c a m ch như sau:
x7 x6 x5 x4 x3 x2 x1 x0 A2 A1 A0 Hình 4.20. ENCODER 8 3
00000001000
00000010001 Tương t ta d dàng có th thi t k m ch mã hóa th p phân,
dùng mã hóa các s t 0 ñ n 9 sang h nh phân. Trong trư ng h p
00000100010
này ta c n có 4 ñ u ra ñ mã hóa ñư c s 8(1000) và 9(1001).
00001000011
00010000100
00100000101
01000000110
10000000111
145 146
- Chương IV: M ch Logic s Chương IV: M ch Logic s
b) M ch gi i mã (Decoder) B A
Ngư c v i m ch mã hóa, m ch gi i mã là m ch t h p ñ i
thông tin nh phân v i n ngõ nh p thành 2n ngõ xu t. N u ngõ nh p U6 U5
có m t s t h p không dùng thì s ngõ ra có th ít hơn 2n . Khi ñó INV INV
U1
2
m ch gi i mã g i là m ch gi i mã n-m, v i m ≤ 2 n . 1
y0
3
AND2
ð ñơn gi n ta xét m ch gi i mã 2-4 v i sơ ñ kh i và U2
2
b ng chân tr m ch gi i mã nh phân 2 4 như hình 4.21. 1
y1
3
AND2
U3
2
1
y2
3
AND2
U4
2
1
y3
3
Hình 4.21. Decoder 2 4 AND2
Hình 4.22. Sơ ñ m ch Decoder 2 4
T b ng chân tr ta có phương trình logic t i gi n cho m ch:
y0 = A B M ch gi i mã v i c ng NAND
y1 = AB M t s m ch gi i mã ñư c t o t c ng NAND thay vì c ng
AND. Nó t o ra ngõ xu t theo d ng ñ o l i. Hình 4.23 là m ch gi i
y2= AB
mã 2 4 v i c ng NAND v i m t ñư ng vào ñi u khi n E. Tương
y 3 = AB ng v i nó là B ng chân tr sau:
Sơ ñ m ch c a DECODER 2 4 như hình 4.22. E A1 A0 D0 D1 D2 D3
M ch gi i mã ñư c ñóng gói thành các vi m ch và ñư c
bán ra trên th trư ng thư ng có d ng 4-16,3-8 và 2-4 kép (t c hai
0 0 0 0 1 1 1
b gi i mã ñư c ñóng chung vào trong m t vi m ch ñơn).Ngoài ra
còn ph bi n b gi i mã 4-10 dùng gi i mã s nh phân sang h
0 0 1 1 0 1 1
th p phân. Ngoài các ngõ nh p và xu t d li u thư ng còn có m t
ngõ ñi u khi n ho t ñ ng c a m ch. Ngõ này thư ng ký hi u là E, 0 1 0 1 1 0 1
khi E = 1, cho phép m ch ho t ñ ng và khi E = 0 thì không cho
0 1 1 1 1 1 0
phép m ch ho t ñ ng.
1 x x 1 1 1 1
147 148
- Chương IV: M ch Logic s Chương IV: M ch Logic s
U4
DECODER
U10
D0
2x4
D0
INV
20
A0 D1
NAND3
U4 U11
D2
21
D1
D3
INV NAND3
E
A1 U12
Hình 4.24. Ký hi u Decoder 2 4
D2
M r ng m ch gi i mã
NAND3
U13
Trong m t s trư ng h p c n m ch gi i mã v i m t kính c
U4 D3 l n mà ta l i ch có m ch v i kích thư c nh hơn thì ta có th ghép
E hai ho c nhi u hơn các m ch ñang có ñ t o m t m ch mã hóa l n
NAND3
hơn. Ví d ta có th t o m ch gi i mã 3 8 t hai m ch gi i mã
INV
2 4 (hình 4.25). Trong trư ng h p này ta ñã t n d ng ngõ vào
ñi u khi n E ñ làm ngõ nh p th 3.
Hình 4.23. M ch gi i mã v i c ng NAND
A0
M ch này h at ñ ng khi tín hi u ñi u khi n E = 0 và ngõ ra
20 2x4 D0
s có giá tr 0 tương ng v i s nh phân các ngõ vào. Khi E = 1
21 decode
A1 D1
thì không cho phép m ch ho t ñ ng t c là không ph thu c vào các
E D2
giá tr ñ u vào, ñ u ra luôn b ng 1. A2
D3
Các m ch gi i mã ngoài th trư ng thư ng ñư c ñóng gói
và có ký hi u như hình 4.24. ðó là m t m ch gi mã 2 4 dùng
c ng AND và v i m t ñư ng ñi u khi n E cho phép m ch ho t
ñ ng khi E =1 và không ho t ñ ng khi E = 0.
20 2x4 D4
21 decode D5
E D6
D7
Hình 4.25. M ch gi i mã 3 8
149 150
- Chương IV: M ch Logic s Chương IV: M ch Logic s
g) T t c 3 th
CÂU H I VÀ BÀI T P CHƯƠNG IV h) Không có gì – nhà lu n lý b ñói b ng vì quá thông minh
5. M t nhà truy n giáo l c ñư ng t i ngã r ba ch ng d ng Nam
California. Ông ta bi t hai toán ñi xe máy khu v c này, m t toán
1. L p b ng chân tr và v sơ ñ m ch cho hàm 4 bi n sau:
luôn nói th t và m t toán luôn nói d i. Ông ta mu n bi t ñư ng nào
a) x = AB+A(C+D)
ñi t i Disneyland thì ông ta ph i ñ t câu h i như th nào ?
b) y = (A+BC)(D+AB)
6. ð làm m t thi t b ñi u khi n báo ñ ng trong xe hơi, ngư i ta
c) z = A B + C ( A + D)
thi t k 1 m ch báo ñ ng như sau:
2. Rút g n các hàm sau dùng các ñ nh lý c a Boolean algebra
DRV
a) x = ACD + A BCD
b) y = AB + A( CD + CD ) B ph n ñánh l a M ch Báo ñ ng
Logic
c) z = ( BC + A D)( AB + CD ) BELT
3. Dùng ñ nh lý De Morgan, rút g n bi u th c sau cho ñ n khi ch
còn bi n ñơn ñ o (m t g ch trên) Tín hi u:
- DRV (driver) m c cao khi tài x ng i vào gh lái và
z = ( A + C ).( B + D )
m c th p khi không ng i vào;
4. M t nhà lu n lý h c lái xe vào m t ti m bán ñ ăn, ng i trong xe - B ph n ñánh l a: 1 – b t, 0 – t t;
ông nói: “Làm ơn cho tôi m t bánh Hambuger ho c xúc xích và - BELT m c cao khi tài x cài dây an toàn và m c
khoai tây chiên”. Ti c r ng ngư i bán hàng còn chưa h c h t l p 6 th p khi không cài dây an toàn.
và không bi t (và không mu n bi t) trong hai t logic “ho c” và Hãy thi t k m ch logic v i 3 ñ u vào (DRV, b ph n ñánh
“và” thì t nào ñư c ưu tiên. Anh ta cho r ng trong trư ng h p này l a, BELT),1 ñ u ra (báo ñ ng), sao cho b ph n báo ñ ng s ho t
di n gi i th nào cũng ñư c. Trong trư ng h p nào dư i ñây là di n ñ ng (báo ñ ng = 1) khi t n t i m t trong 2 tr ng thái sau:
ñ t ñúng ñơn ñ t hàng: - Tài x chưa ng i vào xe trong lúc b ph n ñánh l a b t,
- Tài x ñã ng i vào xe nhưng chưa cài dây an toàn trong
a) Ch Hambuger
lúc b ph n ñánh l a b t
b) Ch xúc xích
L p b ng chân tr c a hàm ra.
c) Ch khoai tây chiên
7.ðơn gi n các hàm sau dùng b n ñ Karnaugh
d) Xúc xích và khoai tây chiên
a) f ( A, B, C ) = ∑ (0,2,3,4,6)
e) Hambuger và khoai tây chiên
b) f ( A, B, C , D) = ∑ (0,1,2,4,5,7,11,15)
f) Xúc xích và hambuger
151 152
- Chương IV: M ch Logic s Chương IV: M ch Logic s
f. Xác ñ nh d ng chu n tích các t ng c a hàm f (g i là
c) f ( X 1 , X 2 , X 3 , X 4 ) = ∑ (3,7,11,13,14,15)
hàm h).
d) C c ti u các hàm trên d ng tích các t ng
g. So sánh hai hàm g và h.
8. Dùng b n ñ Karnaugh rút g n hàm h. V sơ ñ m ch hàm g mà ch s d ng c ng NAND.
a) f ( A, B, C , D) = ∑ (0,2,6,8,9,10,11,13) . 12. ðơn gi n hàm Logic 4 bi n
a) f ( A, B, C , D) = ABC D + A BCD + A B C + AC + AB C + B
b) f ( A, B, C , D) = ∑ (0,1,2,3,4,6,7,8,9,10,11,13)
b)
c) f ( A, B, C , D) = ∏ (0, 2,3, 4, 6, 7,9,12,13)
f ( A, B, C , D) = ( A + B + C + D ).( A + C + D ).( A + B + C + D ).( B + C ).
d) f ( A, B, C , D) = ∏ (0, 2,8,9,10,11,13,14)
( B + C ).( A + B ).( B + D )
13. M ch so sánh hai s 2 bit là m ch g m có 4 ñ u vào x0, x1,
9. Cho hàm bool
y0,y1 và 2 ñ u ra Rx,Ry. Trong ñó, (x0,x1) là 2 bit c a s th nh t và
f(A, B, C, D) = ∑(0, 1, 2, 6, 8, 9, 11, 14, 15) +d(3,10), Dùng b n
(y0, y1) là hai bit c a s th 2. ð u ra Rx có tr 1 khi x1x0 > y1y0
ñ Karnaugh ñ :
(ngư c l i có tr 0) và ñ u ra Ry có tr 1 khi y1y0 > x1x0 (ngư c l i
a. Xác ñ nh d ng chu n t ng các tích c a hàm f (g i là
có tr 0)
hàm g).
b. Xác ñ nh d ng chu n tích các t ng c a hàm f (g i là a. L p b ng chân tr cho m ch so sánh nói trên, t ñó suy ra
hàm h). bi u th c chưa ñơn gi n c a Rx và Ry
c. So sánh hai hàm g và h.
b. Dùng b ng ñ Karnaugh ñ ñơn gi n bi u th c c a Rx và Ry
d. V sơ ñ m ch hàm g mà ch s d ng c ng NAND.
c. V m ch
10. Cho hàm bool
f(A, B, C, D) = ∑(3, 4, 5, 7, 10, 12, 13) + d(8, 9, 11), Dùng b n ñ 14. V sơ ñ m ch gi i mã 2-4 ch dùng các c ng NOR bao g m
Karnaugh ñ : ngõ cho phép/không cho phép ho t ñ ng E.
a. Xác ñ nh d ng chu n t ng các tích c a hàm f (g i là
15. Xây d ng lư c ñ kh i m ch d n kênh 16-1 b ng lư c ñ kh i
hàm g).
c a hai m ch d n 8-1 và m t m ch d n 2-1.
b. Xác ñ nh d ng chu n tích các t ng c a hàm f (g i là
hàm h). 16. Thi t k m ch d n kênh 16-1 b ng 5 m ch d n kênh 4-1. Các
c. So sánh hai hàm g và h. m ch d n kênh dùng dư i d ng sơ ñ kh i.
d. V sơ ñ m ch hàm g mà ch s d ng c ng NOR.
11. Cho hàm bool
f(A, B, C, D) = ∏ (0, 1, 2, 6, 8, 9, 11, 14, 15) +D(3,10), Dùng b n
ñ Karnaugh ñ :
e. Xác ñ nh d ng chu n t ng các tích c a hàm f (g i là
hàm g).
153 154
- Chương V: M ch tu n t Chương V: M ch tu n t
C1
Chương V: M ch tu n t
C2
Delay
b)
Trong chương trư c chúng ta ñã xem xét các m ch t h p a)
mà các ngõ ra t i m t th i ñi m ch ph thu c vào duy nh t các giá
tr ñ u vào t i th i ñi m ñó. Tuy nhiên ph n l n các m ch s ñ u Hình 5.1. ð ng h và các xung nó t o ra
ho t ñ ng mà m t th i ñi m nh t ñ nh các ngõ ra s ph thu c Trong hình 5.1 a) là ð ng h (clock) hay b phát t n
không nh ng vào các ngõ vào th i ñi m ñó mà cón ph thu c (impulse generator), nh có b làm tr Delay mà ta có 2 tín hi u
vào ngõ ra th i ñi m trư c ñó, hay nói cách khác m t s ngõ ra xung C1 và C2 khác nhau, t ñó t o ra 4 th i ñi m khác nhau là:
c a m t m ch l i là chính ngõ vào c a m ch ñó. Nh ng m ch như 1. Biên lên c a C1
v y ch y u là các thành ph n lưu tr mà ta g i là m ch tu n t . 2. Biên xu ng c a C1
Chúng ta cũng bi t r ng h u h t các thi t b s ngày nay ñ u có các 3. Biên lên c a C2
thành ph n lưu tr , do ñó trư c khi tìm hi u v b nh máy tính ta 4. Biên xu ng c a C2
c n tìm hi u v m ch tu n t . Ki u m ch tu n t thông d ng thu c
Ta ñã bi t r ng các m ch s ho t ñ ng các m c cao và
lo i ñ ng b . M ch tu n t ñ ng b s d ng các tín hi u nh hư ng
th p, do ñó các th i ñi m khác nhau có th ñư c g n v i các biên
ñ n các thành ph n lưu tr ch t i các kho ng th i gian r i r c.
c a xung ñ ng h . T ñó ta có th ñi u khi n ñư c t i th i ñi m
5.1. Xung ñ ng h nào thì cho phép hay kích thích m ch nào ñó ho t ñ ng, và t i th i
ñi m nào thì không.
Trong nhi u m ch s , th t di n ra bi n c là v n ñ r t
quan tr ng. ðôi khi bi n c này ph i ñi trư c bi n c kia, th nh 5.2. M ch L t (ch t – latch)
th ang hai bi n c ph i di n ra ñ ng th i. Nh m cho phép nhà thi t
M ch l t hay m t s sách g i là ch t, là d ng m ch tu n t
k ñ t ñư c quan h ñ nh th i gian c n thi t, nhi u m ch s s
ñơn gi n nh t có ch c năng lưu tr m t bit nh phân. Nó có hai ngõ
d ng m t ngõ vào cho xung ñ ng h . Khi ñó, ñ ng h (clock) là
ra, m t cho tr bình thư ng và m t cho tr bù. M ch l t ñ ng b duy
m ch phát xung v i ñ r ng xung và th i kho ng chính xác gi a
trì tr ng thái nh phân cho ñ n khi có m t xung ñ ng h ñi u khi n
các xung liên ti p. Th i kho ng gi a các bi n tương ng c a hai
làm ñ i tr ng thái. S khác nhau gi a các lo i m ch l t ch s
xung liên ti p là th i gian chu kỳ ñ ng h (clock cycle time).
ngõ vào chúng có và cách th c các ngõ vào tác ñ ng ñ n tr ng thái
Trong máy tính, nhi u bi n c x y ra trong su t chu kỳ
nh phân. Các lo i m ch l t thông d ng nh t như trình bày dư i
ñ ng h . Gi s bi n c ph i di n ra theo th t c th , thì c n chia
ñây.
chu kỳ ñ ng h thành nh ng chu kỳ con. Cách ñơn gi n nh t ñ t o
ra các chu kỳ ñ ng h khác nhau là t ñ ng h chính g n thêm vao
m t b làm tr (Delay) tín hi u như trong hình 5.1.
155 156
- Chương V: M ch tu n t Chương V: M ch tu n t
5.2.1. M ch l t SR (SR-latch) Q = Q + R = 1 + 0 = 0 => Q không ñ i
ð t o ra b nh 1 bit c n có m t m ch ñi n có kh năng
– Gi i s Q ñang tr ng thái 1 (Q=1, Q =0), cho tín hi u
lưu tr m t giá tr nào ñó ñư c nh p vào. M t m ch như v y có th
vào S=R=0, như v y ñ u ra c a U3 s là:
ñư c xây d ng t c ng NAND ho c NOR mà ta g i là m ch l t.
M ch l t ñ u tiên ñưa ra xem xét là m ch l t SR. ð u tiên ta xét
Q = Q + S = 1+ 0 = 0 ,
m ch l t SR không ñ ng b hay không dùng xung ñ ng h ñi u
và ñ u ra c a U4 s là :
khi n. Ký hi u m ch l t SR không ñ ng b ( không dùng xung
ñ ng h ) dùng c ng NOR như hình 5.2 (a) và hình 5.2 (b) là sơ
Q = Q + R = 0 + 0 = 1 =>Q không ñ i
ñ m ch tương ng c a nó.
Như v y trong trư ng h p S=R=0 thì giá tr ñ u ra c a
Nó có 2 ngõ vào, S (Setting- ñ t) và R (Resetting - Kh i
m ch là không thay ñ i và m ch ñóng vai trò như m t b nh
ñ ng). Nó có m t ngõ ra Q và ñôi khi có ngõ ra bù, ký hi u b ng
m t bit.
m t vòng tròn nh . ð u ra Q t c ng NOR th nh t (ký hi u U4)
L p lu n tương t như trư ng h p trên, ta có các trư ng
s l i ñư c cho vào ngõ nh p c a c ng NOR th hai(ký hi u U3)
h p sau :
và ngư c l i ñ u ra Q t U3 s l i ñư c cho vào ngõ nh p c a – Cho S=0, R=1. N u Q=0 thì d n t i trong tr ng thái k
c ng NOR (c ng U4). ti p Q=0, còn n u Q=1 thì d n t i tr ng thái k Q=0 => Q
luôn b ng 0 mà không ph thu c vào tr ng thái Q trư c ñó.
U3
2
S _
Tr ng thái này dùng ñ nh p giá tr 0 vào ô nh .
1
Q
3
– Cho S=1, R=0. N u Q=0 thì d n t i trong tr ng thái k
S Q NOR2
ti p Q=1, còn n u Q=1 thì d n t i tr ng thái k Q=1 => Q
luôn b ng 1 mà không ph thu c vào tr ng thái Q trư c ñó.
Q Tr ng thái này dùng ñ nh p giá tr 1 vào ô nh
U4
R 2
1
Q – Trong trư ng h p S=R=1thì tr ng thái c a m ch không
3
R
xác ñ nh, do ñó t h p này bi c m s d ng trong các m ch
NOR2
a)
SR.
b)
=> Ho t ñông c a m ch l t SR ñư c th hi n qua b ng tr ng thái
Hình 5.2. M ch l t SR không ñ ng b 5.1.
Ta th xem ho t ñ ng c a m ch như sau: S R Q(t+1)
– Gi i s Q ñang tr ng thái 0 (Q=0, Q =1), cho tín hi u 0 0 Q(t) No change
0 1 0 Clear to 0
vào S=R=0, như v y ñ u ra c a U3 s là:
1 0 1 Set to 1
Q = Q + S = 0+0 =1 ,
1 1 X Indeterminate
và ñ u ra c a U4 s là :
B ng 5.1. B ng tr ng thái c a m ch l t SR
157 158
- Chương V: M ch tu n t Chương V: M ch tu n t
ð i v i m i m ch l t thì bao gi cũng có 2 lo i, không 5.2.2. M ch l t D
ñ ng b và m ch l t ñ ng b , nhưng trên th c t thì ngư i ta ch
M ch l t D (Data) là lo i m ch l t ñơn gi n nh t, nó ch hơi
y u dùng m ch ñ ng b , do ñó ñây chúng ta cũng s tìm hi u k
khác m ch l t SR. M ch l t SR ñư c ñ i sang m ch l t D b ng
hơn v lo i này. M ch l t SR ñ ng b (dùng xung ñ ng h ) như
cách ñưa vào m t c ng ñ o gi a S và R và dùng ký hi u D cho ngõ
hình 5.3 (a), hình 5.3 (b) là sơ ñ m ch c a m ch l t này. Nó có ba
vào duy nh t (xem hình 5.4 b). Khi D=1, ngõ ra là 1, khi D=0, ngõ
ngõ vào, S (Setting- ñ t), R (Resetting - Kh i ñ ng) và C (Clock-
ra là 0.
ñ ng h ). Nó có m t ngõ ra Q và ñôi khi có ngõ ra bù, ký hi u
Hình 5.4(a) cho ta th y qui ư c ký hi u và b ng ñ c tính
b ng m t vòng tròn nh .
c a m ch l t D. Hình 5.4(b) là sơ ñ c a m ch l t này. Chú ý là
tr ng thái k Q(t+1) ñư c xác ñ nh t ngõ vào D. M i quan h có
U1
2 U3
S
th bi u di n b ng phương trình ñ c tính : Q(t+1) = D. ði u này có
1 2
_
3 1
S Q
Q 3
nghĩa ngõ ra Q c a m ch l t nh n tr t ngõ vào D khi tín hi u ñ ng
AND2
NOR2
h b ng 1.
C
C
Q
R
D Q(t+1)
D Q
U4
2
U2
2 1
Q
1 3
0 0 Clear to 0
3
R Q
C
NOR2
AND2
1 1 Set to 1
a)
b)
a)
Hình 5.3. M ch l t SR U1
2 U3
D
Ho t ñ ng m ch l t SR như sau: N u không có tín hi u 1 2
_
3 1
Q
3
nh p ñ ng h C (C=0), ngõ ra c a m ch không th thay ñ i b t AND2
NOR2
ch p tr c a R và S vì ñ u ra c a 2 c ng U1 và U2 luôn b ng 0 ( 0 C
AND s b t kỳ = 0). Ch khi tín hi u ñ ng h C=1, ngõ ra m i b
nh hư ng theo tr c a ngõ vào S và R. N u S=1, R=0, Q chuy n U4
2
U2
2 1
U5 Q
sang 1. N u S=0, R=1 Q chuy n sang 0. N u S và R là 0 khi ñ ng 1 3
2 1 3
h chuy n, ngõ ra không ñ i. Khi c S và R là 1, ngõ ra không xác NOR2
AND2
NOT
ñ nh, có th là 0 ho c 1 tùy thu c vào kho ng th i gian trì hoãn
b)
trong m ch. Hay nói cách khác khi C luôn b ng 1 thì m ch l t SR
Hình 5.4. M ch l t D
ñ ng b (hình 5.3) ho t ñ ng như m ch l t SR không ñ ng b
Lưu ý là không có ñi u ki n nh p ñ gi tr ng thái c a
(hình 5.2) trên.
m ch l t D. Tuy m ch l t D thu n ti n là ch có m t ngõ vào nhưng
b t ti n là không có ñi u ki n không ñ i Q(t+1) = Q(t). ði u ki n
không ñ i có th l y b ng cách vô hi u tín hi u ñ ng h ho c cho
159 160
- Chương V: M ch tu n t Chương V: M ch tu n t
ngõ ra tr l i ngõ vào, lúc ñó xung ñ ng h s gi tr ng thái m ch
T Q(t+1)
T Q
l t không ñ i.
0 Q(t) No change
Q
C
5.2.3. M ch l t JK
Q (t ) Complement
1
M t m ch l t khác thư ng hay ñư c s d ng là m ch l t
Hình 5.6. M ch l t T
JK, là m t c i ti n c a m ch l t SR trong ñó ñi u ki n không xác
ñ nh c a SR ñư c ñ nh nghĩa trong JK. Ngõ vào J, K ho t ñ ng
5.3. M ch l t l (Flip-flop)
gi ng như S, R ñ ñ t và xóa m ch l t. Khi J và K ñ u b ng 1, khi
ñ ng h C = 1 s chuy n ngõ ra m ch l t sang tr i thái bù. Các lo i m ch l t nói trên th c s ch là m t trong hai lo i
m ch l t l . ðây là lo i m ch l t thông d ng nh t ñ ñ ng b vi c
Ký hi u và b ng ñ c tính m ch l t JK hình 5.5. J tương
thay ñ i tr ng thái trong m t chuy n ti p xung ñ ng h . Trong lo i
ñương v i S trong SR và K tương ñương v i R.
m ch l t này, các chuy n ti p xu t x y ra t i m t m c xung ñ ng
h xác ñ nh. Khi m c nh p xung vư t quá ngư ng này, các ngõ
J K Q(t+1)
nh p b khóa l i sao cho ñ n khi xung ñ ng h tr v 0 và m t
J Q
0 0 Q(t) No change
xung khác ñ n. M t s m ch l t l t o chuy n ti p l lên c a tín
C 0 1 0 Clear to 0
Q
hi u ñ ng h (chuy n ti p l dương – positive-edge transition) và
1 0 1 Set to 1
K m t s khác t o chuy n ti p l xu ng c a tín hi u ñ ng h
1 1 Complement
Q (t ) (chuy n ti p l âm – negative-edge transition)
Hình 5.5. M ch l t JK ði m khác bi t gi a các m ch l t và m ch l t l là ch
m ch l t kích thích b ng m c (level triggered), còn m ch l t l
ði m khác bi t l n nh t ñây là thay vì không xác ñ nh,
kích thích b ng biên (edge triggered). Ngoài ra m ch l t l còn
m ch l t JK có ñi u ki n bù Q(t+1) khi J=K=1. Trong m t m ch s
có m t ký hi u mũi tên trư c ch C bi u th m t ngõ nh p ñ ng
thì t n t i m t tr ng thái không xác ñ nh là ñi u không mong mu n,
(xem hình 5.7. Ký hi u ch báo ñ ng cho bi t m ch l t l thay ñ i
chính do ñi u ñó mà m ch l t JK ñư c s d ng nhi u hơn.
tr ng thái v i m t chuy n ti p dương (t 0 sang 1) c a tín hi u
5.2.4. M ch l t T ñ ng h ngõ nh p.
M ch l t cu i cùng là k th a c a m ch l t JK b ng cách Hình 5.7 cho th y tín hi u xung ñ ng h trong m ch l t D l
k t n i hai ngõ vào v i nhau thành m t ngõ vào T. Hình 5.6, là ký dương. Tr ngõ nh p D chuy n sang ngõ xu t Q khi ñ ng h t o
hi u và b ng tr ng thái m ch. Xu t phát t m ch l t JK v i hai ngõ chuy n ti p dương. Ngõ xu t không th thay ñ i khi ñ ng h
vào ñư c k t n i thành m t ngõ vào T. Vì v y m ch l t T ch có hai m c 1, m c 0 ho c trong chuy n ti p t m c 1 xu ng 0. Chuy n
ñi u ki n. Khi T=0 (J=K=0) , v i m i giá tr c a C không thay ñ i ti p ñ ng h dương có hi u l c bao g m m t th i gian t i thi u g i
tr ng thái c a m ch l t. Khi T=1 (J=K=1), và khi C =1 s làm bù là th i ñ nh (setup time) trong ñó ngõ nh p D ph i duy trì m t h ng
tr ng thái m ch l t. Các ñi u ki n này có th bi u di n b ng tr trư c khi chuy n ti p và m t th i gian h u h n g i là th i lưu
phương trình thu c tính : Q(t+1) = Q(t) ⊕ T. (hold time) trong ñó ngõ nh p D không ñư c thay ñ i sau chuy n
161 162
- Chương V: M ch tu n t Chương V: M ch tu n t
ti p dương. Chuy n ti p dương có hi u l c thư ng là m t ph n r t tr ng thái m i 1 (vòng tròn có s 1). Tương t như v y khi ñang
nh trong t ng chu kỳ xung ñ ng h . tr ng thái 1, n u D=1 thì không ñ i, n u D=0 thì chuy n tr ng thái.
ð th bi u di n hình 5.8b cũng cho ta th y các thay ñ i này.
D Q Trong trư ng h p m ch l t l D ñư c kích ho t chuy n
Clock
ti p âm ta có ký hi u như hình 5.8. Ký hi u ch khác ch ngõ vào
Q c a clock có thêm m t ô tròn. Trong trư ng h p này ñ u ra c a
C
m ch ch thay ñ i chuy n ti p t 1 xu ng 0.
Output
cannot
Chuy n ti p l
D Q
change
dương
Hình 5.7. Flip-flop D v i chuy n ti p dương
Q
C
Thư ng ñ i v i các flip-flop ngoài cách dùng b ng tr ng
thái ngư i ta còn hay dùng bi u ñ tr ng thái như trong hình 5.8 (a)
và ñ th miêu t ho t ñ ng c a m ch d ng tín hi u hình 5.8(b). Hình 5.8. Flip-flop D v i chuy n ti p âm
B ng kích thích
ð thi t k m ch tu n t chúng ta thư ng bi t vi c chuy n
ti p t tr ng thái này sang m t tr ng thái khác và mu n tìm các
ñi u ki n nh p c a m ch l t ñ t o ra chuy n ti p ñó. Như v y, ñ
mô t ho t ñ ng c a các m ch l t l chúng ta c n m t b ng li t kê
các t h p nh p c n có ñ t o ra m t thay ñ i tr ng thái yêu c u.
a) B ng này ta g i là b ng kích thích m ch l t l .
Trong b ng 5.2. cho ta th y ho t ñ ng c a b n lo i m ch l t
l D, SR, JK và T. M i b ng g m các c t :
– Q(t) – cho giá tr m ch th i ñi m t
– Q(t+1) – cho giá tr m ch th i ñi m sau ñó t+1
– Các c t cho m i ngõ vào.
B ng này cho th y ng v i các ngõ vào tr ng thái c a m ch
b) s ñư c chuy n ti p ra sao. Có b n kh năng chuy n ti p t tr ng
Hình 5.8. Bi u ñ tr ng thái và ñ th c a flip-flop D thái hi n hành Q(t) sang tr ng thái k Q(t+1). Các ñi u ki n nh p
Bi u ñ tr ng thái (hình 5.8a) cho ta cái nhìn khái quát và cho m i m t chuy n ti p này xu t phát t thông tin trong b ng ñ c
d hi u hơn c a vi c chuy n ñ i các tr ng thái m ch. Khi ñang tính. Ký hi u x trong b ng bi u di n m t ñi u ki n không c n
tr ng thái 0 (vòng tròn có s 0), n u D=0 thì tr ng thái không ñ i
(mũi tên quay tr l i chính nó); khi D=1 thì tr ng thái chuy n qua
163 164
- Chương V: M ch tu n t Chương V: M ch tu n t
(don’t care condition) ho c tùy ch n; t c là 0 ho c 1 ñ u không nh các tín hi u nh phân t các ngõ nh p ngoài và t các ngõ ra c a
hư ng. m ch l t. Ngõ ra m ch t h p ñi ra ngoài (g i là xu t ngoài) và ñi
vào m ch l t.
Các c ng trong m ch t h p xác ñ nh tr nh phân lưu vào
M ch l t SR M ch l t D
m ch l t sau m i chuy n ti p ñ ng h . ð n phiên các ngõ ra c a
Q(t) Q(t+1) S R Q(t) Q(t+1) D
m ch l t ñư c ñưa vào m ch t h p và xác ñ nh hành vi c a m ch.
0 0 0x 0 0 0
Hơn n a, tr ng thái k c a m ch l t cũng là hàm c a tr ng thái hi n
0 1 10 0 1 1 t i và các ngõ nh p ngoài. Như v y m ch tu n t ñư c xác ñ nh b i
1 0 01 1 0 0 các ngõ nh p ngoài, các ngõ xu t ngoài và tr ng thái nh phân c a
1 1 x0 1 1 1 m ch l t.
Input
M ch l t JK M ch l t T Combinational
Combinational
Q(t) Q(t+1) J K Output
Q(t) Q(t+1) T
circuit
Flip-flops
0 0 0x 0 0 0
0 1 1x 0 1 1 Clock
1 0 x1 1 0 1
1 1 x0 1 1 0 Hình 5.9. Sơ ñ kh i m ch tu n t
B ng 5.2 B ng kích thích c a b n m ch l tl
Qui trình thi t k m ch tu n t ñư c th hi n qua các bư c sau:
Lý do có ñi u ki n không c n trong b ng kích thích vì có
Bư c 1: Chuy n ñ c t m ch sang lư c ñ tr ng thái
hai cách l y chuy n ti p. Ví d , trong m ch l t JK, m t chuy n ti p
Bư c 2: lư c ñ tr ng thái => b ng tr ng thái
t tr ng thái hi n hành 0 sang tr ng thái k 0 có th nh n ñư c
Bư c 3: T b ng tr ng thái vi t hàm cho các ngõ nh p c a
b ng cách cho J=K=0 (không ñ i) ho c J=0, K=1 ñ xóa m ch l t
Flip-flops
(dù ñã xóa r i). Trong c hai trư ng h p J ph i là 0, nhưng K là 0
Bư c 4: v sơ ñ m ch
trư ng h p m t và 1 trư ng h p hai. Vì chuy n ti p yêu c u xu t
hi n trong c hai trư ng h p, chúng ta ghi K là x. ð hi u rõ m ch tu n t và cách thi t k nó, ta s b t ñ u
b ng vi c xem xét m t ví d ñơn gi n sau
5.4. M ch tu n t . Ví d : Thi t k m ch tu n t dùng m ch l t SR. Khi ngõ nh p
Sơ ñ kh i m ch tu n t ñư c minh h a có ñ ng h ñư c x=0, tr ng thái m ch l t l không thay ñ i, ngõ xu t y=0. Khi x=1,
minh h a như trong hình 5.9. T sơ ñ ta th y m ch tu n t là m t dãy tr ng thái là 11,10,01,00 và l p l i còn ngõ xu t y s có giá tr
k t n i các m ch l t v i m t m ch t h p khác, mà m ch t h p là 1 khi s bit tr ng thái m ch l t l b ng 1 là l , các trư ng h p
này l i ñư c t o ra t các c ng cơ b n. B n thân các c ng t o thành còn l i thì b ng 0.
m ch t h p, nhưng khi g p vào các m ch l p toàn b m ch ñư c
Gi i:
s p vào lo i m ch tu n t . Nó g m m t m ch t h p và m t s
Bư c 1:
m ch l t có ñ ng h . Như trong lư c ñ , kh i m ch t h p nh n
165 166
nguon tai.lieu . vn
