Bài giảng môn Kỹ thuật số - Chương 3: Các phần tử logic cơ bản (Phần 1)
"Don't study, don't know - Studying you will know!"
NGUYEN TRUNG HOA
Chæång 3. Cac phán tæ logic cå ban
Trang 27
Chæång 3
CAC PHÁN TÆ LOGIC CÅ BAN
3.1. KHAI NIÃM VÃ MACH SÄ
3.1.1. Mach tæång tæ
Mach tæång tæ (con goi la mach Analog) la mach dung âã xæ ly cac
tên hiãu tæång tæ. Tên hiãu tæång tæ la tên hiãu co biãn âä biãn thiãn
liãn tuc theo thåi gian.
Viãc xæ ly bao gäm cac ván âã: Chènh læu, khuãch âai, âiãu chã,
tach song.
Nhæåc âiãm cua mach tæång tæ :
- Âä chäng nhiãu tháp (nhiãu dã xám nháp).
- Phán têch thiãt kã mach phæc tap.
Âã khàc phuc nhæng nhæåc âiãm nay ngæåi ta sæ dung mach sä.
3.1.2. Mach sä
Mach sä (con goi la mach Digital) la mach dung âã xæ ly tên hiãu sä.
Tên hiãu sä la tên hiãu co biãn âä biãn thiãn khäng liãn tuc theo thåi
gian hay con goi la tên hiãu gian âoan, no âæåc biãu diãn dæåi dang
song xung våi 2 mæc âiãn thã cao va tháp ma tæång æng våi hai mæc
âiãn thã nay la hai mæc logic cua mach sä.
Viãc xæ ly å âáy bao gäm cac ván âã:
- Loc sä.
- Âiãu chã sä /Giai âiãu chã sä.
- Ma hoa . . . .
Æu âiãm cua mach sä so våi mach tæång tæ :
- Âä chäng nhiãu cao (nhiãu kho xám nháp).
- Phán têch thiãt kã mach sä tæång âäi âån gian.
Vç váy, hiãn nay mach sä âæåc sæ dung kha phä biãn trong tát ca cac
lénh væc nhæ : Âo læång sä, truyãn hçnh sä, âiãu khiãn sä. . .
Bai giang Ky Thuát Sä
Trang 28
3.1.3. Ho logic dæång/ám
K
Trang thai logic cua mach sä co thã biãu diãn
bàng mach âiãn âån gian nhæ trãn hçnh 3.1:
- K Må: Âen tàt
Â
vi
Hçnh 3.1
- K Âong: Âen sang
Trang thai Âong/Må cua khoa K hoàc trang thai Sang/Tàt cua âen Â
cung âæåc âàc træng cho trang thai logic cua mach sä.
Nãu thay khoa K bàng khoa âiãn tæ dung BJT nhæ trãn hçnh 3.2:
+Vcc
-Vcc
Rc
Rc v0
v0
RB
RB
vi
vi
Q
Q
b)
a)
Hçnh 3.2. Biãu diãn trang thai logic cua mach sä bàng khoa âiãn tæ dung BJT
Hçnh 3.2a:
- Khi vi = 0 → BJT tàt → v0 = +Vcc
- Khi vi > 0 → BJT dán bao hoa → v0 = vces = 0,2 (V).
Hçnh 3.2b:
- Khi vi = 0 → BJT tàt → v0 = -Vcc
- Khi vi < 0 va âu lån âã thoa man âiãu kiãn dán bao hoa IB ≥
Ics
βmin
→ BJT dán bao hoa → v0 = -vces = - 0,2 (V).
Ngæåi ta phán biãt ra hai loai logic:
- Chon: Vlogic 1 > Vlogic 0 → ho logic dæång
V
= 5v
= 0v
⎫
⎪
logic1
⇒ V
〉V
: Logic dæång.
⎬
logic1 logic 0
V
⎪
⎭
logic 0
Chæång 3. Cac phán tæ logic cå ban
Trang 29
- Chon : Vlogic 1 < Vlogic 0 → ho logic ám
V
logic1 = -5v
⎫
⎪
⇒ Vlogic1 〈Vlogic 0 : Logic ám.
⎬
Vlogic 0 = -0,2v
⎪
⎭
Logic dæång va logic ám la nhæng ho logic to, ngoai ra con nhæng
ho logic må.
3.2. CÄNG LOGIC
3.2.1. Khai niãm
Cäng logic la mät trong cac thanh phán cå ban âã xáy dæng mach
sä. No âæåc thiãt kã trãn cå så cac phán tæ linh kiãn ban dán nhæ
Diode, BJT, FET âã hoat âäng theo bang trang thai cho træåc.
3.2.2 Phán loai
Co ba cach phán loai cäng logic:
- Phán loai cäng theo chæc nàng.
- Phán loai cäng theo phæång phap chã tao.
- Phán loai cäng theo ngo ra.
3.2.2.1. Phán loai cäng theo chæc nàng
a. Cäng khäng âao (BUFFER)
Cäng khäng âao hay con goi la cäng âãm (BUFFER) la cäng co
mät ngo vao va mät ngo ra våi ky hiãu va bang trang thai hoat âäng
nhæ hçnh ve.
+Bang trang thai:
x
y
y
x
0
1
0
1
Hçnh 3.3. Ky hiãu va bang trang thai cua cäng khäng âao
Phæång trçnh logic mä ta hoat âäng cua cäng: y = x
Bai giang Ky Thuát Sä
Trang 30
Trong âo:
- Våi x la ngo vao co trå khang vao Zv vä cung lån → do âo cäng
khäng âao (hay cäng âãm) khäng co kha nàng hut dong lån å ngo
vao.
- Våi ngo ra y co trå khang ra Zra nho → cäng âãm co kha nàng
cung cáp dong ngo ra lån.
Chênh vç váy ngæåi ta sæ dung cäng khäng âao giæ vai tro, chæc nàng
la cäng âãm theo 2 y nghéa sau:
- Dung âã phäi håp trå khang.
- Dung âã cach ly va náng dong cho tai.
b.Cäng âao (NOT)
Cäng ÂAO (con goi la cäng NOT) la cäng logic co 1 ngo vao va 1
ngo ra, våi ky hiãu va bang trang thai hoat âäng nhæ hçnh ve:
Bang trang thai:
x
y
y
x
1
0
0
1
Hçnh 3.4. Ky hiãu va bang trang thai cäng ÂAO
Phæång trçnh logic mä ta hoat âäng cua cäng ÂAO: y = x
Cäng âao giæ chæc nàng nhæ mät cäng âãm, nhæng ngæåi ta goi la
âãm âao vç tên hiãu ngo ra ngæåc pha våi tên hiãu ngo vao.
Ghep hai cäng âao ta âæåc cäng khäng âao (hçnh 3.5):
x
x
x
x = x
Hçnh 3.5. Sæ dung 2 cäng ÂAO tao ra cäng ÂÃM
Chæång 3. Cac phán tæ logic cå ban
Trang 31
c. Cäng VA (AND)
Cäng AND la cäng logic thæc hiãn chæc nàng cua phep toan nhán
logic våi 2 ngo vao va 1 ngo ra ky hiãu nhæ hçnh ve:
Phæång trçnh logic mä ta hoat âäng cua cäng AND:
y = x1.x2
Bang trang thai hoat âäng cua cäng AND 2 ngo vao:
x1
x1 x2
y
y
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
x2
Hçnh 3.6. Cäng AND
Tæ bang trang thai nay ta co nhán xet: Ngo ra y chè bàng 1 (mæc
logic 1) khi ca 2 ngo vao âãu bàng 1, ngo ra y bàng 0 (mæc logic 0)
khi co mät ngo vao bát ky (x1 hoàc x2) å mæc logic 0.
Xet træång håp täng quat cho cäng AND co n ngo vao x1, x2 ... xn:
0 ∃x = 0
⎧
i
y =
⎨
AND
1 ∀x =1 (i =1,n)
⎩
i
x1
xn
Váy, âàc âiãm cua cäng AND la: ngo
ra y chè bàng 1 khi tát ca cac ngo vao
âãu bàng 1, ngo ra y bàng 0 khi co êt
nhát mät ngo vao bàng 0.
y
Hçnh 3.7. Cäng AND våi n ngo vao
Sæ dung cäng AND âã âong må tên hiãu: Xet cäng AND co hai ngo
vao x1 va x2. Ta chon:
- x1 âong vai tro ngo vao âiãu khiãn (control).
- x2 âong vai tro ngo vao dæ liãu (data).
Xet cac træång håp cu thã sau âáy:
- x1= 0: → y = 0 bát cháp trang thai cua x2, ta noi cäng AND khoa
lai khäng cho dæ liãu âæa vao ngo vao x2 qua cäng AND âãn ngo ra.
Bai giang Ky Thuát Sä
Trang 32
x = 0 ⇒ y = 0
⎧
⎨
⎩
2
- x =1
⇒ y = x
1
2
x = 1 ⇒ y = 1
2
Ta noi cäng AND må cho dæ liãu âæa vao ngo vao x2 qua cäng AND
âãn ngo ra.
Sæ dung cäng AND âã tao ra cäng logic khac: Nãu ta sæ dung 2 tä
håp âáu va cuäi trong bang gia trë cua cäng AND va näi cäng AND
theo så âä sau:
x1
+x = 0 → x1= x2= 0 → y = 0
+x = 1 → x1= x2= 1 → y = 1
y
x2
→ y = x
Hçnh 3.8. Sæ dung cäng AND tao ra cäng âãm.
thç chung ta co thã sæ dung cäng AND âã tao ra cäng âãm.
Trong thæc tã, co thã tán dung hãt cac cäng chæa dung trong IC âã
thæc hiãn chæc nàng cua cac cäng logic khac.
d. Cäng Hoàc (OR)
La cäng thæc hiãn chæc nàng cua phep toan cäng logic, cäng OR co
2 ngo vao va 1 ngo ra co ky hiãu nhæ hçnh ve:
x1
x1
x2
y
y
x2
Ky hiãu Cháu Áu
Ky hiãu theo My, Nhát, Uc
Hçnh 3.9. Cäng OR 2 ngo vao
Phæång trçnh logic mä ta hoat âäng cua cäng OR: y = x1 + x2
Bang trang thai mä ta hoat âäng cua cäng OR:
Chæång 3. Cac phán tæ logic cå ban
Trang 33
x1
0
0
1
1
x2
0
1
0
1
y
0
1
1
1
Xet træång håp täng quat âäi våi cäng OR co n ngo vao.
Phæång trçnh logic:
x1
y
1 ∃x =1
⎧
i
y =
⎨
⎩
OR
xn
0 ∀x = 0 (i =1,n)
i
Hçnh 3.9. Cäng OR n ngo vao
Âàc âiãm cua cäng OR la: Tên hiãu ngo ra chè bàng 0 khi va chè khi
tát ca cac ngo vao âãu bàng 0, ngæåc lai tên hiãu ngo ra bàng 1 khi
chè cán co êt nhát mät ngo vao bàng 1.
Sæ dung cäng OR âã âong må tên hiãu: Xet cäng OR co 2 ngo vao
x1, x2. Nãu chon x1 la ngo vao âiãu khiãn (control input), x2 ngo vao
dæ liãu (data input), ta co cac træång håp cu thã sau âáy:
- x1= 1⇒ y = 1 (y luän bàng 1 bát cháp x2) → Ta noi cäng OR khoa
khäng cho dæ liãu âi qua.
x = 0 ⇒ y = 0
x = 1⇒ y = 1
⎩ 2
⎧
2
- x1= 0⇒
⇒ y = x2 → Cäng OR må cho dæ liãu vao
⎨
ngo vao x2.
Sæ dung cäng OR âã thæc hiãn chæc nàng cäng logic khac: Ta sæ
dung hai tä håp gia trë âáu va cuäi cua bang trang thai cua cäng OR va
näi mach cäng OR nhæ sau:
- x = 0, x1 = x2 = 0 ⇒ y = 0
- x = 1, x1 = x2 = 1 ⇒ y = 1 ⇒ y = x: cäng OR âong vai tro cäng
âãm.
Så âä mach thæc hiãn trãn hçnh 3.10.
Bai giang Ky Thuát Sä
Trang 34
x1
x2
y
x
Hçnh 3.10. Sæ dung cäng OR lam cäng âãm
e. Cäng NAND
Âáy la cäng thæc hiãn phep toan nhán âao, vã så âä logic cäng
NAND gäm 1 cäng AND màc näi táng våi 1 cäng NOT, ky hiãu va
bang trang thai cäng NAND âæåc cho nhæ hçnh 3.11:
x
x2
y
x1
0
0
1
1
x2
0
1
0
1
y
1
1
1
0
x
x2
y
Hçnh 3.11. Cäng NAND: Ky hiãu, så âä logic tæång âæång va bang trang thai
Phæång trçnh logic mä ta hoat âäng cua cäng NAND 2 ngo vao:
y = x1.x2
Xet træång håp täng quat: Cäng NAND co n ngo vao.
1 ∃x = 0
x1
xn
⎧
i
y
yNAND
=
⎨
⎩
0 ∀x =1 (i =1,n)
i
Hçnh 3.12.Cäng NAND våi n ngo vao
Váy, âàc âiãm cua cäng NAND la: tên hiãu ngo ra chè bàng 0 khi tát
ca cac ngo vao âãu bàng 1, va tên hiãu ngo ra se bàng 1 khi chè cán êt
nhát mät ngo vao bàng 0.
Sæ dung cäng NAND âã âong må tên hiãu: Xet cäng NAND co hai
ngo vao, va chon x1 la ngo vao âiãu khiãn, x2 la ngo vao dæ liãu. Khi:
- x1= 0 ⇒ y = 1 (y luän bàng 1 bát cháp x2) → cäng NAND khoa
Chæång 3. Cac phán tæ logic cå ban
Trang 35
x = 0 ⇒ y =1
⎧
⎨
⎩
2
- x1= 1 ⇒
⇒ y = x2 → Cäng NAND må cho dæ
x =1⇒ y = 0
2
liãu vao ngo vao x2 va âãn ngo ra
Sæ dung cäng NAND âã tao cac cäng logic khac:
- dung cäng NAND tao cäng NOT:
x1
y
x
x
y
x2
y = x1x2 = x1 + x2 = x
Hçnh 3.13a.Dung cäng NAND tao cäng NOT
- dung cäng NAND tao cäng BUFFER (cäng âãm):
x1
x2
x
x
y
y
x
y = x = x
Hçnh 3.13b.Dung cäng NAND tao ra cäng âãm (BUFFER)
- dung cäng NAND tao cäng AND:
x1
x2
x1
y
y = x1x2 = x1.x2
x.x
x2
Hçnh 3.13c. Sæ dung cäng NAND tao cäng AND
- dung cäng NAND tao cäng OR:
x1
x1
x1
x2
y
y
x2
x2
y = x1.x2 = x1 + x2 = x1 + x2
Hçnh 3.13d. Sæ dung cäng NAND tao ra cäng OR
Bai giang Ky Thuát Sä
Trang 36
f. Cäng Hoàc - khäng (NOR)
La cäng thæc hiãn chæc nàng cua phep toan cäng âao logic, la cäng
co hai ngo vao va mät ngo ra co ky hiãu nhæ hçnh ve:
x1
x2
Ky hiãu Cháu Áu
x1
y
y
x2
Ky hiãu theo My, Nhát, Uc
Hçnh 3.14. Ky hiãu cäng NOR
Phæång trçnh logic mä ta hoat âäng cua cäng :
y = x1 + x2
Bang trang thai mä ta hoat âäng cua cäng NOR :
x1
0
0
1
1
x2
0
1
0
1
y
1
0
0
0
x1
Xet træång håp täng quat cho cäng
NOR co n ngo vao.
y
xn
0 ∃x =1
⎧
i
y =
⎨
NOR
Hçnh 3.15. Cäng NOR n ngo vao
1 ∀x = 0 (i =1,n)
⎩
i
Váy âàc âiãm cua cäng NOR la: Tên hiãu ngo ra chè bàng 1 khi tát
ca cac ngo vao âãu bàng 0, tên hiãu ngo ra se bàng 0 khi co êt nhát
mät ngo vao bàng 1.
Sæ dung cäng NOR âã âong må tên hiãu: Xet cäng NOR co 2 ngo
vao, chon x1 la ngo vao âiãu khiãn, x2 la ngo vao dæ liãu. Ta co:
- x1= 1 ⇒ y = 0 (y luän bàng 0 bát cháp x2): Ta noi cäng NOR khoa
khäng cho dæ liãu âi qua.
x = 0 ⇒ y =1
⎧
⎨
⎩
2
- x = 0 ⇒
⇒ y = x2 : Ta noi cäng NOR må cho dæ
1
x =1⇒ y = 0
2
liãu vao ngo vao x2 qua cäng NOR âãn ngo ra y.
Chæång 3. Cac phán tæ logic cå ban
Trang 37
Sæ dung cäng NOR âã thæc hiãn chæc nàng cäng logic khac:
- Dung cäng NOR lam cäng NOT :
x
x1
x2
y
x
y
y = x1 + x2 = x1.x2 = x
Hçnh 3.16a. Sæ dung cäng NOR tao cäng NOT
- Dung cäng NOR lam cäng OR :
x1
x2
x1 + x2
x1
y
y
x2
y = x1 + x2 = x1 + x2
Hçnh 3.16b. Sæ dung cäng NOR tao cäng OR
- Dung cäng NOR lam cäng BUFFER :
x1
x2
x
x
y
y
x
y = x = x
Hçnh 3.16c. Sæ dung cäng NOR tao cäng BUFFER
- Dung cäng NOR lam cäng AND :
x1
x1
x1
x2
y
y
x2
x2
y = x1 + x2 = x1.x2 = x1.x2
Hçnh 3.16d. Sæ dung cäng NOR lam cäng AND
Bai giang Ky Thuát Sä
Trang 38
- Dung cäng NOR lam cäng NAND:
x1
x1
x1
x2
y1
y
y
x2
x2
y = y1 = x1 + x2 = x1 + x2 = x1.x2
Hçnh 3.16e. Sæ dung cäng NOR lam cäng NAND
g. Cäng EX - OR (XOR)
Âáy la cäng logic thæc hiãn chæc nàng cua mach cäng modulo 2
(cäng khäng nhå), la cäng co hai ngo vao va mät ngo ra co ky hiãu va
bang trang thai nhæ hçnh ve.
Phæång trçnh logic mä ta hoat âäng cua cäng XOR :
yXOR = x1 x2 + x1 .x2 = x1 ⊗ x2
x1
0
0
1
1
x2
0
1
0
1
y
0
1
1
0
x1
x2
y
Hçnh 3.17. Cäng XOR
Cäng XOR âæåc dung âã so sanh hai tên hiãu vao:
- Nãu hai tên hiãu vao la bàng nhau thç tên hiãu ngo ra bàng 0
- Nãu hai tên hiãu vao la khac nhau thç tên hiãu ngo ra bàng 1.
Cac tênh chát cua phep toan XOR:
1.x1 ⊗ x2 = x2 ⊗ x1
2.x1 ⊗ x2 ⊗ x3 = (x1 ⊗ x2)⊗ x3 = x1 ⊗ (x2 ⊗ x3)
3.x1.(x2 ⊗ x3) = (x1.x2)⊗ (x3.x1)
C/m: Ta co:
x1.(x2 ⊗ x3) = x1(x2.x 3 + x 2.x3)
=x1x2 x 3 + x1 x 2 x3 + x1 x 1.x3 + x1 x 1.x2
= x1x2 x 3 + x1 x 2 x3 + x1 x 1.x3 + x1 x 1.x2
Chæång 3. Cac phán tæ logic cå ban
Trang 39
= x1x2(x 3 +x1) + x1 x3(x 2 + x 1 )
= x1x2 x1x3 + x1 x3 x1x2
(x1x2)⊗ (x1x3) = x1x2 x1x3 + x1x3 x1x2
4.x⊗ 0 = x
x⊗ 1 =x
Må räng tênh chát 4 : Nãu x1 ⊗ x2 = x3 thç x1 ⊗ x3=x2
x⊗ x = 0
x⊗ x = 1
h. Cäng EX - NOR (XNOR)
Âáy la cäng logic thæc hiãn chæc nàng cua mach cäng âao modulo 2
(cäng khäng nhå), la cäng co hai ngo vao va mät ngo ra co ky hiãu va
bang trang thai nhæ trãn hçnh 3.19.
Phæång trçnh logic mä ta hoat âäng cua cäng:
y = x1x2 + x1x2 = x1 ⊗ x2
x1
0
0
1
1
x2
0
1
0
1
y
1
0
0
1
x1
x2
y
Hçnh 3.19. Cäng XNOR
Tênh chát cua cäng XNOR:
1. (x1 ⊗ x2 )(x3 ⊗ x4 ) = (x1 ⊗ x2 ) + (x3 ⊗ x4 )
2. (x1 ⊗ x2 ) + (x3 ⊗ x4 ) = (x1 ⊗ x2 )(x3 ⊗ x4 )
3. x1 ⊗ x2 = x1 ⊗ x2 = x1 ⊗ x2
4. x ⊗ x = x ⊗ x
1
2
1
2
5.x1 ⊗ x2 = x3 ⇔ x1 ⊗ x3 = x2
3.2.2.2. Phán loai cäng logic theo phæång phap chã tao
Bai giang Ky Thuát Sä
Trang 40
a. Cäng logic dung Diode
a)
b)
x1 D1
VCC
R
D2
x2
D1
D2
x1
x2
y
y
R
.
Hçnh 3.20. Så âä mach cäng logic dung diode
a.Cäng OR - b.Cäng AND
Xet så âä mach âån gian trãn hçnh 3.20.
Så âä hçnh a:
- x1 = x2 = 0 ⇒ D1, D2 tàt Vy =VR = 0
⇒ y = 0
- x1 = 0, x2= 1⇒ D1 tàt, D2 dán Vy =VR = 5V ⇒ y = 1
- x1= 1, x2= 0 ⇒ D1 dán, D2 tàt Vy =VR = 5V ⇒ y = 1
- x1= x2=1
⇒ D1, D2 dán Vy =VR = 5V
⇒ y = 1
Âáy chênh la cäng OR âæåc chã tao trãn cå så diode va âiãn trå goi la
ho DRL (Diode Resistor Logic) hoàc DL (Diode logic).
Så âä hçnh b:
- x1 = x2 = 0 ⇒ D1, D2 dán Vy =VR = 0 ⇒ y = 0
- x1 = 0, x2=1 ⇒ D1 dán, D2 tàt Vy =VR = 0 ⇒ y = 0
- x1 = 1, x2=0 ⇒ D1 tàt, D2 dán Vy =VR = 0 ⇒ y = 0
- x1 = x2=1 ⇒ D1, D2 tàt Vy =VR = 5V ⇒ y = 1
Âáy chênh la cäng AND âæåc chã tao trãn cå så diode va âiãn trå goi
la ho DRL hoàc DL.
b. Cäng logic dung BJT
Cäng NOT (hçnh 3.21a)
- x = 0 ⇒ BJT tàt ⇒ Vy ≈ Vcc = 5V
⇒ y = 1
- x = 1 ⇒ BJT dán bao hoa ⇒ Vy ≈ Vcc ≈ 0V ⇒ y = 0
Âáy la cäng NOT ho RTL (Resistor Transistor Logic).
Cäng NOR (hçnh 3.21b)
- x1 = x2 = 0 ⇒ BJT tàt
⇒ Vy ≈ Vcc = 5V ⇒ y = 1
Chæång 3. Cac phán tæ logic cå ban
Trang 41
VCC
Rc
- x1 = 0, x2=1 ⇒ BJT dán bao hoa.
⇒ Vy ≈Vcc ≈ 0V ⇒ y = 0
- x1=1, x2= 0 ⇒ BJT dán bao hoa
a)
y
Rb
x
Q1
⇒ Vy ≈ Vcc ≈ 0V ⇒ y = 0
- x1= x2=1
⇒ BJT dán bao hoa
⇒ Vy ≈ Vcc ≈ 0V ⇒ y = 0
VCC
Âáy chênh la cäng NOR ho RTL (Resistor
Transistor Logic).
b)
Rc
y
R1
x1
x2
Q1
VCC
R2
x1
x2
Rc
Hçnh 3.21.(a,b)
y
R1
Q2
Q1
R2
Hçnh 3.21c. Cäng NOR dung 2 BJT
Ho DTR (Diode Transistor Resistor)
Trãn hçnh 3.22 la så âä mach cäng NAND ho DTR.
Giai thêch hoat âäng cua mach :
VCC
R3
y
R1
D2
D1
D4
D3
x2
x1
Q
R2
A
Hçnh 3.22. Cäng NAND ho DTR
- Khi x1 = x2 = 0, cac diode D1, D2 phán cæc thuán →D1, D2 dán →
VA= 0,7V = Vγ /Diode (Diode ghim âiãn ap) ma âiãu kiãn âã D3,
D4 dán la:
VA ≥ 2Vγ + Vγ = 2.0,7V + 0,6V = 2V.
/D
/BJT
⇒ D1, D2 dán → D3, D4, BJT tàt ⇒ ngo ra y = 1.
Bai giang Ky Thuát Sä
Trang 42
- Khi x1= 0, x2= 1, D1 dán, D2 tàt → VA = 0,7V = Vγ /Diode (Diode
ghim âiãn ap) ⇒ D3, D4, BJT tàt ⇒ ngo ra y = 1.
- Khi x1= 1, x2= 0, D1 tàt, D2 dán → VA = 0,7V = Vγ /Diode (Diode
ghim âiãn ap) ⇒ D3, D4, BJT tàt ⇒ ngo ra y = 1.
- Khi x1 = x2 = 1, D1, D2 tàt → VA ≈ Vcc , (VA = Vcc - VR1) ⇒ D3, D4
dán, BJT dán bao hoa ⇒ ngo ra y = 0.
Váy âáy chênh la cäng NAND ho DTL.
Nhiãm vu cua linh kiãn: Khi tên hiãu ngoai cua tên hiãu nhiãu chäng
cháp lãn nhau (khoang 0,6V), nãu chè co mät diode D3 thç tên hiãu
nhiãu se dã dang lam cho BJT dán (VA= 0,7V =Vγ /D3, va tên hiãu
nhiãu 0,6V ≈ Vγ/BJT), nhæng nãu màc näi tiãp thãm D4 thç mach co
thã ngàn tên hiãu chäng cháp lãn âãn ≈ 1,2V. Nhæ váy D3, D4 co tac
dung náng cao kha nàng chäng nhiãu cua mach. Ngoai ra, R2 lam tàng
täc âä chuyãn âäi trang thai cua BJT, vç luc âáu khi BJT dán se co
dong âä qua R2 tao mät phán ap cho tiãp giap JE cua BJT âã phán cæc
thuán lam cho BJT nhanh chong dán, va khi BJT tàt thç læång âiãn
têch se xa qua R2 nãn BJT nhanh chong tàt.
Ho TTL (Transistor - Transistor -Logic)
VCC
R1
R3
Q1
x1
x2
D
Q1
Q2
x1
x2
R2
x1
x2
c
a)
b)
.
Hçnh 3.23. Cäng NAND ho TTL
a. Så âä mach, b.Transistor 2 tiãp giap va så âä tæång âæång
Transistor Q1 âæåc sæ dung gäm 2 tiãp giap BE1, BE2 va mät tiãp
giap BC. Tiãp giap BE1, BE2 cua Q1 thay thã cho D1, D2 va tiãp giap
BC thay thã cho D3 trong så âä mach cäng NAND ho DTR (hçnh
3.22).
Chæång 3. Cac phán tæ logic cå ban
Trang 43
Giai thêch hoat âäng:
- x1 = x2 = 0 cac tiãp giap BE1, BE2 se âæåc må lam cho âiãn ap cæc
nãn cua BJT Q1 : VB = Vγ = 0,6V. Ma âiãu kiãn âã cho tiãp giap
BC, D va BJT Q1 dán thç âiãn thã å cæc nãn cua BJT Q1 phai
bàng:
VB = Vγ + Vγ +Vγ/BE2 = 0,6 + 0,7 + 0,6 = 1,9V
/BC
/BE1
Âiãu âo chæng to khi cac tiãp giap BE1, BE2 må thç tiãp giap BC,
diode D va BJT Q2 tàt ⇒ y = 1.
- x1 = 0, x2 = 1 cac tiãp giap BE1 må, BE2 tàt thç tiãp giap BC, diode
D va BJT Q2 tàt ⇒ y = 1.
- x1 = 1, x2 = 0 cac tiãp giap BE1 tàt, BE2 må thç tiãp giap BC, diode
D va BJT Q2 tàt ⇒ y = 1.
- x1 = x2 = 1 cac tiãp giap BE1, BE2 tàt thç tiãp giap BC, diode D
dán va BJT Q2 dán bao hoa ⇒ y = 0
Váy, âáy la mach thæc hiãn cäng NAND ho TTL
Âã náng cao kha nàng tai cua cäng, ngæåi ta thæång màc thãm å ngo
ra mät táng khuãch âai kiãu C-C nhæ så âä mach trãn hçnh 3.24:
Vcc
R5
R1
R4
Q2
R3
Q4
x1
x2
D
y
Q1
R2
Q3
Hçnh 3.24.
Âã náng cao tán sä lam viãc cua cäng, ngæåi ta cho cac BJT lam
viãc å chã âä khuãch âai, âiãu âo co nghéa la ngæåi ta khäng chã âã
sao cho cac tiãp xuc Jc cua BJT bao giå cung å trang thai phán cæc
ngæåc.
Bai giang Ky Thuát Sä
Trang 44
Âã thæc hiãn âæåc âiãu âo, ngæåi ta thæång màc song song våi tiãp
giap Jc cua BJT mät diode Shottky. Âàc âiãm cua diode Shottky la
tiãp xuc cua no gäm mät chát ban dán våi mät kim loai, nãn no khäng
têch luy âiãn têch, do âo BJT se chuyãn âäi trang thai nhanh hån.
Ngæåi ta cung khäng dung diode Zener båi vç tiãp xuc cua diode
Zener la chát ban dán nãn se têch træ âiãn têch dæ.
Så âä mach cai tiãn trãn se ve tæång âæång nhæ sau (hçnh 3.25):
Vcc
R5
R1
R4
Q2
R3
Q4
D
x1
x2
y
Q1
R2
Q3
Hçnh 3.25. Cäng logic ho TTL dung diode Shottky
Ho ECL (Emitter Coupled Logic)
VCC = 0V
R7
Q3
R3
R4
2
1
1'
y1
y2
R1
R2
Q2
x1
x2
Q1
3
Q4
R6
R5
RE
-VEE
Hçnh 3.26. Cäng logic ho ECL (Emitter Coupled Logic)
Nhæåc âiãm cua ho ECL: Ngo ra co âiãn thã ám nãn no khäng tæång
thêch vã mæc logic våi cac ho logic khac.
Giai thêch hoat âäng cua mach:
- Khi x1 = x2 = 0: Q1, Q2 dán nãn âiãn thã tai cæc nãn (2), (3) cua Q3,
Q4 cang ám (do 1 va 1’ ám) nãn Q3, Q4 tàt ⇒ y1 = 1, y2 = 1.
Chæång 3. Cac phán tæ logic cå ban
Trang 45
- Khi x1= 0, x2=1: Q1 dán, Q2 tàt nãn âiãn thã tai cæc nãn (2) cua Q3
dæång, âiãn thã tai cæc nãn (3) cua Q4 cang ám nãn Q3 dán, Q4 tàt
⇒ y1 = 0, y2 = 1.
- Khi x1=1, x2=0: Q1 tàt, Q2 dán nãn âiãn thã tai cæc nãn (2) cua Q3
ám, âiãn thã tai cæc nãn (3) cua Q4 cang dæång nãn Q3 dán, Q4 tàt
⇒ y1 = 1, y2 = 0.
- Khi x1= x2=1: Q1, Q2 tàt nãn âiãn thã tai cæc nãn (2), (3) cua Q3, Q4
cang dæång nãn Q3, Q4 dán ⇒ y1 = 0, y2 = 0.
c.Cäng logic dung MOSFET
MOSFET (Metal Oxyt Semiconductor Field Effect Transistor), con
goi la IGFET (Isolated Gate FET - Transistor træång co cæc cäng
cach ly).
MOSFET co hai loai: Loai co kãnh âàt sàn va loai co kãnh cam æng.
D
D
S
B
B
G
PMOS
NMOS
G
S
a. MOSFET kãnh âàt sàn
D
D
B
B
G
G
PMOS
NMOS
S
S
b. MOSFET kãnh cam æng
Hçnh 3.27. Ky hiãu cac loai MOSFET khac nhau
Du la MOSFET co kãnh âàt sàn hay kãnh cam æng âãu co thã phán
chia lam hai loai âo la: MOSFET kãnh N goi la NMOS va MOSFET
kãnh P goi la PMOS. Âàc âiãm cua 2 loai nay khac nhau nhæ sau:
Tải về để xem bản đầy đủ
37 trang
32240
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng môn Kỹ thuật số - Chương 3: Các phần tử logic cơ bản (Phần 1)", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_mon_ky_thuat_so_chuong_3_cac_phan_tu_logic_co_ban.pdf
