BÀI TẬP VỀ ĐIỆN TỬ SỐ

Chia sẻ: Lê Anh Tiến | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:48

Thêm vào BST

Báo xấu

549
lượt xem 47
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong điều khiển kĩ thuật, điều khiển kinh tế... ta thường gặp nhữngbài toán mà thông tin cho trước (dữ liệu vào) và các đáp ứng của bài toán,đều chỉ có thể ở một trong hai trạng thái đối kháng nhau: đúng/sai,nóng/lạnh... Các bài toán điều khiển như vậy gọi là bài toán logic. Đại số Boole là công cụ để giải những bài toán logic. Các biến trongđại số Boole gọi là biến logic. Nó chỉ có 2 giá trị, kí hiệu là 1/0, đặc trưng cho hai trạng thái đối kháng của một hiện tượng. Hai giá trị...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: BÀI TẬP VỀ ĐIỆN TỬ SỐ

Họ và tên: Lê Anh Tiến SHSV: 20092698 Lớp Tin học công nghiệp - kĩ sư chất lượng cao K54 Số điện thoại: 01696572668 ĐIỆN TỬ SỐ BÀI TẬP - Bài tập trong cuốn : Điện Tử số - Của tác giả Lương Ngọc Hải-Lê Hải Sâm- Nguyễn Trịnh Đường- Trần Văn Tuấn PHẦN I: BÀI TẬP TRONG SÁCH Chương 1- KIẾN THỨC CỞ CỦA KĨ THUẬT SỐ 1.1 - Trong điều khiển kĩ thuật, điều khiển kinh tế... ta thường gặp những bài toán mà thông tin cho trước (dữ liệu vào) và các đáp ứng của bài toán, đều chỉ có thể ở một trong hai trạng thái đối kháng nhau: đúng/sai, nóng/lạnh... Các bài toán điều khiển như vậy gọi là bài toán logic. - Đại số Boole là công cụ để giải những bài toán logic. Các biến trong đại số Boole gọi là biến logic. Nó chỉ có 2 giá trị, kí hiệu là 1/0, đặc trưng cho hai trạng thái đối kháng của một hiện tượng. Hai giá trị của biến logic hoàn toàn không có ý nghĩa về lượng. - Trong các mạch logic điện, điện áp mang thông tin về hai giá trị của biến logic, và nó chỉ có thể nằm ở hai miền giá trị hoàn toàn phân biệt nhau, gọi là hai mức logic, gồm mức cao H và mức thấp L. 1.2 - Mạch logic gồm những linh kiện, chủ yếu là các khóa đóng/mở, ghép nối với nhau; nhằm thực hiện những quan hệ logic cho trước. Tuyệt đại đa số các mạch logic hiện nay là mạch logic điện. Nếu các khóa đóng/mở trong mạch logic điện là tiếp điểm của các rơ le điện từ, thì mạch gọi là mạch logic tiếp điểm (hay mạch logic rơ le). Nếu dùng trangzito hay điot làm khóa đóng mở thì gọi là mạch logic điện tử. - Nếu một mạch logic, mức thấp L đặc trưng cho giá trị 0 logic, mức cao H đặc trưng cho mức 1 logic thì mạch gọi là mạch logic dương. Ngược lại, mức cao H đặc trưng cho giá trị 0 logic, mức thấp L đặc trưng cho mức 1 logic thì mạch gọi là mạch logic âm. 1
1.3 A B C A B AB AB A+B A+B ................ A B C A B AA B+ B A.1 B+1 2
A B C A B ABC A+B+C A BC A +B+C AÅB AÅB AÅB AÅBÅC 1.4 a- Bữa trưa ở nhà máy: Đầu vào: -Mua/Không mua bánh mì kẹp. -Lấy /Không láy canh. -Lấy /Không lấy rau trộn. Đầu ra: -Đưa/Không đưa bánh mì kẹp. -Đưa/Không đưa canh. -Đưa/Không đưa rau trộn. b- Đăng kí giáo trình: Đầu vào: 3
-Đăng kí/ Không đăng kí học luật. -Đăng kí/ Không đăng kí học sử. -Đăng kí/ Không đăng kí học Anh. -Đăng kí/ Không đăng kí học Pháp. Đầu ra: -Xác nhận học/ không học sử. -Xác nhận học/ không học luật. -Xác nhận học/ không học Anh. -Xác nhận học/ không học Pháp. c- Người công nhân sơn tường: Đầu vào: -Chọn sơn/không sơn tường màu vàng. -Chọn sơn/không sơn tường màu xanh. Đầu ra: -Nhà được/không được sơn màu vàng. -Nhà được/không được sơn màu xanh. 1.5 a- A + AD = A(D + 1) = A b- A + AD = A + D c- XYZ + XY = X(YZ + Y) = X(Y + Z) d- A + B + AB = A + B + A + B = 1 e- B + BE = B + E f- ABC + ABC + B = AB + B = A + B g- ABC + AC + C = C(AB + A) + C = CA + C = A + C 1.6 a- ABC + ABC + C = BC + C = B + C b- ABC + ABC + ABC = ABC + BC = C(AB + B) = C(A + B) = CAB c- ABC + ABC + ABC + ABC = (ABC + ABC) + (ABC + ABC) + (ABC + ABC) = AB + BC + CA d- AB + BC + AC = ABC + ABC + BC + AB = AB + BC 1.7 a- (A + B)(A + B) = AB + B + BA = B (A + B + C)(A + B + C)(A + B + C) = (A + B)(A + B + C) b- = A + BA + AB + AC + BC = A + AC + BC = A + BC 4
(A + B)(B + C)(C + A) = (AB + AC + BC)(C + A) c- = CBA + AC + BC + AB + AC + ABC = AC + BC + AB 1.8 a- U3 U1 C U4 NOT A AND_2 Q B U2 OR AND_2 Q(A, B, C) = CA + BC A B C BC Q CA 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 b- U5 U2 A NOT B OR_3 U1 U4 C U6 Q D OR_3 AND_3 NOT U3 OR_3 Q(A, B, C, D) = (A + B + C)(A + B + D)(B + A + D) A +B+C A +B+ D B+ A+ D Q(A, B, C, D) A B C D 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 5
0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1.9 a- Q(A, B, C) = CA + BC = CA + BC = CACB U1 A U3 NAND_2 B U2 Q U4 NAND_2 C NAND_2 NAND_2 Q(A, B, C, D) = (A + B + C)(A + B + D)(B + A + D) b- = (A + B + C) + (A + B + D) + (B + A + D) U1 U3 A NOR_2 NOR_3 B U4 U6 Q C NOR_3 NOR_3 U5 U2 D NOR_3 NOR_2 1.10 a- Q1 (A, B, C) = AC + AB + BC = ACABBC 6
U1 U3 A U6 NAND_2 NAND_2 U4 U7 NAND_2 B Q NAND_2 U2 U5 NAND_2 C NAND_2 NAND_2 b- Q2 (A, B, C) = (A + B)(B + C)(C + A) = (A + B) + (B + C) + (C + A) U5 A NOR_2 U1 U3 U7 B Q U6 NOR_2 NOR_2 NOR_2 U2 U4 C NOR_2 NOR_2 NOR_2 1.11 Bảng trạng thái C B A Q 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 Q(A, B, C) = CBA + CBA + CBA + CBA = BA + CA + CBA = CA + B(A + CA) = CA + B(A + C) = CA + BA + BC U1 A B AND_2 C U2 U5 Q AND_2 OR_3 U3 U4 AND_2 NOT 7
Q(A, B, C) = CA + BA + BC = CABABC U4 A NAND_2 B U3 U5 Q C NAND_2 AND_3 U2 U1 NAND_2 NAND_2 1.12 Gọi (A1,A2) ,(B1,B2), (C1,C2), (D1,D2) là tín hiệu của hệ thống an toàn và báo cháy của xe taxi tại 4 vị trí trong xe. U1 A1 A2 OR_2 U2 B1 U5 B2 OR_2 Q U3 C1 OR_4 C2 OR_2 U4 D1 D2 OR_2 1.13 - Mở cổng HOẶC, cho dữ liệu A qua: b1b 2 b3 = 010 - Đóng cổng VÀ, chặn lại dữ liệu A: b1b 2 b3 = 100 - Đóng cổng HOẶC, chặn dữ liệu A: b1b 2 b3 = 010 -Đảo dòng dữ liệu A qua cổng NAND: b1b 2 b3 = 001 8
1.14 a- U2 U1 b1 b2 Q A AND_2 XOR b1b 2 = 00 => Q = A b1b 2 = 01 => Q = A b1b 2 = 11 => Q = A b- U1 U2:A b1 1 3 b2 Q 2 A AND_2 4077 b1b 2 = 00 => Q = A b1b 2 = 01 => Q = A b1b 2 = 11 => Q = A 1.15 a- 111010b = 58d 100101011101b = 2397d 46AEh = 18094d FA2Ch = 64044d b- 97.75d = 1100001.11b 625.7d = 1001110001.10(1100)b c- 921d = 399h 6120d = 17E8h d- 1001011b = 4Bh 1001010101111101b = 957Dh 2ACh = 1010101100b B34Dh = 1011001101001101b 27.45d = 100111.01000101BCD 11101000110.01BCD = 746.4d 10100111b = 11110100Gray 15d = 1111b = 1000Gray 10010110Gray = 11100100 9
1.16 100101b + 10111b = 111100b 10011111001b + 100001111101b = 110101110110b B23CDh + 17912h = C9CDFh AFEFFEh + 2FBCADh = DFACABh 1.17 Dạng 8 bit có dấu: -120 = 1,1111000 Dạng 16 bit có dấu: -120 = 1,000000001111000 Dạng mã bù 2: 120 = 0,0001000 120 = 0,111111110001000 1.18 Chuyển dạng sang số thập phân có dấu: 1010010010001010 = -9354 78E3h = 30947 CB33h = 52019 807Fh = 32895 9AC4h = 39620 1.19 A B A+B A+B (Nhị phân có dấu) (Nhị phân có dấu) (Nhị phân có dấu) (Mã bù 2) 0.0101011 1.1010101 1.1010110 1.0101010 1.0111110 0.0011001 1.1011011 1.0100101 0.1110001 0.0010111 0.1111000 ( Tràn bit ) 1.20 A B A-B A-B (Nhị phân có dấu) (Mã bù 2) (Mã bù 2) (Mã bù 2) 0.0111001 0.1011101 0.1011100 0.0100100 0.1000111 1.1100011 1.1100100 1.0011100 1.1000110 0.0011010 100101100 Tràn bit ( Tràn bit ) 1.0001110 1.1100010 100101100 Tràn bit ( Tràn bit ) 10
Chương 2 – CÁC HỌ MẠCH LOGIC TTL VÀ CMOS 2.1 Mạch họ TTL là các mạch logic dùng tranzito BJT làm khóa đóng/ngắt ở cửa vào và cửa ra. Tùy theo cấu trúc ở cửa ra, các mạch họ TTL chia thành 3 loại: Mạch TTL cửa ra totempole, mạch TTL cửa ra cực góp hở, và mạch TTL cửa ra ba trạng thái. a- Mạch TTL cửa ra totempole: Vcc A Q B Khi ít nhất một trong hai đầu vào A, B ở mức thấp, thì đầu ra Q được kéo lên mức cao H. Chỉ khi cả hai đầu vào đều ở mức cao H thì Q mới tụt xuống mức thấp L. b-Mạch TTL, cửa ra cực góp hở: +U A R Q T B Cách hoạt động của mạch logic TTL cửa ra cực góp hở giống như mạch TTL cửa ra totempole, chỉ khác: Điện trở R trong mạch TTL cực góp hở nằm ở ngoài, có thể thay đổi, còn trong TTL cửa ra totempole thì nằm ở trong, không thay đổi được. Ưu điểm của mạch cực góp hở: -Mạch logic hở cho phép ta thay đổi mức logic cao ở đầu ra, bằng cách thay đổi điện trở R, treo lên điện áp +U thích hợp. -Đầu ra các mạch cực góp hở có thể nối trực tiếp với nhau mà không làm ngắn mạch nguồn cung cấp. 11
Nhược điểm của mạch cực góp hở: Khi tranzito cửa ra từ dẫn bão hòa chuyển sang khóa, đầu ra Q chậm treo lên mức cao => tốc độ thay đổi trạng thái chậm hơn cửa ra totempole. 2.2 A – NAND cửa ra totempole trong các IC 7400: Q = ABCDEF U1:A 1 A 3 2 B 7400 U1:B U2 4 C 6 Q 5 D 7400 AND_3 U1:C 10 E 8 9 F 7400 B – NAND cực góp hở trong IC 7401: Q = ABCDEF = ABCDEF = AB + CD + EF U1 A B AND_2 U2 U4 C Q D NOT AND_2 U3 E F AND_2 12
Chương 3: TỔNG HỢP MẠCH LOGIC TỔ HỢP 3.1 a) Theo tuyển chuẩn: BA 00 01 11 10 DC 00 1 1 0 1 01 1 1 X 0 11 0 0 0 0 10 1 0 0 X Q = BD + CBA + DCA b) Theo hội chuẩn: BA 00 01 11 10 DC 00 1 1 0 1 01 1 1 X 0 11 0 0 0 0 10 1 0 0 X Q = (B + A)(D + C)(A + D)(C + B + A) Có mạch: Q = (B + A)(D + C)(A + D)(C + B + A) = BADCADCBA 13
U5 U4 NAND U1 NAND_3 A U6 B NAND Q U2 NAND_4 C D NAND U3 NAND 3.2 E D P C 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 P =E+D C=E+D U1 U3 E C NOT OR_2 D U4 U2 P OR_2 NOT 3.3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Ta xét mạch với 2 đầu vào A,B và 15 đầu ra tương ứng đèn 1 -> 15 Có bảng trạng thái: của các đèn ứng với các kí tự E,F,P,T 14
Kí tự B A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 E 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 F 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 P 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 T 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 Có mạch điều khiển như sau: A B 1 2 U1 U2 13 NOT NOT 3 U3 10 8 4 U4 OR_2 7 11 U5 OR_2 5 U6 AND_2 6 U7 AND_2 12 AND_2 9 U8 14 OR_2 15 3.4 F M Q 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 Q = F+M U1 U2 F Q NOT OR_2 M 15
3.5 Q(A, B, C) = AB + BC = AB + BC = ABBC U1 A Q1 B U4 U2 NAND_2 C Q U3 NAND_2 NAND_2 Q2 NAND_2 Xét ABC : 111-> 101 B B Q1 Q2 Q ð Rủi ro loại 1 Để tránh rủi ro: C BA 0 0 01 11 10 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 Q = BA + AC + CB 3.6 U1 A U2 NOT Q B XOR_2 1) Phần ĐẢO không có trễ truyền đạt. 2) Phần ĐẢO có trễ truyền đạt. 16
A B 1) A Q 2) A Q 3.7 U1 A U2 NOT Q B XOR_2 A Å A = Q = 0 (lí thuyết) A A A Q ð Mỗi khi A chuyển mức logic thì Q lại phát 1 xung dương 3.8 Chuyển đổi mạch phù hợp với tích cực âm U1 U1 A A B B OR_2 OR_2 U2 U4 U2 U4 => C C Q Q D D U3 AND_2 OR_3 U3 AND_2 OR_3 E E NOT NOT 17
Chương 4: THIẾT BỊ LOGIC KHẢ TRÌNH 4.1 Một vi mạch PAL bao gồm: Một mảng AND lập trình được và một mảng NOR cố định. 4.2 A C B 2 5 9 U1:A U1:B 10 U1:C 1 4 74125 74125 74125 3 6 8 U2 Q OR_3 Mạch: Q = ABC + ABC + ABC 4.3 Q = ABC + ABC + ABC A C B 2 5 9 U1:A U1:B 10 U1:C 1 4 74125 74125 74125 3 6 8 U2 Q OR_3 18
Chương 5: MẠCH LOGIC TỔ HỢP 5.1 Mạch cộng 2 số nhị phân 5 bit: A= 00111 và B= 10101 thực hiện như sau: B4 A4 B3 A3 B2 A2 B1 A1 B0 A0 11 12 13 11 12 13 4 3 1 4 3 1 4 3 1 U3:A U2:B U2:A U1:B U1:A B A B A B A B A B A CI CI CI CI CI 74LS183 74LS183 74LS183 74LS183 74LS183 CO CO CO CO CO S S S S S 5 6 10 8 5 6 10 8 5 6 S4 S3 S2 S1 S0 5.2 Mạch cộng với 74LS83A Dãy bit ra thể hiện trong bảng: 1 0 0 1 0 1 1 0 A1 1 1 1 0 1 0 0 0 A2 A3 0 0 0 0 1 0 1 0 A4 1 0 1 1 1 0 1 0 B1 1 1 1 1 1 0 0 0 B2 1 1 0 0 1 1 0 0 B3 1 0 1 0 1 0 1 0 B4 0 0 1 0 0 1 0 0 ∑1 1 0 0 1 1 1 1 0 ∑2 1 0 0 0 0 0 0 0 ∑3 0 0 0 0 1 1 1 0 ∑4 1 0 0 0 0 1 1 0 C4 1 1 1 1 1 0 0 0 5.3 Mạch so sánh với vi mạch 7485: U1 Dạng xung thể hiện như hình vẽ: 10 A0 12 A1 13 A2 15 A3 9 B0 11 B1 14 B2 1 B3 2 7 AB 19 7485
A0 A1 A2 A3 B0 B1 B2 B3 A>B A=B A