Baøi giaûng Vi maïch
CH NG 5ƯƠ
GIAO TI P GI A CMOS & TTLẾ Ữ
5.1 GIAO TI P GI A CÁC C NG LOGIC V I NHAUẾ Ữ Ổ Ớ
5.1.1 Gi a TTL v i TTLữ ớ
Do cùng lo i nên chúng đ ng nhiên có th m c n i tr c ti p v i nhau.ạ ươ ể ắ ố ự ế ớ
Dòng trung bình đ đ m b o m c đi n áp vào, ra m c cao hay th p cho phép thì:ể ả ả ứ ệ ở ứ ấ
IOH = 400uA còn IIH = 40uA khi ra m c cao.ứ
IOL = 16mA còn IIL = 16mA khi ra m c th p.ứ ấ
Nh v y 1 c ng TTL có th thúc đ c kho ng d i 10 c ng logic cùngư ậ ổ ể ượ ả ướ ổ
lo i. đây ch xét tính t ng đ i do TTL có nhi u lo i nên kh năng thúc t i (tínhạ Ở ỉ ươ ố ề ạ ả ả
s to ra) cũng khác nhau nh lo i ALS có th thúc đ c t i 20 c ng 74ALS khác.ố ả ư ạ ể ượ ớ ổ
Đ bi t chính xác h n có th d a vào thông s c a dòng vào và ra c a IC trong sể ế ơ ể ự ố ủ ủ ố
tay tra c u IC đ tính toán.ứ ể
5.1.2 Gi a TTL v i CMOS h 74HC, 74HCTữ ớ ọ
m c th p TTL có th thúc đ c CMOS do VỞ ứ ấ ể ượ OLmax(TTL)< VILmax(CMOS)
và IOLmax(TTL) > IILmax(CMOS).
m c cao TTL không th thúc đ c CMOS do áp m c cao c a TTL có khiỞ ứ ể ượ ứ ủ
ch còn 2,5 V trong khi CMOS ch ch p nh n áp m c cao không d i 3,5V. n uỉ ỉ ấ ậ ứ ướ ế
n i m ch thì ho t đ ng có th sai logic.ố ạ ạ ộ ể
Có 1 cách đ kh c ph c là dùng đi n tr kéo lên ngõ ra c a c ng TTL. Khiể ắ ụ ệ ở ở ủ ổ
đó, qua đi n tr R này, dòng t ngu n s nâng dòng vào CMOS nh đó áp ra m cệ ở ừ ồ ẽ ờ ứ
cao TTL s không quá th p, CMOS s hi u đ c.ẽ ấ ẽ ể ượ
Ch ng h n m t c ng 74LS01 có Iẳ ạ ộ ổ OLmax = 8mA, VOLmax = 0,3V thúc m tộ
c ng 74HC00 có VổIHmin = 3,5V, IIHmin = 1uA.
Khi 74LS01 m c th p 0,3V thì nó s nh n dòng h t m c là 8mA đ c c pở ứ ấ ẽ ậ ế ứ ượ ấ
thông qua đi n tr kéo lên (trong khi dòng Iệ ở IHmin ch có d i 1uA r t nh ), th thìỉ ướ ấ ỏ ế
s ph i c n đi n tr kéo lên có giá tr nh nh t Rẽ ả ầ ệ ở ị ỏ ấ min.
Còn khi m c cao 3,5V 74LS01 nh n dòng 100uA và 74HC00 nh n dòngở ứ ậ ậ
1uA. V y khi này đi n tr kéo lên s ph i có giá tr max đ h n l i dòng cho 2ậ ệ ở ẽ ả ị ể ạ ạ
c ngổ
Chöông 5: Giao tieáp giöõa TTL vaø CMOS
71
Baøi giaûng Vi maïch
Khi Rmax thì công su t tiêu tán max s nh nh t.ấ ẽ ỏ ấ
T C = 15pF đ c thêm vào đ khi đang m c th p 0,3V mà chuy n lênụ ượ ể ở ứ ấ ể
m c cao thì t s n p cho áp lên 3,5V đ CMOS “hi u”.ứ ụ ẽ ạ ể ể
Hình 5.1 Giao ti p gi a TTL v i CMOSế ữ ớ
5.1.3 TTL thúc CMOS có áp ngu n cao h n 5Vồ ơ
Cũng gi ng nh tr ng h p trên, n u ra m c th p thì TTL có th thúc tr cố ư ở ườ ợ ế ứ ấ ể ự
ti p CMOS nh ng n u ra m c cao Vế ư ế ứ OH(TTL) ch có 2,7V đ n 5V thì ch c ch nỉ ế ắ ắ
không th thúc đ c CMOS vì kho ng áp này r i vào vùng b t đ nh c a ngõ vàoể ượ ả ơ ấ ị ủ
CMOS. Ta cũng ph i dùng đi n tr kéo lên, có th dùng TTL ngõ ra c c thu đ hả ệ ở ể ự ể ở
cho tr ng h p này.ườ ợ
5.1.4 Giao ti p CMOS-CMOSế
V i cùng đi n th c p, m t c ng CMOS có th thúc cho r t nhi u c ng cùngớ ệ ế ấ ộ ổ ể ấ ề ổ
lo i CMOS vì dòng c p kho ng 0,5 đ n 5mA trong khi dòng nh n r t nh (d iạ ấ ả ế ậ ấ ỏ ướ
1uA).
Tuy nhiên n u t n s ho t đ ng càng cao thì kh năng thúc t i s càng gi mế ầ ố ạ ộ ả ả ẽ ả
đi (có khi ch còn d i 10 c ng). Lý do là t n s cao, các đi n dung ngõ vào c aỉ ướ ổ ở ầ ố ệ ủ
các c ng t i s làm tăng công su t tiêu tán và trì hoãn truy n c a m ch.ổ ả ẽ ấ ề ủ ạ
5.1.5 CMOS thúc TTL
Khi thúc t i m c cao th ng Vả ở ứ ườ OH(CMOS) > VIH(TTL) còn dòng nh nậ
IIH(TTL) ch vài ch c uA nên CMOS có th thúc nhi u t i TTL.ỉ ụ ể ề ả
Khi thúc TTL m c th p thì r t ph c t p tuỳ lo i.ở ứ ấ ấ ứ ạ ạ
CMOS cũ (4000) không thúc đ c TTL.ượ
CMOS m i (74HC) thì có th , s c ng thúc đ c tuỳ thu c VOL(CMOS) >ớ ể ố ổ ượ ộ
VIL(TTL) và dòng t ng ngõ ra (CMOS) ph i l n h n t ng các dòng ngõ vào Iổ ả ớ ơ ổ IL c aủ
các t i TTL.ả
Nh v y, vi c giao ti p các c ng v i nhau cũng r t đa d ng tuỳ thu c yêuư ậ ệ ế ổ ớ ấ ạ ộ
c u ng i s d ng. M t v n đ khác cũng c n ph i quan tâm là các IC giao ti pầ ườ ử ụ ộ ấ ề ầ ả ế
nhau chung ngu n c p hay giao ti p cùng kho ng m c áp s đ m b o ho t đ ngồ ấ ế ả ứ ẽ ả ả ạ ộ
Chöông 5: Giao tieáp giöõa TTL vaø CMOS
72
Baøi giaûng Vi maïch
h n. Vì v y có m t s IC đã đ c s n xu t đ ph c v cho vi c chuy n m cơ ậ ộ ố ượ ả ấ ể ụ ụ ệ ể ứ
đi n áp giao ti p gi a CMOS v i TTL hay CMOS 4000 v i CMOS 74HC.ệ ế ữ ớ ớ
5.2 GIAO TI P GI A C NG LOGIC V I CÁC THI T B ĐI NẾ Ữ Ổ Ớ Ế Ị Ệ
5.2.1 Giao ti p v i công t c c khí ế ớ ắ ơ
Các công t c th ng s d ng đ đóng m ngu n c p t o tr ng thái logicắ ườ ử ụ ể ở ồ ấ ạ ạ
cho c ng nh ng do làm d ng ti p xúc c khí nên khi đóng mổ ư ạ ế ơ ở s sinh ra hi nẽ ệ
t ng d i.ượ ộ
Hình 5.2 Giao ti p v i công t c c khíế ớ ắ ơ
V i đi n gia d ng nh đèn qu t thì hi n t ng d i này không nh h ng gìớ ệ ụ ư ạ ệ ượ ộ ả ưở
c vì d i x y ra r t ng n ch kho ng vài ms, đèn qu t không k p sáng t t hay quayả ộ ả ấ ắ ỉ ả ạ ị ắ
d ng ho c n u có đi thì m t cũng không th th y đ c. Nh ng v i các vi m chừ ặ ế ắ ể ấ ượ ư ớ ạ
đi n t , r t nh y v i nh ng thay đ i r t nh và r t nhanh. ệ ử ấ ạ ớ ữ ổ ấ ỏ ấ
đây dùng c ng schmitt trigger CMOS đ chuy n m ch tín hi u t o b iỞ ổ ể ể ạ ệ ạ ở
công t c. Do khi nh n công t c, gây ra d i, công t c chuy n qua l i gi a mass vàắ ấ ắ ộ ắ ể ạ ữ
Vcc đ a vào c ng logic, Schmitt trigger r t nh y khi áp vào l n h n hay nh h nư ổ ấ ạ ớ ơ ỏ ơ
áp ng ng c a nó thì l p t c áp ra s là m c cao hay m c th p, m c này cung c pưỡ ủ ậ ứ ẽ ứ ứ ấ ứ ấ
cho m ch đ m và m ch hi n th n u đ c n i t m ch đ m s cho s đ m là sạ ế ạ ể ị ế ượ ố ừ ạ ế ẽ ố ế ố
l n d i công t c.ầ ộ ở ắ
Hi n t ng này ch x y ra vài ch c ms nh ng v i m ch logic đôi khi cũng làệ ượ ỉ ả ụ ư ớ ạ
“nguy hi m” r i. Đ ch ng d i ta có th s d ng ph n c ng hay ph n m m.ể ồ ể ố ộ ể ử ụ ầ ứ ầ ề
Ch ng h n bàn phím máy tính đ u là các công t c c khí, 1 ph n m m trongẳ ạ ở ề ắ ơ ầ ề
máy s dò đ c công t c đó chuy n ti p trong m t kho ng th i gian ng n kho ngẽ ọ ắ ể ế ộ ả ờ ắ ả
20ms, n u th c s công t c đ c nh n thì m c logic m i n n đ nh sau kho ngế ự ự ắ ượ ấ ứ ớ ấ ổ ị ả
th i gian d i y và ph n m m m i ch p nh n đ c tr ng thái c a công t c. Cònờ ộ ấ ầ ề ớ ấ ậ ượ ạ ủ ắ
đây trình bày cách ch ng d i b ng t và m ch ch t.ở ố ộ ằ ụ ạ ố
Ch ng d i dùng t l c đ u vàoố ộ ụ ọ ầ
T C giá tr kho ng 0,01us đ c n i ngõ vào c a c ng logic nh hình v .ụ ị ả ượ ố ở ủ ổ ư ẽ
Khi nh n công t c, t C n p qua công t c vào t . T i khi công t c nh ra, có hi nấ ắ ụ ạ ắ ụ ớ ắ ả ệ
t ng d i t s x qua R xu ng mass. Th i h ng x là 100k x 0,01uF = 1ms l nượ ộ ụ ẽ ả ố ờ ằ ả ớ
h n chu kì d i t i đa c a công t c ch vài trăm ns. Do đó khi này c ng logic ch aơ ộ ố ủ ắ ỉ ổ ư
Chöông 5: Giao tieáp giöõa TTL vaø CMOS
73
Baøi giaûng Vi maïch
chuy n m ch, t i khi áp x trên t gi m xu ng t i d i m c ng ng c a c ngể ạ ớ ả ụ ả ố ớ ướ ứ ưỡ ủ ổ
logic thì tr ng thái logic ngõ ra m i l t l i (hình 5.3).ạ ớ ậ ạ
Hình 5.3 Cách ch ng d i dùng t l cố ộ ụ ọ
C ng logic NOT đ c dùng có th là lo i TTL th ng hay Schitt trigger.ổ ượ ể ạ ườ
Ch ng d i dùng m ch ch tố ộ ạ ố
M ch ch t c b n dùng 2 c ng nand m i c ng 2 ngõ vào có h i ti p chéoạ ố ơ ả ổ ỗ ổ ồ ế
đ c k t h p v i 2 đi n tr kéo lên m c ngõ vào đ t o thành m ch ch ng d iượ ế ợ ớ ệ ở ắ ở ể ạ ạ ố ộ
t công t c.ừ ắ
Khi công t c b t lên v trí 1 (nh hình ắ ậ ị ư 5.4) ngõ vào NAND1 m c 0 do đóở ứ
ngõ ra Q' = 1.
Hình 5.4 Cách ch ng d i dùng m ch ch tố ộ ạ ố
Q' = 1 đ a v ngõ vào NAND2, đ ng th i ngõ vào còn l i m c 1 đó n i quaư ề ồ ờ ạ ở ứ ố
R2 lên Vcc nên ra Q= 0, Q= 0 đ a v ngõ vào nand1 khi này n u d i có x y ra điư ề ế ộ ả
chăng n a làm cho ngõ vào t công t c t 1 xu ng 0 thì do = 0 nên ngõ ra nand1ữ ừ ắ ừ ố
luôn là 1.
Nh v y ch ng t r ng Q và không h b nh h ng b i công t c b d i.ư ậ ứ ỏ ằ ề ị ả ưở ở ắ ị ộ
Tr ng thái c a nó ch chuy n m ch d t khoát m t l n khi công t c đ c nh n quaạ ủ ỉ ể ạ ứ ộ ầ ắ ượ ấ
a và ch l t l i tr ng thái khi công t c đ c nh n qua 2.ỉ ậ ạ ạ ắ ượ ấ
M t d ng khác cũng có th ch ng d i đ c th hi n nh hình 5.5:ộ ạ ể ố ộ ượ ể ệ ư
Chöông 5: Giao tieáp giöõa TTL vaø CMOS
74
Baøi giaûng Vi maïch
Hình 5.5 Ch ng d i dùng c ng NOTố ộ ổ
B t công t c sang mass, ngõ ra I2 m c 0 đ a v qua R ngõ vào I1 nên v nậ ắ ở ứ ư ề ẫ
làm I2 ra 0 cho dù công t c có b d i lên xu ng nhi u l n. Do đó ngõ ra I3 luôn ở ắ ị ộ ố ề ầ ở
m c 1.ứ
Ng c l i nh n công t c qua Vcc, ngõượ ạ ấ ắ ra I2 m c 1 đ a v ngõ vào I1 m c 1ứ ư ề ứ
l i v n làm I2 ra m c 1 b t ch p công t c b d i, k t qu ra I3 luôn m c 0.ạ ẫ ứ ấ ấ ắ ị ộ ế ả ở ứ
C ng logic đ c s d ng trong m ch ch t trên có th là lo i TTL hayổ ượ ử ụ ạ ố ở ể ạ
CMOS th ng hay schmitt trigger đ u đ c c nh c ng NOT 4069, 4040; c ngườ ề ượ ả ư ổ ổ
NAND 7400, 4011, 74132,…
5.2.2 Giao ti p v i t i nh ế ớ ả ỏ
M t s kh năng c a c ng logic khi giao ti p v i các lo i t i khác nhau:ộ ố ả ủ ổ ế ớ ạ ả
Led đ n r t hay đ c s d ng đ hi n th các vi m ch đi n t , áp r i trênơ ấ ượ ử ụ ể ể ị ở ạ ệ ử ơ
nó d i 2V, dòng qua kho ng vài mA do đó nhi u c ng logic lo i TTL và CMOSướ ả ề ổ ạ
74HC/HCT có th thúc tr c ti p led đ n.ể ự ế ơ
Tuy nhiên lo i CMOS 4000, 14000 thì không th do dòng vào ra m c cao vàạ ể ứ
th p đ u r t nh (d i 1uA, và d i 0,5mA) m c dù chúng có th ho t đ ng vàấ ề ấ ỏ ướ ướ ặ ể ạ ộ
cho áp l n h n lo i 2 lo i kia.ớ ơ ạ ạ
M ch giao ti p v i led nh hình 5.6:ạ ế ớ ư
Hình 5.6 Giao ti p v i LEDế ớ
R là đi n tr gi i h n dòng cho led, cũng tuỳ lo i c ng logic đ c s d ngệ ở ớ ạ ạ ổ ượ ử ụ
mà R cũng khác nhau th ng ch n d i 330 Ω (đi n áp Vườ ọ ướ ệ cc = 5VDC) tuỳ theo vi cệ
l a ch n đ sáng c a led.ự ọ ộ ủ
Chöông 5: Giao tieáp giöõa TTL vaø CMOS
75