ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SÀI GÒN
GIÁO TRÌNH
ĐIỆN TỬ SỐ
Biên soạn: TS. HỒ VĂN CỪU
ThS. NGUYỄN HỮU PHÚC
ThS. NGUYỄN THỊ THU HẰNG
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2016
MỞ ĐẦU
1. GIỚI THIỆU VỀ MÔN HỌC
Điện tử là ngành công nghiệp rất quan trọng, tốc độ phát triển rất nhanh chóng, góp
phần phát triển mạnh mẽ các ngành kinh tế đặc biệt là phát triển nhanh các ngành các ngành
công nghệ thông tin, điện, điện tử và truyền thông.
Hiện nay, trên thế giới hầu hết các nước đều đầu tư phát triển ngành công nghiệp điện
tử để phục vụ cho sự nghiệp phát triển đất nước, trong đó có các nước như Mỹ, Nhật bản,
Nga, Anh, Pháp, Đức, và Trung Quốc đã xây dựng và phát triển ngành công nghiệp điện tử số
đến cấp độ hiện đại và tự động hóa rất cao, nhiều sản phẩm điện tử của họ đã cung cấp bao
phủ thị trường toàn cầu.
Năm 2000, Việt Nam triển khai nhiều dự án nghiên cứu đầu tư phát triển hạ tầng kỹ
thuật cho ngành điện tử số để góp phần hoàn thiện, hiện đại, nâng cao, sự nghiệp phát triển
kinh tế xã hội.
Môn học điện tử số là học phần chuyên môn cơ sở của chuyên ngành điện, điện tử,
truyền thông và máy tính, mục tiêu của môn học là cung cấp cho người học hiểu được các
vấn đề chính về hệ đếm nhị phân, đại số Boole, mạch logic tổ hợp, bộ nhớ bán dẫn, sự hình
thành và phát triển về hệ thống thông tin vệ tinh, cấu trúc các hệ thống thông tin vệ tinh, mô
hình truyền sóng, cấu trúc của ngôn ngữ VHDL, để tiến hành các bước phân tích, thiết kế, thi
công, phát triển các mô hình thiết bị điện tử số trong thực tế.
2. NỘI DUNG MÔN HỌC
Giáo trình Điện tử số tổ chức thành 9 chương như sau:
Chương 1: Giới thiệu về một số hệ đếm thường được sử dụng trong hệ thống số: hệ
nhị phân, hệ bát phân, hệ thập lục phân, phương pháp chuyển đổi giữa các hệ đếm đó. Mục
tiêu của chương 1 là giúp người học nắm vững các vấn đề cơ bản của các hệ đếm và các phép
tính số học trong các hệ đếm, đồng thời hiểu được đặc tính của mã BCD, mã Gray, mã vòng
xoắn…
Chương 2: Trình bày kiến thức toán đại số Boole, giới thiệu các hàm logic cơ bản,
làm tiền đề cho việc thiết kế các vi mạch cỡ lớn, công cụ phân tích, tối thiểu hóa các biểu
thức logic. Mục tiêu của chương là giúp người học nắm vững các phương pháp đơn giản biểu
thức logic được sử dụng phổ biến là phương pháp đại số Boole, bảng Các-Nô, và phương
pháp Quine Mc. Cluskey.
Chương 3 :Trình bày cấu trúc, nguyên lý và đặc điểm của cổng thường dùng. các vi
mạch số phổ biến nhất là TTL và MOS. TTL là công nghệ điển hình trong nhóm công nghệ
transistor bao gồm TTL, HTL, ECL. MOS là công nghệ vi mạch sử dụng MOSFET, trong đó
điển hình là MOS và JMOS. Đồng thời trong chương 3 cũng trình bày vấn đề giao tiếp giữa
các họ cổng đó với nhau.
Chương 4: Giới thiệu mạch logic tổ hợp. Nội dung trong chương giới thiệu về đặc
điểm mạch tổ hợp và phương pháp thiết kế, phân tích mạch tổ hợp. Mục tiêu của chương là
giúp người học nắm vững các bộ mã hoá, bộ giải mã, bộ ghép kênh, phân kênh, mạch cộng,
trừ, mạch so sánh để thực hiện việc phân tích và thiết kế mạch tổ hợp.
Chương 5: Giới thiệu một số loại mạch tuần tự điển hình như bộ đếm, bộ ghi dịch,
cấu trúc, nguyên lý làm việc, và đặc điểm của các mạch tuần tự. Mục tiêu của chương là giúp
người học nắm vững các kiến thức về mạch tuần tự và phương pháp phân tích để thực hiện
việc thiết kế mạch tuần tự
Chương 6: Giới thiệu các mạch tạo xung. Mục tiêu của chương là giúp người học nắm
vững các loại mạch dao động xung như bộ dao động đa hài cơ bản cổng NAND họ TTL, bộ
dao động vòng, bộ dao động thạch anh, bộ dao động đa hài cơ bản CMOS. Bộ dao động đa
hài Mạch đơn ổn định thời và làm trễ xung,Triger Schmit
Chương 7: Trình bày nguyên lý cấu tạo, các tính năng cơ bản của các loại bộ nhớ bán
dẫn: ROM, PROM, EPROM, EEPROM, SRAM, DRAM, FLASH, CACHE.
Chương 8: Trình bày tổng quan về các công nghệ logic số, đặc biệt là công nghệ logic
khả trình với hai họ cấu kiện phổ biến hiện nay là CPLD và FPGA. Mục tiêu của chương là
giúp người học nắm vững các phương pháp lập cấu hình cho CPLD/FPGA, cũng như nhưng
vấn đề cần chú ý khi thiết kế ứng dụng dùng CPLD/FPGA. Lưu đồ thiết kế cho CPLD/FPGA
.
Chương 9: Trình bày vai trò ngôn ngữ mô tả phần cứng trong quá trình mô phỏng,
thiết kế mạch số. Mục tiêu của chương là giúp người học nắm vững cấu trúc của ngôn ngữ
VHDL được trình bày từ kiểu đối tượng, kiểu dữ liệu đến các cấu trúc lệnh song song và lệnh
tuần tự, các mô tả cho cho hệ thống số từ đơn giản đến phức tạp theo các mô hình khác nhau:
Mô hình hành vi, mô hình RTL, mô hình cấu trúc logic, và mô tả theo đồ hình trạng thái.
3. KIẾN THỨC TIỀN ĐỀ
Điện tử số là môn học học có kiến thức tổng hợp về toán, vật lý, cấu kiện điện tử, và
máy tinh.
4. YÊU CẦU MÔN HỌC
Người học cần phải tham dự đầy đủ các buổi giảng, thảo luận trên lớp học, nắm vững
các nội dung chính các chương trong giáo trình, thực hiện đày đủ các nội dung ôn tập, chịu
khó đọc thêm một số tài liệu tham khảo và hoàn thành báo cáo đồ án môn học.
5. CÁCH TIẾP NHẬN NỘI DUNG MÔN HỌC
Để học tốt môn này, người học cần ôn tập các kiến thức về cấu kiện điện tử, và máy
tinh liên quan đến học phần điện từ số, tham khảo thêm các tài liệu khác, trả lời các câu hỏi,
làm đầy đủ bài tập; đọc trước bài học mới và tìm hiểu thêm các thông tin liên quan đến hệ
thống thiết bị điện tử số của các nhà sản xuất để cùng thảo luận với giảng viên. Đối với mỗi
chương, người học cần đọc trước mục tiêu và tóm tắt chương, sau đó đọc nội dung chương.
Kết thúc mỗi chương, người đọc trả lời câu hỏi ôn tập và àm các bài tập.
6. PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ MÔN HỌC
Môn học được đánh giá gồm:
Điểm quá trình: gồm điểm chuyên cần hệ số (0.1), điểm kiểm tra giữa kỳ hệ số (0.2),
điểm đồ án môn học hệ số (0.2). Hình thức và nội dung do Giảng viên quyết định, phù hợp
với quy chế đào tạo và tình hình thực tế tại nơi tổ chức học tập.
Điểm thi kết thúc học phần hệ số (0.5), hình thức thi tự luận trong 60 phút hoặc thi
trắc nghiệm trong 45 phút. Nội dung thi chủ yếu thuộc nôi dung của 5 chương và có vận dụng
một số vấn đề mở liên quan đến lĩnh vực thông tin vệ tinh số.
Giáo trình điện tử số được nghiên cứu biên soạn để phục vụ cho giảng viên, sinh viên
các ngành Điện, Điện tử, truyền thông và máy tính, chúng tôi rất mong nhận được sự góp ý
chân thành của thầy cô và sinh viên để tiếp tục nghiên cứu, hoàn thiện tốt hơn trong các lần
tái bản.
Nhóm tác giả
CHƯƠNG 1: HỆ ĐẾM
1
CHƯƠNG 1: HỆ ĐM
GIỚI THIỆU
Khi nói đến số đếm, người ta thường nghĩ ngay đến hệ thập phân với 10 chữ số
được ký hiệu từ 0 đến 9. Hệ thập phân là một trong nhiều hệ đếm. Thông thường
người ta quen lấy số 10 làm gốc nhưng trên thực tế một số nguyên dương bất kỳ nào
cũng có thể lấy làm gốc cho hệ đếm.
Máy tính hiện đại thường không sử dụng số thập phân, mà hay sử dụng số nhị phân
với hai ký hiệu là 0 và 1. Khi biểu diễn các số nhị phân rất lớn, người ta thay nó
bằng các số bát phân (Octal) và thập lục phân (HexaDecimal).
Trong chương này không chỉ trình bày các hệ thập phân, hệ nhị phân, hệ bát phân,
hệ thập lục phân và còn nghiên cứu cách chuyển đổi giữa các hệ đếm. Chương này
cũng đề cập đến số nhị phân có dấu và khái niệm về dấu phẩy động.
1.1 BIỂU DIỄN SỐ
1.1.1 Hệ thập phân (hệ cơ s 10)
Hệ thập phân được tạo nên từ 10 chữ số: 0,1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.
Một chữ số trong hệ thập phân được biểu diễn theo các số mũ của 10.
4 3 .7 52
2
10
1
10
0
10
1
10
2
10
Đim th p
phân
MSD LSD
ng s
MSD (most significant digit): ký số mang trọng số lớn nhất
LSD (least significant digit): ký số mang trọng số nhỏ nhất
V d 1.1 : số 243.75 biểu diễn như sau: