Giáo trình Kỹ thuật số - ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Nam Định

Chia sẻ: Mucnang222 Mucnang222 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:317

Thêm vào BST

Báo xấu

74
lượt xem 16
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Mô đun Kỹ thuật số với mục tiêu để làm tài liệu giảng dạy cho sinh viên cao đẳng nghề Điện tử công nghiệp, Điện công nghiệp, Điện tử dân dụng, Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí. Làm tài liệu tham khảo cho các nghề khác của trường Đại Học Sư Phạm Kỹ thuật Nam Định. Cấu trúc giáo trình Mô đun Kỹ thuật số gồm 11 bài theo chương trình chi tiết môn học.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Kỹ thuật số - ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Nam Định

LỜI NÓI ĐẦU Cùng với sự phát triển của xã hội, ở nước ta các hệ thống thiết bị điện tử số ngày càng phát triển rộng rãi và đáp ứng các nhu cầu sử dụng của người dân. Kỹ thuật số đã khẳng định được ưu điểm của nó trong các lĩnh vực của kỹ thuật điện tử, kỹ thuật điều khiển, kỹ thuật truyễn dẫn thông tin, …. Ngoài ra, các mạch logic, bộ đếm, thanh ghi, … còn được ứng dụng nhiều trong các thiết bị điện tử số phục vụ nhu cầu của con người. Nhờ sự phát triển ngày càng lớn mạnh của công nghệ số, các thiết bị ứng dụng công nghệ số theo thời gian cũng được phát triển cả về hình thức (nhỏ gọn) và NỘI DUNG: (đa chức năng, dung lượng lớn, tốc độ cao...). Với những ưu điểm vượt trội của công nghệ số, cho nên Mô đun Kỹ thuật số là môn học cơ bản trong chương trình đào tạo cao đẳng nghề của các trường đại học và cao nghề trong cả nước. Tài liệu về Mô đun Kỹ thuật số đã được nhiều tác giả trong và ngoài nước biên soạn, tuy nhiên nó chưa sát thực với chương trình chi tiết của các nghề thuộc khoa Điện - Điện tử đang đào tạo. Vì vậy, nhóm tác giả biên soạn giáo trình Mô đun Kỹ thuật số với mục tiêu để làm tài liệu giảng dạy cho sinh viên cao đẳng nghề Điện tử công nghiệp, Điện công nghiệp, Điện tử dân dụng, Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí. Làm tài liệu tham khảo cho các nghề khác của trường Đại Học Sư Phạm Kỹ thuật Nam Định. Cấu trúc giáo trình Mô đun Kỹ thuật số gồm 11 bài theo chương trình chi tiết môn học. Với quan điểm viết giáo trình này để đáp ứng cho bài giảng tích hợp nên mỗi bài có thể là một hay nhiều tiểu kỹ năng. Chúng tôi rất mong nhận được các ý kiến đóng góp từ phía độc giả để hoàn thiện giáo trình mô đun Kỹ thuật số tốt hơn nữa. Xin trận trọng cảm ơn! Nhóm tác giả Phạm Văn Phi Hoàng Thị Phương i
Mục lục LỜI NÓI ĐẦU ..................................................... Error! Bookmark not defined. BÀI 1. TỔNG QUAN VỀ LOGIC SỐ VÀ ĐẠI SỐ LOGIC ............................... 1 1.1 Tổng quan về logic số ................................................................................. 1 1.1.1 Mạch tương tự và tín hiệu tương tự .................................................... 1 1.1.2 Mạch số và tín hiệu số .......................................................................... 1 1.2 Hệ đếm......................................................................................................... 2 1.2.1 Khái niệm hệ đếm................................................................................. 2 1.2.2 Các hệ đếm cơ bản ............................................................................... 2 1.2.3 Chuyển đổi giữa các hệ đếm ................................................................ 5 1.2.4 Bài tập ................................................................................................... 8 1.2.5 Hướng dẫn giải bài tập ......................................................................... 9 1.2.6 Luyện tập .............................................................................................. 9 1.3 Các loại mã thông dụng ............................................................................. 10 1.3.1 Mã BCD - Binary Code Decimal (mã 8421). ................................... 10 1.3.2 Mã vòng (Gray code) ......................................................................... 10 1.4 Đại số logic (Boolean)............................................................................... 14 1.4.1 Khái niệm hàm logic .......................................................................... 14 1.4.2 Các tính chất của đại số logic ............................................................. 14 1.4.3 Các định lý cơ bản của đại số Boolean .............................................. 15 1.4.4 Định lý DeMorgan.............................................................................. 15 1.4.5 Một số đẳng thức tiện dụng ................................................................ 15 1.4.6 Bài tập ................................................................................................. 16 1.4.7 Hướng dẫn giải bài tập ....................................................................... 16 1.4.8 Luyện tập ............................................................................................ 16 1.5 Bài tập về nhà. .......................................................................................... 17 BÀI 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP BIỂU DIỄN VÀ TỐI THIỂU HOÁ HÀM LOGIC ................................................................................................................. 18 2.1 Các phương pháp biểu diễn hàm logic ...................................................... 18 2.1.1 Phương pháp biểu diễn thành bảng giá trị của hàm ........................... 18 2.1.2 Đặc điểm............................................................................................. 19 2.1.3 Phương pháp biểu diễn dạng hình học ............................................... 20 2.1.4 Phương pháp biểu diễn bằng biểu thức đại số.................................... 20 ii
2.1.5 Phương pháp biểu diễn bằng bảng Karnaugh .................................... 23 2.1.6 Bài tập ................................................................................................ 24 2.1.7 Hướng dẫn giải bài tập ....................................................................... 24 2.1.8 Luyện tập ............................................................................................ 25 2.2 Các phương pháp tối tiểu hoá hàm logic .................................................. 25 2.2.1 Tối thiểu hoá hàm logic bằng phương pháp đại số ........................... 25 2.2.2 Tối thiểu hoá hàm logic bằng phương pháp bảng Karnaugh ............. 26 2.2.3 Bài tập ................................................................................................ 29 2.2.4 Hướng dẫn giải bài tập ....................................................................... 29 2.2.5 Luyện tập ............................................................................................ 30 BÀI 3. CÁC HỌ VI MẠCH SỐ THÔNG DỤNG .............................................. 31 3.1 Khái niệm chung về vi mạch số ................................................................ 31 3.1.1 Khái niệm chung ................................................................................ 31 3.1.2 Phân loại ............................................................................................. 31 3.2 Các vi mạch số TTL (Transistor - transistor - logic) ................................ 31 3.2.1 Đặc điểm chung.................................................................................. 32 3.2.2 Phân loại TTL..................................................................................... 33 3.2.3 Đặc tính điện ...................................................................................... 35 3.2.4 Những chú ý khi sử dụng IC họ TTL.................................................35 3.2.5 Bài tập ................................................................................................ 37 3.2.6 Hướng dẫn giải bài tập ....................................................................... 39 3.2.7. Luyện tập ........................................................................................... 39 3.3 Các vi mạch số CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) . 41 3.3.1 Đặc điểm chung.................................................................................. 41 3.3.2 Cấu tạo................................................................................................ 42 3.3.3 Phân loại ............................................................................................. 43 3.3.4 Đặc tính kỹ thuật ................................................................................ 45 3.3.5 Những chú ý khi sử dụng IC họ CMOS............................................. 48 3.3.6 Bài tập ................................................................................................ 49 3.3.7 Hướng dẫn giải bài tập ....................................................................... 47 3.3.8 Luyện tập ............................................................................................ 50 3.4 Giao tiếp với vi mạch số ........................................................................... 51 3.4.1 Giao tiếp giữa TTL với TTL .............................................................. 51 iii
3.4.2 Giao tiếp giữa TTL với CMOS họ 74HC, 74HCT ............................ 51 3.5 Bài tập về nhà: ........................................................................................... 52 BÀI 4. CÁC CỔNG LOGIC CƠ BẢN ............................................................... 53 4.1 Các cổng logic cơ bản ............................................................................... 53 4.1.1 Cổng NOT .......................................................................................... 53 4.1.2 Cổng OR ............................................................................................. 55 4.1.3 Cổng NOR .......................................................................................... 57 4.1.4 Vẽ và mô phỏng mạch điện trên phần mềm Proteus.......................... 60 4.1.5 Thực hành ........................................................................................... 60 4.1.6 Luyện tập ............................................................................................ 65 4.1.7. Cổng AND ........................................................................................ 65 4.1.8. Ký hiệu, biểu thức toán của cổng AND. .......................................... 66 4.1.9. Cổng NAND ...................................................................................... 68 4.1.10 Vẽ và mô phỏng mạch điện trên phần mềm Proteus........................ 70 4.1.11 Thực hành ......................................................................................... 71 4.1.12 Luyện tập .......................................................................................... 75 4.1.12 Cổng EXOR ..................................................................................... 76 4.1.13 Cổng EXNOR................................................................................... 77 4.1.14 Cổng đệm (Buffer) ........................................................................... 79 4.1.15 Cổng đệm 3 trạng thái ...................................................................... 80 4.1.16 Vẽ và mô phỏng mạch điện trên phần mềm Proteus....................... 82 4.1.17 Thực hành: ........................................................................................ 82 4.1.18 Luyện tập .......................................................................................... 86 4.2 Bài tập về nhà ............................................................................................ 87 BÀI 5. MẠCH LOGIC TỔ HỢP ........................................................................ 88 5.1 Khái niệm mạch logic tổ hợp .................................................................... 88 5.1.1 Định nghĩa .......................................................................................... 88 5.1.2 Phân loại ............................................................................................. 88 5.2 Phân tích và thiết kế mạch logic tổ hợp .................................................... 89 5.2.1 Phân tích mạch logic tổ hợp ............................................................... 89 5.2.2 Vẽ và mô phỏng mạch điện trên phần mềm Proteus.......................... 91 5.2.3 Thực hành ........................................................................................... 91 5.2.4 Luyện tập ........................................................................................... 95 iv
5.2.5 Thiết kế mạch logic tổ hợp................................................................. 96 5.2.6 Vẽ và mô phỏng mạch điện trên phần mềm Proteus ......................... 98 5.2.7 Thực hành ........................................................................................... 99 5.4.8 Luyện tập .......................................................................................... 102 5.3 Một số mạch logic ứng dụng dùng các cổng logic ................................. 103 5.3.1 Mạch tự động bơm nước. ................................................................. 103 5.3.2 Vẽ và mô phỏng mạch điện trên phần mềm Proteus ....................... 104 5.3.3 Thực hành ......................................................................................... 104 5.3.4 Luyện tập .......................................................................................... 107 5.3.5 Mạch điều khiển đèn cầu thang 04 công tắc cho một bóng đèn ...... 108 5.3.6 Vẽ và mô phỏng mạch điện trên phần mềm Proteus ....................... 108 5.3.7 Thực hành ......................................................................................... 109 5.3.8 Luyện tập .......................................................................................... 112 5.4 Bài tập về nhà .......................................................................................... 113 BÀI 6. MẠCH MÃ HÓA VÀ MẠCH GIẢI MÃ ............................................. 114 6.1 Mạch mã hóa ........................................................................................... 114 6.1.1 Khái niệm mạch mã hoá ................................................................... 114 6.1.2 Mạch mã hoá thập phân sang BCD ( Decimal to BCD converter) . 115 6.1.3 Vẽ và mô phỏng mạch điện trên phần mềm Proteus ....................... 116 6.1.4 Thực hành ......................................................................................... 117 6.1.4 Luyện tập .......................................................................................... 120 6.1.5 Mạch mã hóa thập phân sang BCD.................................................. 121 6.1.6 Vẽ và mô phỏng mạch điện trên phần mềm Proteus ...................... 123 6.1.7 Thực hành ......................................................................................... 123 6.1.8 Luyện tập .......................................................................................... 126 6.2 Mạch giải mã ........................................................................................... 127 6.2.1 Khái niệm mạch giải mã .................................................................. 127 6.2.2 Mạch giải mã BCD sang thập phân ................................................. 128 6.2.3 Vẽ và mô phỏng mạch điện trên phần mềm Proteus ...................... 129 6.2.4 Thực hành :....................................................................................... 130 6.2.5 Luyện tập .......................................................................................... 132 6.2.6 Mạch giải mã BCD sang LED 7 thanh ............................................ 133 6.2.7 Vẽ và mô phỏng mạch điện trên phần mềm Proteus ....................... 137 v
6.2.8 Thực hành ......................................................................................... 137 6.2.8 Luyện tập .......................................................................................... 140 6.3 Bài tập...................................................................................................... 141 BÀI 7. MẠCH PHÂN KÊNH VÀ DỒN KÊNH .............................................. 142 7.1 Mạch phân kênh ...................................................................................... 142 7.1.1 Khái niệm chung về mạch phân kênh .............................................. 142 7.1.2 Mạch phân kênh bốn đường ra ......................................................... 142 7.1.3 Vẽ và mô phỏng mạch điện trên phần mềm Proteus....................... 144 7.1.4 Thực hành ......................................................................................... 144 7.1.5 Luyện tập .......................................................................................... 148 7.1.6 Mạch phân kênh tám đường ra ......................................................... 149 7.1.7 Vẽ và mô phỏng mạch điện trên phần mềm Proteus....................... 150 7.1.8 Thực hành ......................................................................................... 151 7.1.8 Luyện tập .......................................................................................... 154 7.2 Mạch dồn kênh ........................................................................................ 154 7.2.1 Khái niệm chung về mạch dồn kênh ................................................ 154 7.2.2 Mạch dồn kênh bốn đầu vào ............................................................ 155 7.2.3 Vẽ và mô phỏng mạch điện trên phần mềm Proteus....................... 156 7.2.4 Thực hành ......................................................................................... 156 7.2.5 Luyện tập .......................................................................................... 160 7.2.6 Mạch dồn kênh tám đầu vào ............................................................ 161 7.2.7 Vẽ và mô phỏng mạch điện trên phần mềm Proteus....................... 162 7.2.8 Thực hành ......................................................................................... 162 7.2.9 Luyện tập .......................................................................................... 165 7.3. Bài tập..................................................................................................... 166 BÀI 8. FLIP  FLOP ......................................................................................... 167 8.1 Khái niệm chung về flip-flop .................................................................. 167 8.2 Flip-flop loại RS ...................................................................................... 168 8.2.1 Flip -Flop loại RS không đồng bộ .................................................... 168 8.2.2 Flip -Flop loại RS đồng bộ ............................................................... 172 8.3 Flip -Flop loại JK .................................................................................... 174 8.4 Flip -Flop loại D ...................................................................................... 176 8.5 Flip -Flop loại T ...................................................................................... 177 vi
8.6 Chuyển đổi gữa các flip-flop................................................................... 179 8.6.1 Chuyển đổi FF_RS thành FF_JK .................................................... 179 8.6.2 Chuyển đổi FF-JK thành FF-T ......................................................... 180 8.6.3 Chuyển đổi FF_JK thành FF_D ....................................................... 180 8.6.4 Chuyển đổi FF_D thành FF_T ......................................................... 180 8.6.5 Chuyển đổi FF_D thành FF_JK ....................................................... 181 8.7 Khảo sát một số vi mạch (IC) flip-flop ................................................... 182 8.7.1 Khảo sát IC 74112 ( FF-JK) ............................................................. 182 8.7.2 Vẽ và mô phỏng mạch điện trên phần mềm Proteus ...................... 183 8.7.3 Thực hành ......................................................................................... 184 8.7.4 Luyện tập .......................................................................................... 187 8.7.6 Vẽ và mô phỏng mạch điện trên phần mềm Proteus ...................... 189 8.7.7 Thực hành ......................................................................................... 190 8.7.8 Luyện tập .......................................................................................... 193 8.8 Bài tập ..................................................................................................... 194 BÀI 9. MẠCH GHI DỊCH ................................................................................ 195 9.1. Khái niệm mạch ghi dịch ....................................................................... 195 9.1.1. Khái niệm chung ............................................................................. 195 9.1.2. Phân loại mạch ghi dịch .................................................................. 196 9.1.3. Các bước xây dựng mạch ghi dịch .................................................. 196 9.2. Mạch ghi dịch dùng Flip-Flop ............................................................... 197 9.2.1. Mạch ghi dịch 4 bít ......................................................................... 197 9.2.2 Vẽ và mô phỏng mạch điện trên phần mềm Proteus ...................... 198 9.2.3. Thực hành :...................................................................................... 199 9.2.4 Luyện tập .......................................................................................... 202 9.3 Vi mạch ghi dịch ..................................................................................... 203 9.3.1 Vi mạch ghi dịch 74LS164 .............................................................. 203 9.3.2 Vẽ và mô phỏng mạch điện trên phần mềm Proteus ...................... 206 9.3.3 Thực hành ......................................................................................... 206 9.3.4 Luyện tập .......................................................................................... 210 9.3.5 Vi mạch ghi dịch 74LS194 .............................................................. 211 9.3.7 Thực hành ......................................................................................... 213 9.3.8 Luyện tập .......................................................................................... 216 vii
9.4 Mạch ứng dụng dùng IC ghi dịch............................................................ 217 9.4.1 Mạch quảng cáo dùng IC 74LS164 .................................................. 217 9.4.2 Vẽ và mô phỏng mạch điện trên phần mềm Proteus....................... 219 9.4.3 Thực hành ......................................................................................... 219 9.4.4 Luyện tập .......................................................................................... 222 9.4.5 Bài tập ............................................................................................... 224 BÀI 10. MẠCH ĐẾM ....................................................................................... 225 10.1 Khái niệm chung về mạch đếm. ............................................................ 225 10.1.1 Khái niệm chung ............................................................................ 225 10.1.2 Phân loại mạch đếm ....................................................................... 225 10.2 Mạch đếm không đồng bộ ..................................................................... 226 10.2.1 Đặc điểm chung và phương pháp thiết kế ...................................... 226 10.2.2 Mạch đếm lên không đồng bộ 4bit (Modul 16) ............................. 226 10.2.3 Vẽ và mô phỏng mạch điện trên phần mềm Proteus..................... 228 10.2.4 Thực hành ....................................................................................... 229 10.2.5 Luyện tập ........................................................................................ 232 10.2.6 Mạch đếm lên không đồng bộ Modul 10 ....................................... 233 10.2.7 Vẽ và mô phỏng mạch điện trên phần mềm Proteus..................... 235 10.2.8 Thực hành ....................................................................................... 235 10.2.9 Luyện tập ........................................................................................ 239 10.3 Mạch đếm đồng bộ ................................................................................ 240 10.3.1 Đặc điểm chung .............................................................................. 240 10.3.2 Phương pháp thiết kế. ..................................................................... 240 10.3.3 Mạch đếm lên đồng bộ Modul 16 .................................................. 240 10.3.4 Vẽ và mô phỏng mạch điện trên phần mềm Proteus..................... 241 10.3.5 Thực hành ....................................................................................... 242 10.3.6 Luyện tập ........................................................................................ 245 10.3.7 Mạch đếm lên đồng bộ modul 10 ................................................... 246 10.3.8 Vẽ và mô phỏng mạch điện trên phần mềm Proteus..................... 247 10.3.9 Thực hành ....................................................................................... 248 10.3.10 Luyện tập ...................................................................................... 251 10.4. Bài tập................................................................................................... 251 BÀI 11. MẠCH CHUYỂN ĐỔI TƯƠNG TỰ-SỐ, SỐ-TƯƠNG TỰ.............. 252 viii
11.1 Khái niệm chung ................................................................................... 252 11.2 Mạch chuyển đổi số sang tương tự (DAC) ........................................... 253 11.2.1 Mạch DAC kiểu thang điện trở ..................................................... 253 11.2.2 Mạch DAC kiểu điện trở trọng số: ................................................. 256 11.2.3 Các thông số kỹ thuật cơ bản của mạch chuyển đổi DAC............. 257 11.2.4 Khảo sát vi mạch DAC 0808LCN ................................................. 258 11.2.5 Vẽ và mô phỏng mạch điện trên phần mềm Proteus .................... 260 11.2.6 Thực hành ....................................................................................... 260 11.2.7 Luyện tập ........................................................................................ 263 11.3 Mạch chuyển đổi số sang tương tự (ADC) ........................................... 264 11.3.1 Khái niệm chung về mạch chuyển đổi tương tự-số (analog to digitalconvert _ADC) ................................................................................ 264 11.3.2 Mạch chuyển đổi ADC trực tiếp .................................................... 265 11.3.3 Khảo sát vi mạch DAC 0809 ......................................................... 267 11.3.4 Vẽ và mô phỏng mạch điện trên phần mềm Proteus .................... 268 11.3.5 Thực hành ....................................................................................... 269 11.4 Luyện tập ............................................................................................... 272 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 273 PHỤ LỤC .......................................................................................................... 274 ix
DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1. Dạng tín hiệu tương tự .............................................................................. 1 Hình 1.2. Dạng tín hiệu số ........................................................................................ 2 Hình 1.3.a. Mức Logic dương ............................................................................. 13 Hình 1.3.a. Mức Logic âm................................................................................... 14 Hình 2.1 Phương pháp biểu diễn dạng hình học....................................................... 20 Hình 3.1 Cấu trúc của một cổng NAND 2 đầu vào và có một đầu ra Collector để hở 32 Hình 3.2 Cấu trúc của một loại TTL ngõ ra 3 trạng thái ........................................... 33 Hình 3.3. Cấu tạo cảu 1 cổng Not loại NMOS ......................................................... 41 Hình 3.4. Cấu tạo của một cổng loại CMOS ............................................................ 42 Hinh 3.6. Ảnh hưởng của tải điện dung ................................................................... 46 Hình 3.7. Giao tiếp giữa TTL với CMOS ................................................................ 52 Hình 4.1. Ký hiệu cổng NOT.................................................................................. 53 Hình 4.2. Dạng sóng vào/ra của cổng NOT ............................................................ 54 Hình 4.3. Mạch điên tương đương cổng NOT ......................................................... 54 Hình 4.4. Mạch điện tử tương đương cổng NOT ..................................................... 55 Hình 4.5. Ký hiệu cổng OR .................................................................................... 55 Hình 4.6. Dạng sóng vào/ra của cổng OR 2 đầu vào ................................................ 56 Hình 4.7. Mạch điện tương đương cổng OR ............................................................ 57 Hình 4.8. Mạch điện tử tương đương cổng OR ........................................................ 57 Hình 4.9. Ký hiệu cổng NOR ................................................................................. 58 Hình 4.10. Dạng sóng vào/ra cổng NOR ................................................................. 58 Hình 4.11 Biểu diễn cổng NOR bằng một mạch điện đơn giản................................. 59 Hình 4. 12 Biểu diễn cổng NOR bằng một mạch bán dẫn đơn giản. ......................... 59 Hình 4.13 Khảo sát IC 7404 .................................................................................. 61 Hình 4.14 Khảo sát IC 7432 .................................................................................. 62 Hình 4.15 Khảo sát IC 7402 .................................................................................. 63 Hình 4.16 Sơ đồ lắp ráp tham khảo ......................................................................... 63 Hình 4.14. ký hiệu cổng AND hai đầu vào ............................................................. 66 Hình 4.15: Dạng sóng vào/ra của cổng OR 2 đầu vào .............................................. 67 Hình 4.16 Biểu diễn cổng AND bằng một mạch điệnđơn giản ............................... 67 Hình 4.17 Biểu diễn cổng AND bằng một mạch bán dẫn đơn giản ........................... 68 x
Hình vẽ 4.18.Ký hiệu cổng NAND hai đầu vào ..................................................... 68 Hình 4.20: Dạng sóng vào/ra của cổng NAND 2 đầu vào ....................................... 69 Hình 4.21 Biểu diễn cổng NAND bằng một mạch điện đơn giản.............................. 70 Hình 4.22 Biểu diễn cổng NAND bằng một mạch bán dẫn đơn giản ........................ 70 Hình 4.24 Dạng sóng vào/ra của cổng EXOR ........................................................ 76 Hình 4.25 Mạch logic tương đương cổng EXOR .................................................... 77 Hình 4.26 Ký hiệu cổng EXNOR .......................................................................... 77 Hình 2.26 Dạng sóng vào/ra của cổng EXNOR ....................................................... 78 Hình 4.28 Mạch logic tương đương cổng EXNOR .................................................. 79 Hình 4.29 Ký hiệu cổng đệm .................................................................................. 79 Hình 4.30 Biểu diễn cổng đệm bằng một mạch bán dẫn đơn giản ............................ 80 Hình 4.31 Dạng sóng của cổng Buffer. ................................................................... 80 Hình 4. 32 Ký hiệu đệm ......................................................................................... 80 Hình 4. 33 Đệm ba trạng thái hai hướng ................................................................ 81 Hình 5.1 Sơ đồ khối mạch logic tổ hợp ................................................................... 88 Hình 5.2 Mạch logic tổ hợp .................................................................................... 90 Hình 5.3 Mạch logic tổ hợp .................................................................................... 92 Hình 5.5 Mạch logic tổ hợp .................................................................................... 98 Hình 5.6 Mạch điện cầu thang 3 công tắc.............................................................. 100 Hình 5.7 Sơ đồ lắp ráp ......................................................................................... 100 Hình 5.8 Mạch tự động bơm nước ........................................................................ 103 Hình 5.9. Sơ đồ lắp ráp. ....................................................................................... 105 Hình 5.11 Mạch điều khiển đèn cầu thang 04 công tắc cho một bóng đèn .............. 108 Hình 5.12. Sơ đồ lắp ráp. ..................................................................................... 110 Hình 6.1 Sơ đồ tổng quát mạch mã hóa................................................................. 114 Hình 6.2 Mạch mã hoá thập phân sang BCD trường hợp các đầu vào tích cực ở mức cao, dùng cổng OR 2 đầu vào ............................................................................... 116 Hình 6.3 Mạch mã hoá thập phân sang BCD trường hợp các đầu vào tích cực ở mức cao, dùng cổng OR 2 đầu vào ............................................................................... 118 Hình 6.4 Sơ đồ lắp ráp mạch mã hóa thập phân sang BCD trường hợp các đầu vào tích cực mức cao, dùng cổng OR 2 đầu vào ................................................................. 118 Hình 6.5. Mạch mã hoá thập phân sang BCD trường hợp các đầu vào tích cực ở mức thấp, dùng cổng NAND 2 đầu vào ........................................................................ 123 xi
Hình 6.6. Sơ đồ lắp ráp mạch mã hoá thập phân sang BCD trường hợp các đầu vào tích cực ở mức thấp, dùng cổng NAND 2 đầu vào ................................................. 124 Hình 6.7. Sơ đồ tổng quát mạch giải mã .............................................................. 128 Hình 6.8. Mạch giải mã BCD trường hợp các đầu ra tích cực mức cao ................... 129 Hình 6.9 Sơ đồ khối mạch giải mã BCD sang led 7 thanh ...................................... 134 Hình 6.10 Mạch giải mã Led 7 thanh (Anotchung) ................................................ 135 Hình 6.11. Sơ đồ chân và hình dạng IC giải mã 74LS47 ........................................ 135 Hình 6.12. Sơ đồ nguyên lý mạch khảo sát IC giải mã 74LS47 .............................. 136 Hình 6.13. Sơ đồ lăp ráp mạch khảo sát IC giải mã 74LS47 ................................... 138 Hình 7.1. Sơ đồ tổng quát mạch phân kênh ........................................................... 142 Hình 7.2. Sơ đồ nguyên lý mạch phân kênh 4 đầu ra ............................................. 144 Hình 7.3.Sơ đồ lắp ráp mạch phân kênh 4 đầu ra ................................................... 145 Hình 7.4. Sơ đồ nguyên lý mạch phân kênh 8 đầu ra ............................................. 150 Hình 7.4. Sơ đồ tổng quát mạch dồn kênh ............................................................. 155 Hình 7.5. Sơ đồ nguyên lý mạch dồn kênh 4 đầu vào............................................. 156 Hình 7.6 Sơ đồ lắp ráp mạch dồn kênh 4 đầu vào .................................................. 158 Hình 7.7. Sơ đồ nguyên lý mạch dồn kênh 8 đầu vào............................................. 162 Hình 8.1. Ký hiệu Flip-Flop ................................................................................. 167 Hình 8.4. Các ký hiệu Flip-Flop loại RS không đồng bộ ........................................ 169 Hình 8.5. Dạng sóng vào/ra của FF-RS không ĐB................................................. 170 Hình 8.6. Mạch FF-RS chỉ dùng cổng NAND ....................................................... 171 Hình 8.7. Mạch FF-RS chỉ dùng cổng NOR .......................................................... 172 Hình 8.8. Sơ đồ mạch Flip-Flop đồng bộ .............................................................. 173 Hình 8.9. Ký hiệu FlipFlop RS đồng bộ ................................................................ 173 Hình 8.10 Dạng sóng vào/ra của FF-RS đồng bộ ................................................... 174 Hình 8.11. Ký hiệu Flip-Flop JK .......................................................................... 175 Hình 8.12 Cấu trúc của FlipFlop_JK từ cổng logic ............................................... 176 Hình 8.13 Dạng sóng vào/ra của FF-JK ................................................................ 176 Hình 8.14. Ký hiệu Flip-Flop D ............................................................................ 177 Hình 8.15 Dạng sóng vào/ra của FF-D .................................................................. 177 Hình 8.16 Ký hiệu Flip-Flop T ............................................................................. 178 Hình 8.17 Dạng sóng vào/ra của FF-T .................................................................. 179 Hình 8.18. Sơ đồ chuyển đổi FF-RS thành FF-JK .................................................. 179 xii
Hình 8.19 Sơ đồ chuyển đổi FF-JK thành FF-T ..................................................... 180 Hình 8.20 Sơ đồ chuyển đổi FF_D thành FF_T ..................................................... 180 Hình 8.21. Sơ đồ chuyển đổi FF_D thành FF_JK .................................................. 181 Hình 8.22. Khảo sát IC 74LS112 .......................................................................... 183 Hình 8.23. Sơ đồ lắp ráp mạch khảo sát IC 74LS112 ............................................. 185 Hình 8. 24. Sơ đồ chân IC 74LS74 ...................................................................... 188 Hình 8.25. Hình dạng IC 74LS74 ....................................................................... 188 Hình 8.26. Khảo sát IC 74LS74 ..................................................................................189 Hình 8.27. Sơ đồ lắp ráp mạch khảo sát IC 74LS74 ...................................................191 Hình 9.1. Sơ đồ cấu trúc thanh ghi dịch 4 bít quay trái ...............................................195 Hình 9.2. Sơ đồ cấu trúc thanh ghi dịch 4 bít quay phải .............................................196 Hình 9.3. Sơ đồ mạch ghi dich 4 bit ............................................................................198 Hình 9.4. Dạng sóng ra của mạch ghi dich 4 bit quay phải.........................................198 Hình 9.5. Sơ đồ lắp ráp mạch ghi dịch 4 bít quay phải dùng IC 74LS74 ...................200 Hình 9.6. Sơ đồ chân IC 74LS164...............................................................................204 Hình 9.7. Hình dạng IC 74LS164 ................................................................................204 Hình 9.8. Sơ đồ cấu trúc IC 74LS164 .........................................................................204 Hình 9.9. Khảo sát IC 74LS164 ..................................................................................206 Hình 9.10. Sơ đồ lắp ráp khảo sát IC 74LS164 ...........................................................208 Hình 9.11. ...................................................................... Error! Bookmark not defined. Hình 9.12. ...................................................................... Error! Bookmark not defined. Hình 9.13. Khảo sát IC 74LS194 ................................................................................213 Hình 9.14. Sơ đồ lắp ráp mạch ghi dịch 4 bít quay phải dùng IC 74LS74 .................214 Hình 9.15 Mạch quảng cáo 8 đèn dùng IC74164 ........................................................218 Hình 9.10. Sơ đồ lắp mạch sáng dần tắt dần dùng IC 74LS164..................................220 Hình 10.1. Mạch đếm lên không đồng bộ Modul 16 ..................................................227 Hình 10.2. Sơ đồ lắp ráp mạch đếm lên không đồng bộ Modul 16 ............................230 Hình 10.3. Sơ đồ mạch đếm lên không đồng bộ Modul 10.........................................234 Hình 10.4. Sơ đồ lắp ráp mạch đếm lên không đồng bộ Modul 10 ............................237 Hình 10.5. Sơ đồ mạch đếm lên đồng bộ Modul 16...................................................241 Hình 10.6 Sơ đồ lắp ráp mạch đếm lên đồng bộ Modul 16.........................................243 Hình 10.7. Mạch đếm lên đồng bộ Modul 10 dùng FF-JK .........................................247 Hình 10.6. Sơ đồ lắp ráp mạch đếm lên đồng bộ Modul 16........................................249 Hình 11.1 Sơ đồ tổng quát hệ thống điện tử số ...........................................................253 Hình 11.2. Sơ đồ tổng quát mạch chuyển đổi số-tương tự ..........................................253 xiii
Hình 11.3. Mạch DAC 4bit kiểu thang điện trở khuếch đại thuận. ............................ 254 Hình 11.4. Mạch DAC 4 bitkiểu thang điện trở khuếch đại đảo................................. 255 Hình 11.5. Mạch DAC kiểu điện trở trọng số ............................................................. 256 Hình 11.6. Sơ đồ chân IC DAC 0808LCN ................................................................. 258 Hình 11.7. Hình dạng IC DAC 0808LCN................................................................... 259 Hình 11.8. Sơ đồ nguyên lý mạch khảo sát IC 0808 ................................................... 259 Hình 11.9. Sơ đồ lắp ráp mạch khảo sát IC 0808........................................................ 261 Hình 11.10 Sơ đồ khối mạch chuyển đổi ADC........................................................... 264 Hình 11.11 Sơ đồ khối mạch ADC kiểu song song .................................................... 265 Hình 11.12 Sơ đồ nguyên lý mạch ADC song song 5 mức lượng tử.......................... 266 Hình 11.13 Sơ đồ chân IC 0809 .................................................................................. 267 Hình 11.14. Hình dạng IC 0809 .................................................................................. 268 Hình 11.15 Sơ đồ nguyên lý mạch khảo sát IC 0809 .................................................. 268 Hình 11.16. Sơ đồ lắp ráp mạch ADC0809 ................................................................ 270 xiv
DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Bảng Gray 4bit ..................................................................................... 10 Bảng 1.2 Các dạng mã......................................................................................... 11 Bảng 1.3 Bảng các mã thông dụng...................................................................... 12 Bảng 1.4 Bảng mã ASCII.................................................................................... 13 Bảng 3.1 Thông số chất lượng của các loại TTL ................................................ 35 Bảng 3.2 Các thông số điện thế và dòng điện ở đầu vào và đầu ra .................... 35 Bảng 3.3 Các điều kiện hoạt động khuyến cáo ................................................... 36 Bảng 3.4 Đặc tính điện trong khoảng nhiệt độ hoạt động .................................. 36 Bảng 3.5 So sánh công suất tiêu tán và trì hoãn truyền của các loại TTL và CMOS ở nguồn cấp điện 5V ............................................................................... 45 Bảng 3.6 Bảng sau cho phép so sánh fmax của một số loại cổng nand loại TTL với CMOS ........................................................................................................... 46 Bảng 3.7Các khoảng áp nguồn cho từng loại CMOS. ........................................ 47 Bảng 3.8 Bảng thông số điện áp vào và ra của các loại CMOS ......................... 47 Bảng 3.9 Bảng so sánh dòng vào ra của một số loại CMOS với một số loại TTL ............................................................................................................................. 48 Bảng 4.4 Danh mục thiết bị, dụng cụ, vật tư cần chuẩn bị cho một bàn thực hành/ 1SV ............................................................................................................ 71 Bảng 4.6 Các dạng sai hỏng thường gặp và biện pháp khắc phục ...................... 75 Bảng 4.7 Danh mục thiết bị, dụng cụ, vật tư cần chuẩn bị cho một bàn thực hành/ 1SV ............................................................................................................ 82 Bảng 4.9 Các dạng sai hỏng thường gặp và biện pháp khắc phục ...................... 86 Bảng 5.1 Mạch logic tổ hợp ................................................................................ 90 Bảng 5.2 Danh mục thiết bị, dụng cụ, vật tư cần chuẩn bị cho một bàn thực hành/ 1SV ............................................................................................................ 91 Bảng 5.3 Trình tự thực hiện ................................................................................ 94 Bảng 5.4 Các dạng sai hỏng thường gặp và biện pháp khắc phục ...................... 95 Bảng 5.5 Bảng trạng thái mạch điện cầu thang 3 công tắc ................................. 97 Bảng 5.6 Danh mục thiết bị, dụng cụ, vật tư cần chuẩn bị cho một bàn thực hành/ 1SV ............................................................................................................ 99 Bảng 5.7 Trình tự thực hiện .............................................................................. 100 xv
Bảng 5.8. Các dạng sai hỏng thường gặp và biện pháp khắc phục ................... 102 Bảng 5.7 Trình tự thực hiện .............................................................................. 105 Bảng 5.8 Các dạng sai hỏng thường gặp và biện pháp khắc phục .................... 107 Bảng 5.9 Danh mục thiết bị, dụng cụ, vật tư cần chuẩn bị cho một bàn thực hành/ 1SV .......................................................................................................... 109 Bảng 5.10 Trình tự thực hiện ............................................................................ 110 Bảng 5.11 Các dạng sai hỏng thường gặp và biện pháp khắc phục .................. 112 Bảng 6.1 Trạng thái mạch mã hoá thập phân sang BCD khi các đầu vào tích cực ở mức cao .......................................................................................................... 115 Bảng 6.2 Danh mục thiết bị, dụng cụ, vật tư cần chuẩn bị cho một bàn thực hành/ 1SV .......................................................................................................... 117 Bảng 6.3 Trình tự thực hiện .............................................................................. 119 Bảng 6.4. Các dạng sai hỏng thường gặp và biện pháp khắc phục ................... 120 Bảng 6.6 Danh mục thiết bị, dụng cụ, vật tư cần chuẩn bị cho một bàn thực hành/ 1SV .......................................................................................................... 124 Bảng 6.8 Các dạng sai hỏng thường gặp và biện pháp khắc phục ................... 126 Bảng 6.10 Danh mục thiết bị, dụng cụ, vật tư cần chuẩn bị cho một bàn thực hành/ 1SV .......................................................................................................... 130 Bảng 6.11 Trình tự thực hiện ............................................................................ 131 Bảng 6.12 Các dạng sai hỏng thường gặp và biện pháp khắc phục .................. 132 Bảng 6.13 Bảng trạng thái Mạch giải mã BCD sang led 7 thanh (Anotchung) 134 Bảng 6.14: Bảng trạng thái của IC 74LS47 ...................................................... 136 Bảng 6.15 Danh mục thiết bị, dụng cụ, vật tư cần chuẩn bị cho một bàn thực hành/ 1SV .......................................................................................................... 138 Bảng 6.16 Trình tự thực hiện ............................................................................ 139 Bảng 6.17 Các dạng sai hỏng thường gặp và biện pháp khắc phục .................. 140 Bảng 7.2 Danh mục thiết bị, dụng cụ, vật tư cần chuẩn bị cho một bàn thực hành/ 1SV .......................................................................................................... 144 Bảng7.3 Trình tự thực hiện ............................................................................... 145 Bảng 7.4 Các dạng sai hỏng thường gặp và biện pháp khắc phục .................... 148 Bảng 7.6 Danh mục thiết bị, dụng cụ, vật tư cần chuẩn bị cho một bàn thực hành/ 1SV .......................................................................................................... 151 Bảng7.7 Trình tự thực hiện ............................................................................... 152 xvi
Bảng 7.8 Các dạng sai hỏng thường gặp và biện pháp khắc phục .................... 153 Bảng 7.10 Danh mục thiết bị, dụng cụ, vật tư cần chuẩn bị cho một bàn thực hành/1SV ........................................................................................................... 157 Bảng7.11 Trình tự thực hiện ............................................................................. 158 Bảng 7.12 Các dạng sai hỏng thường gặp và biện pháp khắc phục .................. 160 Bảng 7.13 Bảng trạng thái mạch dồn kênh tám đầu vào .................................. 161 Bảng 7.10 Danh mục thiết bị, dụng cụ, vật tư cần chuẩn bị cho một bàn thực hành/ 1SV .......................................................................................................... 163 Bảng7.14 Trình tự thực hiện ............................................................................. 164 Bảng 7.15 Các dạng sai hỏng thường gặp và biện pháp khắc phục .................. 165 Bảng 8.1 Bảng chân lý của Flip-Flop lại RS không đồng bộ, chân điều khiểu tích cực ở mức cao ................................................................................................... 170 Bảng 8.2 Bảng chân lý của FF lại RS không đồng bộ, chân điều khiểu tích cực ở mức thấp ............................................................................................................ 170 Bảng 8.8 Bảng trạng thái IC 74112................................................................... 182 Bảng 8.9 Bảng thông số kỹ thuật IC 74112 ...................................................... 183 Bảng 8.11 Trình tự thực hiện ............................................................................ 185 Bảng 8.12 Các dạng sai hỏng thường gặp và biện pháp khắc phục .................. 187 Bảng 8.13 Bảng trạng thái IC 74LS74 .............................................................. 188 Bảng 8.14 Bảng thông số kỹ thuật .................................................................... 189 Bảng 8.10 Danh mục thiết bị, dụng cụ, vật tư cần chuẩn bị cho một bàn thực hành/ 1SV .......................................................................................................... 190 Bảng 8.15 Trình tự thực hiện ............................................................................ 191 Bảng 8.16 Các dạng sai hỏng thường gặp và biện pháp khắc phục .................. 193 Bảng 9.1 bảng trạng thái mạch ghi dịch 4 bít .................................................. 197 Bảng 9.2 Danh mục thiết bị, dụng cụ, vật tư cần chuẩn bị cho một bàn thực hành/ 1SV .......................................................................................................... 199 Bảng 9.3 Trình tự thực hiện .............................................................................. 201 Bảng 9.4 Các dạng sai hỏng thường gặp và biện pháp khắc phục .................... 202 Bảng 9.5 Bảng trạng thái ................................................................................... 205 Bảng 9.6 Điều kiện hoạt động .......................................................................... 205 Bảng 9.7 Danh mục thiết bị, dụng cụ, vật tư cần chuẩn bị cho một bàn thực hành/ 1SV .......................................................................................................... 207 xvii
Bảng 9.3 Trình tự thực hiện .............................................................................. 209 Bảng 9.8 Các dạng sai hỏng thường gặp và biện pháp khắc phục .................... 210 Bảng 9.10 Bảng trạng thái ................................................................................. 212 Bảng 9.11 Bảng thông số kỹ thuật .................................................................... 212 Bảng 9.13 Trình tự thực hiện ............................................................................ 215 Bảng 9.15 Bảng trạng thái mạch ghi dịch sáng dần tắt dần 8 bít dùng IC 74164 ........................................................................................................................... 218 Bảng 9.16 Danh mục thiết bị, dụng cụ, vật tư cần chuẩn bị cho một bàn thực hành/ 1SV .......................................................................................................... 219 Bảng 10.1 Bảng trạng thái mạch đếm lên không đồng bộ 4bit (Modul 16) ..... 226 Bảng 10.2 Danh mục thiết bị, dụng cụ, vật tư cần chuẩn bị cho một bàn thực hành/ 1SV .......................................................................................................... 229 Bảng 10.3 Trình tự thực hiện ............................................................................ 230 Bảng 10.5 Bảng trạng thái mạch đếm lên không đồng bộ Modul 10 ............... 233 Bảng 10.6 Danh mục thiết bị, dụng cụ, vật tư cần chuẩn bị cho một bàn thực hành/ 1SV .......................................................................................................... 236 Bảng 10.7 Trình tự thực hiện ............................................................................ 237 Bảng 10.8 Các dạng sai hỏng thường gặp và biện pháp khắc phục .................. 238 Bảng 10.9 Bảng trạng thái mạch đếm lên đồng bộ Modul 16 .......................... 240 Bảng 10.10 Danh mục thiết bị, dụng cụ, vật tư cần chuẩn bị cho một bàn thực hành/ 1SV .......................................................................................................... 242 Bảng 10.11 Trình tự thực hiện .......................................................................... 243 Bảng 10.12 Các dạng sai hỏng thường gặp và biện pháp khắc phục ................ 245 Bảng 10.14 Bảng chuyển trạng thái của FF-JK ................................................ 246 Bảng 10.11 Trình tự thực hiện .......................................................................... 249 Bảng 10.12 Các dạng sai hỏng thường gặp và biện pháp khắc phục ................ 250 Bảng 11.1 Danh mục thiết bị, dụng cụ, vật tư cần chuẩn bị cho một bàn thực hành/ 1SV .......................................................................................................... 260 Bảng 11.2 Trình tự thực hiện ............................................................................ 261 Bảng 11.3. Các dạng sai hỏng thường gặp và biện pháp khắc phục ................. 263 Bảng 11.4 Bảng trạng thái mạch chuyển đổi ADC trực tiếp ............................ 266 Bảng 11.5 Danh mục thiết bị, dụng cụ, vật tư cần chuẩn bị cho một bàn thực hành/ 1SV .......................................................................................................... 269 xviii
Bảng 11.6 Trình tự thực hiện ............................................................................ 270 Bảng 11.7. Các dạng sai hỏng thường gặp và biện pháp khắc phục ................. 272 xix