GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN ĐÀO TẠO: KỸ THUẬT SỐ
Tên mô đun: Kỹ thuật số
Mã mô đun: MĐ 18
Thời gian thực hiện mô đunc: 40 giờ; (Lý thuyết: 16 giờ; Thực hành: 22 giờ;
Kiểm tra: 2 giờ)
I. Vị trí, tính chất của mô đun:
- Vị trí:
+ Mô đun được thực hiện sau khi sinh viên học xong các môn học, mô
đun cơ sở kỹ thuật và mô đun chuyên môn Kỹ thuật đo lường, cảm biến, Kỹ
thuật điện tử;
- Tính chất:
+ Là mô đun chuyên môn nghề.
II. Mục tiêu mô đun:
- Kiến thức:
+ Phân biệt được các đại lượng số và đại lượng tương tự
+ Trình bày được hệ đếm nhị phân
+Thuyết minh được nguyên lý làm việc của các cổng logic cơ bản
+ Trình bày nguyên lý làm việc của các mạch: Giải mã và mã hóa, Flip –
Flop, mạch tạo xung, mạch ghi dịch, mạch chuyển đổi tín hiệu
- Kỹ năng:
+ Đo, kiểm tra, phân loại được các IC số;
+ Lắp đặt được mạch điện theo sơ đồ nguyên lý.
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm:
Chấp hành nội quy học tập, tuân thủ nghiêm ngặt các quy định về an toàn,
bảo hộ lao động. Chủ động làm việc hoặc phối hợp theo nhóm.
III. Nội dung mô đun:
1. Nội dung tổng quát và phân phối thời gian:
Số
TT
Tên các bài trong môđun
Thời gian
Tổng
số
Lý
thuyết
Thực
hành
Kiểm
tra
1 Giới thiệu chung 3 3
2 Các cổng logic cơ bản 8 3 5
3 Các họ vi mạch số thông dụng 5 2 3
4 Mạch dồn kênh – phân kênh 6 2 3 1
5 Flip – Flop 5 2 3
6 Mạch tạo xung nhịp 3 1 2
7 Mạch ghi dịch 5 1 4
8 Mạch chuyển đổi tín hiệu 5 2 2 1
Cộng 40 16 22 2
BÀI 1: GIỚI THIỆU CHUNG
Giới thiệu:
Trong bài mở đầu này, chúng ta cùng tìm hiểu về tín hiệu tương
tự, tín hiệu số và cách biểu diễn hệ nhị phân trong hệ thống số.
Mục tiêu của bài:
- Biết được các đại lượng tương tự và số, các dạng tín hiệu
- Hiểu được nguyên lý làm việc
- Trình bày cách lắp đặt các linh kiện theo sơ đồ nguyên lý
- Xác định được các đại lượng tương tự và số, các dạng tín hiệu
- Biết cách kiểm tra linh kiện.
- Sử dụng dụng cụ, thiết bị đo kiểm đúng kỹ thuật
- Cẩn thận, chính xác, nghiêm chỉnh thực hiện theo quy trình
Nội dung chính
1. Các đại lượng tương tự và số
- Biểu diễn dạng tương tự: trong cách biểu diễn dạng tương tự, một đại
lượng được biểu diễn bằng hiệu điện thế, cường độ dòng điện, hay số đo chuyển
động tương quan với giá trị của đại lượng đó.
Ví dụ: Đồng hồ đo vận tốc trong xe ôtô, kim đo phải lệch tương ứng với
tốc độ hiện tại của xe và độ lệch này phải thay đổi tức thì khi vận tốc xe tăng
hay giảm.
Một ví dụ khác về đại lượng tương tự là chiếc micrô. Trong thiết bị này,
biên độ hiệu điện thế đầu ra luôn tỉ lệ với cường
độ sóng âm tác động vào màng rung của micrô ở đầu vào.
Các đại lượng tương tự có một đặc điểm rất quan trọng đó là: Đại lượng
tương tự có thể thay đổi theo một khoảng giá trị liên tục.
- Biểu diễn dạng số: Trong cách biểu diễn dạng số, đại lượng được biễu
diễn bằng các biểu tượng gọi là ký số (digit).
Ví dụ như đồng hồ hiện số, hiển thị thời gian trong ngày như giờ, phút,
giây dưới dạng số thập phân. Tuy thời gian trong ngày thay đổi liên tục, nhưng
số hiện của đồng hồ số lại thay đổi từng bước, mỗi bước là một phút hay một
giây. Nói cách khác, các đại lượng số có đặc điểm là giá trị của nó thay đổi theo
từng bước rời rạc.
Vì tính rời rạc trong biểu diễn dạng số nên khi đọc giá trị của đại lượng
số, không hề có sự mơ hồ.
Ưu điểm của kỹ thuật số so với kỹ thuật tương tự:
- Do sử dụng chuyển mạch nên nhìn chung thiết bị số dễ thiết kế hơn.
- Thông tin được lưu trữ dễ dàng
- Tính chính xác và độ tin cậy cao hơn
- Có thể lập trình để điều khiển hệ thống số.
2. Các hệ thống tương tự và số
Tín hiệu tương tự là tín hiệu có biên độ biến thiên liên tục theo thời gian.
Nó thường do các hiện tượng tự nhiên sinh ra. Thí dụ, tín hiệu đặc trưng cho
tiếng nói là tổng hợp của các tín hiệu hình sin trong dải tần số thấp với các họa
tần khác nhau.
Tín hiệu số là tín hiệu có dạng xung, gián đoạn về thời gian và biên độ chỉ
có 2 mức rõ rệt: mức cao và mức thấp. Tín hiệu số chỉ được phát sinh bởi những
mạch điện thích hợp. Để có tín hiệu số người ta phải số hóa tín hiệu tương tự
bằng các mạch biến đổi tương tự sang số (ADC)
Mạch điện tử xử lý các tín hiệu tương tự được gọi là mạch tương tự và
mạch xử lý tín hiệu số được gọi là mạch số.
Hệ thống xử lý các tín hiệu tương tự được gọi là hệ thống tương tự và hệ
thống xử lý tín hiệu số được gọi là hệ thống số.
3. Biểu diễn số nhị phân trong hệ thống số
Trong hệ thống kỹ thuật số, thông tin được xử lý đều biểu diễn dưới dạng
nhị phân. Bất kỳ thiết bị nào chỉ có hai trạng thái hoạt động đều có thể biểu diễn
được các đại lượng dưới dạng nhị phân.
Ví dụ một công tắc chỉ có hai trạng thái hoạt động là đóng hoặc mở. Ta
có, thể quy ước công tắc mở biểu diễn nhị phân 0 và công tắc đóng biểu diễn nhị
phân 1. Với quy ước này ta có thể biểu diễn số nhị phân bất kỳ. Có vô số thiết bị
chỉ có hai trạng thái hoạt động hay vận hành ở hai điều kiện đối lập nhau như:
bóng đèn (sáng/tối), điốt (dẫn/không dẫn), rơle (ngắt/đóng), …
Trong thiết bị điện tử số, thông tin nhị phân được biểu diễn bằng hiệu
điện thế (hay dòng điện) tại đầu vào hay đầu ra của mạch. Thông thường, số nhị
phân 0 và 1 được biểu diễn bằng hai mức điện thế danh định. Ví dụ: 0V có thể
biễu diễn bằng nhị phân 0 và +5V biễu diễn bằng nhị phân 1. Trên thực tế, các
số 0 hoặc 1 được biểu diễn bằng một khoảng điện thế quy định nào đó.