Phoøng thí nghieäm Ñieän Töû Xung Soá Taøi lieäu thí nghieäm Soá
Hoï teân:..........................................
Lôùp:...............................................
Nhoùm: ...........................................
Baøn soá:..........................................
BAØI 1
KHAÛO SAÙT COÅNG LOGIC
MUÏC ÑÍCH VAØ YEÂU CAÀU THÍ NGHIEÄM
Giuùp sinh vieân baèng thöïc nghieäm khaûo saùt :
• Khaûo saùt möùc logic.
• Khaûo saùt caùc loaïi coång cô baûn.
• Khaûo saùt caáu truùc cuûa moät soá coång cô baûn
• Khaûo saùt moät soá maïch logic öùng duïng thoâng thöôøng.
• Khaûo saùt moät soá tính chaát cô baûn cuûa hoï vi maïch TTL, CMOS.
THIEÁT BÒ SÖÛ DUÏNG
1. Thieát bò chính cho thí nghieäm ñieän töû soá DTS21.
2. Dao ñoäng kyù 3 tia.
3. Khoái thí nghieäm DM- 201.
4. Daây noái.
PHAÀN I : CÔ SÔÛ LYÙ THUYEÁT
Phaàn naøy nhaèm toùm löôïc nhöõng vaán ñeà lyù thuyeát thaät caàn thieát phuïc vuï cho baøi thí
nghieäm vaø caùc caâu hoûi chuaån bò ñeå sinh vieân phaûi ñoïc kyõ vaø traû lôøi tröôùc ôû nhaø.
Nhöõng thoâng soá quan troïng cuûa vi maïch soá laø: möùc logic, treã truyeàn ñaït, coâng
suaát, ñoä oån ñònh nhieãu, khaû naêng maéc taûi vaøo, ra (Fanin, Fanout)
Moät soá coâng ngheä cheá taïo vi maïch soá: hoï PMOS, NMOS, CMOS, ECL, IIL,
TTL,... trong phaàn thí nghieäm naøy sinh vieân seõ khaûo saùt caùc coång logic chuû yeáu
ôû hai hoï thoâng duïng hieän nay TTL vaø CMOS
I.1. MÖÙC LOGIC.
• Möùc logic laø thoâng soá quan troïng cuûa vi maïch soá, caùc döõ lieäu (thoâng tin)
trong kyõthuaät soá ñöôïc maõ hoùa ôû 2 möùc logic [0] vaø [1]
• Möùc Logic laø giaù trò ñieän aùp vaøo, ra quy ñònh cho caùc soá nhò phaân 0 vaø 1
• Trong thöïc teá, giaù trò ñieän aùp coù theå bieán ñoåi chuùt ít do khaû naêng cuûa caùc
phaàn töû trong maïch, do söï bieán ñoåi cuûa nguoàn cung caáp, do nhieät ñoä vaø moät
soá thoâng soá khaùc. Thoâng thöôøng caùc nhaø cheá taïo seõ ñöa ra giaù trò lôùn nhaát vaø
nhoû nhaát cuûa ñieän aùp cho pheùp ñoái vôùi möùc logic 0 vaø möùc logic 1
ÑH Kyõ Thuaät Coâng Ngheä Trang 1
Phoøng thí nghieäm Ñieän Töû Xung Soá Taøi lieäu thí nghieäm Soá
• Möùc logic [0] vaø [1] töông öùng cho TTL vaø CMOS nhö sau (giaû söû raèng
TTL vaø CMOS cuøng caáp nguoàn +5V)
TTL CMOS
LOGIC 0
LOGIC 1
Khoâng xaùc
ñònh
0V
1,5V
3,5V
5,0V
I.2. NHAÉC LAÏI CAÙC COÅNG LOGIC CÔ BAÛN.
LOGIC 0
LOGIC 1
Khoâng xaùc
ñònh
0V
0,8V
2,0V
5,0V
a. Coång ÑEÄM
Bieåu thöùc Boolean coù daïng: Y = A
b. Coång NOT:
Bieåu thöùc Boolean coù daïng:
c. Coång AND: Laø coång coù ít nhaát 2 ngoõ vaøo vaø 1 ngoõ ra. Bieåu thöùc Boolean
coù daïng: Y = A.B
Y=A.B
A
B
d. Coång NAND: LaØ coång coù ít nhaát 2 ngoõ vaøo vaø 1 ngoõ ra. Bieåu thöùc
Boolean coù daïng: BAY .=
A
B
Y= A
Baûng söï thaät
Ngoõ vaøo Ngoõ ra
A Y=A
0 1
1 0
Baûng söï thaät
Ngoõ vaøo Ngoõ ra
A Y=A
0 0
1 1
Y= A.B
Y
=
A
Baûng söï thaät
Ngoõ vaøo Ngoõ ra
A B Y
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
Y = A
A
A
Baûng söï thaät
Ngoõ vaøo Ngoõ ra
A B BAY .=
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0
ÑH Kyõ Thuaät Coâng Ngheä Trang 2
Phoøng thí nghieäm Ñieän Töû Xung Soá Taøi lieäu thí nghieäm Soá
e. Coång OR: Laø coång coù ít nhaát 2 ngoõ vaøo vaø 1 ngoõ ra. Bieåu thöùc Boolean coù
daïng: Y=A+B
A
B
Y=A+B
f. Coång NOR: Laø coång coù ít nhaát 2 ngoõ vaøo vaø 1 ngoõ ra. Bieåu thöùc Boolean
coù daïng:
g. Coång EX-OR: LaØ coång chæ coù 2 ngoõ vaøo vaø 1 ngoõ ra. Bieåu thöùc Boolean
coù daïng: Y=A⊕ B
I.3. CAÙC DAÏNG MAÏCH NGOÕ RA.
a. Ngoõ ra keùo leân thuï ñoäng – Passive-Pull-
Up
b. Ngoõ ra coät chaïm hay keùo leân tích cöïc
(totempole hay active – pull – up)
Öu ñieåm: toác ñoä chuyeån maïch cao
(Zout nhoû)
Nhöôïc ñieåm: coù khaû naêng hoûng maïch
khi noái chung caùc ngoõ ra caùc coång
loaïi naøy vôùi nhau
c. Ngoõ ra 3 traïng thaùi: Traïng thaùi 0,
traïng thaùi 1, traïng thaùi trôû khaùng cao
(HiZ)
Baûng söï thaät
Ngoõ vaøo Ngoõ ra
A B Y=A+B
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
OUT
Rc
Vcc
OUT
Rc
Vcc
Maïch lo
g
ic
Maïch logic
Baûng söï thaät
Ngoõ vaøo Ngoõ ra
A B
Y=
B
A
+
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 0
B
A
Y
=A⊕B
Baûng söï thaät
Ngoõ vaøo Ngoõ ra
A B Y=A⊕B
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
Y
A
B
=
B
+
A
ÑH Kyõ Thuaät Coâng Ngheä Trang 3
Phoøng thí nghieäm Ñieän Töû Xung Soá Taøi lieäu thí nghieäm Soá
Sô ñoà taàng ra cuoái cuõng gioáng nhö taàng ra keùo leân tích cöïc ôû phaàn b, trong ñoù
2 transistor töông ñöông 2 khoùa ñieän töû, chæ khaùc laø nhôø tín hieäu ñieàu khieån coù
theå taïo theâm traïng thaùi trôû khaùng cao
Zt
OUT
Rc
Vcc
Ma
ch lo
ic
+5V
K
2
K
1
+5V
K
2
K
1
+5V
K
2
K
1
d. Ngoõ ra cöïc thu hôû
OUT RMaïch logic
Vcc
Ñoái vôùi caùc coång khaûo saùt coù maïch ra keùo leân tích
cöïc ta khoâng theå noái chung caùc ngoõ ra laïi vôùi
nhau bôûi vì caùch noái nhö vaäy coù theå laøm hö IC
Maïch coù cöïc thu hôû coù theå ñöôïc söû duïng nhö maïch
logic thoâng thöôøng baèng caùch maéc theâm R leân
nguoàn. Giaù trò R phuï thuoäc vaøo taûi maéc ñaàu ra. Taûi
coù theå laø caùc maïch TTL khaùc hay LED...
Öu ñieåm: ñeå ñaûm baûo ñöôïc soá Fanout coù theå choïn R
thích hôïp vôùi tình traïng cuûa taûi, coù theå noái chung caùc
ñaàu ra vaø duøng chung moät ñieän trôû R, luùc naøy ñieåm noái
chung thöïc hieän chöùc naêng AND caùc ngoõ ra.
Hình b Gheùp caùc coång NOT
duøng cöïc thu hôû
Sô ñoà maïch ñieån hình cuûa 1
coång NAND cöïc thu hôû nhö
hình beân
û
12
E
12
12
12
D
Y
+5V
C
12
A
B
Khi noái chung nhieàu ñaàu ra (hình b)
maïch hoaït ñoäng nhö sau:
• Y = [ 1 ] khi taát caû caùc coång ñeàu coù
möùc logic ra laø [ 1 ]
• Y = [ 0 ] khi ít nhaát moät trong caùc
coång coù möùc ra laø [ 0 ]
A
Y
R3
VCC
R1 R2
B
ÑH Kyõ Thuaät Coâng Ngheä Trang 4
Phoøng thí nghieäm Ñieän Töû Xung Soá Taøi lieäu thí nghieäm Soá
PHAÀN II : TIEÁN TRÌNH THÍ NGHIEÄM
Sau khi ñaõ hieåu kyõ nhöõng vaán ñeà lyù thuyeát ñöôïc nhaéc laïi vaø nhaán maïnh ôû PHAÀN
I, phaàn naøy bao goàm trình töï caùc böôùc phaûi tieán haønh taïi phoøng thí nghieäm.
II.1. KHAÛO SAÙT MÖÙC LOGIC CUÛA DATA SWITCHES:
1. Noái daây nhö hình 1 (Ñöôøng keû ñaäm laø daây noái) Löu yù: Ñieän trôû 1K ñaõ noái
saün beân trong maïch.
Hình 1.1
LS1
[
1]
[
0]
A
1k
LED1
2. Caùc böôùc thöïc hieän:
Böôùc 1: Thay ñoåi DataSwitches (LS1) laàn löôït ôû 2 vò trí [0] vaø [1]
Böôùc 2: Quan saùt LED1. Ghi nhaän vaøo baûng 1.1.
Böôùc 3: Duøng ñoàng hoà DVM (ñaët cheá ñoä ño DC) ño möùc ñieän aùp taïi A, ghi keát
quaû vaøo baûng 1.1.
Baûng 1.1
Vò trí LS1 Traïng thaùi LED Ñieän aùp taïi A Kyù hieäu möùc logic [0], [1]
0 º Saùng º Taét VA =
1 º Saùng º Taét VA =
II.2. KHAÛO SAÙT CAÙC COÅNG CÔ BAÛN HOÏ TTL
II.2.1. Khaûo saùt coång ñaûo
1. Maûng thí nghieäm : Maûng D 1-1 (Hình 1-2)
2. Caáp nguoàn +5V cuûa nguoàn DC POWER SUPPLY cho maûng D 1-1.
C
A
Hình 1.2
LS1
[1]
[0]
N
1k LED1
3. Thöïc hieän noái daây nhö hình 1.2 (Ñöôøng keû ñaäm laø daây noái)
4. Caùc böôùc thöïc hieän:
ÑH Kyõ Thuaät Coâng Ngheä Trang 5