25
Bµi 3: hîp kªnh vµ ph©n kªnh
(Multiplexer and Demultiplexer)
A. PhÇn tãm t¾t lý thuyÕt
C¸c m¹ch logic ®−îc ph©n lµm hai lo¹i : M¹ch tæ hîp (Combinational logic
circuits) vµ m¹ch kÕ tiÕp hay cßn gäi lµ m¹ch d·y (Sequential logic circuits).
M¹ch logic tæ hîp lµ nh÷ng m¹ch cã gi¸ trÞ lèi ra t¹i mét thêi ®iÓm lµ x¸c
®Þnh chØ phô thuéc vµo c¸c gi¸ trÞ lèi vµo ë thêi ®iÓm ®ã. Kh«ng phô thuéc gi¸ trÞ
lèi ra ë thêi ®iÓm qu¸ khø. M¹ch tæ hîp ®−îc x©y dùng tõ c¸c cöa logic c¬ b¶n.
C¨n cø vµo c¸c thuËt to¸n logic ta sÏ thiÕt kÕ ®−îc m¹ch ®iÖn tö vÝ dô nh− hîp
kªnh, ph©n kªnh, gi¶i m· (decoder), céng (adder), trõ (subtractor), ®¬n vÞ logic sè
häc (Arithmetic logic Unit) ...
M¹ch d·y lµ nh÷ng m¹ch cã gi¸ trÞ lèi ra ë mét thêi ®iÓm nµo ®ã kh«ng chØ
phô thuéc vµo c¸c gi¸ trÞ lèi vµo ë thêi ®iÓm ®ã mµ cßn phô thuéc vµo gi¸ trÞ lèi ra
cña nã ë thêi ®iÓm tr−íc ®ã. Nh− vËy m¹ch d·y ®−îc x©y dùng tõ c¸c phÇn tö nhí
®ã lµ c¸c trig¬ hay cßn gäi lµ Flip - Flop. Gi¸ trÞ ®Æc biÖt cña m¹ch d·y ë tÝnh chÊt
“nhí” cña chóng. Bé ghi dÞch, bé ®Õm... thuéc vÒ m¹ch d·y.
1. Hîp kªnh (MUX).
Hîp kªnh lµ mét m¹ch tæ hîp cã nhiÒu ®Çu vµo nh−ng chØ cã mét ®Çu ra.
Hîp kªnh lµm nhiÖm vô nh− mét kho¸ chuyÓn m¹ch. Nã chuyÓn sè liÖu (data) tõ
mét trong sè ®Çu vµo D0, D1, D2 ... ®Õn ®Çu ra Y .
ViÖc lùa chän cho d÷ liÖu nµo ®−îc chuyÓn ra ®Çu ra Y nhê tÝn hiÖu logic
t¸c dông vµo ®Çu “chän läc” (Selection) S0, S1, S2 ... vµ cæng cho phÐp G (gate).
VÝ dô víi hîp kªnh 4 ®−êng vµo, 1 ®−êng ra (mét nöa IC
74LS153) cã s¬ ®å vµ ho¹t ®éng theo b¶ng ch©n lý sau:
D3 D2 D1 D0 G S0 S1 Y
d3 d2 d1 d0
d3 d2 d1 d0
d3 d2 d1 d0
d3 d2 d1 d0
d3 d2 d1 d0
1 x x
0 0 0
0 0 1
0 1 0
0 1 1
1
d0
d1
d2
d3
26
C¸c ký hiÖu d0, d1, d2, d3 chØ c¸c th«ng tin logic t−¬ng øng víi c¸c ®Çu vµo
D0, D1, D2, D3. C¸ch viÕt nh− vËy mang tÝnh chÊt tæng qu¸t h¬n.
Bé hîp kªnh nÕu cã n ®Çu vµo d÷ liÖu th× sè ®Çu chän läc S ph¶i tháa m·n:
S = log2n
Hîp kªnh lµm nhiÖm vô chän läc cho nªn cßn cã tªn lµ bé chän (Selector).
Vi m¹ch 74LS153 chøa 2 bé hîp kªnh vµo 4 ra 1.
D3
D2
D1
D0
S0
S1
G
74LS153
I3a
I2a
I1a
I0a
S1
S0
I3b
I2b
I1b
I0b
Ea
Eb
Ya
Yb
74LS153
27
2. Ph©n kªnh (DMUX)
Ph©n kªnh lµ mét m¹ch tæ hîp cã mét ®Çu vµo nh−ng cã nhiÒu ®Çu ra. Nh−
vËy ph©n kªnh ho¹t ®éng theo nguyªn t¾c ng−îc l¹i víi hîp kªnh. NhiÖm vô cña
ph©n kªnh gièng nh− c¸c kho¸ chuyÓn m¹ch, nã chuyÓn sè liÖu (data) tõ mét ®Çu
vµo vµ ph©n ph¸t ®Õn mét trong sè c¸c ®Çu ra. D−íi ®©y lµ s ®å logic cña mét
ph©n kªnh vµo 1 ra 4. §Çu vµo sè liÖu D, hai ®Çu chän lµ S0 vµ S1, ®Çu ra Y0, Y1,
Y2, Y3.
NÕu gäi n lµ sè ®Çu ra, S lµ sè ®Çu chän th× gi÷a n vµ S cã mèi quan hÖ
gièng nh− hîp kªnh:
S = log2n
D S1 S0 3
Y 2
Y 1
Y 0
Y
d 0 0
d 0 1
d 1 0
d 1 1
1 1 1 d
1 1 d 1
1 d 1 1
d 1 1 1
Y3
Y2
Y1
Y0
D
S0
S1
28
ë ®©y d lµ th«ng tin logic cña ®Çu vµo d÷ liÖu D.
S¬ ®å logic trªn ®©y gièng hÖt mét nöa s¬ ®å logic cña IC 74LS139.
CÇn l−u ý r»ng mét sè ph©n kªnh ®−îc dïng lµm bé gi¶i m· (chuyÓn tÝn hiÖu ®Çu
vµo theo m· nµy ®Õn ®Çu ra theo m· kh¸c). Do ®ã trong mét sè s¸ch cÈm nang
74LS139 ®−îc xÕp vµo lo¹i gi¶i m·/ph©n kªnh (DECODER / DEMULTIPLEXER).
A1a
A0a
Ea
A1b
A0b
Eb
Q3a
Q2a
Q1a
Q0a
Q3b
Q2b
Q1b
Q0b
74LS139
29
B. PhÇn thùc nghiÖm
1. Nghiªn cøu sù ho¹t ®éng cña ph©n kªnh 74LS139 vµo 1 ra 4 vµ
kiÓm tra b¶ng ch©n lý cña nã.
S¬ ®å thÝ nghiÖm:
C¸c b−íc tiÕn hµnh thÝ nghiÖm:
B−íc1:
Thùc hiÖn vÏ m¹ch nh− h×nh trªn b»ng c¸ch sö dông:
01 Ph©n kªnh vµo 1 ra 4 [Digital by Function/Decoder/74LS139]
03 Logic switch [Switches/Digital/Logic Switch] (s)
04 Logic Display [Displays/Digital/Logic Display] (9)
Chó ý:
[ ] §−êng dÉn ®Ó lÊy linh kiÖn trong th− viÖn
( ) Ký hiÖu phÝm t¾t
B−íc 2:
Sau khi vÏ xong m¹ch, b¹n nhÊp lªn nót “Run” trªn thanh c«ng cô. KÝch
chuét vµo c¸c logic switch ®Ó lÇn l−ît thay ®æi c¸c møc logic cña c¸c
logic switch. H·y quan s¸t sù thay ®æi c¸c tr¹ng th¸i ë lèi ra L0, L1, L2, L3.
B−íc 3:
- Thay ®æi c¸c gi¸ trÞ logic lèi vµo D, S0, S1 th«ng qua c¸c logic switch,
quan s¸t gi¸ trÞ logic lèi ra L0, L1, L2, L3 vµ ®iÒn ®Çy ®ñ vµo b¶ng
ch©n lý.
- So s¸nh víi b¶ng ch©n lý ë phÇn lý thuyÕt
2. X©y dùng ph©n kªnh vµo 1 ra 8 b»ng 74LS139
S¬ ®å thÝ nghiÖm
§Çu vµo §Çu ra
DS
1 S0 L3 L2 L1 L0
1xx
000
001
010
011
S1
5V
S0
5V
D
0V
L3 L2 L1 L0
74LS139
A1a
A0a
Ea
A1b
A0b
Eb
Q3a
Q2a
Q1a
Q0a
Q3b
Q2b
Q1b
Q0b