Bài giảng Kỹ thuật số ứng dụng - Chương 2: Các phần tử logic cơ bản - Cổng logic (Phần 1)
Chѭѫng 2. Các phҫn tӱ logic cѫ bҧn - Cәng logic
Trang 23
Chѭѫng 2
CÁC PHҪN TӰ LOGIC CѪ BҦN
2.1. KHÁI NIӊM Vӄ MҤCH SӔ
2.1.1. Mҥch tѭѫng tӵ
0ҥch tѭѫng tӵ (còn gӑi là mҥch Analog) là mҥch dùng ÿӇ xӱ lý các tín hiӋu tѭѫng tӵ. Tín hiӋu
Wѭѫng tӵ là tín hiӋu có biên ÿӝ biӃn thiên liên tөc theo thӡi gian.
ViӋc xӱ lý bao gӗm các vҩn ÿӅ: ChӍnh lѭu, khuӃch ÿҥi, ÿLӅu chӃ, tách sóng…
Nhѭӧc ÿLӇm cӫa mҥch tѭѫng tӵ:
- Khҧ năng chӕng nhiӉu thҩp (nhiӉu dӉ xâm nhұp).
- ViӋc phân tích thiӃt kӃ mҥch phӭc tҥp.
ĈӇ khҳc phөc nhӳng nhѭӧc ÿLӇm này ngѭӡi ta sӱ dөng mҥch sӕ.
2.1.2. Mҥch sӕ
0ҥch sӕ (còn gӑi là mҥch Digital) là mҥch dùng ÿӇ xӱ lý tín hiӋu sӕ. Tín hiӋu sӕ là tín hiӋu có
biên ÿӝ biӃn thiên không liên tөc theo thӡi gian hay còn gӑi là tín hiӋu gián ÿRҥn, ÿѭӧc biӇu diӉn
Gѭӟi dҥng sóng xung vӟi 2 mӭc ÿLӋn thӃ cao và thҩp mà tѭѫng ӭng vӟi hai mӭc ÿLӋn thӃ này là hai
Pӭc logic 1 và 0 cӫa mҥch sӕ.
ViӋc xӱ lý trong mҥch sӕ bao gӗm các vҩn ÿӅ nhѭ:
- Lӑc sӕ.
- ĈLӅu chӃ sӕ / Giҧi ÿLӅu chӃ sӕ.
- Mã hóa / Giҧi mã …
Ѭu ÿLӇm cӫa mҥch sӕ so vӟi mҥch tѭѫng tӵ :
- Ĉӝ chӕng nhiӉu cao (nhiӉu khó xâm nhұp).
- Phân tích thiӃt kӃ mҥch sӕ tѭѫng ÿӕi ÿѫn giҧn.
Vì vұy, hiӋn nay mҥch sӕꢀÿѭӧc sӱ dөng khá phә biӃn trong tҩt cҧ các lƭnh vӵc nhѭ: Ĉo lѭӡng sӕ,
truyӅn hình sӕ, ÿLӅu khiӇn sӕ. . .
2.1.3. Hӑ logic dѭѫng/âm
Trҥng thái logic cӫa mҥch sӕ có thӇ biӇu diӉn bҵng mҥch ÿLӋn ÿѫn giҧn nhѭ trên hình 2.1:
Hoҥt ÿӝng cӫa mҥch ÿLӋn này nhѭ sau:
K
- K Mӣ : Ĉèn Tҳt
- K Ĉóng : Ĉèn Sáng
Ĉ
vi
Trҥng thái Ĉóng/Mӣ cӫa khóa K hoһc trҥng thái Sáng/Tҳt cӫa
ÿèn Ĉ cNJng ÿѭӧc ÿһc trѭng cho hai trҥng thái logic cӫa mҥch sӕ.
Hình 2.1
Khoa ĈTVT – ĈHBKĈN – Tháng 08.2006
Trang 24
&NJng có thӇ thay khóa K bҵng khóa ÿLӋn tӱ dùng BJT nhѭ sau (hình 2.2):
+Vcc
-
Vcc
Rc
Rc
V0
V0
RB
RB
Vi
Vi
Q
Q
b)
a)
Hình 2.2. Bi͋u di͍n tr̩ng thái logic cͯa m̩ch s͙ b̹ng khóa ÿL͏n t͵ dùng BJT
Giҧi thích các sѫꢀÿӗ mҥch:
Hình 2.2a:
- Khi Vi = 0 : BJT tҳt
V0 = +Vcc
®
- Khi Vi = Vcc : BJT dүn bão hòa ® V0 = Vces = 0,2 (V) » 0 (V).
Hình 2.2b:
- Khi Vi = 0
: BJT tҳt
V0 = -Vcc
®
- Khi Vi = -Vcc : BJT dүn bão hòa ® V0 = Vces = -Vecs = - 0,2 (V) » 0 (V).
9ұy, trong cҧ 2 sѫꢀÿӗ mӭc ÿLӋn thӃ vào/ra cӫa khoá ÿLӋn tӱ dùng BJT cNJng tѭѫng ӭng vӟi 2
trҥng thái logic cӫa mҥch sӕ.
Ngѭӡi ta phân biӋt ra hai hӑ logic tùy thuӝc vào mӭc ÿLӋn áp:
- NӃu chӑn :
- NӃu chӑn :
Vlogic 1 > Vlogic 0 ® Kӑ logic dѭѫng
Vlogic 1 < Vlogic 0 ® Kӑ logic âm
Logic dѭѫng và logic âm là nhӳng hӑ logic tӓ, ngoài ra còn có hӑ logic mӡ (Fuzzy Logic) hiӋn
ÿang ÿѭӧc ӭng dөng khá phә biӃn trong các thiӃt bӏꢀÿLӋn tӱ và các hӋ thӕng ÿLӅu khiӇn tӵꢀÿӝng.
2.2. CӘNG LOGIC (LOGIC GATE)
2.2.1. Khái niӋm
&әng logic là mӝt trong các thành phҫn cѫ bҧn ÿӇ xây dӵng mҥch sӕ. Cәng logic ÿѭӧc chӃ tҥo
trên cѫ sӣ các linh kiӋn bán dүn nhѭ Diode, BJT, FET ÿӇ hoҥt ÿӝng theo bҧng trҥng thái cho trѭӟc.
Có ba cách phân loҥi cәng logic:
- Phân loҥi cәng theo chӭc năng: BUFFER, NOT, AND, OR, NAND, NOR, XOR, XNOR
- Phân loҥi cәng theo phѭѫng pháp chӃ tҥo: Diode, BJT, MOSFET
- Phân loҥi cәng theo ngõ ra: Totem-pole, Open-Collector, Tri-states
2.2.2. Phân loҥi cәng logic theo chӭc năng
1. Cәng ĈӊM (BUFFER)
Chѭѫng 2. Các phҫn tӱ logic cѫ bҧn - Cәng logic
Trang 25
&әng ÿӋm (BUFFER) hay còn gӑi là cәng không ÿҧo là cәng có mӝt ngõ vào và mӝt ngõ ra vӟi
ký hiӋu và bҧng trҥng thái hoҥt ÿӝng nhѭ hình vӁ.
Phѭѫng trình logic mô tҧ hoҥt ÿӝng cӫa cәng ÿӋm: y = x
%ҧng trҥng thái
x
y
y
x
0
0
1
1
Hình 2.3. Ký hi͏u và b̫ng tr̩ng thái cͯa c͝ng ÿ͏m
Trong ÿó:
- x là ngõ vào có trӣ kháng vào Zv vô cùng lӟn ® do ÿó dòng vào cӫa cәng ÿӋm rҩt nhӓ.
- y là ngõ ra có trӣ kháng ra Zra nhӓ ® cәng ÿӋm có khҧ năng cung cҩp dòng ngõ ra lӟn.
Chính vì vұy ngѭӡi ta sӱ dөng cәng ÿӋm theo 2 ý nghƭa sau:
- Dùng ÿӇ phӕi hӧp trӣ kháng.
- Dùng ÿӇ cách ly và nâng dòng cho tҧi.
9Ӆ phѭѫng diӋn mҥch ÿLӋn có thӇ xem cәng ÿӋm (cәng không ÿҧo) giӕng nhѭ mҥch khuyӃch ÿҥi C
chung (ÿӗng pha).
2.Cәng ĈҦO (NOT)
&әng ĈҦO (còn gӑi là cәng NOT) là cәng logic có 1 ngõ vào và 1 ngõ ra, vӟi ký hiӋu và bҧng
trҥng thái hoҥt ÿӝng nhѭ hình vӁ:
%ҧng trҥng thái:
x
y
y
x
1
0
1
0
Hình 2.4. Ký hi͏u và b̫ng tr̩ng thái ho̩t ÿ͡ng cͯa c͝ng ÿ̫o
Phѭѫng trình logic mô tҧ hoҥt ÿӝng cӫa cәng ĈҦO: y = x
&әng ÿҧo giӳ chӭc năng nhѭ mӝt cәng ÿӋm, nhѭng ngѭӡi ta gӑi là ÿӋm ÿҧo vì tín hiӋu ngõ ra
ngѭӧc mӭc logic (ngѭӧc pha) vӟi tín hiӋu ngõ vào.
Trong thӵc tӃ ta có thӇ ghép hai cәng ĈҦO nӕi tҫng vӟi nhau ÿӇ thӵc hiӋn chӭc năng cӫa cәng
ĈӊM (cәng không ÿҧo):
x
x
x
x = x
Hình 2.5. S͵ dͭng 2 c͝ng Ĉ̪O t̩o ra c͝ng Ĉ͎M
9Ӆ phѭѫng diӋn mҥch ÿLӋn, cәng ĈҦO giӕng nhѭ tҫng khuyӃch ÿҥi E chung.
Khoa ĈTVT – ĈHBKĈN – Tháng 08.2006
3. Cәng VÀ (AND)
Trang 26
&әng AND là cәng logic thӵc hiӋn chӭc năng cӫa phép toán nhân logic các tín hiӋu vào. Cәng
AND 2 ngõ vào có 2 ngõ vào 1 ngõ ra ký hiӋu nhѭ hình vӁ:
x1
Phѭѫng trình logic mô tҧ hoҥt ÿӝng cӫa cәng AND:
y = x1.x2
y
%ҧng trҥng thái hoҥt ÿӝng cӫa cәng AND 2 ngõ vào:
x2
x1
0
x2
0
y
0
0
0
1
Hình 2.6. C͝ng AND
0
1
1
0
1
1
7ӯ bҧng trҥng thái này có nhұn xét: Ngõ ra y chӍ bҵng 1 (mӭc logic 1) khi cҧ 2 ngõ vào ÿӅu bҵng
1, ngõ ra y bҵng 0 (mӭc logic 0) khi có mӝt ngõ vào bҩt kǤ (x1 hoһc x2) bҵng 0.
Xét trѭӡng hӧp tәng quát cho cәng AND có n ngõ vào x1, x2 ... xn:
0
1
$xi = 0
ì
í
î
x1
xn
yAND=
y
" xi = 1 (i = 1,n)
9̵y, ÿ̿c ÿL͋m cͯa c͝ng AND là: ngõ ra y ch͑ b̹ng 1
khi ṱt c̫ các ngõ vào ÿ͉u b̹ng 1, ngõ ra y b̹ng 0 khi
có ít nh̭t m͡t ngõ vào b̹ng 0.
Hình 2.7. C͝ng AND vͣi n ngõ vào
6ӱ dөng cәng AND ÿӇꢀÿóng mӣ tín hiӋu:
Cho cәng AND có hai ngõ vào x1 và x2. Ta chӑn:
- x1ꢀÿóng vai trò ngõ vào ÿLӅu khiӇn (control).
- x2ꢀÿóng vai trò ngõ vào dӳ liӋu (data).
Xét các trѭӡng hӧp cө thӇ sau ÿây:
- Khi x1= 0: y = 0 bҩt chҩp trҥng thái cӫa x2, ta nói F͝ng AND khóa lҥi không cho dӳ liӋu ÿѭa
vào ngõ vào x2 qua cәng AND ÿӃn ngõ ra.
ì
ï x =0Þ y =0
2
-
Khi x1 = 1
Þ y = x
íï x =1Þ y =1
2
2
î
Ta nói F͝ng AND mͧ cho dӳ liӋu ÿѭa vào ngõ vào x2 qua cәng AND ÿӃn ngõ ra.
9ұy, có thӇ sӱ dөng mӝt ngõ vào bҩt kǤ cӫa cәng AND ÿóng vai trò tín hiӋu ÿLӅu khiӇn cho phép
hoһc không cho phép luӗng dӳ liӋu ÿi qua cәng AND.
6ӱ dөng cәng AND ÿӇ tҥo ra cәng logic khác:
1Ӄu sӱ dөng 2 tә hӧp ÿҫu và cuӕi trong bҧng giá trӏ cӫa cәng AND và nӕi cәng AND theo sѫꢀÿӗ
nhѭ hình 3.8 thì có thӇ sӱ dөng cәng AND ÿӇ tҥo ra cәng ÿӋm.
Trong thӵc tӃ, có thӇ tұn dөng hӃt các cәng chѭa dùng trong IC ÿӇ thӵc hiӋn chӭc năng cӫa các
Fәng logic khác.
Chѭѫng 2. Các phҫn tӱ logic cѫ bҧn - Cәng logic
Trang 27
x1
+x = 0 ĺ x1= x2= 0 ĺ y = 0
+x = 1 ĺ x1= x2= 1 ĺ y = 1 ĺ y = x
y
x2
Hình 2.8. S͵ dͭng c͝ng AND t̩o ra c͝ng ÿ͏m.
4. Cәng HOҺC (OR)
&әng OR là cәng thӵc hiӋn chӭc năng cӫa phép toán cӝng logic các tín hiӋu vào. Trên hình vӁ là
ký hiӋu cӫa cәng OR 2 ngõ vào:
Phѭѫng trình logic cәng OR 2 ngõ vào: y = x1 + x2
x1
x1
x2
y
y
x2
Ký hiӋu Châu Âu
Ký hiӋu theo Mӻ, Nhұt, Úc
Hình 2.9a C͝ng OR 2 ngõ vào
%ҧng trҥng thái mô tҧ hoҥt ÿӝng:
x1
0
x2
0
y = x1+x2
0
1
1
1
0
1
1
0
1
1
Xét trѭӡng hӧp tәng quát ÿӕi vӟi cәng OR có n ngõ vào.
Phѭѫng trình logic:
x1
y
xn
Hình 2.9b C͝ng OR n ngõ vào
1
0
$xi = 1
ì
í
î
yOR
=
" xi = 0 (i = 1,n)
Ĉ̿c ÿL͋m cͯa c͝ng OR là: Tín hi͏u ngõ ra ch͑ b̹ng 0 khi và ch͑ khi ṱt c̫ các ngõ vào ÿ͉u
E̹ng 0, ng˱ͫc l̩i tín hi͏u ngõ ra b̹ng 1 khi ch͑ c̯n có ít nh̭t m͡t ngõ vào b̹ng 1.
6ӱ dөng cәng OR ÿӇꢀÿóng mӣ tín hiӋu:
Xét cәng OR có 2 ngõ vào x1, x2. NӃu chӑn x1 là ngõ vào ÿLӅu khiӇn (control), x2 ngõ vào dӳ liӋu
(data), ta có các trѭӡng hӧp cө thӇ sau ÿây:
- x1= 1: y = 1, y luôn bҵng 1 bҩt chҩp x2 ® Ta nói F͝ng OR khóa không cho dӳ liӋu ÿi qua.
Khoa ĈTVT – ĈHBKĈN – Tháng 08.2006
Trang 28
ì
ï x = 0 Þ y = 0
2
- x1= 0:
Þ y = x ® Ta nói F͝ng OR mͧ cho dӳ liӋu tӯ ngõ vào x2 qua
íï x =1Þ y =1
2
2
î
Fәng ÿӃn ngõ ra y.
6ӱ dөng cәng OR ÿӇ thӵc hiӋn chӭc năng cәng logic khác: 6ӱ dөng hai tә hӧp giá trӏꢀÿҫu và
cuӕi cӫa bҧng trҥng thái cӫa cәng OR và nӕi mҥch cәng OR nhѭ sѫꢀÿӗ:
- x = 0, x = x = 0
y = 0
Þ
1
2
- x = 1, x1 = x2 = 1 Þ y = 1 Þ y = x: cәng OR ÿóng vai trò nhѭ cәng ÿӋm.
x1
y
x
x2
Hình 2.10. S͵ dͭng c͝ng OR làm c͝ng ÿ͏m
5. Cәng NAND
Ĉây là cәng thӵc hiӋn phép toán nhân ÿҧo, vӅ sѫꢀÿӗ logic cәng NAND gӗm 1 cәng AND mҳc
Qӕi tҫng vӟi 1 cәng NOT, ký hiӋu và bҧng trҥng thái cәng NAND ÿѭӧc cho nhѭ trên hình:
x1
x2
y
x1
0
x2
0
y
1
1
1
0
0
1
x1
x2
1
0
y
1
1
Hình 2.11. C͝ng NAND: Ký hi͏u, s˯ꢀÿ͛ logic t˱˯ng ÿ˱˯ng và b̫ng tr̩ng thái
Phѭѫng trình logic mô tҧ hoҥt ÿӝng cӫa cәng NAND 2 ngõ vào:
y = x1.x2
x1
Xét trѭӡng hӧp tәng quát: Cәng NAND có n ngõ vào.
y
xn
Hình 2.12.C͝ng NAND n ngõ vào
1
0
$xi = 0
ì
í
î
yNAND
=
" xi = 1 (i = 1,n)
9̵y, ÿ̿c ÿL͋m cͯa c͝ng NAND là: tín hi͏u ngõ ra ch͑ b̹ng 0 khi ṱt c̫ các ngõ vào ÿ͉u b̹ng
1, và tín hi͏u ngõ ra sͅ b̹ng 1 khi ch͑ c̯n ít nh̭t m͡t ngõ vào b̹ng 0.
6ӱ dөng cәng NAND ÿӇꢀÿóng mӣ tín hiӋu:
Xét cәng NAND có hai ngõ vào. Chӑn x1 là ngõ vào ÿLӅu khiӇn (control), x2 là ngõ vào dӳ liӋu
(data), lҫn lѭӧt xét các trѭӡng hӧp sau:
- x1= 0: y = 1 (y luôn bҵng 1 bҩt chҩp giá trӏ cӫa x2) ta nói F͝ng NAND khóa.
ì
ï x = 0Þ y =1
2
- x1= 1:
Þ y = x ® &͝ng NAND mͧ cho dӳ liӋu vào ngõ vào x2ꢀÿӃn
íï x =1Þ y = 0
2
2
î
ngõ ra ÿӗng thӡi ÿҧo mӭc tín hiӋu ngõ vào x2, lúc này cәng NAND ÿóng vai trò là cәng ĈҦO.
Chѭѫng 2. Các phҫn tӱ logic cѫ bҧn - Cәng logic
Trang 29
6ӱ dөng cәng NAND ÿӇ tҥo các cәng logic khác:
- dùng cәng NAND tҥo cәng NOT:
x1
y
x
x
y
x2
y =
x1x2 = x1 + x2 = x
Hình 2.13a.Dùng c͝ng NAND t̩o c͝ng NOT
- dùng cәng NAND tҥo cәng BUFFER (cәng ÿӋm):
x1
x
x
y
y
x
x2
y = x = x
Hình 2.13b.Dùng c͝ng NAND t̩o c͝ng Ĉ͎M (BUFFER)
- dùng cәng NAND tҥo cәng AND:
x1
x1
x2
y
x1.x2
y = x1 x2 = x1.x2
x2
Hình 2.13c. S͵ dͭng c͝ng NAND t̩o c͝ng AND
- dùng cәng NAND tҥo cәng OR:
x1
x1
x2
x1
y
y
x2
x2
y = x1.x2 = x1 + x2 = x1 + x2
Hình 2.13d. Dùng c͝ng NAND t̩o c͝ng OR
Khoa ĈTVT – ĈHBKĈN – Tháng 08.2006
6. Cәng NOR
Trang 30
&әng NOR, còn gӑi là cәng Hoһc-Không, là cәng thӵc hiӋn chӭc năng cӫa phép toán cӝng ÿҧo
logic, là cәng có hai ngõ vào và mӝt ngõ ra có ký hiӋu nhѭ hình vӁ:
Phѭѫng trình logic mô tҧ hoҥt ÿӝng cӫa cәng :
y =
x1 + x2
x1
x1
y
y
x2
Ký hiӋu theo Châu Âu
x2
Ký hiӋu theo Mӻ, Nhұt
Hình 2.14. Ký hi͏u c͝ng NOR
%ҧng trҥng thái mô tҧ hoҥt ÿӝng cӫa cәng NOR :
x1 x2
y
1
0
0
0
0
0
0
1
1
1
0
1
Xét trѭӡng hӧp tәng quát cho cәng NOR có n ngõ vào.
x1
0
1
$xi = 1
ì
í
î
y
yNOR=
" xi = 0 (i =1,n)
xn
Hình 2.15. C͝ng NOR n ngõ vào
9̵y ÿ̿c ÿL͋m cͯa c͝ng NOR là: Tín hi͏u ngõ ra ch͑
E̹ng 1 khi ṱt c̫ các ngõ vào ÿ͉u b̹ng 0, tín hi͏u ngõ
ra sͅ b̹ng 0 khi có ít nh̭t m͡t ngõ vào b̹ng 1.
6ӱ dөng cәng NOR ÿӇꢀÿóng mӣ tín hiӋu:
Xét cәng NOR có 2 ngõ vào, chӑn x1 là ngõ vào ÿLӅu khiӇn, x2 là ngõ vào dӳ liӋu. Ta có:
- x1= 1: y = 0 (y luôn bҵng 0 bҩt chҩp x2), ta nói F͝ng NOR khóa không cho dӳ liӋu ÿi qua.
ì
ï x = 0Þ y =1
2
- x1= 0:
® ta nói F͝ng NOR mͧ cho dӳ liӋu tӯ ngõ vào x2 qua
Þ y = x
íï x =1Þ y = 0
2
2
î
Fәng NOR ÿӃn ngõ ra ÿӗng thӡi ÿҧo mӭc tín hiӋu ngõ vào x2, lúc này cәng NOR ÿóng vai trò
là cәng ĈҦO.
6ӱ dөng cәng NOR ÿӇ thӵc hiӋn chӭc năng cәng logic khác:
- Dùng cәng NOR làm cәng NOT:
x
x1
x2
y
x
y
y = x1 + x2 = x1.x2 = x
Hình 2.16a. S͵ dͭng c͝ng NOR t̩o c͝ng NOT
Chѭѫng 2. Các phҫn tӱ logic cѫ bҧn - Cәng logic
- Dùng cәng NOR làm cәng OR :
Trang 31
x1
x2
x1
x2
x1 + x2
y
y
y = x1 + x2 = x1 + x2
Hình 2.16b. S͵ dͭng c͝ng NOR t̩o c͝ng OR
- Dùng cәng NOR làm cәng BUFFER :
x1
x
y
x
y
x
x2
y =
x = x
Hình 2.16c. S͵ dͭng c͝ng NOR t̩o c͝ng BUFFER
- Dùng cәng NOR làm cәng AND :
x1
x1
x2
x1
y
y
x2
x2
y =
x1 + x2 = x1.x2 = x1.x2
Hình 2.16d. S͵ dͭng c͝ng NOR làm c͝ng AND
-
Dùng cәng NOR làm cәng NAND:
x1
x1
x2
x1
y1
y
y
x2
x2
y = y1 = x1 + x2 = x1 + x2 = x1.x2
Hình 2.16e. S͵ dͭng c͝ng NOR làm c͝ng NAND
Khoa ĈTVT – ĈHBKĈN – Tháng 08.2006
7. Cәng XOR (EX - OR)
Trang 32
Ĉây là cәng logic thӵc hiӋn chӭc năng cӫa mҥch cӝng modulo 2 (cӝng không nhӟ), là cәng có
hai ngõ vào và mӝt ngõ ra có ký hiӋu và bҧng trҥng thái nhѭ hình vӁ.
Phѭѫng trình logic mô tҧ hoҥt ÿӝng cӫa cәng XOR :
yXOR = x
+
.x2 = x1Å x2
x1
1 x2
x1
0
x2
0
y
0
1
x1
x2
y
1
0
1
0
1
1
0
1
Hình 2.17. C͝ng XOR
&әng XOR ÿѭӧc dùng ÿӇ so sánh hai tín hiӋu vào:
- NӃu hai tín hiӋu vào là bҵng nhau thì tín hiӋu ngõ ra bҵng 0
- NӃu hai tín hiӋu vào là khác nhau thì tín hiӋu ngõ ra bҵng 1.
Các tính chҩt cӫa phép toán XOR:
1. x1 Å x2 = x2 Å x1
2. x1 Å x2 Å x3 = (x1Å x2) Å x3 = x1Å (x2 Å x3)
3. x1.(x2 Å x3) = (x1.x2) Å (x3.x1)
4. x
1 Å
(x . x ) = (x x ).(x x )
1Å 1Å
2
3
3
2
5. x Å 0 = x
x Å 1 = x
x Å x = 0
Mӣ rӝng: NӃu x1Åx2 = x3 thì x1Åx3=x2 và x2Åx3=x1
x Å x = 1
8. Cәng XNOR (EX – NOR)
Ĉây là cәng logic thӵc hiӋn chӭc năng cӫa mҥch cӝng ÿҧo modulo 2 (cӝng không nhӟ), là cәng
có hai ngõ vào và mӝt ngõ ra có ký hiӋu và bҧng trҥng thái nhѭ trên hình vӁ.
Phѭѫng trình logic mô tҧ hoҥt ÿӝng cӫa cәng: y = x1 x2 + x1x2 = x1 Å x2
x1
0
x2
0
y
1
0
0
1
x1
x2
y
0
1
1
0
1
1
Hình 2.19. C͝ng XNOR
2.2.3. Các thông sӕ kӻ thuұt cӫa cәng logic
1. Công suҩt tiêu tán Ptt
0ӝt phҫn tӱ logic khi làm viӋc phҧi trҧi qua các giai ÿRҥn sau:
Chѭѫng 2. Các phҫn tӱ logic cѫ bҧn - Cәng logic
Trang 33
- Ӣ trҥng thái tҳt.
- ChuyӇn tӯ trҥng thái tҳt sang trҥng thái dүn.
- Ӣ trҥng thái dүn.
- ChuyӇn tӯ trҥng thái dүn sang tҳt.
Ӣ mӛi giai ÿRҥn, phҫn tӱ logic ÿӅu tiêu thөꢀӣ nguӗn mӝt công suҩt.
Ĉӕi vӟi các phҫn tӱ logic dùng BJT, tiêu biӇu là hӑ TTL: tiêu thө công suҩt cӫa nguӗn chӫ yӃu
khi ӣ trҥng thái tƭnh (ÿang dүn hoһc ÿang tҳt).
Ĉӕi vӟi cҧ vi mҥch (IC – Integrated Circuit) công suҩt tiêu tán ÿѭӧc tính:
Ptt = IC.VCC
Ĉӕi vӟi vi mҥch hӑ CMOS: chӍ tiêu thө công suҩt chӫ yӃu trong trҥng thái ÿӝng (trong thӡi gian
chuyӇn mҥch). Công suҩt tiêu tán:
P = CL. f .VD2D
tt
Trong ÿó:
CL là ÿLӋn dung cӫa tҧi (ÿLӋn dung tҧi)
f là tҫn sӕ làm viӋc cӫa vi mҥch
VDD là ÿLӋn áp nguӗn cung cҩp
Nhѭ vұy ta thҩy ÿӕi vӟi vi mҥch CMOS tҫn sӕ hoҥt ÿӝng (tҫn sӕ chuyӇn mҥch) càng lӟn công
suҩt tiêu tán càng tăng.
2. Fanout (HӋ sӕ mҳc mҥch ngõ ra)
Fanout là hӋ sӕ mҳc mҥch ӣ ngõ ra hay còn gӑi là khҧ năng tҧi cӫa mӝt phҫn tӱ logic.
*ӑi N là Fanout cӫa mӝt phҫn tӱ logic, thì
nó ÿѭӧc ÿӏnh nghƭa nhѭ sau: Sӕ ngõ vào logic
Fӵc ÿҥi ÿѭӧc nӕi ÿӃn mӝt ngõ ra cӫa phҫn tӱ
logic cùng hӑ mà mҥch vүn hoҥt ÿӝng bình
thѭӡng.
Hình 2.41. Khái ni͏m v͉ Fanout
3. Fanin (HӋ sӕ mҳc mҥch ngõ vào)
*ӑi M là Fanin cӫa 1 phҫn tӱ logic thì M ÿѭӧc ÿӏnh nghƭa nhѭ sau: Ĉó chính là “Vӕ ngõ vào
logic cӵc ÿҥi cӫa mӝt phҫn tӱ logic”.
Ĉӕi vӟi các phҫn tӱ logic thӵc hiӋn chӭc năng cӝng logic, thì sӕ lѭӧng M lӟn nhҩt là 4 ngõ vào.
Ĉӕi vӟi các phҫn tӱ logic thӵc hiӋn chӭc năng nhân logic, thì sӕ lѭӧng M lӟn nhҩt là 6 ngõ vào.
Ĉӕi vӟi hӑ logic CMOS thì có fanin nhiӅu hѫn nhѭng cNJng không quá 8 ngõ vào.
4. TrӉ truyӅn ÿҥt
TrӉ truyӅn ÿҥt là khoҧng thӡi gian ÿӇꢀÿҫu ra cӫa mҥch có ÿáp ӭng ÿӕi vӟi sӵ thay ÿәi mӭc logic
Fӫa ÿҫu vào.
TrӉ truyӅn ÿҥt là tiêu chuҭn ÿӇꢀÿánh giá tӕc ÿӝ làm viӋc cӫa mҥch. Tӕc ÿӝ làm viӋc cӫa mҥch
Wѭѫng ӭng vӟi tҫn sӕ mà mҥch vүn còn hoҥt ÿӝng ÿúng. Nhѭ vұy, trӉ truyӅn ÿҥt càng nhӓ càng tӕt
hay tӕc ÿӝ làm viӋc càng lӟn càng tӕt.
Ĉӕi vӟi hҫu hӃt các vi mҥch sӕ hiӋn nay, trӉ truyӅn ÿҥt là rҩt nhӓ, cӥ vài nano giây (ns). Mӝt vài
loҥi mҥch logic có thӡi gian trӉ lӟn cӥ vài trăm nano giây.
Khi mҳc liên tiӃp nhiӅu mҥch logic thì trӉ truyӅn ÿҥt cӫa toàn mҥch sӁ bҵng tәng các trӉ truyӅn
ÿҥt cӫa mӛi tҫng.
11 trang
28560
Free
Bạn đang xem tài liệu "Bài giảng Kỹ thuật số ứng dụng - Chương 2: Các phần tử logic cơ bản - Cổng logic (Phần 1)", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_ky_thuat_so_ung_dung_chuong_2_cac_phan_tu_logic_co.pdf
