________________________________________________________
Chương 4
Mạch tổ hợp
IV - 5
___________________________________________________________________________
____________________________________________________________Nguyễn Trung Lập
A
2
A
1
A
0
của IC2, , trong lúc đó B
3
= G
s2
= 0, ta được kết quả từ 0111 đến 0000, tức từ 8 đến
15.
Thí dụ để mã số 14, đưa ngã vào 14 xuống mức 0, đưa ngã vào 15 lên mức 1, bất chấp
các ngã vào từ 0 đến 13, mã số ra là B
3
B
2
B
1
B
0
= G
s2
B
2
B
1
B
0
= 0001, tức số 14
Muốn có ngã ra chỉ số nhị phân đúng với ngã vào được tác động mà không phải đảo
các bit ta có thể thay các cổng AND bằng cổng NAND
4.1.2 Mạch tạo mã BCD cho số thập phân
Mạch gồm 10 ngã vào tượng trưng cho 10 số thập phân và 4 ngã ra là 4 bit của số
BCD. Khi một ngã vào (tượng trưng cho một số thập phân) được tác động bằng cách đưa lên
mức cao các ngã ra sẽ cho số BCD tương ứng
Bảng sự thật của mạch:
Trạng thái các ngã vào
9 8 7 6 5 4 3 2
1 0
Mã số ra
A
3
A
2
A
1
A
0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 1
0 0 0 0 0 0 0 0
1 0
0 0 0 0 0 0 0 1
0 0
0 0 0 0 0 0 1 0
0 0
0 0 0 0 0 1 0 0
0 0
0 0 0 0 1 0 0 0
0 0
0 0 0 1 0 0 0 0
0 0
0 0 1 0 0 0 0 0
0 0
0 1 0 0 0 0 0 0
0 0
1 0 0 0 0 0 0 0
0 0
0 0 0
0
0 0 0
1
0 0 1
0
0 0 1
1
0 1 0
0
0 1 0
1
0 1 1
0
0 1 1
1
1 0 0
0
1 0 0
1
Bảng 4.3
Không cần bảng Karnaugh ta có thể viết ngay các hàm xác định các ngã ra:
A
0
= 1 + 3 + 5 + 7 + 9 A
1
= 2 + 3 + 6 + 7
A
2
= 4 + 5 + 6 + 7 A
3
=
8 + 9
Mạch cho ở (H 4.4)
KỸ THUẬT SỐ
________________________________________________________
Chương 4
Mạch tổ hợp
IV - 6
___________________________________________________________________________
____________________________________________________________Nguyễn Trung Lập
(H 4.4)
Để tạo mã BCD ưu tiên cho số lớn, ta viết lại bảng sự thật và dùng phương pháp đại số
để đơn giản các hàm xác định các ngã ra A
3
, A
2
, A
1
, A
0
Trạng thái các ngã vào
9 8 7 6 5 4 3 2
1 0
Mã số ra
A
3
A
2
A
1
A
0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 1
0 0 0 0 0 0 0 0
1 x
0 0 0 0 0 0 0 1
x x
0 0 0 0 0 0 1 x
x x
0 0 0 0 0 1 x x
x x
0 0 0 0 1 x x x
x x
0 0 0 1 x x x x
x x
0 0 1 x x x x x
x x
0 1 x x x x x x
x x
1 x x x x x x x
x x
0 0 0
0
0 0 0
1
0 0 1
0
0 0 1
1
0 1 0
0
0 1 0
1
0 1 1
0
0 1 1
1
1 0 0
0
1 0 0
1
Bảng 4.4
899.89A
3
+=+=
9.8)7.6.54.7.65.76.(79.8.7.6.54.9.8.7.65.9.8.76.9.87.A
2
+++=+++=
)984)(56(79.84)56(7A
2
++++=+++=
9.8)7.6.5.47.6.576.(79.8.7.6.5.49.8.7.6.59.8.76.9.87.A
1
.3.2.4.3.3.2.4.3 +++=+++=
)98)(556(79.8)556(7A
1
++++=+++= .4.2.4.3.4.3.2.4.3
9.8.7.6.5.49.8.7.6.59.8.7.69.87.A
0
.3.2.1.4.3.59 ++++=
KỸ THUẬT SỐ
________________________________________________________
Chương 4
Mạch tổ hợp
IV - 7
___________________________________________________________________________
____________________________________________________________Nguyễn Trung Lập
9.8)7.6.5.47.6.57.679 .3.2.1.4.3.5( ++++=
)98)(666.(79.8)666.(7A
0
+++++=++++= .4.2.1.4.359.4.2.1.4.359
Mạch cho ở (H 4.5)
(H 4.5)
4.1.3 Mạch chuyển mã
Mạch chuyển từ một mã này sang một mã khác cũng thuộc loại mã hóa.
DMạch chuyển mã nhị phân sang Gray
Thử thiết kế mạch chuyển từ mã nhị phân sang mã Gray của số 4 bit.
Trước tiên viết bảng sự thật của số nhị phân và số Gray tương ứng. Các số nhị phân là
các biến và các số Gray sẽ là hàm của các biến đó.
KỸ THUẬT SỐ
________________________________________________________
Chương 4
Mạch tổ hợp
IV - 8
___________________________________________________________________________
____________________________________________________________Nguyễn Trung Lập
A B C D
→
X Y Z T
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
→
→
→
→
→
→
→
→
→
→
→
→
→
→
→
→
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
Bảng 4.5
Dùng bảng Karnaugh để xác định X, Y, Z, T theo A, B, C, D
Quan sát bảng sự thật ta thấy ngay: X = A,
Vậy chỉ cần lập 3 bảng Karnaugh cho các biến Y, Z, T (H 4.6 a,b,c) và kết quả cho ở
(H 4.6 d)
(a) (b) (c)
(H 4.6 ) (d)
KỸ THUẬT SỐ
________________________________________________________
Chương 4
Mạch tổ hợp
IV - 9
___________________________________________________________________________
____________________________________________________________Nguyễn Trung Lập
4.2 . MẠCH GIẢI MÃ
4.2.1 Giải mã n đường sang 2
n
đường
4.2.1.1 Giải mã 2 đường sang 4 đường:
Thiết kế mạch Giải mã 2 đường sang 4 đường có ngã vào cho phép (cũng được dùng
để nối mạch)
Để đơn giản, ta xét mạch giải mã 2 đường sang 4 đường có các ngã vào và ra đều tác
động cao .
Bảng sự thật, các hàm ngã ra và sơ đồ mạch:
013
0
12
0
1
1
01
0
AG.AY
AG.AY
AAG.Y
AAG.Y
=
=
=
=
(H 4.7)
4.2.1.2 Giải mã 3 đường sang 8 đường
Dùng 2 mạch giải mã 2 đường sang 4 đường để thực hiện mạch giải mã 3 đường
sang 8 đường (H 4.8)
Vào R a
A
2
A
1
A
0
Y
0
Y
1
Y
2
Y
3
Y
4
Y
5
Y
6
Y
7
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
0
1
1
0
0
0
0
1
0
0
0
0
1
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
1
0
0
0
0
1
0
0
0
0
1
Vào
R a
G A
1
A
0
Y
0
Y
1
Y
2
Y
3
0 x x 0 0 0 0
1
1
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
1
0
0
0
0
1
0
0
0
0
1
0
0
0
0
1
00
KỸ THUẬT SỐ
________________________________________________________
Chương 4
Mạch tổ hợp
IV - 10
___________________________________________________________________________
____________________________________________________________Nguyễn Trung Lập
Quan sát bảng sự thật ta thấy: Trong các tổ hợp số 3 bit có 2 nhóm trong đó các bit
thấp A
1
A
0
hoàn toàn giống nhau, một nhóm có bit A
2
= 0 và nhóm kia có A
2
= 1. Như vậy ta
có thể dùng ngã vào G cho bit A
2
và mắc mạch như sau.
(H 4.8)
Khi A
2
=G=0, IC1 giải mã cho 1 trong 4 ngã ra thấp và khi A
2
=G=1, IC2 giải mã cho 1
trong 4 ngã ra cao
Trên thị trường hiện có các loại IC giải mã như:
- 74139 là IC chứa 2 mạch giải mã 2 đường sang 4 đường, có ngã vào tác động cao,
các ngã ra tác động thấp, ngã vào cho phép tác động thấp.
- 74138 là IC giải mã 3 đường sang 8 đường có ngã vào tác động cao, các ngã ra tác
động thấp, hai ngã vào cho phép G
2A
và G
2B
tác động thấp, G
1
tác động cao.
- 74154 là IC giải mã 4 đường sang 16 đường có ngã vào tác động cao, các ngã ra tác
động thấp, 2 ngã vào cho phép E
1
và E
2
tác động thấp
Dưới đây là bảng sự thật của IC 74138 và cách nối 2 IC để mở rộng mạch giải mã lên
4 đường sang 16 đường (H 4.9)
Vào Ra
Ch
o
phép Dữ
liệu
G
1
G
2
C B A Y
0
Y
1
Y
2
Y
3
Y
4
Y
5
Y
6
Y
7
x
L
H
H
H
H
H
H
H
H
H
x
L
L
L
L
L
L
L
L
x
x
L
L
L
L
H
H
H
H
x
x
L
L
H
H
L
L
H
H
x
x
L
H
L
H
L
H
L
H
H
H
L
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
L
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
L
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
L
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
L
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
L
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
L
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
L
Ghi chú G
2
=G
2A
+G
2B
, H = 1, L =0, x: bất chấp
KỸ THUẬT SỐ
________________________________________________________
Chương 4
Mạch tổ hợp
IV - 11
___________________________________________________________________________
____________________________________________________________Nguyễn Trung Lập
(H 4.9)
Một ứng dụng quan trọng của mạch giải mã là dùng giải mã địa chỉ cho bộ nhớ bán
dẫn.
Ngoài ra, mạch giải mã kết hợp với một cổng OR có thể tạo được hàm logic.
Thí dụ, thiết kế mạch tạo hàm Y=f(A,B,C)=
ABCCBACBACBA +++
Với hàm 3 biến, ta dùng mạch giải mã 3 đường sang 8 đường. 8 ngã ra mạch giải mã
tương ứng với 8 tổ hợp biến của 3 biến, các ngã ra tương ứng với các tổ hợp biến có trong
hàm sẽ lên mức 1. Với một hàm đã viết dưới dạng tổng chuẩn, ta chỉ cần dùng một cổng OR
có số ngã vào bằng với số tổ hợp biến trong hàm nối vào các ngã ra tương ứng của mạch gi
ải
mã để cộng các tổ hợp biến có trong hàm lại ta sẽ được hàm cần tạo.
Như vậy, mạch tạo hàm trên có dạng (H 4.10)
(H 4.10)
Dĩ nhiên, với những hàm chưa phải dạng tổng chuẩn, chúng ta phải chuẩn hóa. Và nếu
bài toán có yêu cầu ta phải thực hiện việc đổi cổng, bằng cách dùng định lý De Morgan.
4.2.2 Giải mã BCD sang 7 đọan
4.2.2.1 Đèn 7 đọan
Đây là lọai đèn dùng hiển thị các số từ 0 đến 9, đèn gồm 7 đọan a, b, c, d, e, f, g, bên
dưới mỗi đọan là một led (đèn nhỏ) hoặc một nhóm led mắc song song (đèn lớn). Qui ước các
đọan cho bởi (H 4.11).
(H 4.11)
Khi một tổ hợp các đọan cháy sáng sẽ tạo được một con số thập phân từ 0 - 9.
KỸ THUẬT SỐ
________________________________________________________
Chương 4
Mạch tổ hợp
IV - 12
___________________________________________________________________________
____________________________________________________________Nguyễn Trung Lập
(H 4.12) cho thấy các đoạn nào cháy để thể hiện các số từ 0 đến 9
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
(H 4.12)
Đèn 7 đoạn cũng hiển thị được một số chữ cái và một số ký hiệu đặc biệt.
Có hai loại đèn 7 đoạn:
- Loại catod chung (H 4.13a), dùng cho mạch giải mã có ngã ra tác động cao.
- Loại anod chung (H 4.13b), dùng cho mạch giải mã có ngã ra tác động thấp.
(a) (H 4.13) (b)
4.2.2.2 Mạch giải mã BCD sang 7 đoạn :
Mạch có 4 ngã vào cho số BCD và 7 ngã ra thích ứng với các ngã vào a, b, c, d, e, f, g
của led 7 đọan, sao cho các đọan cháy sáng tạo được số thập phân đúng với mã BCD ở ngã
vào.
Bảng sự thật của mạch giải mã 7 đoạn, có ngã ra tác động thấp:
Số Ngã vào Ngã ra
TP D C B A a b c d e f g
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
0
1
0
0
0
1
0
1
1
1
0
1
0
1
0
1
1
1
0
0
0
1
0
0
1
1
0
0
0
0
0
1
0
0
Bảng 4.6
Dùng Bảng Karnaugh hoặc có thể đơn giản trực tiếp với các hàm chứa ít tổ hợp, ta có
kết quả:
KỸ THUẬT SỐ
________________________________________________________
Chương 4
Mạch tổ hợp
IV - 13
___________________________________________________________________________
____________________________________________________________Nguyễn Trung Lập
CBAABCABCDd
ABCDc
ACBABCb
A)CA(CBDa
++=
=
+=
+=
CBABCDg
ACDBABCf
BCAe
+=
++=
+=
Từ các kết quả ta có thể vẽ mạch giải mã 7 đoạn dùng các cổng logic.
Hai IC thông dụng dùng để giải mã BCD sang 7 đọan là:
- CD 4511 (loại CMOS, ngã ra tác động cao và có đệm)
- 7447 (loại TTL, ngã ra tác động thấp, cực thu để hở)
Chúng ta khảo sát một IC giải mã BCD sang 7 đoạn : IC 7447
Bảng sự thật của 7447:
Vào Ra
Sô /
Hàm
LT
RB
I
D
C
B
A
BI
(1)
RBO
a
b
c
d
e
f
g
0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1
1 1 x 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1
2 1 x 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0
3 1 x 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0
4 1 x 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0
5 1 x 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0
6 1 x 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0
7 1 x 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1
8 1 x 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0
9 1 x 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0
10 1 x 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 0
11 1 x 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0
12 1 x 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0
13 1 x 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0
14 1 x 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0
15 1 x 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
(2) x x x x x x 0 1 1 1 1 1 1 1
(3) 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1
(4) 0 x x x x x 1 0 0 0 0 0 0 0
Ghi chú:
1. BI/RBO được nối theo kiểu điểm AND bên trong IC và được dùng như ngã vào xóa
(Blanking Input, BI) và/hoặc ngã ra xóa dợn sóng (Ripple Blanking Output, RBO). Ngã vào
BI phải được để hở hay giữ ở mức cao khi cần thực hiện giải mã cho số ra. Ngã vào xóa dợn
sóng (Ripple Blanking Input, RBI) phải để hở hay ở mức cao khi muốn đọc số 0.
KỸ THUẬT SỐ
________________________________________________________
Chương 4
Mạch tổ hợp
IV - 14
___________________________________________________________________________
____________________________________________________________Nguyễn Trung Lập
2. Khi đưa ngã vào BI xuống thấp, ngã ra lên 1 (không tác động) bất chấp các ngã vào
còn lại. Ta nói IC làm việc dưới điều kiện bị ép buộc và đây là trường hợp duy nhất BI giữ
vai trò ngã vào.
3. Khi ngã vào RBI ở mức 0 và A=B=C=D=0, tất cả các ngã ra kể cả RBO đều xuống
0. Ta nói IC làm việc dưới điều kiện đáp ứng.
4. Khi BI/RBO để hở hay được giữ ở mức 1 và ngã vào thử đèn (Lamp test, LT)
xuống 0, tất cả các led đều cháy (ngã ra xu
ống 0).
Dựa vào bảng sự thật và các ghi chú 7447 là IC giải mã BCD sang 7 đọan có đầy đủ
các chức năng khác như : thử đèn, xóa số 0 khi nó không có nghĩa. Ta có thể hiểu rõ hơn
chức năng này với thí dụ mạch hiển thị một kết quả có 3 chữ số sau đây: (H 4.14)
(H 4.14)
Vận hành của mạch có thể giải thích như sau:
- IC hàng đơn vị có ngã vào RBI đưa lên mức cao nên đèn số 0 hàng đơn vị luôn luôn
được hiển thị (dòng 0 trong bảng sự thật), điều này là cần thiết để xác nhận rằng mạch vẫn
chạy và kết quả giải mã là số 0.
- IC hàng chục có ngã vào RBI nối với ngã ra RBO của IC hàng trăm nên số 0 hàng
chục chỉ được hiển thị khi số hàng tră
m khác 0 (RBO=1) (dòng 0 đến 15).
- IC hàng trăm có ngã vào RBI đưa xuống mức thấp nên số 0 hàng trăm luôn luôn tắt
(dòng ghi chú 3).
4.2.2.3 Hiển thị 7 đoạn bằng tinh thể lỏng (liquid crystal displays, LCD)
LCD gồm 7 đoạn như led thường và có chung một cực nền (backplane). Khi có tín
hiệu xoay chiều biên độ khoảng 3 - 15 V
RMS
và tần số khoảng 25 - 60 Hz áp giữa một đoạn và
cực nền, thì đoạn đó được tác động và sáng lên.
Trên thực tế người ta tạo hai tín hiệu nghịch pha giữa nền và một đoạn để tác động cho
đoạn đó cháy.
Để hiểu được cách vận chuyển ta có thể dùng IC 4511 kết hợp với các cổng EX-OR để
thúc LCD (H 4.15). Các ngã ra của IC 4511 (Giải mã BCD sang 7 đoạn, tác động cao) nối vào
các ngã vào của các c
ổng EX-OR, ngã vào còn lại nối với tín hiệu hình vuông tần số khoảng
40 Hz (tần số thấp có thể gây ra nhấp nháy), tín hiệu này đồng thời được đưa vào nền. Khi
một ngã ra mạch giải mã lên cao, ngã ra cổng EX-OR cho một tín hiệu đảo pha với tín hiệu ở
nền, đoạn tương ứng xem như nhận được tín hiệu có biên độ gấp đôi và sẽ sáng lên. Với các
ngã ra mạch giải mã ở mức thấp,
ngã ra c
ổng EX-OR cho một tín hiệu cùng pha với tín hiệu ở nền nên đoạn tương ứng không
sáng.
KỸ THUẬT SỐ
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét