MẠCH TỔ HỢP (Combinational Circuits)

CHƯƠNG 4 MẠCH TỔ HỢP(Combinational Circuits) Mạch số chia ra 2 loại: Mạch tổ hợp và mạch tuần tự. Mạch tổ hợp: trạng thái ngõ ra chỉ phụ thuộc vào trạng thái ngõ vào. Q=f(A, B, C, D,…)  MẠCH MÃ HÓA  MẠCH GIẢI MÃ  MẠCH ĐA HỢP VÀ GIẢI ĐA HỢP  MẠCH SO SÁNH  MẠCH KIỂM/PHÁT CHẴN LẺ Chương 4: Mạch tổ hợp

CÁC BƯỚC THIẾT KẾ MẠCH TỔ HỢP B1: Dựa vào yêu cầu của bài toán, xác định số biến ngõ vào và số biến ngõ ra (đặt tên biến). B2: Lập bảng sự thật cho mối quan hệ giữa ngõ vào và ngõ ra (hoạt động của mạch). B3: Rút gọn hàm bằng PP tối ưu nhất. B4: Vẽ sơ đồ nguyên lý của mạch. Chương 4: Mạch tổ hợp

 VD thiết kế mạch tổ hợp có 3 ngõ vào và 2 ngõ ra. • Ngõ ra thứ nhất = 1 nếu 3 ngõ vào có số bít 1 nhiều hơn số bit 0, ngược lại thì =0 • Ngõ ra thứ hai = 1 nếu 3 giá trị nhị phân của 3 ngõ vào lới hơn 1 hoặc nhỏ hơn, ngược lại thì =0 Giải B1: Mạch có 3 ngõ vào: A, B, C với A là MSB; và 2 ngõ ra: F0, F1 B2: Lập bảng sự thật Chương 4: Mạch tổ hợp

A A.B B F0 A.C C B.C F1 F0 Lập bảng Kar F1 Chương 4: Mạch tổ hợp

 MỨC TÁC ĐỘNG • Khi không vòng tròn nhỏ ở đường vào hay đường ra trên ký hiệu mạch logic  Tác động mức cao (active high). • Khi có vòng tròn nhỏ ở đường vào hay đường ra trên ký hiệu mạch logic  Tác động mức thấp (active low).  MẠCH MÃ HÓA (ENCODER) • Mã hóa là gán 1 ký hiệu cho một đối tượng nhằm một mục đích. • Mạch mã hóa là khi có một ngõ vào được tác động  ngõ ra sẽ chỉ báo số nhị phân tương ứng. Có nghĩa là mạch mã hóa có một số ngõ vào nhưng vào một thời điểm chỉ có một ngõ vào ở trạng thái tích cực. • Như vậy ta dùng số nhị phân n bít để mã cho 2n ngõ vào khác nhau. • Mã hóa ưu tiên: Trường hợp có nhiều ngõ vào ở trạng thái tích cực thì ngõ ra sẽ tương ứng với ngõ vào có trọng số cao nhất Chương 4: Mạch tổ hợp

Mạch mã hoá 2n đường sang n đường Ngõ vào, ngõ ra tác động thấp. Ngõ vào, ngõ ra tác động cao. Ấn khóa K  Ngõ vào được ấn lên mức cao  Ngõ ra sẽ chỉ báo số nhị phân tương ứng. Chương 4: Mạch tổ hợp

Để tránh trường hợp mạch cho ra mã sai khi tác động đồng thời hai hay nhiều ngõ vào  Thiết kế mạch mã hóa ưu tiên, mạch chỉ cho ra một mã duy nhất khi có nhiều ngã vào được tác động. TK mạch mã hóa ưu tiên 4 đường sang 2 đường; ưu tiên ngõ vào có giá trị cao; ngõ vào và ngõ ra tác động cao: A1 A0 A1=2+3 Chương 4: Mạch tổ hợp

Mã hóa ưu tiên 8 đường sang 3 đường (IC 74148). Ngõ vào và ngõ ra tác động thấp EI: ngõ vào nối mạch và cho phép; EO: ngõ ra nối mạch; GS: dùng để mở rộng cho số nhị phân ra. Các trạng thái từ 0 7: IC mã hóa cho ra số 3 bít. Trạng thái 8,9: Dùng cho việc mở rộng Chương 4: Mạch tổ hợp

Nối 2 IC 74148 thực hiện mã hóa 16 đường sang 4 đường IC2 có EI=0: Hoạt động theo các trạng thái từ 0  8: nghĩa là mã hóa từ số 0  7 IC1 có EI nối với E0 của IC2: nên IC1 chỉ hoạt động khi tất cả các ngõ vào của IC2 lên mức 1, tức hoạt động ở trạng thái thứ 8 Chương 4: Mạch tổ hợp

Mạch tạo mã BCD cho số thập phân Mạch gồm 10 ngã vào tượng trưng 10 số thập phân và 4 ngã ra là 4 bit của số BCD. Chương 4: Mạch tổ hợp

A0 = 1 + 3 + 5 + 7 + 9 A1 = 2 + 3 + 6 + 7 A2 = 4 + 5 + 6 + 7 A3 = 8 + 9 Chương 4: Mạch tổ hợp

Mạch tạo mã BCD ưu tiên cho số lớn Chương 4: Mạch tổ hợp

Chương 4: Mạch tổ hợp

Mạchchuyểnmãnhịphân (A: MSB) sang Gray Chương 4: Mạch tổ hợp

LậpBảngKarnaugh: Mạchchuyểnmãnhịphân sang Gray X Y Z CD CD CD T CD Chương 4: Mạch tổ hợp

Mạchchuyểnmã Gray (X: MSB) sang Nhịphân Chương 4: Mạch tổ hợp

LậpBảngKarnaugh: Mạchchuyểnmã Gray sang Nhịphân A B C ZT ZT ZT D ZT Chương 4: Mạch tổ hợp

 MẠCH GIẢI MÃ (DECODER) Ngược lại của mã hóa. Giải mã n đường sang 2n đường Mạch giải mã 2 đường sang 4 đường, ngõ vào cho phép G Chương 4: Mạch tổ hợp

Mạch giải mã 3 đường sang 8 đường (Dùng 2 mạch giải mã 2  4 có ngõ vào cho phép) Chương 4: Mạch tổ hợp

Bảng sự thật IC74138 (IC giải mã 3  8 ngõ vào tác động cao, ngõ ra tác động thấp) G2 = G2A + G2B; H = 1; L = 0, x: bất chấp Chương 4: Mạch tổ hợp

Mở rộng lên mạch giải mã 4 đường sang 16 đường Chương 4: Mạch tổ hợp

Giải mã BCD sang 7 đoạn Đèn 7 đoạn: LED – Light Emitting Diode Phát sáng khi có dòng điện chạy qua nó Catod chung – dùng cho giải mã có ngõ ra tác động cao Anod chung – dùng cho giải mã có ngõ ra tác động thấp Chương 4: Mạch tổ hợp

Bảng sự thật mạch giải mã 7 đoạn, ngã ra tác động thấp Chương 4: Mạch tổ hợp

IC giải mã BCD sang 7 đoạn – IC 7447 Chương 4: Mạch tổ hợp

Mạch hiển thị kết quả 3 chữ số Mạch đa hợp 4  1 Chương 4: Mạch tổ hợp

Ứng dụng mạch đa hợp Mạch đa hợp 8  1 Chương 4: Mạch tổ hợp

Mạch giải đa hợp thực chất là mạch giải mã, ngã vào cho phép trở thành ngã vào dữ liệu và ngã vào tổ hợp số nhị phân là ngã vào địa chỉ. Dùng IC 74138 làm mạch giải đa hợp 1  8 Chương 4: Mạch tổ hợp

 MẠCH SO SÁNH Mạch so sánh hai số 1 bit Mạch so sánh hai số 3 bit Chương 4: Mạch tổ hợp

Bảng sự thật IC 7485 Chương 4: Mạch tổ hợp

 MẠCH KIỂM PHÁT CHẴN LẺ Mạch so sánh hai số nhị phân 8 bit Bit chẵn lẽ thêm vào (KT lẻ) Bit chẵn lẽ thêm vào (KT chẵn) Chương 4: Mạch tổ hợp

Mạch phát chẵn lẻ Xét trường hợp mạch 4 bit dữ liệu. Mạch có 4 ngõ vào dữ liệu A, B, C, D và 1 ngã vào chọn chẵn lẻ S. - Gđ1: Thiết kế mạch ghi nhận số bit 1 là chẵn hay lẻ - Gđ2: Thiết kế mạch tạo bit chẵn lẻ P theo S Chương 4: Mạch tổ hợp

Bảng sự thật của IC 74180 Mạch kiểm chẵn lẻ Từ quan hệ ngõ ra P với số lượng bit 1 ở 5 ngã vào ABCDS, ta có thể dùng mạch phát làm mạch kiểm chẵn lẻ. Chương 4: Mạch tổ hợp

MẠCH TỔ HỢP (Combinational Circuits)