Kỹ thuật số - Chương 4 Mạch tổ hợp (Combinational Circuits)

Mạch số thường được chia làm hai loại: mạch tổ hợp (combinational circuit) và mạch tuần tự (sequential circuit). Mạch tổ hợp là mạch mà các ngõ ra chỉ phụ thuộc vào các mức logic của các ngõ vào tại thời điểm đó. Mạch tổ hợp không có thuộc tính nhớ. Trong mạch tổ hợp không có bất kỳ vòng hồi tiếp nào. Sơ đồ tổng quát:
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Kỹ thuật số - Chương 4 Mạch tổ hợp (Combinational Circuits) KỹThuậtSố1 Chương 4 Mạch tổ hợp (Combinational Circuits)2  Khái niệm về mạch tổ hợp.  Phương pháp phân tích một mạch tổ hợp có sẵn.  Phương pháp thiết kế mạch tổ hợp dùng các cổng logic cơ bản.  Tìm hiểu một số mạch tổ hợp thông dụng.  Phương pháp thiết kế mạch tổ hợp sử dụng các mạch tổ hợp có sẵn3 4.1 Giới thiệu  Mạch số thường được chia làm hai loại: mạch tổ hợp (combinational circuit) và mạch tuần tự (sequential circuit).  Mạch tổ hợp là mạch mà các ngõ ra chỉ phụ thuộc vào các mức logic của các ngõ vào tại thời điểm đó. Mạch tổ hợp không có thuộc tính nhớ. Trong mạch tổ hợp không có bất kỳ vòng hồi tiếp nào.  Sơ đồ tổng quát: X1 Y1 X2 Maï h toå c Y2 hôïp Xn Ym4 4.2 Phân tích mạch tổ hợp Đặtvấnđề:  Cho trước một mạch logic và các tín hiệu vào, hãy xác định hàm logic ngõ ra theo các tín hiệu vào đó. Hàm logic ngõ ra có thể được biểu diễn bởi bảng sự thật hoặc các biểu thức logic. Vídụminhhọa:  Phân tích mạch logic cho ở hình sau:5 4.2 Phân tích mạch tổ hợp Vídụminhhọa: Dùng bảng sự thật: thế tổ hợp giá trị của các biến vào, từ đó tính giá trị của hàm.6 4.2 Phân tích mạch tổ hợp Vídụminhhọa: Dùng hàm logic:7 4.3 Thiết kế mạch tổ hợp Đặtvấnđề:  Đây là bài toán ngược với bài toán phân tích, từ mục đích yêu cầu và các biến vào xác định của bài toán, xây dựng một mạch thỏa mãn các yêu cầu đó.  Có hai hướng thiết kế mạch tổ hợp: dựa vào các mạch logic cơ bản hoặc dựa vào các mạch tổ hợp đã có.8 4.3 Thiết kế mạch tổ hợp Phươngphápthiếtkếmạchtổhợp:  Phát biểu bài toán.  Xác định các ngõ vào và các ngõ ra.  Lập bảng sự thật nêu lên mối quan hệ giữa các ngõ vào và các ngõ ra theo yêu cầu của bài toán.  Xác định hàm logic được đơn giản hóa cho các hàm ngõ ra.  Vẽ sơ đồ logic9 4.3 Thiết kế mạch tổ hợp Thựchiệnhàmlogicbằngcácmạchlogiccơbản:  Cấu trúc AND-OR: sử dụng khi hàm được biểu diễn dưới dạng tổng các tích. Ví dụ: F = AB + BC + CA  Cấu trúc OR-AND: sử dụng khi hàm được biểu diễn dưới dạng tích các tổng. Ví dụ: F = (A+B) (B+C) (C+A)  Cấu trúc NAND-AND: sử dụng khi hàm được biểu diễn dưới dạng tích các tổng và áp dụng DeMorgan cho từng tích. Ví dụ: F = (A+B) (B+C) (C+A) = (A+B)’’ (B+C)’’ (C+A)’’ = (A’B’)’ (B’C’)’ (C’A’)’10 4.3 Thiết kế mạch tổ hợp Thựchiệnhàmlogicbằngcácmạchlogiccơbản:  Cấu trúc NOR-OR: sử dụng khi hàm được biểu diễn dưới dạng tổng các tích và áp dụng DeMorgan cho từng tổng. Ví dụ: F = AB+BC+CA = (AB)’’+ (BC)’’+ (CA)’’ = (A’+B’)’ + (B’+C’)’ + (C’+A’)’  Cấu trúc OR-NAND: sử dụng khi hàm được biểu diễn dưới dạng tổng các tích và áp dụng DeMorgan cho cả hàm. Ví dụ: F = AB + BC + CA = (AB + BC + CA)’’ = {(A’+B’) (B’+C’) (C’+A’)}’11 4.3 Thiết kế mạch tổ hợp Thựchiệnhàmlogicbằngcácmạchlogiccơbản:  Cấu trúc NAND-NAND: sử dụng khi hàm được biểu diễn dưới dạng tổng các tích , áp dụng DeMorgan cho cả hàm và không biến đổi. Ví dụ: F = AB + BC + CA = (AB + BC + CA)’’ = {(AB)’ (BC)’ (CA)’}’  Cấu trúc AND-NOR: sử dụng khi hàm được biểu diễn dưới dạng tích các tổng và áp dụng DeMorgan cho cả hàm. Ví dụ: F = (A+B) (B+C) (C+A) = {(A+B) (B+C) (C+A)}’’ = {(A’B’)+(B’C’)+(C’A’)}’12 4.3 Thiết kế mạch tổ hợp Thựchiệnhàmlogicbằngcácmạchlogiccơbản:  Cấu trúc NOR-NOR: sử dụng khi hàm được biểu diễn dưới dạng tích các tổng và áp dụng DeMorgan cho cả hàm không biến đổi. Ví dụ: F = (A+B).(B+C).(C+A)= {(A+B).(B+C).(C+A)}’’ = {(A+B)’+(B+C)’+(C+A)’}’13 4.3 Thiết kế mạch tổ hợp Thiếtkếmạchnhiềuđầura: X3X2X1X0 F1 F2 F3  Ví dụ: Thiết kế mạch thực hiện 0000 0 0 0 0001 0 0 0 chức năng của 3 hàm F1, F2 , F3 0010 0 1* 1* 0011 1* 1* 1* cho ở bảng sự thật sau: 0100 1* 0 1* 0101 0 1* 1* 0110 0 0 0 0111 0 ...