Kĩ thuật điện - Phần 2: Hệ thống điện tử tương tự và số

Phần 2 HỆ THỐNG ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ VÀ SỐ KỸ THUẬT ĐIỆN 1 HỆ THỐNG ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ VÀ SỐ n CÁC DỤNG CỤ BÁN DẪN n KHUẾCH ĐẠI TRANSITOR n KHỐI TƯƠNG TỰ VÀ KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN n ĐIỆN TỬ SỐ 2 CHƯƠNG 7: CÁC DỤNG CỤ BÁN DẪN 1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CHẤT BÁN DẪN, DIODE Chất bán dẫn - tồn tại dưới dạng tinh thể rắn. - độ dẫn điện nằm giữa độ dẫn điện chất dẫn điện và caćh điện; dải độ dẫn điện nằm trong khoảng 10-6 ®10-5 S/m. - Chất bán dẫn quan trọng nhất là Silic, có hóa trị 4 Lô ̃ trống - khi một điện tử tham gia liên kết hóa trị bị khuyết (bứt ra khỏi liên kết), chỗ khuyết đó được gọi là lỗ trống; lỗ trống mang điện tích dương 3 1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CHẤT BÁN DẪN, DIODE 4 1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CHẤT BÁN DẪN, DIODE QUÁ TRÌNH DẪN ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN n Cả lô ̃ trống va ̀ điện tử đều tham gia vào quá trình dẫn điện của chất bán dẫn (lỗ trống và điện tử tự do còn được gọi chung là các hạt dẫn- carriers) n Chiều dòng điện trong chất bán dẫn cùng với chiều chuyển động của các lỗ trống và ngược với chiều chuyển động của các điện tử Chiều dòng điện (a) Chiều dòng điện (b) 5 1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CHẤT BÁN DẪN, DIODE CHẤT BÁN DẪN THUẦN, CHẤT BÁN DẪN LOẠI P VÀ N n Chất bán dẫn thuần (không có tạp chất): có ít hạt dẫn, chất cách điện (ở 0K) và dẫn điện kém (ở nhiệt độ phòng). n Chất bán dẫn không thuần (thêm tạp chất): chứa một số lượng mong muốn các lỗ trống, điện tử tự do. + Bán dẫn loại P: thêm vào bán dẫn thuần (hóa trị 4)một lượng nhỏ cać tạp chất hóa trị 3 như In, Ga; lô ̃ trống là hạt dẫn đa số, điện tử la ̀ thiểu số + Bán dẫn loại N: thêm vào bán dẫn thuần (hóa trị 4) một lượng nhỏ cać tạp chất hóa trị 5 như As: điện tử la ̀ hạt dẫn đa số, lỗ trống là thiểu sô ́ 6 1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CHẤT BÁN DẪN, DIODE 7 1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CHẤT BÁN DẪN, DIODE n DIODE BÁN DẪN Tiếp giáp P-N: hình thành khi cho chất bán dẫn P và N tiếp xúc công nghệ với nhau Diode: Tiếp giáp P-N nối với mạch điện ngoài được gọi là diode bán dẫn. Ký hiệu Diode thực Ky ́ hiệu Diode lý tưởng Cấu trúc vật li ́ của Diode Tiếp xúc kim loại 8 1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CHẤT BÁN DẪN, DIODE n Đặc điểm 1. Khi đặt điện áp V >0, diode được phân cực thuận, quan hệ dòng điện và điện áp đặt lên Diode là 2. Khi điện áp V<0, diode được phân cực ngược, dòng điện nhỏ qua diode gọi là dòng điện ngược bão hòa (diode lí tưởng coi dòng này bằng 0); khi tăng điện áp ngược đến một gia ́ tri ̣ diode sẽ bị đánh thủng /( -1); 0.025V; =1TS T V VI I e Vh h= = Tiếp giáp pn khi phân cực (a) Cấu trúc vật lý (b) Ký hiệu diode bán dẫn 9 1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CHẤT BÁN DẪN, DIODE n Đặc tuyến V-A diode thực n Đặc tuyến V-A diode lí tưởng Phá hỏng Đánh thủng ngược Phá hỏng Dòng điện lớn nhất Phân cực thuận Phân cực ngược (Điện áp đánh thủng) Tắt(OFF) Mở(ON) 10 Đặc tuyến thực Đặc tuyến xấp xỉ 1. Mô hình 1( diode offset) Diode thực được xấp xỉ thành diode lí tưởng mắc nối tiếp với điện áp mở Von : 0.6-0.7 cho diode Si, 0.2-0.3 cho diode Ge 2. Mô hình 2 ( piecewise –linear) Diode thực được xấp xỉ thành diode lí tưởng mắc nối tiếp với điện trở Rf va ̀ điện áp mở Von 2. MÔ HÌNH TOÁN HỌC DIODE Diode li ́ tưởng 11 Độ dốc Diode li ́ tưởng 1/ fR= VÍ DỤ: - Thay Diode thưc ở sơ đồ a bằng diode lí tưởng mắc nối tiếp điện áp mở(ngưỡng) 0.6V được sơ đồ b 2. MÔ HÌNH TOÁN HỌC DIODE 12 2. MÔ HÌNH TOÁN HỌC DIODE VÍ DỤ: n Sử dụng định luật LKA cho hai vòng ta được n điện áp đặt trên diode là: ® Điều kiện để diode dẫn là 1 0.6+2 và 2D ov v v= + = 1 2.6Dv v= - 10 2.6VDv v> ® > Diode lí tưởng 13 3. MẠCH ĐIỆN CHỈNH LƯU DÙNG DIODE, MẠCH LỌC n Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ: Diode lí tưởng Điện trở tải Diode đóng mạch Diode đóng mạch Diode hở mac̣h 14 n Mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ 3. MẠCH ĐIỆN CHỈNH LƯU DÙNG DIODE, MẠCH LỌC Máy biến áp li ́ tưởng Thứ cấpSơ cấp Diode lí tưởng Diode lí tưởng (Nửa chu kỳ âm)(Nửa chu kỳ dương) 15 3. MẠCH ĐIỆN CHỈNH LƯU DÙNG DIODE, MẠCH LỌC n Mạch chỉnh lưu cầu: Chỉnh lưu cả chu kỳ (a) mạch điện, (b) mạch điện cho nửa chu kỳ dương và âm, (c) Điện áp đầu ra sau chỉnh lưu . 16 n Mạch lọc dùng tụ điện Trở tảiTụ loc̣ Diode li ́ tưởng 3. MẠCH ĐIỆN CHỈNH LƯU DÙNG DIODE, MẠCH LỌC 17 3. MẠCH ĐIỆN CHỈNH LƯU DÙNG DIODE, MẠCH LỌC Hằng sô ́ thời gian Tụ nạp Tụ phóng Chỉnh lưu với tụ lọc. (a) Mạch điện. (b) dòng điện ra với tụ lọc. (c) Cấu hình mạch điện khi tụ nạp và phóng. 18 CHƯƠNG 8: TRANSISTOR LƯỠNG CỰC (BJT) 1. Cấu tạo: Ba lớp bán dẫn, ghép thành hai tiếp giáp: n-p-n hoặc p-n-p; tương ứng có ba vùng: vùng gốc, phát, góp; ba cực tương ứng ba vùng là: cực gốc(B), phát (E), góp(C); vùng gốc được chế tạ o mỏng nhất và vùng phát được làm giầu các hạt dẫn đa số nhất 2. Ky ́ hiệu transistor (BJT- transistor lưỡng cực)B (gốc) GópPhát Phát B (gốc) Góp (góp- Collector) (gốc-Base) (phát- Emitter) (phát- Emitter) (góp- Collector) (gốc-Base) Transistor lưỡng cực. (a) Cấu trúc transistor npn và ký hiệu. (b) Cấu trúc transistor pnp và ký hiệu (a) (b) 19 Một số transistor trong thực tế 20 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TRANSISTOR LƯỠNG CỰC (BJT) Các cách phân cực cho transistor 21 3. Các chê ́ độ làm việc của BJT npn: có 3 chế độ § Tích cực(khuếch đại) (VBE=Von; VCE>Von ) § Bão hòa (iB>0; VBE=Von; VCE=Vsat≈ 0.2-0.3V) ; § Khóa (iB=0; vBE <Von;VCE ≈ VCC) 4. Xác định điểm làm việc tĩnhQ(chi ̉ co ́nguồn một chiều) IBQ, ICQ, VCEQ § Xác định chế độ làm việc của mạch đã cho § Nếu chế độ la ̀ th́ch cực: sử dụng các công thức 7.3.1- 7.3.5 sách GT chu ́ y:́ ICBO va ̀ ICEO là nhỏ (cỡ nA), nên bỏ qua § Nếu chế độ la ̀ bão hòa hay khóa thì không được ápdụng các công thức từ 7.3.1-7.3.5. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TRANSISTOR LƯỠNG CỰC (BJT) 22 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TRANSISTOR LƯỠNG CỰC (BJT) n Quan hệ các đại lượng dòng điện ở chế độ tích cực n Hệ số khuyếch đại dòng điện gốc chung =0,9-0,98 n Hệ số khuyếch đại dòng điện phát chung =5-900 n Hiện tượng rò dòng điện (bé) Dòng điện rò ICB0 khi đầu E hở nên: Dòng điện rò ICE0 khi đầu B hở nên: ; = 1 1+ a bb a a b = - b BCE iii += 0CBEC Iii +=a EC ii a= BC ii b= a 0CEBC Iii += b 23 n Ví dụ: Tính toán chế độ làm việc của Transistor β=80 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TRANSISTOR LƯỠNG CỰC (BJT) 24 n CÁC CÁCH MẮC TRANSISTOR: Transistor có thể mắc theo 3 kiểu B chung, C chung, E chung tùy thuộc vào cực nào tham gia cả cực vào và ra 1. Mắc chung gốc: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TRANSISTOR LƯỠNG CỰC (BJT) 25 2. Mắc chung phát: 3. Mắc chung góp: CÁCH MẮC TRANSISTOR 26 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TRANSISTOR LƯỠNG CỰC (BJT) n ĐẶC TUYẾN V-I CỦA TRANSISTOR 27 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TRANSISTOR LƯỠNG CỰC (BJT) 28 n Hiệu ứng Early: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TRANSISTOR LƯỠNG CỰC (BJT) 29 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TRANSISTOR LƯỠNG CỰC (BJT) n Sơ đồ tương đương của BJT khi làm việc với tín hiệu nhỏ gm :Điện dẫn truyền của transistor VT điện áp tương đương của nhiệt độ, VT=kT/q= 25.86x10-3V (T=300K) ro :Tổng trở ra của transistor CQC m BE TQ Ii g v V d d = = 1 CQC o CE AQ Ii r v V d d = = 1 r C CBE BE B B C B m mQ QQ i iv v i i i i g gp d b d DD D = = @ = D D D BE Bv v r ip p= D = D Mạch điện tương đương tín hiệu nhỏ của BJT 30 CHƯƠNG 8: KHUYẾCH ĐẠI TRANSISTOR 1. PHÂN CỰC TRANSISTOR LƯỠNG CỰC (BJT) n Điện áp dọc transistor n Điện áp trên RC n Điện áp rơi trên RE Từ điểm làm việc Q; ICQ,IBQ® 3 8 CC C CQ V R I = ( ) ( )8 18 CC CC E CQCQ BQ V V R II I b b = = ++ ( ) 2 0.7 /8 5 CC BQ V R I + @ ( ) 1 7 /8 0.7 6 6 CCCC B BQ BQ VV V R I I -- @ = 1 2 CCV 1 8 CCV 1 3 CR 3 8 CCV 31 2. KHUYẾCH ĐẠI TRANSISTOR LƯỠNG CỰC (BJT) 1. KHUYẾCH ĐẠI KIỂU PHÁT CHUNG (CE) Phần phát của mạch điện là chung cho mạch vào và ra (tín hiệu vào hai cực BE, lấy ra ở hai cực CE) Điện áp xoay chiều ra khuếch đại Điện trở tải Tụ rẽ ĐấtNguồnxoay chiều Sơ đồ tương đương: n Ngắn mạch tất cả các nguồn một chiều n Sử dụng sơ đồ tương đương của transistor tín hiệu nhỏ 32 KHUYẾCH ĐẠI PHÁT CHUNG 0 0 ( || )( || ) ( || ) m C BL i S L C g r R r Ri A i R r R p-= = + Đất 1 2 1 2 1 2 ||B R R R R R R R = = + 1 S in S in v R v v R Rp = = + [ ] [ ]1 0 1 0 || || m L CL v L C g R r Rv A v R r R - = = + 33 MẠCH KHUYẾCH ĐẠI GÓP CHUNG •Tín hiệu vào hai cực BE va ̀ ra CE, tải ra ở cực E Nguồn tín hiệu Đất Điện trở tải Điện áp ra 34 1 2 1 2 1 2 ||B R R R R R R R = = + MẠCH KHUYẾCH ĐẠI GÓP CHUNG || B iin B i B i R R R R R R R = = + W (1 )i mR r R g rp p= + + W 0 || ||E LR r R R= 1 W 1 W (1 ) (1 ) mL v m R g rv A v r R g r p p p + = = + + [ ]1 W 1 W (1 ) (1 ) L in in in mL i v S L L L m v R R R R g ri A A i v R R R r R g r p p p + = = = = + + 35 MẠCH KHUYẾCH ĐẠI B CHUNG Đất Nguồn xoay chiều Điện áp ra (a) Đất || C LH C L C L R R R R R R R = = + 0 0 ( ) (1 ) H i H m r r R R r R r g r p p p + = + + + 0 0 0 ( || )( ) || ( || )(1 ) E i E H in E i E i H E m R R r R r R R R R R R r R r R g r p p + = = = + + + + 1 0 1 0 (1 )H mL L v H R g rv v A v v R rp + = = = - + [ ]1 0 0 0 ( || )(1 ) ( || )(1 ) in H E m i v L L H E m R R r R g r A A R R r R r R g r p p + = = + + + 36 SO SÁNH CÁC MẠCH KHUẾCH ĐẠI E, B, C CHUNG — Mạch khuếch đại mắc theo kiểu E chung: khuếch đại điện áp, dòng điện, tín hiệu vào/ra là ngược pha với nhau — Mạch khuếch đại C chung: hệ số khuếch đại điện áp xấp xỉ bằng 1; hệ sô ́ khuếch đại dòng điện lớn — Mạch khuếch đại B chung: không khuếch đại dòng điện, chỉ khuếch đại điện áp 37 CHƯƠNG 5: KHỐI TƯƠNG TỰ VÀ KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN n KHỐI KHUẾCH ĐẠI n KHỐI KHUẾCH ĐẠI LÝ TƯỞNG 38 1. KHỐI KHUYẾCH ĐẠI n Một bộ khuếch đại được mô hình hóa như là thiết bị hai cổng đầu vào và đầu ra. n Mô hình mạch điện của khối khuếch đại. n dòng điện đầu vào là tỉ lệ với điện áp đầu vào, do đó các cực đầu vào mô hình hoá bằng một điện trở , là điện trở đầu vào(input resistance) của bộ khuếch đại. n Bộ khuếch đại đầu ra mô tả bằng mô hình nguồn Thévenin. Điện trở đầu ra(output resistance) và nguồn điện áp phụ thuộc (dependent voltage source) , Ao được gọi là hệ sô ́ khuếch đại điện áp hở mạch. 39 vào ra (a) (b) 1. KHỐI KHUYẾCH ĐẠI 40 2. KHỐI KHUYẾCH ĐẠI LÝ TƯỞNG 1. KHÁI NIỆM n Khuếch đại thuật toán được coi là các khối được xây dựng sẵn có (building blocks). n Những khối này được mô tả bằng điện trở đầu vào, điện trở đầu ra, và hệ số khuếch đại điện áp hở mạch. n Hai cực đầu vào không đảo và đầu vào đảo được gắn nhãn + và – n Cực chung được biểu thị bằng ký hiệu nối đất (ground) n Điện áp ra quan hệ với vi sai giữa hai điện áp vào như sau n Trong đó là A hệ số khuếch đại điện áp vòng hở pv nv ( )o p nv A v v= - 41 2. KHỐI KHUYẾCH ĐẠI LÝ TƯỞNG n Khuếch đại thuật toán lý tưởng được xấp xỉ gần gần đúng theo hai đặc tính sau. n Dòng điện vào và là bằng 0, n Điện áp vi sai bằng 0, pi Đất Khuê ́ch đại thuâ ̣t toa ́n Khuếch đại thuật toán ly ́ tưởng ni 0p ni i= = dv 0dv = 42 2. Ứng dụng của khuếch đại thuật toán a. Khuếch đại đảo Hệ số khuếch đại đảo là: Với : 1 Đầu vào đảo Khuếch đại đảo2 Đầu vào không đảo ( ) 0 2 1 1 2 0 1 1 1 /i v R v R R R A R = - + +é ùë û ¥¾®A 0 2 1i v R v R = - 2. KHỐI KHUYẾCH ĐẠI LÝ TƯỞNG 43 2. Ứng dụng của khuếch đại thuật toán b. Khuếch đại không đảo Hệ số khuếch đại không đảo là: Với : ¥¾®A Khuếch đại không đảo ( ) 2 2 1 1 2 1 1 1 1 / o o i o v v R v v R R R A R æ ö = = +ç ÷ + +é ùè ø ë û 2 1 1o i v R v R = + 2. KHỐI KHUYẾCH ĐẠI LÝ TƯỞNG 44 2. Ứng dụng của khuếch đại thuật toán c. Khuếch đại cộng đảo Khuếch đại cộng đảo 0 1 2 11 2 ... N f f f in i i iN f nN n R R R v v v v v R R R R R= æ ö = - + + + = -ç ÷ è ø å 2. KHỐI KHUYẾCH ĐẠI LÝ TƯỞNG 45 2. Ứng dụng của khuếch đại thuật toán d. Khuếch đại cộng không đảo Khuếch đại cộng không đảo [ ]1 2 1 1 1 || || .... M M f im o om M m md m R v v v R R R R R= = æ ö = = +ç ÷ è ø å å 2. KHỐI KHUYẾCH ĐẠI LÝ TƯỞNG 46 2. Ứng dụng của khuếch đại thuật toán e. Bộ tích phân Bộ tích phân không đảo Chuyển đổi trở kháng âm Bộ tích phân đảo –tích phân Miller 0 1 1 ( ) ( ) ( ) t t C inv t i d v dC RC x x x x -¥ -¥ = - = -ò ò0 2 ( ) ( ) t inv t v dRC x x -¥ = ò 2. KHỐI KHUYẾCH ĐẠI LÝ TƯỞNG 47 2. Ứng dụng của khuếch đại thuật toán f. Bộ vi phân Bộ vi phân 0 ( ) ( ) in dv t v t RC dt = - 2. KHỐI KHUYẾCH ĐẠI LÝ TƯỞNG 48 n 7.2.1; 7.2.3; 7.2.5; 7.2.7; 7.2.8; 7.2.9; 7.2.13; 7.2.14; 7.2.15; 7.2.27; 7.2.28; 7.2.29; n 7.3.1; 7.3.3; 7.3.4; 7.3.5; 7.3.6; 7.3.7; 7.3.11; 7.3.12; 7.3.14; 7.3.15; 7.3.16; 49 BÀI TẬP BÀI TẬP 1. Một diode bán dẫn với và một điện trở mắc nối tiếp được phân cực thuận bởi một nguồn áp để cung cấp một dòng điện là . Tìm điện áp nguồn nếu phương trình của diode được cho là 2. Xét mô hình diode-offset trong mạch điện, diode được cho có . Tìm dòng điện và 10µASI = I V- 1kΩ 30mA 40( 1)VSI I e= - 0.7VonV = 1i 2i 50 3. Một transistor có dòng eiện gốc , , và bỏ qua . Tìm , và . Transistor làm việc ở chế độ tích cực. 4. Transistor làm việc ở chế hộ tích cực, β =99; VBE =0,6V; VCC =10V; RF =200kΩ; RC =2,7kΩ. Xác định điểm làm việc của transistor. BÀI TẬP 25µAbi = 0.985a = CBOI b Ei Ci 51 CEOI BÀI TẬP 5. Sử dụng mạch điện tương đương tín hiệu nhỏ của một BJT với , ,và , một điện trở tải được nối từ cực góp tới cực phát, như trên hình. Transistor được phân cực để có dòng i ện góp một chiều là 6mA. n Tính ΔvL theo sự thay Rổi nhỏ . n Tìm sự thay Rổi tương ứng ở dòng i ện gốc. 0.03Smg = 75b = 65VAV = BEvD BiD 52 n 8.1.1; 8.1.3; 8.1.4; n 8.3.3; 8.3.12; 8.3.17; BÀI TẬP 53 BÀI TẬP 1. Một npn BJT silicon được phân cực bằng phương pháp cho trên hình, với RE=240Ω; R2=3000Ω; VCC=24V. Điểm làm việctương ứng với VBEQ=0,8V; IBQ=110µA; VCEQ=14V và ICQ=11mA. Xác định RC và R1 54 BÀI TẬP 2. Xét pp phân cực như hình vẽ, với các dữ liệu như bài 1. xác định RB; Rc 55 3. Xét mạch khuếch đại với R1=1600Ω; R2=400Ω; Rc=70Ω; RE=20Ω; RL=150Ω; transistor có β=70; VA=50V; ICQ=80mA; VCC=15V. Tính hệ số khuếch đại dòng điện và điện áp. Lấy VT=25,861mV BÀI TẬP Điện áp xoay chiều ra khuếch đại Điện trở tải Tụ rẽ ĐấtNguồn xoaychiều 56 BÀI TẬP n 5.1.1; 5.1.2; 5.1.3 n 5.2.1; 5.2.2; 5.2.3; 5.2.4; 5.2.5; 5.2.6; 5.2.7 57 BÀI TẬP 1. Xác định hệ số khuếch đại điện áp trong hình vẽ. 58 BÀI TẬP 2. Tìm điện áp ra v0 trong mạch trong hình 59 BÀI TẬP 3. Xác định điện áp ra v0 của hệ thống như hình vẽ 60 CHƯƠNG 6: ĐIỆN TỬ SỐ 1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TÍN HIỆU SỐ 2. CÁC KHỐI LOGIC 3. PHƯƠNG PHÁP BIỂU DIỄN HÀM LOGIC VÀ TỐI THIỂU HÀM LOGIC 61 1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TÍN HIỆU SỐ n Tín hiệu tương tự là tín hiệu có giá trị thay đổi liên tục theo thời gian Các tín hiệu tương tự 62 Tín hiệu rời rạc • Tín hiệu rời rạc tín hiệu chỉ xác định trên một tập rời rạc của thời gian (một tập những thời điểm rời rạc). • Tín hiệu số là tín hiệu có lượng hữu hạn biên độ rời rạc tại bất kỳ thời điểm xác định nào. • Thông qua quá trình lượng tử hóa (quantization), các giá trị mẫu được làm tròn chính xác tới gần nhất tập các biên độ rời rạc 1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TÍN HIỆU SỐ 63 n Tín hiệu số có dạng tín hiệu nhị phân (binary signal). Hình vẽ mô tả các tín hiệu nhị phân điển hình. 1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TÍN HIỆU SỐ Tín hiệu nhị phân điển hình 64 Hệ đếm: — Hệ thập phân: {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}, cơ số 10. — Hệ nhị phân: {0,1}; cơ số 2. — Hệ bát phân: {0,1,2,3,4,5,6,7}; cơ số 8. — Hệ thập lục phân: {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F}; cơ số 16 HỆ THỐNG SỐ 2 5 4 3 2 1 -1 -2 -3 10 (101101.101) = 1x 2 + 0x 2 +1x 2 +1x 2 + 0x 2 +1x 2 + 0x 2 +1x 2 = 32 + 0 + 8 + 4 + 0 +1+ 0.5 + 0 + 0.125 = (45.625) 2 1 0 2 0 16 10(2 ) 2 16 x16 x16 2x16 10x16 11x16 (683)AB x A B= + + = + + = 65 HỆ THỐNG SỐ QUY ƯỚC: n Bit có trọng số cao nhất MSB n Bit có trọng số thấp nhất LSB n Dấu thập phân ngăn cách là dấu chấm 66 HỆ THỐNG SỐ Hệ cơ số 10 (thập phân) Hệ cơ số 2 (nhị phân) Hệ cơ số 8 (bát phân) Hệ cơ số 16 (Hexa) BCD 00 00000 00 00 0000 0000 01 00001 01 01 0000 0001 02 00010 02 02 0000 0010 03 00011 03 03 0000 0011 04 00100 04 04 0000 0100 05 00101 05 05 0000 0101 06 00110 06 06 0000 0110 07 00111 07 07 0000 0111 08 01000 10 08 0000 1000 09 01001 11 09 0000 1001 10 01010 12 OA 0001 0000 11 01011 13 0001 0001 12 01100 14 OC 0001 0010 13 01101 15 OD 0001 0011 14 01110 16 OE 0001 0100 15 01111 17 OF 0001 0101 16 10000 20 10 0001 0110 17 10001 21 11 0001 0111 18 10010 22 12 0001 1000 19 10011 23 13 0001 1001 67 HỆ THỐNG SỐ Các bước chuyển đổi hệ thống số thập phân sang nhị phân: 1. Chia lặp đi lặp lại phần nguyên của số thập phân cho 2. Sử dụng số dư để thiết lập số nhị phân tương đương. Quá trình tiếp tục đến khi thương bằng 0. Số dư đầu tiên là bit có trọng số nhỏ nhất (LSB), số dư cuối là bit có trọng số lớn nhất (MSB). 2. Nhân phần thập phân với 2 lặp đi lặp lại. Lấy giá trị 0 hoặc 1 xuất hiện phía trái dấu chấm thập phân của tích vào số nhị phân. Tiếp tục đến khi phần thập phân của tích bằng 0 VD: (10110)2; (101100)2; (11101.101)2 (255)10; (999)10; (129.125)10 68 HỆ THỐNG SỐ Chuyển đổi hệ thập phân sang bát phân (tương tự như cách đổi hệ nhị phân) 1. Chia số thập phân cho 8 lấy số dư 2. Phần thập phân nhân với 8 lấy phần nguyên của tích Chuyển đổi hệ nhị phân sang bát phân: chuyển từng nhóm 3 bit nhị phân sang một số hệ bát phân Chuyển đổi hệ bát phân sang nhị phân: thay thế mỗi bit bằng 3 bit nhị phân tương đương. VD: (175)10; (247)10; (65.535)10 = ( )8 (3425)8; (3651)8; (.214)8 = ( )10 69 HỆ THỐNG SỐ Chuyển đổi hệ thập phân sang hệ hexa: 1. Chia số thập phân cho 16 lấy số dư 2. Phần thập phân nhân với 16 lấy phần nguyên của tích Chuyển đổi hệ nhị phân sang hệ hexa: chuyển từng nhóm 4 bit sang một số của hệ hexa Chuyển đổi hệ hexa sang hệ nhị phân: thay thế mỗi bit bằng 4 bit nhị phân tương đương. VD: (97)10; (864)10; (0.00125)10 = ( )16 (6B)16; (1F4)16; (256.72)16 = ( )10 = ( )2 70 HỆ THỐNG SỐ Hệ BCD: n Mỗi bit thập phân được mã hoá dưới dạng nhị phân 4 bit. n Mã BCD sử dụng cho các máy tính số xử lý dữ liệu dạng gói 4 bit. VD: (567)10; (1978)10; (2153.436)10 = ( )BCD (010101100111)BCD; (.011001011001)BCD; (10010010.00000001)BCD = ( )10 71 n Khối OR 2. CÁC KHỐI LOGIC 72 n Khối AND 2. CÁC KHỐI LOGIC 73 n Khối NOT 2. CÁC KHỐI LOGIC 74 n Khối NAND 2. CÁC KHỐI LOGIC 75 n Khối NOR 2. CÁC KHỐI LOGIC 76 2. CÁC KHỐI LOGIC n Khối XOR n Khối XNOR 77 3. BIỂU DIỄN VÀ TỐI THIỂU HÀM LOGIC n Các phép tính cơ bản của đại số logic 78 3. BIỂU DIỄN VÀ TỐI THIỂU HÀM LOGIC 79 VÍ DỤ — Ví dụ: Hàm (khóa) vẽ tổ hợp các khối logic tương ứng và lập bảng chân lý. ( )F A A B - = + 80 VÍ DỤ n Ví dụ: Xác định hàm Logic cho mạng tổ hợp cho trên hình (a). 81 VÍ DỤ — Ví dụ: Biểu diễn định luật DeMorgan được cho dưới đây .X Y X Y+ = .X Y X Y= + 82 Tối thiểu hàm logic — Khái niệm về số hạng nhỏ nhất (minterm) và thừa số lớn nhất (maxterm). — Tích của n biến của một hàm được gọi là số hạng nhỏ nhất, với n biến có thể có 2n số hạng nhỏ nhất. Ký hiệu là mi . — Tổng của n biến của một hàm được gọi là thừa số lớn nhất, là bù của số hạng nhỏ nhất. Ký hiệu Mi . — Bảng liệt kê số hạng nhỏ nhất và thừa số lớn nhất 3 biến 83 Tối thiểu hàm logic — Từ bảng chân lý của hàm số logic bất kỳ, có thể thành lập được hàm F là tổng của các mi (minterm) hoặc là tích của các Mi (maxterm). 1 3 6 7( , , ) . . . . . . . . F A B C m m m m A B C A B C A B C A B C = + + + = + + + ( , , ) (1,3,6,7)iF A B C m=å 0 2 4 5( , , ) . . . ( ).( ).( ).( ) F A B C M M M M A B C A B C A B C A B C = = + + + + + + + + ( , , ) (0,2,4,5)iF A B C