Câu hỏi tự luận Công nghệ 12 Điện - Điện tử Cánh diều Bài 22: Mạch xử lí tín hiệu trong điện tử số

PHẦN II. CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ

CHỦ ĐỀ 8. ĐIỆN TỬ SỐ

BÀI 22: MẠCH XỬ LÍ TÍN HIỆU TRONG ĐIỆN TỬ SỐ

(14 CÂU)

1. NHẬN BIẾT (4 CÂU)

Câu 1: Mạch tổ hợp là gì? Nêu định nghĩa và đặc điểm chính của nó?

Trả lời: 

- Định nghĩa: Mạch tổ hợp là loại mạch logic cơ bản mà đầu ra chỉ phụ thuộc vào các đầu vào tại một thời điểm nhất định, không có bộ nhớ để lưu trữ trạng thái trước đó.

- Đặc điểm chính:

+ Đầu ra là hàm của các đầu vào.

+ Không có bộ nhớ, không lưu trữ thông tin trước đó.

+ Thời gian phản hồi nhanh, phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu tính toán tức thì.

Câu 2: Liệt kê các loại mạch tổ hợp phổ biến trong điện tử số?

Trả lời: 

- Bộ cộng (Adder)

- Bộ trừ (Subtractor)

- Bộ so sánh (Comparator)

- Bộ mã hóa (Encoder)

- Bộ giải mã (Decoder)

- Bộ chọn (Multiplexer)

- Bộ phân kênh (Demultiplexer)

Câu 3: Mạch dãy là gì? Nêu vai trò của nó trong hệ thống điện tử?

Trả lời: 

Câu 4: Nêu một số ứng dụng thực tế của mạch tổ hợp trong đời sống?

Trả lời: 

2. THÔNG HIỂU (4 CÂU)

Câu 1: Giải thích nguyên lý hoạt động của mạch tổ hợp và mạch dây?

Trả lời: 

- Mạch tổ hợp: Hoạt động dựa trên các hàm logic, đầu ra được xác định bởi các đầu vào tại một thời điểm nhất định. Các cổng logic như AND, OR, NOT được sử dụng để thực hiện các phép toán logic.

- Mạch dây: Chức năng chính là truyền tải tín hiệu giữa các thành phần trong mạch. Tín hiệu điện được gửi qua các đường dây dẫn, đảm bảo rằng thông tin được truyền tới đúng nơi trong thời gian ngắn nhất.

Câu 2: Phân tích sự khác biệt giữa mạch tổ hợp và mạch tuần tự?

Trả lời: 

- Mạch tổ hợp:

+ Đầu ra phụ thuộc hoàn toàn vào đầu vào.

+ Không có bộ nhớ, không lưu trữ trạng thái trước đó.

+ Phản hồi tức thì.

- Mạch tuần tự:

+ Đầu ra phụ thuộc vào cả đầu vào hiện tại và trạng thái trước đó.

+ Có bộ nhớ, lưu trữ thông tin qua các flip-flop.

+Thời gian phản hồi có thể chậm hơn do cần xử lý trạng thái trước.

Câu 3: Nêu những ưu điểm và nhược điểm của mạch tổ hợp trong thiết kế hệ thống điện tử?

Trả lời: 

Câu 4: Giải thích cách mà mạch dây có thể được sử dụng để truyền tín hiệu trong một hệ thống điện tử?

Trả lời: 

3. VẬN DỤNG (3 CÂU)

Câu 1: Mô tả cách mà mạch tổ hợp có thể được sử dụng trong một ứng dụng thực tế, chẳng hạn như trong máy tính hoặc thiết bị điện tử gia dụng?

Trả lời: 

- Mạch tổ hợp được sử dụng rộng rãi trong máy tính, đặc biệt trong các bộ xử lý và bộ điều khiển. Một ví dụ cụ thể là bộ cộng (Adder).

- Ứng dụng: Trong máy tính, bộ cộng được sử dụng để thực hiện các phép toán số học. - Khi người dùng nhập một phép cộng, bộ xử lý sẽ sử dụng mạch tổ hợp để tính toán kết quả.

- Cách hoạt động: Bộ cộng n-bit nhận hai số nhị phân và thực hiện phép cộng bằng cách sử dụng các cổng logic như AND, OR, và XOR. Đầu ra của bộ cộng sẽ là tổng và một bit nhớ (carry) nếu cần thiết.

Câu 2: Hãy phân tích một ví dụ cụ thể về việc sử dụng mạch dây trong hệ thống truyền thông?

Trả lời: 

Câu 3: Nêu định nghĩa về cổng logic và liệt kê các loại cổng logic cơ bản trong mạch tổ hợp?

Trả lời: 

4. VẬN DỤNG CAO (3 CÂU)

Câu 1: Phân tích các thách thức trong việc thiết kế mạch tổ hợp phức tạp và đề xuất giải pháp khắc phục?

Trả lời: 

*Thách thức:

- Tính phức tạp: Khi số lượng đầu vào và chức năng tăng lên, mạch tổ hợp trở nên phức tạp hơn, dẫn đến khó khăn trong việc thiết kế và kiểm tra.

- Thời gian trễ: Với nhiều cổng logic nối tiếp, thời gian trễ có thể tăng, ảnh hưởng đến hiệu suất của mạch.

- Tiêu thụ năng lượng: Mạch tổ hợp phức tạp thường tiêu thụ nhiều năng lượng hơn, gây khó khăn trong các ứng dụng yêu cầu tiết kiệm năng lượng.

- Khả năng mở rộng: Khó khăn trong việc mở rộng mạch khi cần thêm chức năng mới mà không làm giảm hiệu suất.

*Giải pháp khắc phục:

+ Sử dụng công cụ CAD: Áp dụng phần mềm thiết kế mạch điện tử để mô phỏng và kiểm tra mạch trước khi sản xuất.

+ Thiết kế phân cấp: Chia nhỏ mạch thành các khối nhỏ hơn để dễ dàng quản lý và tối ưu hóa.

+ Sử dụng công nghệ FPGA: Sử dụng mạch lập trình được (FPGA) cho phép thay đổi thiết kế mà không cần thay đổi phần cứng.

+ Tối ưu hóa năng lượng: Sử dụng các kỹ thuật thiết kế tiết kiệm năng lượng như giảm tần số hoạt động hoặc sử dụng cổng logic hiệu quả.

----------------------------------

----------------------- Còn tiếp -------------------------