Giáo án Công nghệ 12 Điện - điện tử Cánh diều bài 22: Mạch xử lí tín hiệu trong điện tử số

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV yêu cầu HS đọc mục I. Mạch tổ hợp trong SGK và trả lời câu hỏi:

+ Mạch tổ hợp là mạch như thế nào?

+ Chức năng của mạch so sánh tín hiệu số là gì?

+ Ở mạch so sánh Hình 22.2, nếu A = 0 và B = 0 thì đầu ra C có kết quả như thế nào?

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK sau đó trao đổi, thảo luận trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra.

- GV quan sát, hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết).

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện các nhóm báo cáo kết quả thảo luận: DKSP

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung. 

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- Từ kết quả thảo luận của nhóm, GV nhận xét, đánh giá quá trình HS thực hiện nhiệm vụ.

- GV chuyển sang nội dung tiếp theo . 

I. MẠCH TỔ HỢP

- Mạch tổ hợp là mạch được tạo thành từ các cổng logic cơ bản. Mạch tổ hợp có đặc điểm là trị số của tín hiệu ra ở thời điểm đang xét chỉ phụ thuộc vào tổ hợp các giá trị đầu vào.

- Mạch so sánh hai tín hiệu số A và B và cho biết kết quả ở đầu ra, có hai trường hợp A = B và A # B. 

Bảng 22.1. Bảng kết quả so sánh tín hiệu nhị phân 1 bit

- Trên mạch Hình 22.2, khi A = 0 và B = 0:

+ Với các cổng NOT 1 và 2: A = 0 và B = 0 nên Q₁ = 1 và Q­­₂ = 1.

- Với các cổng AND 3 và 4: A = 0 và B = 0 nên Q­₃ = 0, Q₁ = 1 và Q₂ = 1 nên Q₄ = 1.

- Với cổng OR số 5: Q₃ = 0 và Q­­­₄ = 1 nên Q₅ = C = 1.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV yêu cầu HS đọc SGK mục II. Mạch dãy và trả lời câu hỏi:

+ Mạch dãy là mạch như thế nào?

(Như vậy, khác với mạch tổ hợp, mạch tổ hợp có đầu ra chỉ phụ thuộc tổ hợp giá trị đầu vào).

+ Flip-flop D hoạt động như thế nào?

- GV quan sát Hình 22.5 và trả lời câu hỏi:

+ Nêu nguyên lí hoạt động của mạch đếm tín hiệu số 4 bit sử dụng phần tử nhớ D flip-flop.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK sau đó trao đổi, thảo luận trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra.

- GV quan sát, hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết).

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện các nhóm báo cáo kết quả thảo luận.

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung. 

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- Từ kết quả thảo luận của nhóm, GV nhận xét, đánh giá quá trình HS thực hiện nhiệm vụ.

- GV chuyển sang nội dung tiếp theo.

II. MẠCH DÃY

- Mạch dãy có đặc điểm là chứa các phần tử nhớ, trị số của tín hiệu ra phụ thuộc vào các tín hiệu đầu vào, ra ở thời điểm đang xét và quá khứ. 

Mạch dãy sử dụng các phần tử nhớ flip – flop (trigơ), là phần tử có khả năng lật trạng thái đầu ra tuỳ theo sự tác động thích hợp của đầu vào. Có 3 loại flip – flop cơ bản là JK, D và T.

- Flip - flop D hoạt động với hai trạng thái đặt và xoá, thường được biểu diễn tương ứng là giá trị 1 và 0. Hoạt động của flip flop D được mô tả trên bảng chân lí

(Bảng 22.2) và giản đồ thời gian (Hình 22.4). Trong đó, đầu ra Q phụ thuộc vào dữ liệu ở đầu vào D và xung nhịp CLK, cụ thể Q thay đổi trạng thái theo D khi CLK chuyển từ 0 sang 1.

- Nguyên lí hoạt động của mạch đếm tín hiệu số 4 bit sử dụng phần tử nhớ D flip-flop:

Các đầu vào D của flip – flop trước được đưa tới đầu vào CLK của flip - flop sau. 

Ban đầu, giá trị các đầu ra đều là 0. Sau mỗi nhịp CLK, giá trị của các đầu ra Q₀, Q₁, Q₂, Q₃ thay đổi, kết quả ta có chuỗi các số nhị phân được đếm từ 0000 đến 1111 như minh hoạ ở Hình 22.6. Trong đó, Q₀ thay đổi nhanh nhất, theo xung nhịp CLK, Q₃ thay đổi chậm nhất. Như vậy, mạch đếm 4 bit sử dụng flip – flop D (Hình 22.5) thực hiện việc đếm tăng dần từ 0000 đến 1111, tương ứng với 16 giá trị thập phân từ 0 đến 15.

Lưu ý: Đọc giá trị 4 bit đầu ra theo thứ tự Q₃ Q₂ Q₁ Q₀ và quy đổi sang giá trị thập phân tương ứng.

Ví dụ: ở CLK 3 ta có giá trị chuỗi Q₃ Q₂ Q₁ Q₀ lần lượt là 0011, tương ứng với giá trị thập phân là 3.