Nội dung chính Công nghệ 12 Điện - điện tử Kết nối bài 21: Tín hiệu số và các cổng logic cơ bản

BÀI 21: TÍN HIỆU SỐ VÀ CÁC CỔNG LOGIC CƠ BẢN

I. TÍN HIỆU SỐ VÀ CÁC THAM SỐ ĐẶC TRƯNG

1. Khái niệm tín hiệu số

Tín hiệu số là một chuỗi các tín hiệu rời rạc, có biên độ không đổi trong một khoảng thời gian nhất định (Hình 21.2 SGK).

- Đặc điểm của tín hiệu số: ít bị ảnh hưởng bởi nhiễu, dễ dàng khôi phục bằng cách sử dụng bộ lặp hoặc các bộ khuếch đại. Tín hiệu số được sử dụng phổ biến trong máy tính và các thiết bị kĩ thuật số, cho phép nhiều người dùng đồng thời, có thể nén, xử lí, mã hoá và bảo mật tốt hơn tín hiệu tương tự.

2. Các tham số đặc trưng của tín hiệu số

a) Bit và mức điện áp

Trong tín hiệu số, bit (0 hoặc 1) thường được biểu diễn bằng một mức điện áp (ví dụ mức thấp 0 V cho bit 0 và mức cao 5 V cho bit 1).

b)  Tốc độ bit và khoảng bit

- Tốc độ bit là số bit trên 1 giây, kí hiệu là R, đơn vị là bit/giây (bit/s).

- Khoảng bit: là thời gian kéo dài của một bit, kí hiệu là T_b được tính theo công thức:, đơn vị là giây.

II. KHÁI NIỆM CỔNG LOGIC

Cổng logic là một mạch điện thực hiện chức năng của một hàm logic (hàm Boole). Mỗi cổng logic thực hiện một phép toán đại số logic trên một hoặc nhiều lối vào để tạo ra một kết quả logic duy nhất ở đầu ra.

Bảng 21.1. K₁ và K₂ mắc song song

Bảng 21.2. K₁ và K₂ mắc nội tiếp

II. MỘT SỐ CỔNG LOGIC CƠ BẢN

1. Cổng OR

- Hàm logic: y = x₁ + x₂

- Kí hiệu logic (Hình 21.6):

Bảng 21.3. Bảng chân lí của cổng OR

- Ví dụ IC 74LS32 có 4 cổng OR (Hình 21.7).

- Công dụng của cổng OR: Cổng OR được sử dụng trong việc cộng logic hai hoặc nhiều tín hiệu đầu vào thành một tín hiệu đầu ra và tạo ra kết quả logic phức tạp từ các tín hiệu đơn giản như mạch cộng tín hiệu, mạch điều khiển đóng ngắt,....

2. Cổng AND

- Hàm logic: y = x_1.x₂

- Kí hiệu logic (Hình 21.8):

Bảng 21.4. Bảng chân lí của cổng AND

- Ví dụ IC 74LS08 có 4 cổng AND (Hình 21.9).

- Công dụng của cổng AND: Cổng AND được sử dụng trong việc nhân logic hai hoặc nhiều tín hiệu đầu vào thành một tín hiệu đầu ra và tạo ra kết quả logic phức tạp từ các tín hiệu đơn giản như mạch nhân tín hiệu, mạch điều khiển đóng/ngắt.
3. Cổng NOT

- Hàm logic:  

- Kí hiệu logic (Hình 21.10):

Bảng 21.5. Bảng chân lí của cổng NOT

- Ví dụ IC 74LS04 có 6 cổng NOT (Hình 21.11).

- Công dụng của cổng NOT: Cổng NOT thường được sử dụng để đảo ngược trạng thái tín hiệu đầu vào hoặc điều khiển các tín hiệu logic trong mạch điện tử, mạch cảm biến,...

4. Cổng NOR

- Hàm logic:

- Kí hiệu logic (Hình 21.12):

Bảng 21.6. Bảng chân lí của cổng NOR

- Ví dụ IC 74LS02 có 4 cổng NOR (Hinh 21.14).

- Công dụng của cổng NOR: Cổng NOR được sử dụng để đảo ngược trạng thái của mạch cộng logic hoặc điều khiển các tín hiệu logic trong mạch điện tử, mạch cảm biến,...

5. Cổng NAND

- Hàm logic:

- Kí hiệu logic (Hình 21.15):

- Cổng NAND có thể tạo ra bằng cách mắc nối tiếp một cổng AND với một cổng NOT.

Bảng 21.7. Bảng chân lí của cổng NAND

- Ví dụ IC 74LS00 có 4 cổng NAND (Hình 21.17).

- Công dụng của cổng NAND: Cổng NAND được sử dụng để đảo ngược trạng thái của mạch nhân logic hoặc điều khiển các tín hiệu logic trong mạch điện tử, mạch cảm biến,...