Phòng thí nghiệm Điện Tử Xung Số Tài liệu thí nghiệm Số
Họ tên:
Lớp:
Nhóm:
Bàn số:
BÀI 1
KHẢO SÁT CỔNG LOGIC  MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU THÍ NGHIỆM
Giúp sinh viên bằng thực nghiệm khảo sát :
• Khảo sát mức logic.
• Khảo sát các loại cổng cơ bản.
• Khảo sát cấu trúc của một số cổng cơ bản
• Khảo sát một số mạch logic ứng dụng thông thường.
• Khảo sát một số tính chất cơ bản của họ vi mạch TTL, CMOS.
 THIẾT BỊ SỬ DỤNG
1. Thiết bò chính cho thí nghiệm điện tử số DTS21.
2. Dao động ký 3 tia.
3. Khối thí nghiệm DM- 201.
4. Dây nối.
PHẦN I : CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Phần này nhằm tóm lược những vấn đề lý thuyết thật cần thiết phục vụ cho bài thí
nghiệm và các câu hỏi chuẩn bò để sinh viên phải đọc kỹ và trả lời trước ở nhà.
Những thông số quan trọng của vi mạch số là: mức logic, trễ truyền đạt, công
suất, độ ổn đònh nhiễu, khả năng mắc tải vào, ra (Fanin, Fanout)
Một số công nghệ chế tạo vi mạch số: họ PMOS, NMOS, CMOS, ECL, IIL,
TTL, trong phần thí nghiệm này sinh viên sẽ khảo sát các cổng logic chủ yếu
ở hai họ thông dụng hiện nay TTL và CMOS
I.1. MỨC LOGIC.
• Mức logic là thông số quan trọng của vi mạch số, các dữ liệu (thông tin)

đònh
0V
0,8V
2,0V
5,0V
a. Cổng ĐỆM
Biểu thức Boolean có dạng: Y = A b. Cổng NOT:
Biểu thức Boolean có dạng:
c. Cổng AND: Là cổng có ít nhất 2 ngõ vào và 1 ngõ ra. Biểu thức Boolean
có dạng: Y = A.B Y=A.B
A
B
d. Cổng NAND: L cổng có ít nhất 2 ngõ vào và 1 ngõ ra. Biểu thức
Boolean có dạng:
BAY .=A

Bảng sự thật
Ngõ vào Ngõ ra
A B
BAY .=
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0
ĐH Kỹ Thuật Công Nghệ Trang 2

Phòng thí nghiệm Điện Tử Xung Số Tài liệu thí nghiệm Số
e. Cổng OR: Là cổng có ít nhất 2 ngõ vào và 1 ngõ ra. Biểu thức Boolean có
dạng: Y=A+B A
B
Y=A+Bf. Cổng NOR: Là cổng có ít nhất 2 ngõ vào và 1 ngõ ra. Biểu thức Boolean
có dạng:

g. Cổng EX-OR: L cổng chỉ có 2 ngõ vào và 1 ngõ ra. Biểu thức Boolean

1 0 1
1 1 1
OUT
R
c
V
cc
OUT
R
c
V
cc
Mạch lo
g
ic
Mạch logic
Bảng sự thật
Ngõ vào Ngõ ra
A B
Y
=
B
A
+

0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 0
B


Z
t
OUT
R
c
V
cc
Ma
ï
ch lo
g
ic
+5V
K
2
K
1
+5V
K
2
K
1
+5V
K
2
K
1
d. Ngõ ra cực thu hở
OUT

D
Y
+5V
C
1
2
A
B

Khi nối chung nhiều đầu ra (hình b)
mạch hoạt động như sau:
• Y = [ 1 ] khi tất cả các cổng đều có
mức logic ra là [ 1 ]
• Y = [ 0 ] khi ít nhất một trong các
cổng có mức ra là [ 0 ] A
Y
R3
VCC
R1 R2
B


Vò trí LS1 Trạng thái LED Điện áp tại A Ký hiệu mức logic [0], [1]
0 º Sáng º Tắt V
A
=
1 º Sáng º Tắt V
A
=

II.2. KHẢO SÁT CÁC CỔNG CƠ BẢN HỌ TTL
II.2.1. Khảo sát cổng đảo
1. Mảng thí nghiệm : Mảng D 1-1 (Hình 1-2)
2. Cấp nguồn +5V của nguồn DC POWER SUPPLY cho mảng D 1-1.

C
A
Hình 1.2
LS1
[1]
[0]
N
1k
LED1 3. Thực hiện nối dây như hình 1.2 (Đường kẻ đậm là dây nối)
4. Các bước thực hiện:
ĐH Kỹ Thuật Công Nghệ Trang 5

[0]
N
+5V
R1
LR
1k
LED1
3. Thực hiện nối dây như hình 1.3 (Đường kẻ đậm là dây nối) với 2 trường
hợp
a.
Trường hợp không có dây nối N
4. Các bước thực hiện:
Bước 1: Thay đổi mức logic tại ngõ vào cổng đệm (thay đổi LS1) lần lượt ở
2 vò trí [0] và [1], quan sát sự thay đổi ở ngõ ra trên LED1.
Bước 2: Ghi nhận vào bảng 1.3.
Bảng 1.3
LS1 Trạng thái LED Ký hiệu mức logic [0] hay [1]
0 º Sáng º Tắt
1 º Sáng º Tắt

ĐH Kỹ Thuật Công Nghệ Trang 6

[1]
LED1

3. Thực hiện nối dây như hình 1.4 (Đường kẻ đậm là dây nối).
4. Các bước thực hiện:
Bước 1: Giữ nguyên LS1 = [0], thay đổi LS2 lần lượt ở 2 vò trí [0] và [1],
quan sát sự thay đổi ở ngõ ra trên LED1. Ghi nhận cho từng trường hợp.
Bước 2: Dùng đồng hồ DVM (đặt chế độ đo DC) đo mức điện áp tại C, Ghi
kết quả vào bảng 1.5
Bước 3: Giữ nguyên LS1 = [1], thay đổi LS2 lần lượt ở 2 vò trí [0] và [1],
quan sát sự thay đổi ở ngõ ra trên LED1. Ghi nhận cho từng trường hợp.
Bảng 1. 5
LS1 LS2 Trạng thái LED Điện áp tại C Ký hiệu mức logic
[ 0 ] [ 0 ] º Sáng º Tắt
[ 0 ] [ 1 ] º Sáng º Tắt
[ 1 ] [ 0 ] º Sáng º Tắt
[ 1 ] [ 1 ] º Sáng º Tắt ĐH Kỹ Thuật Công Nghệ Trang 7

Phòng thí nghiệm Điện Tử Xung Số Tài liệu thí nghiệm Số
II.2.4. Khảo sát cổng NAND 2 ngõ vào cực thu hở
1. Mảng thí nghiệm : Mảng D 1-1 (Hình 1-5)

Ghi nhận cho từng trường hợp.
Bước 1: Ghi kết quả vào bảng 1.6.
Bảng 1.6
LS1 LS2 Trạng thái LED Ký hiệu mức logic tại C
[ 0 ] [ 0 ] º Sáng º Tắt
[ 0 ] [ 1 ] º Sáng º Tắt
[ 1 ] [ 0 ] º Sáng º Tắt
[ 1 ] [ 1 ] º Sáng º Tắt

II.2.5. Khảo sát cổng OR 2 ngõ vào
1. Mảng thí nghiệm : Mảng D 1-1 (Hình 1-6)
2. Cấp nguồn +5V của nguồn DC POWER SUPPLY cho mảng D 1-1.

5A
[0]
[1]
LS1

C
1K

LS2
Hình 1.6
1
2
[0]
[1]
LED1
[1]
LS1
C
1K

LS2
Hình 1.7
1
2
[0]
[1]
LED1

3. Thực hiện nối dây như hình 1.7 (Đường kẻ đậm là dây nối)
4. Các bước thực hiện:
Bước 1: Giữ nguyên LS1 = [0], thay đổi LS2 lần lượt ở 2 vò trí [0] và [1],
quan sát sự thay đổi ở ngõ ra trên LED1. Ghi nhận cho từng trường hợp. Ghi
kết quả vào bảng 1. 8
Bước 2: Giữ nguyên LS1 = [1], thay đổi LS2 lần lượt ở 2 vò trí [0] và [1],
quan sát sự thay đổi ở ngõ ra trên LED1. Ghi nhận cho từng trường hợp. Ghi
kết quả vào bảng 1. 8
Bảng 1.8
LS1 LS2 Trạng thái LED Ký hiệu mức logic tại C
[ 0 ] [ 0 ] º Sáng º Tắt

LS1
R1
1
0
R
Bước 1: Giữ nguyên LS1 = [0], thay đổi LS2 lần lượt ở 2 vò trí [0] và [1],
quan sát sự thay đổi ở ngõ ra trên LED1. Ghi nhận cho từng trường hợp.
Bước 2: Dùng đồng hồ DVM (đặt chế độ đo DC) đo mức điện áp tại C, Ghi
kết quả vào bảng 1.9
Bước 3: Giữ nguyên LS1 = [1], thay đổi LS2 lần lượt ở 2 vò trí [0] và [1],
quan sát sự thay đổi ở ngõ ra trên LED1. Ghi nhận cho từng trường hợp.
Bảng 1.9
LS1 LS2 Trạng thái LED Điện áp tại C Ký hiệu mức logic
[ 0 ] [ 0 ] º Sáng º Tắt
[ 0 ] [ 1 ] º Sáng º Tắt
[ 1 ] [ 0 ] º Sáng º Tắt
[ 1 ] [ 1 ] º Sáng º Tắt
II.3.2. Khảo sát cổng NAND họ RTL
1. Mảng thí nghiệm : Mảng D 1-2 (Hình 1-9)
2. Cấp nguồn +5V của nguồn DC POWER SUPPLY cho mảng D 1-2.
3. Thực hiện nối dây như hình 1.9 (Đường kẻ đậm là dây nối) ĐH Kỹ Thuật Công Nghệ Trang 10

Phòng thí nghiệm Điện Tử Xung Số Tài liệu thí nghiệm Số


quan sát sự thay đổi ở ngõ ra trên LED1. Ghi nhận cho từng trường hợp.
Bảng 1.10
LS1 LS2 Trạng thái LED Điện áp tại C Ký hiệu mức logic
[ 0 ] [ 0 ] º Sáng º Tắt
[ 0 ] [ 1 ] º Sáng º Tắt
[ 1 ] [ 0 ] º Sáng º Tắt
[ 1 ] [ 1 ] º Sáng º Tắt

II.3.3.
Khảo sát cổng NAND họ DTL
1. Mảng thí nghiệm : Mảng D 1-2 (Hình 1-10)
2. Cấp nguồn +5V của nguồn DC POWER SUPPLY cho mảng D 1-2.
3. Thực hiện nối dây như hình 1.10 (Đường kẻ đậm là dây nối)

D3
B
D4
R8

[ 0 ] [ 1 ] º Sáng º Tắt
[ 1 ] [ 0 ] º Sáng º Tắt
[ 1 ] [ 1 ] º Sáng º Tắt

II.3.4.
Khảo sát cổng NAND họ TTL
1. Mảng thí nghiệm : Mảng D 1-2 (Hình 1-11)
2. Cấp nguồn +5V của nguồn DC POWER SUPPLY cho mảng D 1-2.
3. Thực hiện nối dây như hình 1.11 (Đường kẻ đậm là dây nối) 4. Các bước thực hiện:
C
T7
c828
LS1
0
1

Phòng thí nghiệm Điện Tử Xung Số Tài liệu thí nghiệm Số
Bước 3: Giữ nguyên LS1 = [1], thay đổi LS2 lần lượt ở 2 vò trí [0] và [1],
quan sát sự thay đổi ở ngõ ra trên LED1. Ghi nhận cho từng trường hợp.
Bảng 1.12
LS1 LS2 Trạng thái LED Điện áp tại C Ký hiệu mức logic
[ 0 ] [ 0 ] º Sáng º Tắt
[ 0 ] [ 1 ] º Sáng º Tắt
[ 1 ] [ 0 ] º Sáng º Tắt
[ 1 ] [ 1 ] º Sáng º Tắt

II.3.5.
Khảo sát cổng NAND ngõ ra cực thu hở
1. Mảng thí nghiệm : Mảng D 1-2 (Hình 1-12)
2. Cấp nguồn +5V của nguồn DC POWER SUPPLY cho mảng D 1-2.
3. Thực hiện nối dây như hình 1.12 (Đường kẻ đậm là dây nối) với 2 trường
hợp
A
LS1

Bước 2: Dùng đồng hồ DVM (đặt chế độ đo DC) đo mức điện áp tại C, Ghi
kết quả vào bảng 1.13
Bước 3: Giữ nguyên LS1 = [1], thay đổi LS2 lần lượt ở 2 vò trí [0] và [1],
quan sát sự thay đổi ở ngõ ra trên LED1. Ghi nhận cho từng trường hợp.
Bảng 1.13
LS1 LS2 Trạng thái LED Ký hiệu mức logic
[ 0 ] [ 0 ] º Sáng º Tắt
[ 0 ] [ 1 ] º Sáng º Tắt
ĐH Kỹ Thuật Công Nghệ Trang 13

Phòng thí nghiệm Điện Tử Xung Số Tài liệu thí nghiệm Số
[ 1 ] [ 0 ] º Sáng º Tắt
[ 1 ] [ 1 ] º Sáng º Tắt
d. Trường hợp có dây nối J1 (thêm điện trở R17 kéo lên nguồn)
5. Các bước thực hiện:
Bước 1: Giữ nguyên LS1 = [0], thay đổi LS2 lần lượt ở 2 vò trí [0] và [1],
quan sát sự thay đổi ở ngõ ra trên LED1. Ghi nhận cho từng trường hợp.
Bước 2: Dùng đồng hồ DVM (đặt chế độ đo DC) đo mức điện áp tại C, Ghi
kết quả vào bảng 1.14
Bước 3: Giữ nguyên LS1 = [1], thay đổi LS2 lần lượt ở 2 vò trí [0] và [1],
quan sát sự thay đổi ở ngõ ra trên LED1. Ghi nhận cho từng trường hợp.
Bảng 1.14
LS1 LS2 Trạng thái LED Ký hiệu mức logic
[ 0 ] [ 0 ] º Sáng º Tắt
[ 0 ] [ 1 ] º Sáng º Tắt
[ 1 ] [ 0 ] º Sáng º Tắt
[ 1 ] [ 1 ] º Sáng º Tắt

II.4.
KHẢO SÁT CÁC CỔNG CƠ BẢN HỌ CMOS

4. Các bước thực hiện:
Bước 1: Đặt LS1 và LS2 theo bảng 1.15, quan sát sự thay đổi ở ngõ ra trên
LED. Ghi nhận vào bảng 1.9.
Bước 2: Dùng đồng hồ DVM (đặt chế độ đo DC) đo điện áp tại C. Ghi nhận
vào bảng 1.15.
ĐH Kỹ Thuật Công Nghệ Trang 14

Phòng thí nghiệm Điện Tử Xung Số Tài liệu thí nghiệm Số
Bảng 1.15
LS1 LS2 Trạng thái LED Điện áp tại C Ký hiệu mức logic
[ 0 ] [ 0 ] º Sáng º Tắt
[ 0 ] [ 1 ] º Sáng º Tắt
[ 1 ] [ 0 ] º Sáng º Tắt
[ 1 ] [ 1 ] º Sáng º Tắt

II.4.2.
Khảo sát họ CMOS (NAND 2 ngõ vào) với nguồn cung cấp +15V
1. Mảng thí nghiệm : Mảng D 1-3 (Hình 1-14)
2. Cấp nguồn V
DD
=+15V của DC POWER SUPPLY cho mảng D 1-3.

[0]
[1]
DS1
C
1K

A
DS2

2. Cấp nguồn V
DD
=+15V và V
cc
= +5V của nguồn DC POWER SUPPLY
cho mảng D 1-4.
ĐH Kỹ Thuật Công Nghệ Trang 15

Phòng thí nghiệm Điện Tử Xung Số Tài liệu thí nghiệm Số

Hình 1.15

II.5.1.a
Khảo sát chuyển đổi mức Logic của TTL thành CMOS dùng
Transistor T1 (C828)
1. Thực hiện nối dây như sau:
• Đặt LS1 tại ngõ vào A (cực B) của transistor T1
2. Các bước thực hiện:
Bước 1: Thay đổi LS1 lần lượt ở 2 vò trí [0] và [1], dùng đồng hồ đo điện áp
tại điểm B (cực C của T1)
Bước 2: Ghi nhận kết quả vào bảng 1.17
Bảng 1.17
LS1 (TTL) V
B

[ 0 ]
[ 1 ]

II.5.1.b
Khảo sát chuyển đổi mức Logic của TTL thành CMOS dùng cổng


II.6. KHẢO SÁT CÁC ỨNG DỤNG
II.6.1.
Ứng dụng 1
1. Mảng thí nghiệm : Mảng D 1-1
2. Cấp nguồn V
cc
= +5V của nguồn DC POWER SUPPLY cho mảng D 1-1.
3. Các bước thực hiện:
Cho hàm sau: Y =
ABC

Bước 1: Vẽ lại hàm trên dùng các cổng đả khảo sát trong bài thí nghiệm (2
ngõ vào) (nhắc lại đl Demorgan:
BAAB +=
)
A B C
Bước 2: Từ mạch nguyên lý đã vẽ, ráp lại mạch trên mảng D1-1 (lưu ý
cấp nguồn +5V).
Bước 3: Thay đổi A, B, C kiểm tra lại bảng sự thật 1.20
Bảng 1.20

6B
X
LS1
LS2
LS3
U
Z
1k
LED1
Bước 1: Nối dây như hình 12 (Nét đậm là đường dây nối) trên mảng D1-1
Bước 2: Đặt LS1, LS2 và LS3 theo bảng 1.21. Quan sát LED. Ghi nhận kết
quả cho từng trường hợp vào bảng 1.21
Bảng 1.21
Ngõ vào Ngõ ra
X (LS1) U (LS2) Z (LS3) Y
0 0 0
0 0 1
0 1 0
0 1 1
1 0 0
1 0 1
1 1 0
1 1 1

ĐH Kỹ Thuật Công Nghệ Trang 18