Chỉång 3. Cạc pháưn tỉí logic cå bn Trang 27

Chỉång 3
CẠC PHÁƯN TỈÍ LOGIC CÅ BN

3.1. KHẠI NIÃÛM VÃƯ MẢCH SÄÚ
3.1.1. Mảch tỉång tỉû
Mảch tỉång tỉû (cn gi l mảch Analog) l mảch dng âãø xỉí l cạc
tên hiãûu tỉång tỉû. Tên hiãûu tỉång tỉû l tên hiãûu cọ biãn âäü biãún thiãn
liãn tủc theo thåìi gian.
Viãûc xỉí l bao gäưm cạc váún âãư: Chènh lỉu, khúch âải, âiãưu chãú,
tạch sọng.
Nhỉåüc âiãøm ca mảch tỉång tỉû :
- Âäü chäúng nhiãùu tháúp (nhiãùu dãù xám nháûp).
- Phán têch thiãút kãú mảch phỉïc tảp.
Âãø khàõc phủc nhỉỵỵng nhỉåüc âiãøm ny ngỉåìi ta sỉí dủng mảch säú.
3.1.2. Mảch säú
Mảch säú (cn gi l mảch Digital) l mảch dng âãø xỉí lï tên hiãûu säú.
Tên hiãûu säú l tên hiãûu cọ biãn âäü biãún thiãn khäng liãn tủc theo thåìi
gian hay cn gi l tên hiãûu giạn âoản, nọ âỉåüc biãøu diãùn dỉåïi dảng
sọng xung våïi 2 mỉïc âiãûn thãú cao v tháúp m tỉång ỉïng våïi hai mỉïc
âiãûn thãú ny l hai mỉïc logic ca mảch säú.
Viãûc xỉí l åí âáy bao gäưm cạc váún âãư:
- Lc säú.
- Âiãưu chãú säú /Gii âiãưu chãú säú.
- M họa . . . .
Ỉu âiãøm ca mảch säú so våïi mảch tỉång tỉû :
- Âäü chäúng nhiãùu cao (nhiãùu khọ xám nháûp).
- Phán têch thiãút kãú mả
ch säú tỉång âäúi âån gin.
Vç váûy, hiãûn nay mảch säú âỉåüc sỉí dủng khạ phäø biãún trong táút c cạc

i
R
c
Q

R
B
v
0
-
Vcc
a)
Hỗnh 3.2. Bióứu dióựn traỷng thaùi logic cuớa maỷch sọỳ bũng khoùa õióỷn tổớ duỡng BJT
b)

Hỗnh 3.2a:
- Khi v
i
= 0 BJT từt v
0
= +V
cc

- Khi v
i
> 0 BJT dỏựn baợo hoỡa v
0
= v
ces
= 0,2 (V).


0 logic
V
1 logic
V
0v
0 logic
V
5v
1 logic
V

=
=






Chổồng 3. Caùc phỏửn tổớ logic cồ baớn Trang 29

- Choỹn : V
logic 1
< V
logic 0
hoỹ logic ỏm

: Logic ỏm.
V V

mọỹt ngoợ vaỡo vaỡ mọỹt ngoợ ra vồùi kyù hióỷu vaỡ baớng traỷng thaùi hoaỷt õọỹng
nhổ hỗnh veợ.

+Baớng traỷng thaùi:
y
x
0
11
0
y
x
Hỗnh 3.3. Kyù hióỷu vaỡ baớng traỷng thaùi cuớa cọứng khọng õaớo

Phổồng trỗnh logic mọ taớ hoaỷt õọỹng cuớa cọứng: y = x
Bi ging K Thût Säú Trang 30
Trong âọ:
- Våïi x l ng vo cọ tråí khạng vo Z
v
vä cng låïn → do âọ cäøng
khäng âo (hay cäøng âãûm) khäng cọ kh nàng hụt dng låïn åí ng
vo.
- Våïi ng ra y cọ tråí khạng ra Z
ra
nh → cäøng âãûm cọ kh nàng
cung cáúp dng ng ra låïn.
Chênh vç váûy ngỉåìi ta sỉí dủng cäøng khäng âo giỉỵ vai tr, chỉïc nàng
l cäøng âãûm theo 2 nghéa sau:
- Dng âãø phäúi håüp tråí khạng.
- Dng âãø cạch ly v náng dng cho ti.


Cäøng AND l cäøng logic thỉûc hiãûn chỉïc nàng ca phẹp toạn nhán
logic våïi 2 ng vo v 1 ng ra k hiãûu nhỉ hçnh v:
Phỉång trçnh logic mä t hoảt âäüng ca cäøng AND:
y = x
1
.x
2
Bng trảng thại hoảt âäüng ca cäøng AND 2 ng vo:x
2
y
x
1
x
1
x
2
y
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
Hçnh 3.6. Cäøng AND
Tỉì bng trảng thại ny ta cọ nháûn xẹt: Ng ra y chè bàòng 1 (mỉïc
logic 1) khi c 2 ng vo âãưu bàòng 1, ng ra y bàòng 0 (mỉïc logic 0)
khi cọ mäüt ng vo báút k (x
1
hồûc x

y
x
n
Hçnh 3.7. Cäøng AND våïi n ng vo

Sỉí dủng cäøng AND âãø âọng måí tên hiãûu:
Xẹt cäøng AND cọ hai ng
vo x
1
v x
2
. Ta chn:
- x
1
âọng vai tr ng vo âiãưu khiãøn (control).
- x
2
âọng vai tr ng vo dỉỵ liãûu (data).
Xẹt cạc trỉåìng håüp củ thãø sau âáy:
- x
1
= 0: → y = 0 báút cháúp trảng thại ca x
2
, ta nọi cäøng AND khọa
lải khäng cho dỉỵ liãûu âỉa vo ng vo x
2
qua cäøng AND âãún ng ra.
Bi ging K Thût Säú Trang 32
- x
1

= x
2
= 0 → y = 0
+x = 1 → x
1
= x
2
= 1 → y = 1 → y = x

Hçnh 3.8. Sỉí dủng cäøng AND tảo ra cäøng âãûm.

thç chụng ta cọ thãø sỉí dủng cäøng AND âãø tảo ra cäøng âãûm.
Trong thỉûc tãú, cọ thãø táûn dủng hãút cạc cäøng chỉa dng trong IC âãø
thỉûc hiãûn chỉïc nàng ca cạc cäøng logic khạc.

d. Cäøng Hồûc (OR)
L cäøng thỉûc hiãûn chỉïc nàng ca phẹp toạn cäüng logic, cäøng OR cọ
2 ng vo v 1 ng ra cọ k hiãûu nhỉ hçnh v:
y
x
2
x
1
y
x
2
x
1
K hiãûu Cháu Áu
K hiãûu theo M, Nháût, Ục


==
=
)n1,(i0x0
1x1
i
iỷc õióứm cuớa cọứng OR laỡ: Tờn hióỷu ngoợ ra chố bũng 0 khi vaỡ chố khi
tỏỳt caớ caùc ngoợ vaỡo õóửu bũng 0, ngổồỹc laỷi tờn hióỷu ngoợ ra bũng 1 khi
chố cỏửn coù ờt nhỏỳt mọỹt ngoợ vaỡo bũng 1.

Sổớ duỷng cọứng OR õóứ õoùng mồớ tờn hióỷu: Xeùt cọứng OR coù 2 ngoợ vaỡo
x
1
, x
2
. Nóỳu choỹn x
1
laỡ ngoợ vaỡo õióửu khióứn (control input), x
2
ngoợ vaỡo
dổợ lióỷu (data input), ta coù caùc trổồỡng hồỹp cuỷ thóứ sau õỏy:
- x
1
= 1 y = 1 (y luọn bũng 1 bỏỳt chỏỳp x
2
) Ta noùi cọứng OR khoùa
khọng cho dổợ lióỷu õi qua.

2
= 1 y = 1 y = x: cọứng OR õoùng vai troỡ cọứng
õóỷm.
Hỗnh 3.9. Cọứng OR n ngoợ vaỡo
y
x
n
x
1
Sồ õọử maỷch thổỷc hióỷn trón hỗnh 3.10.
Baỡi giaớng Kyợ Thuỏỷt Sọỳ Trang 34
y
x
1
x
2
x
Hỗnh 3.10. Sổớ duỷng cọứng OR laỡm cọứng õóỷm

e. Cọứng NAND
ỏy laỡ cọứng thổỷc hióỷn pheùp toaùn nhỏn õaớo, vóử sồ õọử logic cọứng
NAND gọửm 1 cọứng AND mừc nọỳi tỏửng vồùi 1 cọứng NOT, kyù hióỷu vaỡ
baớng traỷng thaùi cọứng NAND õổồỹc cho nhổ hỗnh 3.11:
Hỗnh 3.11. Cọứng NAND: Kyù hióỷu, sồ õọử logic tổồng õổồng vaỡ baớng traỷng thaùi
x
1
x
2
y
0 0 1

i
i

x
n
y
x
1

Hỗnh 3.12.Cọứng NAND vồùi n ngoợ vaỡo

Vỏỷy, õỷc õióứm cuớa cọứng NAND laỡ: tờn hióỷu ngoợ ra chố bũng 0 khi tỏỳt
caớ caùc ngoợ vaỡo õóửu bũng 1, vaỡ tờn hióỷu ngoợ ra seợ bũng 1 khi chố cỏửn ờt
nhỏỳt mọỹt ngoợ vaỡo bũng 0.

Sổớ duỷng cọứng NAND õóứ õoùng mồớ tờn hióỷu: Xeùt cọứng NAND coù hai
ngoợ vaỡo, vaỡ choỹn x
1
laỡ ngoợ vaỡo õióửu khióứn, x
2
laỡ ngoợ vaỡo dổợ lióỷu. Khi:
- x
1
= 0 y = 1 (y luọn bũng 1 bỏỳt chỏỳp x
2
) cọứng NAND khoùa
Chổồng 3. Caùc phỏửn tổớ logic cồ baớn Trang 35

- x
1

x
y =
xxxxx =+=
2121
Hỗnh 3.13a.Duỡng cọứng NAND taỷo cọứng NOT

- duỡng cọứng NAND taỷo cọứng BUFFER (cọứng õóỷm):
xxy ==

x
x
1
x
2
x
y
y
x
Hỗnh 3.13b.Duỡng cọứng NAND taỷo ra cọứng õóỷm (BUFFER)

- duỡng cọứng NAND taỷo cọứng AND:

y

2121
.
xxxx =
y
x
2

y
x
2
2
x
y =
212121
. xxxxxx +=+=
Hỗnh 3.13d. Sổớ duỷng cọứng NAND taỷo ra cọứng OR

Bi ging K Thût Säú Trang 36
f. Cäøng Hồûc - khäng (NOR)
L cäøng thỉûc hiãûn chỉïc nàng ca phẹp toạn cäüng âo logic, l cäøng
cọ hai ng vo v mäüt ng ra cọ k hiãûu nhỉ hçnh v:
y
y
x
2
x
1
x
2
x
1
K hiãûu Cháu Áu
K hiãûu theo M, Nháût, Ục
Hçnh 3.14. K hiãûu cäøng NOR
Phỉång trçnh logic mä t hoảt âäüng ca cäøng :
y =
21

)n1,(i0x1
1x0
i
i

Hçnh 3.15. Cäøng NOR n ng vo
Váûy âàûc âiãøm ca cäøng NOR l: Tên hiãûu ng ra chè bàòng 1 khi táút
c cạc ng vo âãưu bàòng 0, tên hiãûu ng ra s bàòng 0 khi cọ êt nháút
mäüt ng vo bàòng 1.Sỉí dủng cäøng NOR âãø âọng måí tên hiãûu: Xẹt cäøng NOR cọ 2 ng
vo, chn x
1
l ng vo âiãưu khiãøn, x
2
l ng vo dỉỵ liãûu. Ta cọ:
- x
1
= 1 ⇒ y = 0 (y ln bàòng 0 báút cháúp x
2
): Ta nọi cäøng NOR khọa
khäng cho dỉỵ liãûu âi qua.
- x
1
= 0 ⇒
2
2
2
01

x y
x
Hỗnh 3.16a. Sổớ duỷng cọứng NOR taỷo cọứng NOT- Duỡng cọứng NOR laỡm cọứng OR :

y
x
2
x
1

y

x
1
x
2
21
xx
+
y =
2121
xxxx
+=+
Hỗnh 3.16b. Sổớ duỷng cọứng NOR taỷo cọứng OR

- Duỡng cọứng NOR laỡm cọứng BUFFER :


x
2
x
y
x
2
x
1
x
2
y

Hỗnh 3.16d. Sổớ duỷng cọứng NOR laỡm cọứng AND

Baỡi giaớng Kyợ Thuỏỷt Sọỳ Trang 38
- Duỡng cọứng NOR laỡm cọứng NAND:
y =
212121
.1 xxxxxxy =+=+=

x
1
y
1
1
x
2
x
x
1

1
x
2
y
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
Hỗnh 3.17. Cọứng XOR
x
2
x
1
y

Cọứng XOR õổồỹc duỡng õóứ so saùnh hai tờn hióỷu vaỡo:
- Nóỳu hai tờn hióỷu vaỡo laỡ bũng nhau thỗ tờn hióỷu ngoợ ra bũng 0
- Nóỳu hai tờn hióỷu vaỡo laỡ khaùc nhau thỗ tờn hióỷu ngoợ ra bũng 1.
Caùc tờnh chỏỳt cuớa pheùp toaùn XOR:
1. x
1

x
2
= x
2

x
1
2. x

3
) = (x
1
.x
2
) (x

3
.x
1
)
C/m: Ta coù:
x
1.
(x
2

x
3
) = x
1
(x
2
.
x
3
+
x
2
.x

x
3
+ x
1
x
2
x
3
+ x
1
x
1
.x
3
+ x
1
x
1
.x
2

Chổồng 3. Caùc phỏửn tổớ logic cồ baớn Trang 39

= x
1
x
2
(
x
3

) (x

1
x
3
) = x
1
x
2
31
xx
+ x
1
x
3
21
xx

4. x
0 = x

x
1 =

x

Mồớ rọỹng tờnh chỏỳt 4 : Nóỳu x
1

x

x
2
y
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 1
y
x
2
Hỗnh 3.19. Cọứng XNOR
x
1 Tờnh chỏỳt cuớa cọứng XNOR:

1.
)x(x)x(x)x)(xx(x
43214321
+=

2.
)x(x)x(x)x(x)x(x
43214321
=+

3.
212121
xxxxxx

R
x1
VCC
D1
D2
Xeùt sồ õọử maỷch õồn giaớn trón hỗnh 3.20.
Sồ õọử hỗnh a:
- x
1
= x
2
= 0 D
1
, D
2
từt V
y
=V
R
= 0 y = 0
- x
1
= 0, x
2
= 1 D
1
từt, D
2
dỏựn V
y

hoỹ DRL (Diode Resistor Logic) hoỷc DL (Diode logic).
Sồ õọử hỗnh b:
- x
1
= x
2
= 0 D
1
, D
2
dỏựn V
y
=V
R
= 0 y = 0
- x
1
= 0, x
2
=1 D
1
dỏựn, D
2
từt V
y
=V
R
= 0 y = 0
- x
1

- x = 0 BJT từt V
y
V
cc
= 5V y = 1
- x = 1 BJT dỏựn baợo hoỡa V
y
V
cc
0V y = 0
ỏy laỡ cọứng NOT hoỹ RTL (Resistor Transistor Logic).
Cọứng NOR (hỗnh 3.21b)
- x
1
= x
2
= 0 BJT từt
V
y
V
cc
= 5V y = 1