Bài giảng Kỹ thuật số - Chương 8: Đặc điểm của IC số - Đặng Ngọc Khoa

Nội dung text: Bài giảng Kỹ thuật số - Chương 8: Đặc điểm của IC số - Đặng Ngọc Khoa

1. Chương 8 Đặc điểmcủaIC số Th.S Đặng NgọcKhoa Khoa Điện-ĐiệnTử 1 Thông số dòng và áp 2 1
2. Thông số dòng và áp „ Mức điệnáp „ VIH(min): Điệnápngõvàomứccao: giátrị điệnápthấpnhấtchomứclogic 1 ở ngõ vào. „ VIL(max): Điệnápngõvàomứcthấp: giá trị điệnápcaonhấtchomứclogic 0 ở ngõ vào. „ VOH(min): Điệnápngõramứccao: giátrị điệnápthấpnhấtchomứclogic 0 ở ngõ ra. „ VOL(max): Điệpápngõramứcthấp: giá trị điệnápcaonhấtchomứclogic 0 ở ngõ ra. 3 Thông số dòng và áp „ Mứcdòngđiện „ IIH: Dòng điệnngõvàomứccao: dòngđiện chảyvàoở mứclogic 1 „ IIL: Dòng điệnngõvàomứcthấp: dòng điện chảyvàoở mứclogic 0 „ IOH: Dòng điệnngõramứccao: dòngđiện chảyraở mứclogic 1 „ IOL: Dòng điệnngõramứcthấp: dòng điện chảyraớ mứclogic thấp 4 2
3. Thời gian trễ „ Xét tín hiệu điqua mộtcổng đảo: „ tPLH thờigiantrễ khi chuyển logic 0 sang logic 1 „ tPHL thờigiantrễ khi chuyển logic 1 sang logic 0 „ tPLH và tPHL không nhấtthiếtphảibằng nhau „ Thờigiantrễ liên quan đếntốc độ củamạch logic. Thời gian trễncàngnhỏ thì tốc độ của mạch càng cao. 5 Thời gian trễ Thờigiantrễ khi đi qua cổng đảo(NOT) 6 3
4. Nguồn cung cấp „ Dòng điện trung bình ⎛ ICCH + ICCL ⎞ ICC(avg ) = ⎜ ⎟ ⎝ 2 ⎠ „ Công suất P(avg ) = ICC()avg .VCC 7 Ảnh hưởng của nhiễu 8 4
5. Mức điệnáp „ Mạch hoạt động đúng yêu cầu điệnáp ngõ vào nằmtrongkhoảng xác định nhỏ hơnVIL(max) hoặclớnhơnVIH(min) „ Điệnápngõracóthể nằmngoàikhoảng xác định phụ thuộc vào nhà sảnxuấthoặc trong trường hợpquátải. „ Nguồn cung cấpcómức điện áp không đúng có thể sẽ gây ra mức điệnápngõra không đúng. 9 Current-Sourcing và Current- Sinking Ở trạng thái logic cao, cổng lái cung cấp dòng cho cổng tải Ở trạng thái logic thấp, cổng lái nhậndòng từ cổng tải 10 5
6. Họ IC TTL „ Sơđồmạch củacổng NAND TTL 11 IC TTL cổng NAND „ Ngõ ra ở trạng thái thấp 12 6
7. IC TTL cổng NAND „ Ngõ ra ở trạng thái cao 13 Kếtnốigiữacácmạch logic 14 7
8. Họ IC TTL „ Mạch TTL có cấutrúctương tự như trên „ Ngõ vào là cathode củatiếpgiápPN „ Ngõ vào ở mứccaosẽ turn off mốinốivàchỉ có dòng rò rỉ chạyqua. „ Ngõ vào mứcthấpsẽ turns on mốinốivàcó dòng tương đốilớnchạyqua. „ Phầnlớnmạch TTL có cùng cấutrúcngõ ra, tương tự như trên. 15 Mạch TTL cổng NOR 16 8
9. Ký hiệuhọ TTL „ Ký hiệu đầutiêncủaIC TTL làsố series 54/74 „ Series 54 hoạt động trong khoảng nhiệt độ rộng hơn. „ Ký hiệuchữ thể hiệnhãngsảnxuất „ SN – Texas Instruments „ DM – National Semiconductor „ S – Signetics „ DM7402, SN7402, S7402 có cùng mộtchứcnăng 17 Ký hiệuhọ TTL „ Chuẩn 74 TTL có thể phân loại thành: „ Standard TTL, 74 series „ Schottky TTL, 74S series „ Low power Schottky TTL, 74LS series (LS-TTL) „ Advanced Schottky TTL, 74AS series (AS-TTL) „ Advanced low power Schottky TTL, 74ALS series „ 74F fast TTL „ Bảng 8-6 so sánh giữa các phân loạikhácnhau 18 9
10. Phân loạihọ TTL 19 DataSheet họ TTL 20 10
11. Tải và Fan-Out „ Fan out thể hiệnkhả năng ngõ ra củamột IC có thể lái được bao nhiên ngõ vào của những IC khác. „ MộtngõraTTL bị giớihạndòngchảyvàonó khi ở trạng thái thấp. „ MộtngõraTTL bị giớihạn dòng cung cấp (dòng chảyra) khinóở trạng thái cao. „ Nếudòngđiệnvượtquánhững giớihạntrên thì điệnápngõrasẽ nằmngoàikhoảng cho phép. 21 Tải và Fan-Out 22 11
12. Tải và Fan-Out „ Xác định fan out „ Cộng IIH củatấtcả cácngõvàocókếtnối đếnngõrađang xét. Tổng phảinhỏ hơn IOH. „ Cộng IIL củatấtcả cácngõvàocókếtnối đến ngõ ra đang xét. Tổng phảinhỏ hơn IOL. 23 Tải và Fan-Out „ Ví dụ: ngõ ra của 74ALS00 có thể lái bao nhiêu ngõ vào 74ALS00? 24 12
13. DataSheet của74ALS00 25 Tính Fan - out High Output I = -400 uAmps OHMAX I OHMAX I = 20uAmps IHMAX FanoutHIGH = 400uAmp / 20 uAmp = 20 Low Output I = 8 mAmps OLMAX I OHMAX I = - 0.1 mAmps ILMAX FanoutLOW = 8 mAmp / 0.4 mAmp = 80 26 13
14. Công nghệ MOS „ MOSFETs - Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors „ Sảnxuất đơngiảnvàrẻ hơn „ Tiêu tốnítnăng lượng „ Có thể thựchiện được nhiềumạch hơn „ Dễ bị tác động bởitĩnh điện 27 Công nghệ MOS „ Ký hiệu MOSFET kênh N và kênh P 28 14
15. Công nghệ MOS „ Trạng thái củaMOSFET 29 Logic MOSFET kênh N 30 15
16. Logic MOSFET kênh P 31 Cổng đảoCMOS 32 16
17. Cổng NAND CMOS 33 Cổng NOR CMOS 34 17
18. Ký hiệuhọ CMOS „ 4000/1400 „ 74C „ 74HC/HCT (high-speed CMOS) „ 74AC/ACT (advanced CMOS) „ 74AHC/AHCT (advanced high-speed CMOS) 35 IC điệnápthấp „ Họ CMOS : „ 74LVC (low voltage CMOS) „ 74ALVC (advanced low voltage CMOS) „ 74LV (low voltage) „ 74AVC (advanced very low voltage CMOS) „ 74AUC (advanced ultra-low voltage CMOS) „ 74AUP (advanced ultra-low power) „ 74CBT (cross bar technology) „ 74CBTLV (cross bar technology low voltage) „ 74GTLP (gunning transceiver logic plus) „ 74SSTV (stub series terminated logic) „ 74TVC (translation voltage clamp) 36 18
19. Cổng Tristate „ Ba trạng thái đólà: HIGH, LOW vàtổng trở cao. 37 Cổng Tristate „ Tristate đượcsử dụng làm bộđệm 38 19
20. Cổng Tristate „ Bộđệm Tristate đượcsử dụng khi nhiều tín hiệusử dụng chung bus 39 Giao tiếpgiữacácIC „ Lái (driver) – cung cấptínhiệungõra. „ Tải(load) –nhậntínhiệu. „ Mạch giao tiếp (interface circuit) – kếtnối giữathiếtbị lái và tải. „ Kếtnốigiữanhững họ IC khác nhau trong cùng mộtmạch. 40 20
21. Giao tiếpgiữacácIC 41 TTL lái CMOS „ Về dòng điện, TTL hoàn toàn có thể lái đượcCMOS. „ Vềđiệnáp, cầnphảicóđiệntrở kéo lên khi 42 21
22. CMOS lái TTL „ Trạng thái HIGH „ Không có vấn đề gì xảy ra khi CMOS lái TTL „ Trạng thái LOW „ Không có vấn đề vớihọ 74HC, 74HCT „ Những họ khác tùy theo từng trường hợpmà có sự tương thích vớinhau 43 Câu hỏi? 44 22