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

11
Chương 8
Đặc điểm của IC số
Th.S Đặng Ngọc Khoa
Khoa Điện - Điện Tử
2
Thông số dòng và áp
23
Thông số dòng và áp
„ Mức điện áp
„ VIH(min): Điện áp ngõ vào mức cao: giá trị
điện áp thấp nhất cho mức logic 1 ở ngõ vào.
„ VIL(max): Điện áp ngõ vào mức thấp: giá trị
điện áp cao nhất cho mức logic 0 ở ngõ vào.
„ VOH(min): Điện áp ngõ ra mức cao: giá trị
điện áp thấp nhất cho mức logic 0 ở ngõ ra.
„ VOL(max): Điệp áp ngõ ra mức thấp: giá trị
điện áp cao nhất cho mức logic 0 ở ngõ ra.
4
Thông số dòng và áp
„ Mức dòng điện
„ IIH: Dòng điện ngõ vào mức cao: dòng điện
chảy vào ở mức logic 1
„ IIL: Dòng điện ngõ vào mức thấp: dòng điện
chảy vào ở mức logic 0
„ IOH: Dòng điện ngõ ra mức cao: dòng điện
chảy ra ở mức logic 1
„ IOL: Dòng điện ngõ ra mức thấp: dòng điện
chảy ra ớ mức logic thấp
35
Thời gian trễ
„ Xét tín hiệu đi qua một cổng đảo:
„ tPLH thời gian trễ khi chuyển logic 0 sang logic 1
„ tPHL thời gian trễ khi chuyển logic 1 sang logic 0
„ tPLH và tPHL không nhất thiết phải bằng nhau
„ Thời gian trễ liên quan đến tốc độ của mạch
logic. Thời gian trễn càng nhỏ thì tốc độ của
mạch càng cao.
6
Thời gian trễ
Thời gian trễ khi đi
qua cổng đảo (NOT)
47
Nguồn cung cấp
„ Dòng điện trung bình
„ Công suất
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ +=
2)(
CCLCCH
avgCC
III
( ) CCavgCCavg VIP .)( =
8
Ảnh hưởng của nhiễu
59
Mức điện áp
„ Mạch hoạt động đúng yêu cầu điện áp
ngõ vào nằm trong khoảng xác định nhỏ
hơn VIL(max) hoặc lớn hơn VIH(min)
„ Điện áp ngõ ra có thể nằm ngoài khoảng
xác định phụ thuộc vào nhà sản xuất hoặc
trong trường hợp quá tải.
„ Nguồn cung cấp có mức điện áp không
đúng có thể sẽ gây ra mức điện áp ngõ ra
không đúng.
10
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 nhận dòng
từ cổng tải
611
Họ IC TTL
„ Sơ đồ mạch của cổng NAND TTL
12
IC TTL cổng NAND
„ Ngõ ra ở trạng thái thấp
713
IC TTL cổng NAND
„ Ngõ ra ở trạng thái cao
14
Kết nối giữa các mạch logic
815
Họ IC TTL
„ Mạch TTL có cấu trúc tương tự như trên
„ Ngõ vào là cathode của tiếp giáp PN
„ Ngõ vào ở mức cao sẽ turn off mối nối và chỉ
có dòng rò rỉ chạy qua.
„ Ngõ vào mức thấp sẽ turns on mối nối và có
dòng tương đối lớn chạy qua.
„ Phần lớn mạch TTL có cùng cấu trúc ngõ
ra, tương tự như trên.
16
Mạch TTL cổng NOR
917
Ký hiệu họ TTL
„ Ký hiệu đầu tiên của IC TTL là số series 
54/74
„ Series 54 hoạt động trong khoảng nhiệt độ rộng
hơn.
„ Ký hiệu chữ thể hiện hãng sản xuất
„ SN – Texas Instruments
„ DM – National Semiconductor
„ S – Signetics
„ DM7402, SN7402, S7402 có cùng một chức năng
18
Ký hiệu họ 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 loại khác nhau
10
19
Phân loại họ TTL
20
DataSheet họ TTL
11
21
Tải và Fan-Out
„ Fan out thể hiện khả năng ngõ ra của một
IC có thể lái được bao nhiên ngõ vào của
những IC khác.
„ Một ngõ ra TTL bị giới hạn dòng chảy vào nó
khi ở trạng thái thấp.
„ Một ngõ ra TTL bị giới hạn dòng cung cấp
(dòng chảy ra) khi nó ở trạng thái cao.
„ Nếu dòng điện vượt quá những giới hạn trên
thì điện áp ngõ ra sẽ nằm ngoài khoảng cho
phép.
22
Tải và Fan-Out
12
23
Tải và Fan-Out
„ Xác định fan out
„ Cộng IIH của tất cả các ngõ vào có kết nối
đến ngõ ra đang xét. Tổng phải nhỏ hơn IOH.
„ Cộng IIL của tất cả các ngõ vào có kết nối đến
ngõ ra đang xét. Tổng phải nhỏ hơn IOL.
24
Tải và Fan-Out
„ Ví dụ: ngõ ra của 74ALS00 có thể lái bao
nhiêu ngõ vào 74ALS00?
13
25
DataSheet của 74ALS00
26
Tính Fan - out
IOHMAX
IIHMAX = 20uAmps
IOHMAX = -400 uAmps
FanoutHIGH = 400uAmp / 20 uAmp = 20
High Output
IOHMAX
IILMAX = - 0.1 mAmps
IOLMAX = 8 mAmps
FanoutLOW = 8 mAmp / 0.4 mAmp = 80
Low Output
14
27
Công nghệ MOS
„ MOSFETs - Metal Oxide Semiconductor 
Field Effect Transistors
„ Sản xuất đơn giản và rẻ hơn
„ Tiêu tốn ít năng lượng
„ Có thể thực hiện được nhiều mạch hơn
„ Dễ bị tác động bởi tĩnh điện
28
Công nghệ MOS
„ Ký hiệu MOSFET kênh N và kênh P
15
29
Công nghệ MOS
„ Trạng thái của MOSFET
30
Logic MOSFET kênh N
16
31
Logic MOSFET kênh P
32
Cổng đảo CMOS
17
33
Cổng NAND CMOS
34
Cổng NOR CMOS
18
35
Ký hiệu họ CMOS
„ 4000/1400
„ 74C
„ 74HC/HCT (high-speed CMOS)
„ 74AC/ACT (advanced CMOS)
„ 74AHC/AHCT (advanced high-speed CMOS)
36
IC điện áp thấp
„ 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)
19
37
Cổng Tristate
„ Ba trạng thái đó là: HIGH, LOW và tổng trở cao.
38
Cổng Tristate
„ Tristate được sử dụng làm bộ đệm
20
39
Cổng Tristate
„ Bộ đệm Tristate được sử dụng khi nhiều
tín hiệu sử dụng chung bus
40
Giao tiếp giữa các IC
„ Lái (driver) – cung cấp tín hiệu ngõ ra.
„ Tải (load) – nhận tín hiệu.
„ Mạch giao tiếp (interface circuit) – kết nối
giữa thiết bị lái và tải.
„ Kết nối giữa những họ IC khác nhau trong
cùng một mạch.
21
41
Giao tiếp giữa các IC
42
TTL lái CMOS
„ Về dòng điện, TTL hoàn toàn có thể lái được CMOS.
„ Về điện áp, cần phải có điện trở kéo lên khi
22
43
CMOS lái TTL
„ Trạng thái HIGH
„ Không có vấn đề gì xảy ra khi CMOS lái TTL
„ Trạng thái LOW
„ Không có vấn đề với họ 74HC, 74HCT 
„ Những họ khác tùy theo từng trường hợp mà
có sự tương thích với nhau
44
Câu hỏi?