Luận văn Mạch báo giờ dùng EPROM

Đại Học Quốc Gia Cộng Hoà Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Độc Lập-Tự Do-Hạnh Phúc Thành Phố Hồ Chí Minh ² ……..oOo…….. KHOA ĐIỆN BỘ MÔN: ĐIỆN TỬ NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Họ và tên: Lớp: Ngành: Khoá: 1.Đầu đề luận văn: 2.Cơ sở ban đầu: 3.Nội dung các phần thuyết minh: 4.Các bảng vẽ đồ thị: 5.Cán bộ hướng dẫn: 6.Ngày giao nhiệm vụ: 7.Ngày hoàn thành nhiệm vụ: Cán bộ hướng dẫn: Thông qua bộ môn Ngày…..tháng….. năm 2000 Chủ nhiệm bộ môn Nguyễn Tấn Đời NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Ngày….. tháng…… năm 2000 Ký tên Nguyễn Tấn Đời NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN DUYỆT Ngày….. tháng…… năm 2000 Ký tên Lời cảm ơn! Đề tài thiết kế đồng hồ số là đề tài khá phổ biến, có nhiều ứng dụng trong thực tế. Trước khi vào nội dung của luận văn, em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy, Cô trong khoa điện và các bạn sinh viên. Đặt biệt em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Tấn Đời đã tận tình giúp đỡ và hướng dẫn em hoàn thành tốt luận văn này. Sinh viên thực hiện Nguyễn Thành Nhơn Mục lục Trang PHẦN MỞ ĐẦU Đặt vấn đề 1 Mục đích nghiên cứu 1 Giới hạn vấn đề 1 Phân tích công trình liên hệ 1 Thể thức nghiên cứu 2 PHẦN NỘI DUNG LÝ THUYẾT THIẾT KẾ 3 Chương I: Các mạch cơ bản 3 Các mạch logic. 3 Các mạch Flip - Flop 5 Các mạch đếm 8 Chương II: Giao tiếp giữa TTL và CMOS 11 Mục đích giao tiếp 11 Giao tiếp giữa TTL và CMOS 11 Giao tiếp giữa CMOS và TTL 14 Chương III: Bộ nhớ bán dẫn. 15 THIẾT KẾ 23 Thiết kế khối dao động và chia xung 23 Thiết kế khối đa hợp và chọn kênh 27 Thiết kế bộ giải mã ngày tháng - giờ phút 30 Thiết kế bộ đếm ngày 31 Thiết kế khối khiển chuông 32 Thiết kế khối hiển thị 32 Thiết kế khối chọn và chốt dữ liệu 34 Thiết kế khối dao động điều chỉnh 37 Thiết kế khối nguồn 39 THI CÔNG 41 PHẦN MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Mục đích nghiên cứu Giới hạn vấn đề Phân tích công trình liên hệ Thể thức nghiên cứu PHẦN NỘI DUNG Lý thuyết thiết kế Thiết kế Thi công PHẦN KẾT LUẬN Tài liệu tham khảo 1. Cơ sở kỷ thuật điện tử số Bộ môn điện tử – Đại Học Thanh Hoa - Bắc Kinh 1996 2. Sổ tay tra cứu vi mạch cmos Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội 1993 3. Sổ tay tra cứu vi mạch số TTL Technical Information center Motorola Inc. 1986 4. Giáo trình vi mạch số 1,2,3 Nguyễn Hữu Phương 5. Sơ đồ chân linh kiện bán dẫn Dương Minh Trí 6. Lịch sử phát triển, các khái niện cơ bản về cấu trúc của vi xử lý Nguyễn Đình Phú Kết luận Qua thời gian thực hiện luận văn em đã thực hiện và đạt được những kết quả sau: Phân tích và thiết kế các khối trong mạch Khảo sát các IC thông dụng có trên thị trường Tay nghề được nâng cao Có khả năng thiết kế các khối rời để hoàn thành mạch Tuy nhiên do thời gian có hạn em chưa thực hiện được những ý tưởng sau: Mạch báo thứ bằng led 7 đọan. Kết nối thêm phần báo nhiệt độ. Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Tấn Đời và thầy, cô đã nhiệt tình hướng dẫn và truyền đạt kiến thức trong suốt quá trình học tập và làm luận văn. Sinh viên thực hiện: NguyễnThành Nhơn. Đặt vấn đề: Ngày nay, các ngành khoa học phát triển như vũ bão đã làm tính ưu việt của nó ngày càng hoàn thiện hơn. Ngành điện tử là một ngành điển hình, đặt biệt là công nghệ tích hợp vi mạch nhớ. Nó đã trở thành một lĩnh vực khoa học, mà ứng dụng của nó không thể thiếu trong dân dụng cũng như trong công nghiệp, nó còn là nền tảng cho các ngành khoa học khác. Cuộc sống con người ngày càng được nâng cao, trình độ dân trí ngày càng phát triển thì nhu cầu về sử dụng các hệ thống báo hiệu tự động là không thể thiếu cho những công việc cần thiết đối với con người, đối với những công dân của thế kỷ 21. Chúng ta là những công dân, kỹ sư của những nhà máy, xí nghiệp, thì việc tuân thủ giờ giấc là một yêu cầu nghiêm ngặt. Do đó, cần có hệ thống báo giờ để giúp mọi người nắm bắt được giờ giấc kịp thời mà không ảnh hưởng đến công việc. Có rất nhiều báo giờ đã và đang được lắp đăët, từ những loại thô sơ dến những loại hiện đại. Từ những đồng hồ cơ khí, bán cơ khí sau cùng là đồng hồ điện tử. Chỉ riêng đồng hồ điện tử cũng có rất nhiều loại. Và theo em loại đồng hồ báo thức đơn giản và phổ biến nhất là:”Mạch báo giờ dùng EPROM”. Mục đích nghiên cứu Ứng dụng những kiến thức đã học vào thực tiễn. Tìm hiểu sâu hơn những kiến thức đã được học. Bổ sung những kiến thức còn thiếu. Để hoàn thành chương trình học. Giới hạn vấn đề Do thời gian và kiến thức có hạn nên việc thực hiện đề tài không tránh khỏi những thiếu xót trong việc thiết kế và thi công. Em chỉ thực hiện dược các ý tưởng sau: Báo giờ, ngày, thứ và báo chuông theo giờ đặt sẵn. Có thể ý tưởng của em không phải là tối ưu nhất. Rất mong sự góp ý của thầy cô và các bạn. Phân tích công trình liên hệ Thông qua việc tham khảo đề tài"thiết kế và thi công đồng hồ báo giờ"cuả Vũ Lê Đức Trí và Đoàn Nam Sơn. Đề tài này chỉ thiết kế phần báo giờ. LÝ THUYẾT THIẾT KẾ Chương I: CÁC MẠCH CƠ BẢN CÁC MẠCH LOGIC Cổng AND Dùng để thực hiện phép nhân logic Kí hiệu: Bảng trạng thái A B Y 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 Nhận xét: ngõ ra của cổng logic AND chỉ lên mức 1 khi các ngõ vào là 1 A,B: ngõ vào tín hiệu logic 0: mức logic thấp 1: mức logic cao Y: đáp ứng ngõ ra Cổng NOT Dùng để thực hiện phép đảo Kí hiệu: bảng trạng thái A Y 0 1 1 0 Tín hiệu giữa ngõ ra và ngõ vào luôn ngược mức logic nhau Cổng NAND Dùng thực hiện phép đảo của phép nhân logic Kí hiệu: Bảng trạng thái A B Y 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 Nhận xét: Ngõ ra của cổng NAND ở mức logic 1 khi tất cả các đầu vào là 0. Cổng OR Dùng thực hiện chức năng cộng logic Kí hiệu: Bảng trạng thái. A B Y 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 Nhận xét: Ngõ ra cổng OR ở mức logic 1 khi ngõ vào có ít nhất một ngõ ở 1 Cổng NOR Dùng thực hiện phép đảo cổng OR Kí hiệu: Bảng trạng thái A B C 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 Nhận xét: ngõ ra cổng NOR sẽ ở mức 1 khi tất cả các đầu vào là 0 Cổng EX-OR Dùng tạo ra tín hiệu mức 0 khi các đầu vào cùng trạng thái. Kí hiệu: Bảng trạng thái A B Y 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 Tóm lại: Trên đây người viết giới thiệu 6 loại cồng logic :AND, NOT, NAND, OR, NOR, EX-OR. Nhưng thực tế chỉ cần 4 cổng AND, OR, EX-OR, NOT thì có thể có được các cổng còn lại. Hiện nay các cổng logic được tích hợp trong các IC. Một số IC thông dụng chứa các cổng thông dụng là: 4 AND 2 ngõ vào: 7408, 4081 6 not : 7404,4051 4 NAND 2 ngõ vào:7400, 4071 4 NOR 2 ngõ vào: 7402, 4001 4 EX-OR 2 ngõ vào:74136, 4030 Mạch Flip-Flop. Flip - Flop là các phần tử cơ bản để tạo thành các mạch đếm, các thanh ghi, các bộ nhớ…. là phần tử thường có 2 đầu ra và nhiều đầu vào. Flip - Flop RS Flip - Flop RS là loại FF đơn giản nhất chỉ có hai đầu vào điều khiển trực tiếp. Kí hiệu: Bảng chân lý: S R Q Q\ 0 0 0 1 1 0 1 1 Qn Qn\ 1 0 Không dùng Flip - Flop RST: Còn được gọi là Flip - Flop nhịp. Mạch có các đầu vào điều kiện trực tiếp và các đầu vào đồng bộ cộng với xung nhịp Cp. Flip-Flop Chủ tớ (Master - Slave): Là một dạng FF rất phổ biến gồm 2 phần và có 2 khối điều khiển riêng nhưng lại có quan hệ với nhau. FF chủ thực hiện chức năng logic cơ bản của hệ Flip-Flop tớ thực hiện chức năng nhớ trạng thái của hệ sau khi hoàn thành việc ghi thông tin. Dưới sự điều khiển của xung clock Cp, việc ghi thông tin vào Flip-Flop chủ tớ được thực hiện qua 4 bước: Bước 1: cách ly giữa 2 Flip-Flop chủ và tớ. Bước 2: ghi thông tin vào Flip-Flop chủ. Bước 3: cách ly giữa đầu vào và Flip-Flop chủ. Bước 4: chuyển thông tin từ Flip-Flop chủ đến tớ. X2' FF Master FF Slave X1 X2 X1' Q\ Q Cp Flip - Flop JK: Là một FF vạn năng có nhiều ứng dụng trong kỹ thuật số. Trong FF này ngoài 2 đầu vào kích thích trực tiếp Sd và Rd, còn có 2 đầu vào điều khiển đồng bộ JK đầu vào xung clock Cp. Kí hiệu: Bảng trạng thái: J K Q 0 0 0 1 1 0 1 1 Q0 0 1 Qn Về cấu tạo: Flip-Flop JK phức tạp hơn FF RS và FF RST, nhưng chúng có khả năng hoạt động lớn hơn bởi vì cáclý do sau: Vẫn điều khiển trực tiếp qua Sd, Rd. Các đầu vào J, K không có đặc tính như S và R. Tuy nhiên khi J - K = 1 thì mạch hoạt động như một Flip - Flop T (nghĩa là Q vẫn được xác định trong khi FF RS, RST thì bị cấm). Chú ý: khi Flip - Flop nẫy bằng xung clock ta cần chú ý: Flip - Flop tác động bằng mức điện thế hay bằng cạnh (sườn). Một số IC chứa Flip - Flop JK: 7470: FF JK nẩy bằng cạnh lên, với Preset và xoá, có cửa and ở ngõ vào. 7472: FF JK chủ tớ nẩy ở mức cao với Preset và xoá, có cửa and ở ngõ vào. 7473: FF JK với xoá, nẩy ở mức cao, (74LS73 nẩy ở cạnh xuống). 74112: hai FF JK với xoá, Preset, nẩy bằng cạnh xuống. 4027: chưá 2FF độc lập, Set, Reset nẩy ở cạnh lên. Flip - Flop D: Kí hiệu: Bảng trạng thái D Qn+1 Qn+1 0 1 0 1 1 0 Đầu ra của Flip-Flop D lặp lại trạng thái đầu vào D ở thời điểm trước đó. Ta có thể chế tạo FF D từ FF JK, RS… Các IC chứa Flip-Flop D: 7474,74174,74175… Flip - Flop T: Là Flip-Flop có hai đầu ra Q, Q\ và đầu vào dữ liệu T. T Cp Q Q Kí hiệu: Bảng trạng thái T Qn+1 Qn+1 0 1 Qn Qn Qn Qn T = 1: đầu ra nẩy liên tục theo xung clock T = 0: đầu ra giữ vị trí cũ không đổi. Mạch đếm Mở đầu: Mạch đếm hạch đếm xung là một hệ lôgic dãy được tạo thành từ sự kết hợp của các Flip - Flop. Mạch có một đầu vào cho xung đếm và nhiều đầu ra. Các đầu ra này thường là các đầu ra Q cho các FF. Vì Q chỉ có thể có hai trạng thái là 1 và 0 cho nên sự sắp xếp các đầu ra này cho phép ta biểu diễn kết quả dưới dạng một số hệ hai có số bit bằng số FF dùng trong mạch đếm. Xung đếm Điều kiện cơ bản để một mạch được gọi là mạch đếm là nó có các trạng thái khác nhau, tối đa của mạch cũng bị giới hạn. Số xung tối đa đếm được gọi là dung lượng của mạch đếm. A B C D Nếu cứ tiếp tục kích thích khi đã tới hạn mạch sẽ trở về trạng thái khởi đầu, tức là mạch có tính chất tuần hoàn. Có nhiều phương pháp kết hợp các Flip-Flop cho nên có rất nhiều loại mạch đếm. Tuy nhiên, chúng ta có thể sắp chúng vào ba loại chính là: mạch đếm nhị phân, mạch đếm BCD, và mạch đếm modul M. Mạch đếm nhị phân: Là loại mạch đếm trong đó có trạng thái của mạch được trình bày dưới dạng số nhị phân. Một mạch đếm nhị phân sử dụng n Flip-Flop sẽ có dung lượng là 2n. Mạch đếm BCD: Thường dùng 4 FF nhưng chỉ cho mười trạng thái khác nhau để biểu diễn các số hệ 10 từ 0 đến 9. Mạch đếm modul M: Là mạch đếm có dung lượng là M, với M là số nguyên dương bất kỳ. Vì vậy mạch đếm loại này có rất nhiều dạng khác nhau tuỳ theo sáng kiến của nhà thiết kế nhằm thoả mãn nhu cầu sử dụng. Mạch đếm modul M thường dùng cổng logic với Flip-Flop và các kiểu hồi tiếp đặc biệt để có thể trình bày kết quả dưới dạng số hệ hai tự nhiên hay dưới dạng mã nào đó. Về chức năng của mạch đếm, người ta phân biệt: Các mạch đếm lên (up counters) hay còn gọi là mạch đếm cộng, mạch đếm thuận. Các mạch đếm xuống: (down counters) hay còn gọi là mạch đếm trừ, mạch đếm nghịch. Các mạch đếm lên - xuống (up - down counters) hay còn gọi là mạch đếm hỗn hợp, mạch đếm thuận nghịch. Về phương pháp đưa xung clock vào mạch đếm, người ta phân ra: Phương pháp đồng bộ: Phương pháp này xung clock được đưa đến các Flip Flop cùng một lúc. Phương pháp không đồng bộ: Phương pháp này xung clock được đưa đến một FF, rồi các FF còn lại kích thích lẫn nhau. Tốc độ tác động của mạch đếm là tham số quan trọng và được xác định bởi hai tham số khác là: Tần số cực đại của dãy xung mà bộ đếm có thể đếm được. Khoảng thời gian thiết lập của mạch đếm: tức là khoảng thời gian từ khi đưa xung đếm vào mạch cho tới khi thiết lập xong trạng thái trong bộ đếm tương ứng với khung đầu vào. Các Flip-Flop thường dùng trong mạch đếm là loại RST và JK dưới dạng rời hay tích hợp. Mạch ghi: Mỗi Flip-Flop có hai trạng thái ổn định (hai trạng thái bền) và ta có thể kích thích Flip-Flop để có được một trong hai trạng thái như ý muốn. Sau khi kích thích Flip-Flop sẽ giữ hai trạng thái này cho đến khi nó buộc bị thay đổi. Vì có đặc tính như vậy nên ta bảo rằng Flip-Flop là mạch có tính nhớ được hay mạch nhớ. Như vậy, nếu dùng nhiều Flip-Flop ta có thể ghi vào đó một hay nhiều dữ liệu đã được mã hoá dưới dạng một chuỗi các số hệ nhị phân là 0 và 1. Các FF dùng vào công việc như thế tạo thành một loại mạch là mạch ghi mà trong nhiều trường hợp còn gọi là thanh ghi (register). Thông thường các FF không nằm cô lập mà chúng được nối lại với nhau theo một cách nào đó để có thể truyền từng phần dữ liệu cho nhau. Dưới hình thức này ta có thanh ghi dịch (shift register). Thanh ghi dịch là một phần tử quan trọng trong các thiết bị số từ máy đo cho đến máy tính. Ngoài nhiệm vụ ghi nhớ dữ liệu, chúng còn thực hiện một số chức năng khác nhau. Có hai phương pháp đưa dữ liệu vào mạch là: nối tiếp (serial) và song song (parallel) tạo thành các mạch ghi nối tiếp và mạch ghi song song. Thanh ghi được tích hợp trong các IC sau: 74164 « 4034 : thanh ghi độc lập 8 bit. 74165 « 4021 : thanh ghi dịch 8 bit. 74166 « 4014 : thanh ghi dịch 8 bit. 74194 « 40194 :thanh ghi dịch 4 bit. 74195 « 40195 :thanh ghi dịch 4 bit.  Chương II: GIAO TIẾP GIỮA TTL VÀ CMOS MỤC ĐÍCH GIAO TIẾP: Trong khi một ngõ TTL có thể thúc trực tiếp nhiều ngõ TTL, một ngõ ra CMOS có thể thúc trực tiếp nhiều ngõ CMOS: thì đôi khi ta phải dùng hỗn tạp IC TTL và Cmo8 trong cùng một mạch hay vì hệ thống vì lẽ không có IC cùng loại, lúc đó vấn đề giao tiếp giữa hai loại họ IC được đặt ra mà lý do là điện thế ra, vào và khả năng dòng ra vào của hai mạch logic khác nhau. Sau đây là bảng giá trị dòng điện và điện áp cho việc giao tiếp CMOS và TTL: Thông số 4000B 74HC 74HTC 74 74LS 74AS 74ALS VIH (min) 3,5V 3,5V 2,0V 2,0V 2,0V 2,0V 2,0V VIL (max) 1,5 1,0V 0,8V 0,8V 0,8V 0,8V 0,8V VOH (min) 4,95 4,6 2,4V 2,7V 2,7V 2,7V 2,7V VOL (max) 0,05V 0,1V 0,1V 0,4V 0,5V 0,5V 0,4V IIH (max) 1mA 1m 1mA 40mA 20mA 200mA 20mA IIL (max) 1mA 1m 1mA 1,6mA 0,4mA 2mA 100mA IOH (max) 0,4mA 4mA 4mA 0,4mA 0,4mA 2mA 400mA IOL (max) 0,4mA 4mA 4mA 16mA 8mA 20mA 8mA GIAO TIẾP GIỮA TTL VÀ CMOS. Khi ngõ ra của cửa TTL ở mức cao (logic 1) dòng điện từ Vcc chạy qua transitor tải hay điện trở kéo lên để vào mạch CMOS. Dòng điện tải (vào mạch CMOS) phải nhỏ hơn dòng điện nguồn của mạch TTL ở mức logic 1 để không hạ thấp mức điện thế ra của mạch TTL xuống dưới mức điện thế vào ở trạng thái 1 của mạch CMOS. Vì dòng điện vào trạng thái 1 của mạch CMOS. Chỉ bằng ở 10pA nên không có vấn đề gì. Mạch TTL có 3 kiểu mạch ra: điện trở kéo lên, cực thu để hở và kéo đèn tích cực. Do đó xét 3 trường hợp: Điện trở kéo lên: trường hợp mạch ngõ ra có điện trở kéo lên như hình 1 ta có thể mắc trực tiếp vào CMOS. Cực thu để hở: (hình 2): với mạch TTL có ngõ ra kiểu này ta phải mắc thêm điện trở kéo lên để giao tiếp với CMOS. Không nên sử dụng hỗn tạp mạch CMOS, TTL làm tải mà chỉ toàn CMOS thôi. Ngõ ra kéo lên tích cực (hình 3) đây là kiểu ra phổ biến nhất của TTL. Điện thế ra tối thiểu ở mức cao 2,4 V là dòng điện tải 100 mA. Khi tải là cuửa CMOS điệ nthế ra ở logic 1 của mạch TTL là: V0 = Vcc - VBE - VD - RB . Điện thế này dưới 4V khiến CMOS không hoạt động đúng nên phải dùng điện trở kéo lên Rx bên ngoài mạch TTL. (hình 4). Cách chọn điện trở kéo lên: Trị số tối thiểu của điện trở kéo lên Rx cho bởi: Rx (min) = VOL (max): điện thế tối đa ra ở mức logic 0 của TTL. IOL: dòng điện nhận của TTL ở mức Logic 0. N: số mạch CMOS mắc vào ngõ ra của TTL. IIL: dòng điện vào ở logic 0 của một CMOS. Rx nhỏ hơn Rx (min) ở trên sẽ tạo dòng điện vượt khả năng nhận dòng của TTL ở logic 0. Trị tối đa của Rx là: Rx (max): VIH (min): điện thế vào tối thiểu ở logic 1 cửa CMOS. ICEX: dòng điện sẽ thu phát của transitor ra của TTL. IIH: dòng điện vào mức logic 1 của CMOS. Rx (max): tùy thuộc chủ yếu vào dòng điện nghịch ICEX vì dòng điện ngõ vào của CMOS rất nhỏ. (hình 5). Với một cửa CMOS. Rx (min) = = 300 W Rx (max) = = 15 KW Để thời gian trì hãm ngắn Rx phải có trị số nhỏ hơn nhưng công suất tiêu tán lại tăng nhanh khi Rx nhỏ hơn 1 KW. Do đó, Rx thường được chọn từ 1 kW đến vài KW. *Trường hợp TTL thúc CMOS với Vpp lớn 5 V Khi CMOS hoạt động ở điện thế VDD cao hơn 5V vẫn có thể dùng điện kéo lên nhưng chỉ với TTL loại CMOS thu để hở và chịu điện thế cao (hình 6): như 7406 (sáu đảo); 7407 (sáu thúc); 7426 ( 4 nand 2 ngõ vào). Cách khác là dùng một transitor đệm (hình 7). Mạch đệm không được giảm tốc độ giao hoán tối đa của hệ thống (bằng cách thêm tụ 47 mp) và phải đảm bảo độ miễn nhiễu tốt bằng cách mắc thêm điện trở R2. GIAO TIẾP GIỮA CMOS - TTL Ngõ ra cửa CMOS ở mức logic 1 rất gần Vpp. Và ở mức logic 0 rất gần mass. Nên về điện thế cmoss có thể giao tiếp trực tiếp với TTL. Còn về dòng thì khi CMOS ở trạng thái cao nó có thể cung cấp ít nhất 200 mA. Trong lúc yêu cầu dòng của TTL chỉ 40 mA nhưng ở trạng thái thấp CMOS chỉ có thể nhận tối đa 0,78 mA trong lúc yêu cầu dòng của TTL là 1,6 mA. Kết quả là CMOS không thể thúc trực tiếp một ngõ TTL loại 74 hay tương đương. Nếu CMOS hoạt động ở VDD 5V có thể thúc trực tiếp một ngõ 74LS, hay hai ngõ 74L. các đệm CMOS như 4049 (đảo), 4050 (không đảo).. có thể thúc trực tiếp hai ngõ 74 hoặc 8 ngõ 74L hay 40 ngõ 74 LS khi chọn điện trở kéo lên thích hợp. Một giải pháp thô sơ là dùng nhiều cửa CMOS mắc song song để thúc một ngõ TTL. Khi CMOS hoạt động ở điện thế lớn hơn 5V ta có nhiều giải pháp. Trước tiên vẫn có thể dùng 4049/4050. Chỉ cần nối ngõ cấp điện lên 5V. Lúc bây giờ điện thế ra giao hoán giữa 0 và +0,5 V có thể thúc hai ngõ 74 hoặc 8 ngõ 74LS. Ngoài ra có thể dùng 40107 hoặc 740906 hoạt động cùng điện thế với CMOS và một MOS đệm (hình 9). Và một cách nữa là dùng transitor làm tầng đệm. (hình 10). Chương III: Bộ nhớ bán dẫn Đối vơi các thiết bị số, khả năng chứa đựng được dữ liệu là một yêu cầu quan trọng. Chẳng hạn trong máy tính chỉ phép toán phải được lưu trữ ngay trong máy. Còn trong các thiết bị điều khiển số thì lệnh điều kiện phải được lưu trữ để thực hiện dần theo một trình tự nào đó. Vì vậy, bộ nhớ là một phần không thể thiếu của các thiết bị số. Thông thường thông tin hay dữ liệu được tạo thành từ một đơn vị cơ bản gọi tắt là từ (word). Từ một chiều dài nhất định tuỳ theo loại máy, chẳng hạn 16 bit, 32 bit, 64 bit. Từ là một thành phần cơ bản nhất. Các bộ phận cơ bản của thiết bị thướng được truyền đi hay nhân vào nguyên một từ hay nhiều từ chứ không nhân vài bit của từ. Tuy nhiên, vì từ được tạo thành từ nhiều bit nên đơn vị cơ bản của bộ nhớ chính là đơn vị nhớ lưu trữ được 1 bit. Khi so sánh các bộ nhớ người ta thường chú ý đến các thông số kỹ thuật sau: Dung lượng (capacity): dung lượng hay dung lượng nhớ là khối lượng thông tin hay dữ liệu có thể lưu trữ được trong bộ nhớ. Để xác định được dung lượng người ta dùng đơn vị là số bit, hoặc kilôbit, hoặc megabit, dung lượng liên quan trực tiếp đến giá thành. Giá thành này được đánh giá theo tiêu chuẩn: chi phí/bit. Thời gian thâm nhập: (access time): thời gian này gồm có hai phần: Thứ nhất là thời gian cần thiết để xác định vị trí của từ (thời gian tìm từ) trong bộ nhớ. Và thứ hai là phần thời gian cần thiết để lấy từ ra khỏi bộ nhớ. thời gian thâm nhập là thông số quan trọng của bộ nhớ, nếu nó kéo dài thì nó làm giảm khả năng làm việc của thiết bị. Các thuật ngữ của bộ nhớ. Memory cell: là một ô nhớ dùng để lưu trữ một bit dữ liệu (0 hoặc 1) thường là 1 FF. Memory word: là một ô nhớ có thể lưu trữ nhiều bit dữ liệu: có thể là 8, 16, 32 bit. Byte: là một thuật ngữ đặc biệt dùng để chỉ một dữ liệu 8 bit. Capacity: là dung lượng của bộ nhớ dùng để xác địng xem có bao nhiêu bit có thể lưu trữ trong một bộ nhớ đặc biệt hoặc cả hệ thống nhớ. Address: là con số để phân biệt ô nhớ này với ô nhớ khác. Mỗi một byte dữ liệu lưu trong ô nhớ đều có một điạ chỉ duy nhất, mà điạ chỉ này dùng hệ thống số nhị phân để biểu diển. Read operation: là quá trình đọc dữ liệu hay lấy dữ liệu ra từ bộ nhớ. Write operation: là quá trình ghi dữ liệu hay cất dữ liệu vào bộ nhớ. Access time: là thời gian truy xuất, được tính từ lúc bộ nhớ nhận điạ chỉ cho đến khi dữ liệu xuất hiện ở ngõ ra. Random Access Memory (RAM): là bộ nhớ mà bất kỳ ô nhớ nào cũng có thể truy xuất dễ dàng và thời gian truy xuất cho tất cả các ô nhớ là như nhau. Read Only Memory (ROM): là loại bộ nhớ được tiết kế cho các ứng dụng cần tỷ lệ đọc dữ liệu rất cao. Statie Memory: bộ nhớ tĩnh là loại bộ nhớ mà dữ liệu được lưu vẫn còn khi cấp điện mà không cần gi lại dữ liệu. Dynamie Memory: bộ nhớ động là loại bộ nhớ mà dữ liệu sẽ mất ngay cả khi còn cấp điện trừ khi phải ghi lại dữ liệu vào bộ nhớ, quá trình này gọi là quá trình làm tươi bộ nhớ. Hoạt động của bộ nhớ: Nhận điạ chỉ để lựa chọn đúng ô nhớ cần truy xuất. Nhận tín hiệu điều khiển để thực hiện việc truy xuất dữ liệu: có nghĩa là nhận dữ liệu vào hay gởi dữ liệu ra. Nhận dữ liệu để lưu trữ vào ô nhớ khi thực hiện chức năng ghi. Gởi dữ liệu ra khi thực hiện chức năng đọc. Kiểm tra tín hiệu cho phép để biết bộ nhớ này được phép truy xuất hay không. Với các hoạt động như trên, do đó bộ nhớ bao gồm các đường tín hiệu được trình bày ở hình vẽ sau đây, cho bộ nhớ có dung lượng 32 x 4bit. A4 I3 I2 I1 I0 A3 A2 32x4bit A1 A0 O3 O2 O1 O1 Address Input Thật ra để tiết kiệm, người ta dùng ngã ra chung cho I/O. Do kích thước của từ dữ liệu là 4 bit nên có 4 ngõ dữ liệu vào I3, I2, I1, I0 và 4 ngõ dữ liệu ra O3, O2, O1, O0. Khi dữ liệu vào bộ nhớ thì dữ liệu được đưa đến ngõ vào I3, I2, I1, I0. Khi muốn đọc dữ liệu thì bộ nhớ từ dữ liệu sẽ xuất hiện tại các ngõ O3, O2, O1, O0. Các ngõ dữ liệu vào, ra được tích hợp lại để giảm bớt kích thước của bộ nhơ.ù Các ngõ vào địa chỉ: Địa chỉ của bộ nhớ sử dụng hệ thống nhị phân. Với bộ nhớ này chỉ có 32 ô nhớ sẽ dùng 5 bit địa chỉ A4, A3, A2, A1, A0. Sẽ cho 32 trạng thái k