Digital Electronics - Chapter 4: Các mạch logic tổ hợp cơ bản - Dr Le Dung

tiplexer & Demultiplexer) 
1. MUX và DEMUX 
2. 1 of 8 MUX và 1 to 16 MUX
3. Dual four-input MUX và Quad two-input MUX
4. Ứng dụng của MUX 
5. DEMUX được thực hiện từ Decoder 
IV. Bộ cộng – Bộ trừ - Bộ so sánh – Đơn vị số học và logic 
1. Binary Adder 
2. BCD Adder
3. Subtractor
4. Comparator
5. Arithmetic Logic Unit (ALU)
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 2 / 60 
7/6/2015
2
BỘ GIẢI MÃ NHỊ PHÂN - BINARY DECODER
n to 2n
DECODER
active-high
outputsMSB xn-1
LSB x0
z0
z2n - 1
x1
.
.
.
.
.
.
z1
Chỉ có 1 đầu ra ở mức HIGH khi 
đặt 1 mã nhị phân tại đầu vào
Mô hình toán học
z0 = xn-1 . . . x1. x0 = Minterm0
z1 = xn-1 . . . x1. x0 = Minterm1
z2n-1 = xn-1 . . . x1. x0 = Minterm2n-1
Chỉ có 1 đầu ra ở mức LOW khi 
đặt 1 mã nhị phân tại đầu vào
n to 2n
DECODER
active-low
outputsMSB xn-1
LSB x0
z0
z2n - 1
x1
.
.
.
.
.
.
z1
Mô hình toán học
z0 = xn-1 . . . x1. x0 = Minterm0
z1 = xn-1 . . . x1. x0 = Minterm1
z2n-1 = xn-1 . . . x1. x0 = Minterm2n-1
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 3 / 60 
TỔNG HỢP BỘ GIẢI MÃ NHỊ PHÂN 2 TO 4
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 4 / 60 
2 to 4
DECODER
active-low
outputs
LSB x0
z0
MSB x1
z1
z2
z3
Vì sao lại hay thực hiện bộ giải mã 
với đầu ra tích cực ở mức thấp ? 
- Fanout
- Power dissipation
- NAND gates 
7/6/2015
3
TỔNG HỢP BỘ GIẢI MÃ NHỊ PHÂN 3 TO 8
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 5 /60 
TỔNG HỢP BỘ GIẢI MÃ NHỊ PHÂN 4 TO 16
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 6 / 60 
7/6/2015
4
BỘ GIẢI MÃ VỚI ĐẦU VÀO ENABLE
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 7 / 60 
Enable = High Æ such as normal 2 to 4 Decoder
Enable = Low Æ all outputs = High (inactive) 
Ý nghĩa của đầu vào Enable ?
X2 = 0 Æ Decoder0 acticve, Decoder1 inactive
X2 = 1 Æ Decoder0 inacticve, Decoder1 active 
IC 3 TO 8 Decoder – 74LS138
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 8 / 60 
7/6/2015
5
TỔNG HỢP BỘ GIẢI MÃ NHỊ PHÂN 5 TO 32
TỪ IC 74LS138
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 9 / 60 
IC 74LS139
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 10 / 60 
7/6/2015
6
IC 74LS154
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 11 / 60 
ỨNG DỤNG CỦA BỘ GIẢI MÃ
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 12 / 60 
1. Tổng hợp mạch logic tổ hợp (Hình 1)
2. Giải mã địa chỉ ô nhớ trong các bộ nhớ RAM, ROM (Hình 2)
3. Giải mã lệnh trong các bộ vi xử lý
4. Thực hiện các mạch DEMUX (Phần sau) 
7/6/2015
7
BCD to DECIMAL DECODER – IC 74LS42 
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 13 / 60 
MỘT ỨNG DỤNG VỚI IC 74LS42 
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 14 / 60 
( SEQ/bfflash2.htm)
7/6/2015
8
BCD to 7-segment DECODER – IC 74LS47 
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 15 / 60 
BẢNG CHỨC NĂNG CỦA IC 74LS47 
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 16 / 60 
7/6/2015
9
IC 74LS48 dùng cho 7-segment LED CC 
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 17 / 60 
IC 74HC4511 dùng cho 7-segment LCD 
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 18 / 60 
7/6/2015
10
BỘ LẬP MÃ - ENCODER 
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 19 / 60 
Ví dụ : Bộ lập mã 8 to 3 Encoder
8 to 3 Encoder
Bộ lập mã 
nhị phân 
tổng quát 
BINARY PRIORITY ENCODER – IC 74LS148 
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 20 / 60 
MỨC ƯU TIÊN CHO CÁC ĐẦU VÀO 7 > 6 > 5 > 4 > 3 > 2 > 1 > 0 
7/6/2015
11
DECIMAL to BCD PRIORITY ENCODER 
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 21 / 60 
IC 74LS147
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 22 / 60 
7/6/2015
12
LẬP MÃ BÀN PHÍM VỚI IC 74LS147
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 23 / 60 
(Chạy mô phỏng được trên Circuit Maker 2000) 
BỘ DỒN KÊNH (MUX) – BỘ PHÂN KÊNH (DEMUX)
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 24 / 60 
7/6/2015
13
BỘ MUX 8 to 1 – IC 74LS151A
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 25 / 60 
TẠO BỘ MUX 16 to 1 TỪ IC 74LS151A
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 26 / 60 
Æ Ứng dụng của chân đầu vào Strobe
7/6/2015
14
BỘ MUX 16 to 1 - IC 74LS150
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 27 / 60 
DUAL(2 bits) FOUR-INPUT MUX - IC 74LS153
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 28 / 60 
7/6/2015
15
QUAD TWO-INPUT MUX - IC 74LS157
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 29 / 60 
MẠCH CHỌN 1 TRONG 2 SỐ BCD ĐỂ HIỂN THỊ 
DÙNG IC 74LS157
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 30 / 60 
(Chạy mô phỏng được trên Circuit Maker 2000) 
7/6/2015
16
THỰC HIỆN 8-bit two-input MUX dùng 74LS157 
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 31 / 60 
THỰC HIỆN 4-bit four-input MUX dùng 74LS157 
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 32 / 60 
7/6/2015
17
ỨNG DỤNG CỦA BỘ DỒN KÊNH 
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 33 / 60 
1. TỔNG HỢP MẠCH LOGIC TỔ HỢP (Hình 1)
2. ĐỊNH TUYẾN DỮ LIỆU
3. CHUYỂN ĐỔI DỮ LIỆU TỪ SONG SONG SANG NỐI TIẾP
4. TẠO CHUỖI TÍN HIỆU TUẦN HOÀN 
TỔNG HỢP MẠCH LOGIC TỔ HỢP BẰNG MUX 
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 34 / 60 
VD: Thực hiện hàm F = ∑ (0, 2, 5, 6, 9, 10, 14, 15) dùng 74LS151
Bài tập: 1. Thực hiện f = ab’ + bc bằng MUX 4 to 1.
2. Thực hiện f = ∑ (3,6,7,8,10,12,13,14) bằng MUX 4 to 1.
7/6/2015
18
THỰC HIỆN BỘ PHÂN KÊNH DEMUX 
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 35 / 60 
Æ Dùng DECODER để thực hiện DEMUX 
VD: Decoder 74LS138 thực hiện DEMUX 1-line to 8-line 
Î Datasheet: 1-OF-8 DECODER/ DEMULTIPLEXER 
54/74LS138
CHUYỂN ĐỔI SONG SONG-NỐI TIẾP
DÙNG MUX và DEMUX 
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 36 / 60 
7/6/2015
19
BỘ CỘNG NHỊ PHÂN 1 BIT-ADDER 
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 37 / 60 
Bộ cộng Half-Adder Bộ cộng Full-Adder
BỘ CỘNG NHỊ PHÂN n BIT NỐI TIẾP 
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 38 / 60 
Thanh ghi dịch Æ
Thanh ghi dịch Æ
Thanh ghi dịch Æ
Flip-Flip
Các thanh ghi dịch và Flip-Flop làm việc theo xung nhịp Æ Tốc độ cộng chậm
7/6/2015
20
BỘ CỘNG NHỊ PHÂN KIỂU NỐI TẦNG
Pseudo-parallel binary Adder or Cascaded Full-Adder 
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 39 / 60 
VD: Thực hiện bộ cộng nhị phân giả song song (kiểu nối tầng) 3 bits 
Kiểu nối tầng này còn có tên là Ripple-Carry Adder
IC 7482 TWO-BIT PSEUDO-PARALLEL ADDER 
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 40 / 60 
7482
7/6/2015
21
IC 74LS83A FOUR-BIT ADDER 
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 41 / 60 
Được thiết kế để tính nhớ nhanh Æ tăng tốc bộ cộng
THIẾT KẾ BỘ CỘNG 8-BIT DÙNG 74LS83A 
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 42 / 60 
7/6/2015
22
BCD ADDER 
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 43 / 60 
BÀI TẬP: THIẾT KẾ BỘ CỘNG BCD DÙNG 74LS83A 
CASCADING BCD ADDER 
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 44 / 60 
7/6/2015
23
HIGH-SPEED ADDER DESIGN 
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 45 / 60 
5. Fully Parallel Adder (Look-up Table Adder) 
1. Carry Look-ahead Adder 
2. Carry-Save Adder (Đọc thêm) 
4. Kogge-Stone Adder (Đọc thêm) 
3. Carry-Bypass Adder (Đọc thêm) 
CARRY LOOK-AHEAD ADDER DESIGN 
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 46 / 60 
7/6/2015
24
IC 74182 LOOK-AHEAD CARRY GENERATOR 
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 47 / 60 
74182
BỘ TRỪ - SUBTRACTOR 
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 48 / 60 
A – B = A + (-B) = A + Bbù2 = A + Inv(B) + 1 
Dùng IC 74LS83 và 74LS86 (hoặc với MUX)
7/6/2015
25
MẠCH PHÁT HIỆN TRÀN – OVERFLOW DETECTION 
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 49 / 60 
BỘ SO SÁNH – COMPARATOR 
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 50 / 60 
Thực hiện bộ so sánh 1-bit 
7/6/2015
26
4-BIT MAGNITUDE COMPARATOR – 74LS85 
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 51 / 60 
GHÉP NỐI CÁC IC 74LS85 
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 52 / 60 
7/6/2015
27
ARITHMETIC LOGIC UNIT 
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 53 / 60 
VD: Bảng chức năng của ALU
IC 74LS382 – ALU CHIP 
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 54 / 60 
7/6/2015
28
GHÉP NỐI IC 74LS382 
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 55 / 60 
VD: Æ Tạo bộ cộng 8-bit từ 2 IC 74LS382
BÀI TẬP THIẾT KẾ ALU (1)
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 56 / 60 
Thiết kế bộ ALU 1-bit từ đó ghép nối 
chúng lại thành ALU n-bit
7/6/2015
29
BÀI TẬP THIẾT KẾ ALU (2) 
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 57 / 60 
- Chia ALU thành 2 khối LU 
và AU để thiết kế.
- Dùng MUX để kết hợp lại 
thành ALU
MUX 2 to 1
BÀI TẬP THIẾT KẾ ALU (3) 
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 58 / 60 
Thiết kế khối LU (Logic Unit) với 4 hàm cơ bản
7/6/2015
30
BÀI TẬP THIẾT KẾ ALU (4) 
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 59 / 60 
Thiết kế khối AU (Arithmetic Unit) với 4 phép toán
KẾT QUẢ: THIẾT KẾ 1-BIT ALU 
Dr. Le Dung - School of Electronics and Telecommunications Page 60 / 60