NGUYỄN TRƯỜNG DUY - VÕ ĐỨC DŨNG
NGUYỄN THANH HẢI - NGUYỄN DUY THẢO

GIÁO TRÌNH

KỸ THUẬT SỐ
(Áp dụng cho chương trình 132 tín chỉ)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
----------v----------

ThSNGUYỄN TRƯỜNG DUY, ThS VÕ ĐỨC DŨNG
PGS.TS NGUYỄN THANH HẢI
ThS NGUYỄN DUY THẢO

GIÁO TRÌNH

KỸ THUẬT SỐ

(Áp dụng cho chương trình 132 tín chỉ)

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 2019

GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT SỐ NHÀ XUẤT BẢN
Áp dụng cho chương trình 132 tín chỉ ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
NGUYỄN TRƯỜNG DUY
VÕ ĐỨC DŨNG
NGUYỄN THANH HẢI
NGUYỄN DUY THẢO

Nhà xuất bản ĐHQG-HCM và tác giả/đối tác
liên kết giữ bản quyền©
Copyright © by VNU-HCM Press and author/
co-partnership All rights reserved

Khu phố 6, Phường Linh Trung, Quận Thủ Đức, TP Hồ Chí Minh
Dãy C, số 10-12 Đinh Tiên Hoàng, Phường Bến Nghé,
Quận 1,TP Hồ Chí Minh
ĐT: 028 6272 6361 – 028 6272 6390
E-mail: [email protected]

TRUNG TÂM SÁCH ĐẠI HỌC
Dãy C, số 10-12 Đinh Tiên Hoàng, Phường Bến Nghé,
Quận 1, TP Hồ Chí Minh
ĐT: 028 6681 7058 - 028 6272 6390 - 028 6272 6351
Website: https://nxbvnuhcm.edu.vn

Chịu trách nhiệm xuất bản

ĐỖ VĂN BIÊN
Chịu trách nhiệm nội dung

Xuất bản năm 2019 ĐỖ VĂN BIÊN

Đối tác liên kết - Tổ chức bản thảo và chịu trách nhiệm
về tác quyền

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
Website: http://hcmute.edu.vn
Biên tập

PHẠM THỊ ANH TÚ
Sửa bản in

THÙY DƯƠNG

Số lượng 300 cuốn,
Khổ 16 x 24 cm,
ĐKKHXB số: 3383-2019/CXBIPH/
07-159/ĐHQGTPHCM,
Quyết định XB số 163/QĐ-ĐHQGTPHCM
của NXB ĐHQG-HCM
cấp ngày 05 tháng 9 năm 2019.
In tại: Công ty TNHH In &
bao bì Hưng Phú
Đ/c: 162A/1 – KP1A – P. An Phú –
TX. Thuận An – Bình Dương
Nộp lưu chiểu: Quý III/2019

Trình bày bìa

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
Website: http://hcmute.edu.vn

ISBN: 978 – 604 – 73 – 7203 – 4

GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT SỐ
Áp dụng cho chương trình 132 tín chỉ

NGUYỄN TRƯỜNG DUY
VÕ ĐỨC DŨNG
NGUYỄN THANH HẢI
NGUYỄN DUY THẢO

.

Bản tiếng Việt ©, TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM, NXB ĐHQG-HCM và
CÁC TÁC GIẢ.
Bản quyền tác phẩm đã được bảo hộ bởi Luật Xuất bản và Luật Sở hữu trí tuệ Việt Nam. Nghiêm cấm
mọi hình thức xuất bản, sao chụp, phát tán nội dung khi chưa có sự đồng ý của tác giả và Nhà xuất
bản.
ĐỂ CÓ SÁCH HAY, CẦN CHUNG TAY BẢO VỆ TÁC QUYỀN!

LỜI NÓI ĐẦU
Môn học Kỹ thuật số cung cấp các kiến thức cơ bản, nền tảng cho sinh
viên các ngành kỹ thuật điện, điện tử, viễn thông; làm tiền đề để có thể tiếp tục
học các môn tiếp theo như Vi xử lý, Điều khiển lập trình, Xử lý ảnh,…
Môn học này cung cấp cho sinh viên kiến thức về các hệ thống số,
các cổng logic cơ bản, các định lý cơ bản của đại số Boole. Sinh viên còn
được học cấu trúc hoạt động các vi mạch số cơ bản TTL và CMOS, các
thông số đặc tính của vi mạch số, phân loại các họ vi mạch, nguyên lý
chuyển đổi giữa tín hiệu tương tự và tín hiệu số, cấu trúc hoạt động và ứng
dụng của bộ nhớ, nguyên lý các mạch dao động số. Sau cùng, môn học
cung cấp cho sinh viên những kiến thức về tính toán, nhận biết các mạch
tổ hợp, mạch tuần tự, giải quyết những vấn đề mạch số và thiết kế những
hệ thống số.
Giáo trình Kỹ thuật số áp dụng cho các chương trình 132 tín chỉ hệ
Đại học chính quy, Đại học khối K, Hệ vừa học vừa làm học tại Trường,
Chính quy địa phương, Đại học chất lượng cao, Đại học chuyển tiếp, Cao
đẳng chính quy.
Giáo trình này gồm các chương như sau:
Chương 1: Hệ thống số và các loại mã
Chương 2: Đại số BOOLEAN
Chương 3: Mạch logic tổ hợp MSI
Chương 4: Mạch tuần tự - FLIP-FLOP và Ứng dụng
Chương 5: Các họ vi mạch số
Chương 6: Dao động và định thời
Chương 7: Bộ nhớ bán dẫn
Chương 8: Chuyển đổi tương tự - số
Trong quá trình biên soạn không thể tránh được những thiếu sót, rất mong
nhận được những đóng góp xây dựng từ bạn đọc.Mọi đóng góp xin vui
lòng gửi về các tác giả theo địa chỉ:
Bộ môn Điện tử Công Nghiệp – Y Sinh
Khoa Điện-Điện tử
Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM
Email:

[email protected] hoặc

[email protected]
3

4

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 3.1

Sơ đồ khối mạch mã hóa 2n đường sang n đường . ............... 91

Hình 3.2

Sơ đồ khối mạch mã hóa ngõ vào tác động mức cao . .......... 92

Hình 3.3

Sơ đồ khối mạch mã hóa ngõ vào tác động mức thấp .......... 92

Hình 3.4

Sơ đồ khối mạch mã hóa 4 sang 2 đường ngõ vào
tác động mức cao .................................................................. 93

Hình 3.5

Sơ đồ nguyên lý mạch mã hóa 4 sang 2 đường
ngõ vào tác động mức cao .................................................... 94

Hình 3.6

Sơ đồ khối mạch mã hóa 4 sang 2 đường
ngõ vào tác động mức thấp ................................................... 94

Hình 3.7

Sơ đồ nguyên lý mạch mã hóa 4 sang 2 đường
ngõ vào tác động mức thấp.................................................... 95

Hình 3.8

Sơ đồ khối mạch mã hóa ưu tiên 4 sang 2 đường
ngõ vào tác động mức cao..................................................... 95

Hình 3.9

Sơ đồ
...
--------------------------------------
...ình bày trong
phần trên, việc chuyển mạch để lấy mẫu được điều khiển bằng tín hiệu từ
vi xử lý. Tín hiệu từ vi xử lý sẽ điều khiển đóng SW để nạp tụ Ch lấy mẫu
từ điện áp ngõ vào và thời gian đóng SW phụ thuộc vào giá trị tụ Ch và đặc
điểm của mạch lấy mẫu.
Một IC ADC thực tế AD1154 có tích hợp mạch lấy mẫu và giữ, nó
có tụ điện bên trong và thời gian lấy dữ liệu là 3,5µs. Trong thời gian giữ
mẫu, điện áp trên tụ bị giảm dần (tụ xả) với tốc độ 0,1µV/µs. Điện áp của
mẫu bị mất trong thời gian chuyển đổi phải nhỏ hơn trọng số LSB. Ví dụ
như một ADC 10 bit có ngõ vào full-scale là 10V thì trọng số LSB khoảng
10mV. Sẽ phải mất khoảng 100ms trước khi tụ điện xả một khoảng điện áp
bằng LSB. Nhưng các mẫu điện áp này không cần phải giữ lâu trong quá
trình làm việc của ADC.

Hình 8.21 Sơ đồ mạch lấy mẫu và giữ
437

8.14 Bộ đa hợp
Khi tín hiệu analog ngõ vào để chuyển đổi được lấy từ nhiều nguồn
khác nhau, kỹ thuật đa hợp được sử dụng như là cách để chia sẻ ADC. Một
hệ thống thu nhận dữ liệu 4 kênh được trình bày như trong hình 8.22. Một
SW xoay được sử dụng để lấy từng tín hiệu cho vào ADC tuần tự theo thời
gian. Mạch điều khiển sẽ điều khiển vị trí SW theo các bit lựa chọn A1, A0
lấy từ mạch đếm MOD 4. Giả sử nếu A1A0 = 00 thì SW sẽ nối VA0 đến ngõ
vào ADC, nếu A1A0 = 01 thì SW sẽ nối VA1 đến ngõ vào ADC,… Mỗi kênh
ngõ vào có một mã địa chỉ, tương ứng mã địa chỉ nào xuất hiện thì ngõ vào
đó được nối đến ADC.

Hình 8.22 Sơ đồ của ADC 4 kênh vào sử dụng bộ đa hợp
Quá trình xử lý hoạt động như sau
 Với địa chỉ là 00, VA0 được nối đến ngõ vào ADC.
 Mạch điều khiển sẽ tạo ra xung Start để bắt đầu chuyển đổi VA0
thành giá trị số tương đương của nó.
 Khi quá trình chuyển đổi kết thúc, tín hiệu EOC báo cho biết dữ
438

liệu đã có. Thông thường dữ liệu này được chuyển đến vi xử lý
trên bus dữ liệu.
 Xung clock tác động tăng giá trị mạch đếm lên địa chỉ 01, lúc này
ngõ vào VA1 được nối đến ADC.
 Lặp lại bước 2 và 3 sẽ có được giá trị số tương đương của VA1 tại
ngõ ra ADC.
 Xung clock tác động tăng giá trị mạch đếm lên địa chỉ 10, lúc này
ngõ vào VA2 được nối đến ADC.
 Lặp lại bước 2 và 3 sẽ có được giá trị số tương đương của VA2 tại
ngõ ra ADC.
 Xung clock tác động tăng giá trị mạch đếm lên địa chỉ 11, lúc này
ngõ vào VA3 được nối đến ADC.
 Lặp lại bước 2 và 3 sẽ có được giá trị số tương đương của VA1 tại
ngõ ra ADC.
Tốc độ xung clock điều khiển mạch đa hợp để chuyển mạch tuần tự
các tín hiệu ngõ vào cho ADC. Thời gian tối thiểu giữa hai xung điều khiển
này bằng thời gian trì hoãn của SW và thời gian chuyển đổi của ADC. Thời
gian trì hoãn của SW được tối thiểu hóa bằng cách sử dụng SW bán dẫn.
Có nhiều mạch tích hợp ADC tích hợp cả mạch đa hợp và mạch
chuyển đổi A/D chung trên một IC. ADC0808 là một ví dụ, nó có bộ đa
hợp 8 kênh ở ngõ vào và sử mã 3 bit để điều khiển lựa chọn ngõ vào nối
đến ADC.

439

BÀI TẬP
Bài 8.1 Cho dạng sóng thể hiện trong hìnhvẽ được áp dụng cho mạch lấy
mẫu và được lấy mẫu mỗi 3 ms. Hiển thị đầu ra của mạch lấy mẫu.
Giả sử sự tương ứng điện áp một-một giữa đầu vào và đầu ra.

Bài 8.2 Vẽ đồ thị của hàm tương tự được biểu thị bằng dãy số nhị phân
sau: 1111, 1110, 1101, 1100, 1010, 1001, 1000, 0111, 0110, 0101,
0100, 0101, 0110, 0111, 1000, 1001, 1010, 1011, 1100, 1100,
1100, 1011, 1010, 1001.
Bài 8.3 Xác định mã đầu ra nhị phân của ADC flash 3 bit cho tín hiệu đầu
vào tương tự trong hình vẽ.

440

Bài 8.4 Xác định đầu ra của bộ xử lý trong hình vẽ sau nếu chuỗi số 4 bit
được áp dụng cho các đầu vào. Các đầu vào dữ liệu có giá trị thấp
là 0 V và giá trị cao là +5 V.

Bài 8.4 Một chuỗi nhị phân thẳng được áp dụng cho một bộ DAC 4 bit và
đầu ra như trong hình vẽ sau. Quan sát có vấn đề là gì?

441

Bài 8.5 Cho DAC 8 bit ngõ ra điện áp có Vomax = 5,1V.
a. Tìm K
b. Tìm ngõ vào số khi ngõ ra Vo = 3V
c. Tìm ngõ ra Vo khi ngõ vào 1011 10012
Bài 8.6 Cho DAC 7 bit ngõ ra dòng điện có Io = 800mA khi ngõ vào
11000002
a. Tìm Iomax
b. Tìm ngõ vào số khi ngõ ra dòng điện Io = 600mA
Bài 8.7 Cho DAC n bit có K = 0,5V. Tìm n nhỏ nhất để có Vo = 8V
Bài 8.8 Cho R-ADC n bit có K = 10mV, fck = 1MHz, VT = 8mV
a. Tìm n nhỏ nhất để ADC có thể chuyển đổi được điện áp ngõ
vào Vi = 10V
b. Với n của câu a. Tìm ngõ ra số khi Vi = 7,328V.
c. Tính thời gian chuyển đổi của Vi ở bài 8.8b
d. Tìm tần số xung nhịp cần thiết cho ADC khi khoảng các các
mẫu đưa vào chuyển đổi là 7ms
Bài 8.9 Cho SADC 8 bit có K = 10mV.
Tìm ngõ ra số khi Vi = 1,216V
Bài 8.10 Cho SADC 6 bit có K = 0,4V. Hãy vẽ dạng sóng chuyển đổi khi
a. Vi = 1,51V
b. Vi = 12.3V

442

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Hữu Phương, Mạch số, NXBThống kê, 2004.
2. Nguyễn Đình Phú, Nguyễn Trường Duy,Giáo trình kỹ thuật số,
NXB Đại học Quốc gia, TPHCM, 2012.
3. Ronald J. Tocci, Digital Systems Principles and Applications, 10th
edition, Pearson Education, 2007.
4. Thomas L.Floyd, Digital Fundamentals, 11th edition, Pearson
Education, 2015.
5. Tony R. Kuphaldt, Lessons In Electric Circuits, Volume IV –
Digital, Fourth edition, 2006.

443

LLS

444

ISBN: 978-604-73-7203-4