Điện tử số là một môn cơ bản và quan trọng trong thiết kế số. Để hiểu và thiết kế được một hệ thống số thì điều đầu tiên ta phải có kiến thức nền cơ bản về kỹ thuật số. Do đó trong bài viết lần đầu tiên này mình sẽ trình bày cơ bản về mạch tổ hợp và mạch tuần tự để ai quan tâm có thể tham khảo.

1. Mạch tổ hợp

1.1 Định nghĩa: Mạch tổ hợp là mạch chỉ chứa các phần tử logic mà không chứa các phần tử nhớ (Flip-Flop). Ngõ ra chỉ phụ thuộc độc lập vào giá trị ngõ vào hiện tại. Trong mạch tổ hợp không được dùng đường hồi tiếp.

1.2. Phân tích mạch tổ hợp

Ví dụ phân tích bộ giải mã 2 sang 4, ta thực hiện lần lượt các bước sau để thấy rõ đặc điểm của mạch tổ hợp.

Bước 1: Xây dựng sơ đồ khối tổng quát, đây là bước quan trọng để ta hình dung thiết kế như thế nào, bao gồm những phần gì.

Sơ đồ khối bộ giải mã 2 sang 4

Bước 2: Xây dựng bảng sự thật cho mạch 2-4 (bước xây dựng bảng sự thật có hay không tùy thuộc vào từng thiết kế và mạch khác nhau).

Bước 3: Xây dựng sơ đồ mạch

Sau khi thực hiện xong 3 bước ta thấy sơ đồ mạch giãi mã 2-4 chỉ bao gồm các phần tử logic: Cổng NOT, AND không có chứa các phần tử nhớ. Các ngõ ra y0, y1, y2, y3 chỉ phụ thuộc vào ngõ vào hiện tại.

2. Mạch tuần tự

2.1. Định nghĩa: Mạch tuần tự là mạch chứa các phần tử nhớ, ngõ ra không chỉ phụ thuộc vào ngõ vào hiện tại mà còn phụ thuộc vào ngõ vào quá khứ và ngõ ra trước đó.

Trong các mạch tuần tự Flip-Flop đóng vai trò quan trọng trong việc lưu trữ 1 bit thong tin của dữ liệu. Có nhiều Flip-Flop như TFF, DFF, JKFF, RSFF nhưng trong đó DFF được dung nhiều trong các mạch thiết kế số.

2.2. D Flip-Flop

            DFF Có thể lưu trữ một bit thông tin.

D Flip-Flop kích khởi theo sườn: Ngõ ra Q phụ thuộc vào ngõ vào D tại sườn lên hoặc sườn xuống của cạnh.

2.3. Ví dụ mạch tuần tự

Mạch trên mô tả hoạt động của read pointer trong một FIFO (First-In-Frist-Out). Ta thấy mạch này là mạch tuần tự vì chứa phần tử nhớ là DFF, giá trị ngõ ra rptr[4:0] phụ thuộc vào tín hiệu điều khiển bộ MUX là fifo_rd. Khi fifo_rd bằng 1 thì rptr[4:0] sẽ tăng lên 1 ngược lại thì lưu trữ kết quả trước đó.

Tóm lại để hiểu nhanh nhất thì mạch tổ hợp thì sẽ không có phần tử nhớ (không có clock). Còn mạch tuần tự thì ngược lại sẽ chứa phần tử nhớ (có clock)

Qua bài viết này, hi vọng các bạn mới bắt đầu học về điện tử số sẽ hình dung được các thành phần mạch tổ hợp và mạch tuần tự.