IC cộng full 4 bit 74LS83

Trong bài viết này, chúng ta sẽ nói về IC cộng full 74LS83 4-bit. Đầu tiên sẽ có phần giới thiệu về bộ cộng half và bộ cộng full. Sau đó, chúng ta sẽ học cách thực hiện chức năng bộ cộng full 4-bit bằng cách sử dụng 74LS83.

Cấu hình chân 74LS83

Hình dưới đây cho biết hình dạng vật lý của vi mạch. Là một IC có 16 chân và có nhiều dạng package.

Sơ đồ chân của IC 74LS83 được đưa ra dưới đây:

Chi tiết sơ đồ chân

• IC này có tổng cộng 16 chân.
• Chân số 5 và 12 được sử dụng để cấp nguồn +5V cho IC tương ứng với GND của nguồn cấp.
• Giả sử có hai số 4 bit là A4 A3 A2 A1 và B4 B3 B2 B1 với A1 và B1 là Bit có trọng số thấp nhất (LSB) trong chuỗi số. A4 và B4 làm Bit có trọng số lớn nhất (MSB) trong chuỗi số.
• Chân # 1,3,8,10 là chân đầu vào được sử dụng để cấp dữ liệu bit cho A4 A3 A2 A1 của chuỗi 4 số nhị phân thứ 1.
• Chân # 16,4,7,11 là các chân đầu vào được sử dụng cấp dữ liệu bit B4 B3 B2 B1 thuộc chuỗi 4 số nhị phân thứ 2.
• Chân # 13 là một chân đầu vào được sử dụng cho bit carry-in.
• Chân # 15,2,6,9 là các chân đầu ra được sử dụng để đưa kết quả phép cộng hai số nhị phân 4 bit trên là S4 S3 S2 S1.
• Chân # 14 là chân đầu ra kết quả bit carry của phép cộng.

Sơ đồ logic bên trong

Sơ đồ logic được bên trong 74LS83 sử dụng các cổng logic được đưa ra rõ ràng dưới đây:

Bảng trạng thái của vi mạch:

Nguyên lý hoạt động bộ cộng full 4 bit

Để hiểu nguyên lý hoạt động của 74LS83, trước tiên, chúng ta cần hiểu được mạch cộng half và cộng full. Bây giờ chúng ta sẽ tìm hiểu từng mạch một.  

1. Bộ cộng
2. Bộ cộng full
3. Bộ cộng full 4 bit
4. Bộ cộng full 4 bit sử dụng IC 74LS83

Bộ cộng half

Một mạch kỹ thuật số được sử dụng để thực hiện cộng các số được gọi là bộ cộng trong lĩnh vực điện / điện tử. Thông thường, trong lĩnh vực điện tử / kỹ thuật số, các số được biểu thị ở định dạng nhị phân trong đó 0 đại diện cho mức logic thấp và 1 đại diện cho mức logic cao.

Để thực hiện các chức năng phức tạp trong kỹ thuật số, các số 0 và 1 đơn giản này được xử lý bằng các phép toán số học là cộng, trừ, nhân và chia. Bây giờ chúng ta đang xét việc cộng các số nhị phân và mạch được sử dụng để thực hiện chức năng này được gọi là một bộ cộng.

Hãy xem hai số nhị phân gồm một bit duy nhất. Bộ cộng đơn giản nhất được trình bày trong bảng dưới đây.

Một mạch đơn giản có thể đưa ra kết quả tổng của 2 bit và bit carry ở đầu ra có thể được thiết kế bằng cách sử dụng các cổng logic đơn giản như hình dưới đây:

Mạch trên thực hiện phép cộng logic giống bảng trạng thái của bộ cộng half. Vì nó chỉ có thể xử lý 2 bit đơn nên một mạch logic khác có thể xử lý 3 bit đơn ra đời và được gọi là bộ cộng full.

Bộ cộng full

Trong bộ cộng full, 3 bit đơn được xử lý. Có tổng cộng ba đầu vào trong bộ cộng này. Hai đầu vào là 2 bit muốn công và đầu vào thứ ba là bit carry. Nó có hai đầu ra được là sum và carry. Bảng logic bộ cộng full được đưa ra dưới đây.

Mạch có thể thực hiện chức này có thể được thiết kế bằng các cổng logic như sau.

Ưu điểm của bộ cộng full là có thể kết hợp xếp tầng hai hoặc nhiều bộ cộng full, nên chúng ta có thể thực hiện phép cộng các số có nhiều bit.

Bộ cộng 4 bit

 Bộ cộng 4 bit là một mạch logic thực hiện phép cộng hai số 4 bit. Bảng logic cho bộ cộng 4 bit được đưa ra dưới đây.

Một mạch gồm sự kết hợp của bộ cộng half và full, kết hợp xếp tầng với nhau để cho ra kết quả tổng của 4 bit mong muốn.

Bộ cộng full sử dụng cổng logic

Ở đây, điều đáng chú ý là các bộ cộng half và full gồm các transistor được kết hợp để có các đầu ra logic được trình bày ở trên. 

Để việc sử dụng trở nên quen thuộc và để mở rộng các cổng logic, các nhà sản xuất bắt đầu phát triển các mạch tích hợp trong đó họ đã thực hiện các phép logic này bằng cách sử dụng transistor.

Khi đó chúng ta chỉ cần lấy một vi mạch duy nhất thay vì sử dụng các transistor riêng lẻ để phát triển.

Một vài ví dụ về các IC này như sau.

• 74LS86 là vi mạch có cổng XOR bên trong
• 74LS08 là vi mạch có cổng AND bên trong
• 74LS32 là IC có cổng OR bên trong

Vì vậy, các vi mạch này có thể được sử dụng để thực hiện phép logic của bộ cộng full như hình dưới đây:

Cách sử dụng bộ cộng 4 bit sử dụng 74LS83

Một vi mạch được tích hợp thực hiện phép logic cộng full 4 bit bên trong. Chúng ta chỉ cần cấp 2 số 4 bit ở đầu vào và nguồn cấp, không cần nối mạch như sơ đồ trên và nó giúp giảm bớt tác vụ để thiết kế mạch cộng full 4 bit.

Mô phỏng Proteus

Hãy thử mô phỏng vi mạch này trong phần mềm proteus và quan sát một số phản hồi đầu vào và đầu ra.

Giả sử chúng ta có hai số 1010 (10) tương ứng với A4 A3 A2 A1 và 1100 (12) tương ứng với B4 B3 B2 B1 với bit carry C0 là 0. Kết quả sẽ là 10110 (22) tương ứng với C4 S4 S3 S2 S1 và có thể thấy ở hình bên dưới.

Giả sử chúng ta có hai số 1110 (14) tương ứng với A4 A3 A2 A1 và 1001 (9) tương ứng với B4 B3 B2 B1 với carry C0 là 0. Kết quả sẽ là 10111 (23) tương ứng với C4 S4 S3 S2 S1 và có thể thấy ở hình bên dưới.

Giả sử chúng ta có hai số 1010 (10) tương ứng với A4 A3 A2 A1 và 1100 (12) tương ứng với B4 B3 B2 B1 với bit carry C0 là 1. Kết quả sẽ là 10110 (22) tương ứng với C4 S4 S3 S2 S1 và có thể thấy ở hình bên dưới.

Trong trường hợp này

A1 = 0, B1 = 1, C0 = 1 nên A1 + B1 + C0 = S1 = 0 và carry Ci = 1.

A2 = 1 B2 = 0, Ci (ở phép công trước) = 1 nên A2 + B2 + Ci = S2 = 0 và carry Cii = 1.

A3 = 1 B3 = 0, Cii (ở phép công trước) = 1 nên A3 + B3 + Cii = S3 = 0 và carry Ciii = 1.

A4 = 1 B4 = 1, Ciii (ở phép công trước) = 1 nên A3 + B3 + Ciii = S3 = 1 và carry C4 = 1.

Các ứng dụng

• Thực hiện các phép tính
• Bộ đếm nhị phân và digital
• Các dự án thiết kế logic kỹ thuật số
• Báo thức và đồng hồ kỹ thuật số

Hướng dẫn và IC quảng cáo đầy đủ thay thế

• Bộ cộng CD4560 NBCD 
• IC cộng full 4-Bit CD4008
• bộ cộng half và mô phỏng bộ cộng full bằng PSpice 
• Thiết kế mạch cộng half trong labview
• Thiết kế mạch cộng full trong labview
• Thực hiện bộ cộng full sử dụng VHDL (FPGA 2 và basy 3) 

Sơ đồ 2D 74LS83

Hình ảnh dưới đây là dạng package PDIP của vi mạch 74LS83 và kích thước của nó.

>>> Mời anh em xem thêm:

• Bộ chuyển đổi DAC 16-bit PT8211
• Cảm biến đo chất lượng khí Nova PM SDS011
• Cảm biến bụi quang học GP2Y1014AU0F