第五章时序电路---电子教材.doc

 PAGE 50 集成电子技术 第10章 时序数字电路  PAGE 49 第10章 时序数字电路  PAGE 37 第5章 时序数字电路 内容提要：本章主要讨论时序数字电路的分析及设计问题。比较详细地讨论了各种同步及异步计数器、数码寄存器、移位寄存器、时序脉冲发生器的工作原理及其相应的中规模集成电路。 问题探究 1.前面我们学习了组合逻辑电路的分析与设计方法，现在看电路（a）,上面虚框我们知道是组合逻辑电路，下面的虚框里是一个存储元件即 D 触发器，由这两部分构成的电路是时序数字电路，怎样分析时序电路？ (a) 2.图(b)是完成什么逻辑功能的电路？ (b) 3. 图(b)这种功能电路的设计方法？有何用途？这个电路存在什么问题？如何解决？ 5.1 同步时序数字电路的分析 什么是时序数字电路呢？若在一个数字电路中，现在的输出不仅仅取决于现在的输入，而且也取决于过去的输入，这样的数字电路就称为时序数字电路。根据定义，时序数字电路必须有记住电路过去状态的功能，所以必须有存储电路。因此，时序数字电路是由组合数字电路和存储电路两部分组成的，存储电路一般是由各类触发器组成的。如图5.1所示，代表了一般组合电路的构成。 从图5.1电路可以看出，电路的输入为X，输出为Y。存储器的输入为D，输出为Q。 1．输出方程： 2．激励方程： 3．状态方程： 图5.1时序电路图 时序数字电路分同步时序数字电路和异步时序数字电路两类，同步数字电路的特点是电路中起存储作用的触发器是时钟触发器，时钟触发器的状态是在同一个时钟的控制下， 一齐翻转的。异步时序数字电路中触发器的状态不是由同一个时钟源控制，触发器的翻转可以有先有后；有的异步时序电路可以没有时钟触发器，但为了保持一定的稳态，需要有反馈线的存在，就象基本RS触发器那样，这时甚至可以没有时钟。 5.1.1同步电路分析 同步时序电路的分析方法：首先写出逻辑表达式，包括输出方程、激励方程、状态方程；然后画状态表、状态图和时序图；最后分析电路功能。 一、分析图 5.2电路的逻辑功能和外特性分析。 由于这个电路没有方程入和输出我们直接写激励方程和状态方程。 1．写出激励方程： 2．写出状态方程： 图5.2六进制计数器 3．状态表：见表5.1。 表5.1状态表 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 Q2n+1Q1n+1Q0n+1 Q2nQ1nQ0n 4．状态图： 有效循环 无效循环 4．时序图： 000 001 011 111 110 100 000 CP Q0 Q1 Q2 5．电路功能分析： 该电路是一个不能自启动的六进制计数器。 二、分析5.3电路的逻辑功能。 图5.3 同步时序数字电路(二进制同步加法计数器) 1. 确定触发器的驱动方程 触发器的驱动方程就是触发器数据端的控制逻辑式，由图5.3可以写出 J1=1 K1=1 J2= Q1 K2= Q1 J3= Q1Q2 K3= Q1Q2 J4= Q1Q2Q3 K4= Q1Q2Q3 2．状态转换图 图5.4 3．写出状态转换表 时序电路的状态是由触发器Q端状态的集合来表示的，对于同步时序数字电路而言它的状态数与触发器