第11讲 锁存器和触发器_1.ppt

2009－10－09 中国科学技术大学 快电子 刘树彬? 四种常见触发器 触发器的逻辑功能指在有效信号作用下的次态与现态、输入信号之间的逻辑关系 现态：触发器在每次时钟脉冲触发沿到来之前的状态 次态：触发器在每次时钟脉冲触发沿到来之后的状态 用特性表（状态转移真值表）、特性方程（特征方程）或状态图来描述 同一逻辑功能的触发器可以用不同电路结构实现；同一基本电路结构也可以构成不同逻辑功能的触发器 D触发器的逻辑功能 JK触发器的逻辑功能 T触发器的逻辑功能 RS触发器的逻辑功能 各种类型触发器的相互转换（1） 各种类型触发器的相互转换（2） 时序电路的基本结构及特点 时序电路的分类 同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路 根据时序电路中状态转换与时钟脉冲之间的关系，时序电路可分为同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路： 若时序电路中有一个统一的时钟脉冲，电路状态的转化是在该时钟脉冲作用下同步进行的，则该电路为同步时序逻辑电路 存储电路一般用触发器实现 时钟脉冲间隔期间，状态不会改变 若时序电路中没有时钟脉冲，或有时钟信号，但并非所有的电路状态更新是与该时钟同步的，则这些电路被称为异步时序逻辑电路 分脉冲异步时序电路（触发器构成）和电平异步时序电路（锁存器构成） 各存储单元状态转换存在时间差异，可能造成输出状态短时间不稳定 时序电路的描述方法 （1）逻辑方程组 （2）状态表 （3）状态图 （4）时序图 逻辑方程式 理论上，可以根据这三个方程，确定时序电路的逻辑功能 缺陷： 直观性不好，不容易由逻辑方程直观地看出该电路的逻辑功能.此外，设计时也很难根据给出的逻辑要求直接写出上述三个方程 时序逻辑电路用逻辑方程组表达 状态表 反映时序逻辑电路的输出O、次态Qn+1和电路的输入I、现态Qn对应取值关系的表格称为状态表 时序逻辑电路用逻辑状态表表达 状态图 反映时序逻辑电路的状态转换规律及相应输入、输出取值关系的图形称为状态图 时序图 时序图即时序电路的工作波形图 它能直观地描述时序电路的输入信号、时钟信号、输出信号及电路的状态转换等在时间上的对应关系 有时并不完全表达出电路状态转换的全部过程 分析时序逻辑电路的一般步骤 根据给定的时序逻辑电路图，通过分析，求出它的输出O的变化规律、以及电路状态Q的转换规律，进而说明该时序电路的逻辑功能和工作特性 一般步骤： 根据给定的时序逻辑电路图写出下列各逻辑方程组： 各触发器的时钟信号CP的逻辑表达式（仅指异步时序逻辑电路）； 时序电路的输出方程组：O = f (I, Q) ； 各触发器的激励方程组：E = g(I, Q) ； 将驱动方程代入相应触发器的特性方程，求得各触发器的的状态方程组：Qn+1= h(E, Qn) 根据状态方程和输出方程，列出该时序逻辑电路的状态表，画出状态图或时序图 用文字描述该时序逻辑电路的逻辑功能 例 该电路中的存储电路由一个统一的时钟信号触发，该电路是一个同步时序逻辑电路 由两个T触发器和两个与门组成 例 3. 列状态表、画状态图和时序图 例 该电路中的存储电路由一个统一的时钟信号触发，该电路是一个同步时序逻辑电路由两个JK触发器（下降沿触发）、一个异或门、一个与门组成 例 3. 列状态表、画状态图和时序图 4. 逻辑功能分析 写出各逻辑方程组： CP脉冲：上升沿触发 输出方程：Z0=Q0 ；Z1=Q1 ；Z2=Q2 激励方程：D0 = /Q0 /Q1；D1 = Q0 ；D2 = Q1 将激励方程代入相应D触发器的特性方程，求得各触发器的状态方程为： Q0(n+1) = D0 = /Q0n /Q1n Q1(n+1) = D1 = Q0n Q2(n+1) = D2 = Q1n 列状态表、画状态图和时序图 逻辑功能分析 米利型和穆尔型时序电路 若时序电路的输出O1…Oj是输入A1…Ai和存储电路状态Q1…Qm的函数，则这类电路为米利型时序逻辑电路 若时序电路的输出O1…Oj仅仅决定于现实各存储电路的状态（Q1…Qm），而与现实的输入信号无关，则这类电路为穆尔型时序逻辑电路 同步时序电路的设计 时序电路设计又称时序电路综合，它是前述的时序电路分析的逆过程，即根据给定的逻辑功能要求，选择适当的逻辑器件，设计出符合要求的时序逻辑电路 1. 由给定的逻辑功能建立原始的状态图和状态表 明确电路的输入条件和输出要求，确定输入变量、输出变量的数目和符号; 找出所有可能的状态和状态转换之间的关系，先以字符区别（ Q0、Q1、…） 分别以上述状态为现态，考察在每一个可能的输入组合作用下应转入的状态及相应的输出，便可求得符合题意的原始状态图 对于n个输入变量，在每一个状态时，有2n个可能的转移方