数字电子技术（第三版）第11章时序逻辑电路分析.ppt

　　　　　 　11.1 时序逻辑电路的一般分析方法11.1.1 概述　　1. 时序逻辑电路的特点　　为了进一步说明时序电路的特点， 我们先分析图11.1（a）中给出的一个简单的时序电路。 一部分是由3个与非门构成的组合电路； 另一部分是由T触发器构成的存储电路， 它的状态在CP的下降沿到达时发生变化。 图 11.1 简单时序电路和波形图 　　 该组合电路有3个输入信号（X、 CP和Q）， 其中， X、 CP为外输入信号， Q为存储电路T触发器的输出； 有两个输出信号Z和T， 其中Z为电路的输出， T为反馈信号， 用作T触发器的输入。 由该电路可以写出T触发器的驱动方程、 状态方程和电路输出Z的方程。 　　电路输出方程：　　　　　　　　　Z=X·Qn·CP　　　　　　　(11.1) 存储电路的驱动方程：　　　　　　　　　T=X (11.2) T触发器状态方程： 　　由T触发器的状态方程和输出方程可以画出电路的工作波形， 如图11.1（b）所示。 图中①和②是T触发器原状态为0时的工作波形， ③和④是T触发器原状态为1时的工作波形。 比较波形②和④可见， 虽然输入信号X和CP完全相同， 但是由于T触发器的原状态不同， 输出则不同。 　　时序电路方框图如图11.2所示。 图中X（x1, …, xi ）代表现在输入信号； Z（z1, …, zi）代表现在输出信号； W（w1, …, wi）代表存储电路现在输入的信号， 也就是存储电路的驱动信号； Y（y1, …, yi）代表存储电路的输出， 也是组合电路的部分输入。 图 11.2 时序电路方框图 　　2. 时序电路逻辑功能的表示方法　　1） 逻辑方程式　　时序电路的逻辑功能可以用代表X、 Y、 Z、 W这些信号之间关系的3个向量函数表示： 　　输出方程: Z(tn)=F［X(tn), Y(tn)］;　　驱动方程: W(tn)=H［X(tn), Y(tn)］;　　状态方程: Y(tn+1)=G［W(tn), Y(tn)］。　　其中, Y(tn+1)称为次态， Y(tn)称为现态。  　　2） 状态表　　状态表是反映时序电路输出Z(tn)、 次态Y(tn+1)和输入X(tn)、 现态Y(tn)间对应取值关系的表格。 例如我们列出图11.1所示电路的状态表， 如表11.1所示。 　　3） 状态图　　状态图是反映时序电路状态转换规律及相应输入、 输出取值情况的几何图形。 根据状态表11.1所示的状态表， 可作出如图11.3所示的状态图。 图 11.3 状态图 11.1.2 时序逻辑电路的一般分析方法　　（1） 分析逻辑电路组成， 即确定输入和输出， 区分组合电路部分和存储电路部分， 确定是同步电路还是异步电路。 　　（2） 写出存储电路的驱动方程和时序电路的输出方程。 对于某些时序电路还应写出时钟方程。 　　（3） 求状态方程。 　　（4） 列状态表。 把电路的输入信号和存储电路现态的所有可能的取值组合代入状态方程和输出方程进行计算， 求出相应的次态和输出。 列表时应注意， 时钟信号CP只是一个操作信号， 不能作为输入变量。　　（5） 画状态图或时序图。 　　（6） 电路功能描述。 　　11.2 时序逻辑电路分析实例　　【例11.1】　分析图11.4所示电路的逻辑功能。 设起始状态是Q3Q2Q1=000。 图 11.4 例11.1电路图 　　解 （1） 分析电路组成。 该电路的存储器件是3个JK触发器， 组合器件是一个与门。 无外输入信号， 输出信号为C， 是一个同步时序电路。 　　（2） 写出驱动方程和输出方程: （3） 求状态方程。 将驱动方程代入JK触发器的特性方程 　　（4） 将输入信号和现态的各种取值组合代入状态方程， 得到状态表如表11.2所示。 （5） 由状态表作状态图， 如图11.5所示。 图 11.5 状态图 　　【例11.2】　分析图11.6所示时序电路。 　　解 （1） 分析电路组成。 该电路的存储器件是一个D触发器, 组合器件由一个与门、 一个与非门和一个同或门组成。 外输入信号是X， 输出信号是Z。 该电路为同步时序电路。 图 11.6 例11.2逻辑图 　　（4） 将输入信号和现态的各种取值组合代入状态方程， 得到状态表如表11.3所示。表中增加Y列以使状态表更直观。 注意Y = 0时， 其新状态不能由状态方程确定， 因为D触发器得不到时钟信号， 所以状态维持不