数电康华光第五版=课件第6章节时序逻辑电路第五版章节
140页1、第6章 时序逻辑电路,学习要点: 时序电路的分析和设计方法 计数器、寄存器等中规模集成电路的逻辑功能和使用方法,第6章 时序逻辑电路,6.1 时序逻辑电路的基本概念,6.2 同步时序逻辑电路的分析,6.3 同步时序逻辑电路的设计,6.4 异步时序逻辑电路的分析,退出,6.5 若干典型的时序逻辑集成电路,6.7 时序可编程逻辑器件,6.1 时序逻辑电路的基本概念,6.1.1 时序逻辑电路的模型与分类,退出,6.1.2 时序电路逻辑功能的表达,6.1.1 时序逻辑电路的模型与分类,1、时序电路的模型,时序电路在任何时刻的稳定输出,不仅与该时刻的输入信号有关,而且还与电路原来的状态有关。,2、时序电路的分类,(1)根据时钟分类 同步时序电路中,各个触发器的时钟脉冲相同,即电路中有一个统一的时钟脉冲,每来一个时钟脉冲,电路的状态只改变一次。 异步时序电路中,各个触发器的时钟脉冲不同,即电路中没有统一的时钟脉冲来控制电路状态的变化,电路状态改变时,电路中要更新状态的触发器的翻转有先有后,是异步进行的。 (2)根据输出分类 米利型时序电路的输出不仅与现态有关,而且还决定于电路当前的输入。 穆尔型时
2、序电路的其输出仅决定于电路的现态,与电路当前的输入无关;或者根本就不存在独立设置的输出,而以电路的状态直接作为输出。,时序电路的逻辑功能可用逻辑方程组、状态表、状态图、时序图4种方式表示,这些表示方法在本质上是相同的,可以互相转换。,逻辑方程组有:,6.1.2 时序电路逻辑功能的表达,例,输出方程组,激励方程组,状态方程组,1、逻辑方程组,2、状态表,状态转换真值表,状态表,3、状态图,4、时序图,6.2 同步时序逻辑电路的分析,6.2.1 分析同步时序逻辑电路的一般步骤,退出,6.2.2 同步时序逻辑电路分析举例,电路图,时钟方程、激励方程和输出方程,状态方程,状态表、状态图或时序图,判断电路逻辑功能,1,2,3,5,6.2.1 分析同步时序逻辑电路的一般步骤,时序电路的分析步骤:,计算,4,6.2.2 同步时序逻辑电路分析举例,例,1,写方程组,时钟方程:,输出方程组:,激励方程组:,输出与输入有关,为米利型时序电路,2,求状态方程组,T触发器的特性方程:,将各触发器的激励方程代入,即得电路的状态方程组:,3,计算、列状态表,4,画状态图,4,画时序图,5,电路功能,由状态图可以看
3、出: 当输入A0时,在时钟脉冲CP的作用下,电路的状态保持不变,输出Y始终为0; 当输入A1时,在时钟脉冲CP的上升沿的作用下,电路的状态按逐次加1的规律循环变化,即: 0001101100 并且在加到11时,Y输出1。 可见,该电路是一个由A控制的可控二进制计数器,A=0时,停止计数,A=1时,为加计数功能,输出Y的下降沿可作为加计数的触发进位操作信号。 该电路还可视为序列信号的检测电路,用来检测同步脉冲信号序列A中1的个数,一旦检测到四个1状态(这四个1状态可以不连续),电路就输出高电平。,例,输出方程组:,同步时序电路,时钟方程省去。,激励方程组:,1,写方程式,输出仅与电路现态有关,为穆尔型时序电路,2,求状态方程组,JK触发器的特性方程:,将各触发器的驱动方程代入,即得电路的状态方程:,3,计算、列状态表,4,画状态图,4,画时序图,5,电路功能,由状态图可以看出: 当输入A0时,在时钟脉冲CP的作用下,电路的4个状态按递增规律循环变化,即: 0001101100 当A1时,在时钟脉冲CP的作用下,电路的4个状态按递减规律循环变化,即: 0011100100 可见,该电路既具
4、有加计数功能,又具有减计数功能,是一个2位二进制同步可逆计数器。 在进行加计数时,Z信号的下降沿触发进位操作;在减计数时,Z信号的上升沿触发借位操作。,例,输出方程组:,激励方程组:,1,写方程式,2,求状态方程组,D触发器的特性方程:,将各触发器的驱动方程代入,即得电路的状态方程:,3,计算、列状态表,4,画状态图,4,画时序图,5,电路功能,由状态图可以看出:电路的有效状态是3位循环码。由时序图可以看出:电路正常工作时,各触发器的Q端轮流出现一个脉冲信号,其宽度为1TCP周期,循环的周期为3TCP,即在时钟脉冲的作用下,电路把宽度为1TCP的脉冲依次分配给各个触发器的Q端。 因此电路的功能为脉冲分配器或节拍脉冲产生器。,6.3 同步时序逻辑电路的设计,6.3.1 设计同步时序逻辑电路的一般步骤,退出,6.3.2 同步时序逻辑电路设计举例,设计要求,原始状态图和原始状态表,最简状态图和最简状态表,画逻辑图,检查电路能否自启动,1,2,4,6,6.3.1 设计同步时序逻辑电路的一般步骤,时序电路的设计步骤:,选触发器,求时钟、输出、状态、激励方程,5,状态编码,3,化简,6.3.2 同
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