第六章时序逻辑电路的分析和设计

更新时间：2023-07-22 21:45:01 阅读量：实用文档文档下载

说明：文章内容仅供预览，部分内容可能不全。下载后的文档，内容与下面显示的完全一致。下载之前请确认下面内容是否您想要的，是否完整无缺。

数字电子技术第六章时序逻辑电路分析和设计

第六章时序逻辑电路分析和设计6.1 6.2 6.46.5

时序逻辑电路的基本概念同步时序逻辑电路的分析异步时序逻辑电路的分析若干典型的时序逻辑集成电路

第六章时序逻辑电路分析和设计

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 6.1.2 时序电路逻辑的表达

第六章时序逻辑电路分析和设计

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1. 时序电路的一般化模型I i j 组合电路 k m E S O

存储电路

功能特点: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。结构特征:*电路由组合电路和存储电路组成,其中存储电路必不可少

*时序电路存在反馈,其输出状态由输入信号和存储电路原有状态 (现态)共同决定。

第六章时序逻辑电路分析和设计

I ( I1 , I 2 ,..., I i )为时序电路的输入信号 O (O1 , O2 ,..., O j )为时序电路的输出信号 E ( E1 , E2 ,..., Ek )为驱动存储电路转化为下一状态的激励信号 S=( S1 , S2 ,..., Sm )为存储电路的状态信号，也称为状态变量，表示时序电路当前的状态，即现态i j 组合电路 k m E 存储电路 S O

第六章时序逻辑电路分析和设计

输出方程:

O=f1(I,S) 表达输出信号与输入信号、状态变量的关系式

激励方程:

E=f2(I,S) 表达激励信号与输入信号、状态变量的关系式 Sn+1=f3(E,Sn) 表达存储电路从现态到次态的转换关系式I i j 组合电路 k m E 存储电路 S O

状态方程 :

第六章时序逻辑电路分析和设计

2、异步时序电路与同步时序电路同步：存储电路里所有触发器有一个统一的时钟源，它们的状态在同一时刻更新。异步：没有统一的时钟脉冲或没有时钟脉冲，电路的状态更新不是同时发生的。

时序电路

X “ 1” CP 1J

=1 1J

& Z CP 1D>

1D Q0 Q0>

>C11K FF 1 Q1

> C11K FF 2 Q2 & Y

FF0

FF1

Q1 Q1

第六章时序逻辑电路分析和设计

输出方程:

O=f1(I,S) 表达输出信号与输入信号、状态变量的关系式

激励方程:

E=f2(I,S) 表达激励信号与输入信号、状态变量的关系式 Sn+1=f3(E,Sn) 表达存储电路从现态到次态的转换关系式I i j 组合电路 k m E 存储电路 S O

状态方程 :

第六章时序逻辑电路分析和设计

6.1.2 时序电路功能的表达方法1. 逻辑方程组A ≥1 & D0 1D C1 FF0 & CP & 1 D1 Q1 Q1 Q0 Q0

j 组合电路 k m E 存储电路 S

输出方程

Y ( Q0 Q1 ) A激励方程组

D 0 ( Q 0 Q1 ) A

1D C1 FF1

D1 Q0 A状态方程组QYn 1

n 1 n n Q0 ( Q0 Q1 )An 1 n Q1 Q0 A

第六章时序逻辑电路分析和设计

. 根据方程组列出状态转换真值表输出方程

Y ( Q0 Q1 ) A状态方程组n 1 Q1 n Q0 A

状态转换真值表n n 1 n 1 Y Q Q Q 0 A 1 Q0n 1

0 0 0 0

0 0 1 1

0 1 0 1

0 1 0 0

0 0 0 1

0 0 1 0

n 1 n n Q0 ( Q0 Q1 )A输入变量为Q1n、Q0n和A,输出变量为 Q1n+1、Q0n+1和Y。该表反映了触发器从现态到次态的转换，称作为状态转换真值表。

1 11 1

0 01 1

0 10 1

0 10 0

0 10 1

1 01 0

第六章时序逻辑电路分析和设计

将状态转换真值表转换为状态表状态转换真值表状态表n 1 Q1n 1Q0 /Y

QQn n 1 n 1 Y Q Q Q 0 A 1 Q0

n 1

n 0

A=000/0 0 0/ 1 00/1

A=110/0 01/0 11/0 01/0

n 1

00 01

00 0 1 1 1 1

01 1 0 0 1 1

10 1 0 1 0 1

10 0 0 1 0 0

00 1 0 1 0 1

01 0 1 0 1 0

1011

0 0/ 1

状态表是反映时序逻辑电路的输出 Y、输入A、次态Qn+1以及现态 Qn 之间的对应取值关系的表格。

第六章时序逻辑电路分析和设计

3.根据状态表画出状态图状态图是反映时序逻辑电路状态转换规律及相应输入、输 A/Y 出取值关系的图形。状态表n 1 Q1n 1Q0 /Y

Q1 Q0

0/0 0/100A=1 10/0 01/0 11/0 01/0

1/001

QQ00 01 10 11

n 1

n 0

A=0 00/0

0 0/ 1 00/10 0/ 1

1/0

0/110

0/1 1/0 1/011

该图表示Q1Q0的状态转换情况，斜线左方是输入信号A,斜线右方

是输出信号Y,连线及箭头表示转换的方向。

第六章时序逻辑电路分析和设计

4. 时序图

根据状态表画出波形图

状态表

QQ00 01

n 1

n 0

Q Q /YA=0 00/0 0 0/ 1 A=1 10/0 01/0

n 1 n 1 1 0

Q1 Y

1011

00/10 0/ 1

11/001/0

能直观地描述电路输入信号、输出信号及电路状态在时间上的对应关系。时序逻辑电路的四种描述方式是可以相互转换的。

第六章时序逻辑电路分析和设计

6.2 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 6.2.2 同步时序逻辑电路分析举例

第六章时序逻辑电路分析和设计

6.2 时序逻辑电路的分析时序逻辑电路分析的任务：分析时序逻辑电路在输入和时钟信号的作用下，其状态和输出信号变化的规律，进而确定电路的逻辑功能。分析过程的主要表现形式: 时序电路的逻辑功能是由其状态和输出信号的变化的规律呈现出来的。所以,分析过程主要是列出电路状态表或画出状

态图、工作波形图。

第六章时序逻辑电路分析和设计

6.2.1 分析同步时序逻辑电路的一般步骤:1.了解电路的组成：电路的输入、输出信号、触发器的类型等2. 根据给定的时序电路图,写出下列各逻辑方程式： (1) 输出方程； (2) 各触发器的激励方程; (3)状态方程: 将每个触发器的激励(驱动)方程代入其特性方程得状态方程. 3.列出状态转换表或画出状态图和波形图； 4.确定电路的

逻辑功能.

第六章时序逻辑电路分析和设计

6.2.2 同步时序逻辑电路分析举例例1 试分析如图所示时序电路的逻辑功能。A T0 1T C1 FF0 & CP G1 T1 1T C1 FF1 Q1 Q1 Q0 Q0 & G2 Y

解： (1)了解电路组成。电路是由两个T 触发器组成的同步时序电路。

第六章时序逻辑电路分析和设计

(2) 根据电路列出三个方程组输出方程组: 激励方程组: T0=A T1=AQ0 Y=AQ1Q0

将激励方程组代入T触发器的特性方程得状态方程组

Q n 1 T Q n T Q n TQ nn 1 n Q0 A Q0 n 1 n n Q1 ( AQ0 ) Q1

第六章时序逻辑电路分析和设计

(3) 根据状态方程组和输出方程列出状态表n 1 Q1n 1Q0 /Y

n 1 n Q0 A Q0

Q1n Q 0n0001 10 11