注册电气专业基础第38讲 第二十二章：时序逻辑电路(二)及第二十三章：脉冲电路(一)(2010年新版)

1 页 2 2 双向移位寄存器 双向移位寄存器 74LS194 四位双向移位寄存器具有左移 右移 并行数据输入 保持 清除功能 1 从图 1 中 74LS194 的图形符号和引脚图分析 SRG4是 4 位移位寄存器符号 D0 D3 并行数据输入端 DSL左移串行数据输入端 DSR右移串行数据输入端 SA M0 和 SB M1 即 9 脚和 10 脚 工作方式控制 端分别接电平开关 置 1 或置 0 CP 时钟输入端接正向单次脉冲 清零端接负向单次脉冲 Q0 Q3 输出 端 表 1 图 1 2 从试验结果 表 1 74LS194 的功能表分析 R 1 即 0 输出脚 15 14 13 12 被复 0 即清零 1 时 SASB 00 M 0 输出保持 SASB 10 M 1 2 脚被选中 CP 上升沿时 1 右移输入 SASB 01 M 2 7 脚被选中 CP 上升沿时 2 左移输入 SASB 11 M 3 脚 3 4 5 6 被选中 CP 上升沿时数据并行输入 因此 74LS194 四位双向移位寄存器具有左移 右移 并行数据输入 保持 清除功能 题 5 1 试用负边沿 JK 触发器和 与 或 非 门构成一个四位数码并行寄存和一个四位数码串行输入右 移移位寄存器 解 令 C 是并行寄存数据和实现右向移位操作的控制端 其用 JK 触发器构成的框图如图所示 2 页 令 C 1 并行存数 C 0 时为右移串入后 得出各组合电路的逻辑函数 现以 1J3和 1K3函数为例 列出真 值表 求出函数式 其它式子也照此类推 输 入输 出 C Q2 D3 1J3 1K3 0 000 1 0 010 1 0 101 0 0 111 0 1 000 1 1 011 0 1 100 1 1 111 0 3 页 2333 11QCCDKJ 1222 11QCCDKJ 0111 11QCCDKJ SR DCCDKJ 000 11 由四个函数式画出的电路图如图所示 题 5 3 1 试分析图题 a b 所示计数器的模是多少 采用什么编码进行计数 2 若计数脉冲频率 fCP为 700Hz 时 从 Q2端 Q0端输出时的频率各为多少 图题 5 20 解 分析计数器电路有多种方法 列表法 以 CP 为顺序 依次列出触发器的初态 输入 和次态 可 以得出结论 但在异步计数器时 要注意有无 CP 脉冲 写出各触发器的状态方程 依次设定初态 用计算方法求得次态 得出结论 同样注意 状方程有效必 须有 CP 脉冲 写出各触发器的状态方程后 用填卡诺图的方法 得出结论 下面用写出各触发器状态方程后 依次设 1J Q C1 1K 1 1J Q C1 1K 1 1J Q C1 1K 1 1J Q C1 1K 1 1 1 1 1 4 页 定初态计算法为例 a 是一个同步计数器 各触发器激励方程 1 1 1 0120 KQQJ nn nnn QQKQJ 02101 1 1 1 1 1 2012 KQQJ nn 触发器激励方程代入各自的特性方程求得状态方程 nnnnnn QQQQKQJQ 0122222 1 2 nnnnnnnn QQQQQQKQJQ 012011111 1 1 nnnnnnn QQQQQKQJQ 01020000 1 0 依次设定初态 计算出次态如下 初态设定从 000 012 nnn QQQ 开始 001 010 011 100 001 101 012 nnn QQQ 010 110 012 nnn QQQ 000 111 012 nnn QQQ 000 有状态转换图为 111 000 110 所以电路的模是 M 4 采用余 1 码进行计数 四分频后 最高位的输出频率为 001 010 101700 4 175Hz 电路能自启动 100 011 b 电路是一个异步计数器 写出状态方程的方法同上 但每个状态方程后面要带 CP 方程 该状态方 程才有效 各级触发器的状态方程为 nnnnn QCPQQKQJQ 1222222 1 2 CPCPQQQQQQKQJQ nnnnnnnn 2102011111 1 1 CPCPQQQQKQJQ nnnnnn 10120000 1 0 依次设定初态后 计算求得结果如下 111 000 001 010 011 所以电路的模为 M 7 采用 421 编码进行计数 能自启动 最高位的输出频率为 110 101 100 700 7 100Hz 5 页 第 23 章 脉冲电路 23 1 门电路组成的脉冲电路 多谐振荡器 多谐振荡器是一种自激振荡器电路 该电路在接通电源后无需外接触发信号就能产生一定频率和幅值的 矩形脉冲或方波 由于矩形脉冲中含有丰富的高次谐波 故称为多谐振荡器 另外多谐振荡器在工作过程中 不存在稳定状态 故又称为无稳态电路 由门电路组成的多谐振荡器有多种电路形式 但它们均具有如下共同特点 首先 电路中含有开关器件首先 电路中含有开关器件 如 门电路 电压比较器 BJT 等 这些器件主要用来产生高 低电平 其次 具有反馈网络 将输出电压恰当 地反馈给开关器件使之改变输出状态 另外 还有延迟环节另外 还有延迟环节 利用 RC 电路的充 放电特性可实现延时 以 获得所需要的振荡频率 在许多实用电路中 反馈网络兼有延时作用 一种由 CMOS 门电路组成的多谐振荡器如下图所示 其原理图和工作波形分别如图 a b 所示 图 a 中D1 D2 D3 D4均为保护二极管 图由 CMOS 门电路组成的多谐振荡器 a 多谐振荡器原理图 b 多谐振荡器波形图 为了讨论方便 在电路分析中 假定门电路的电压传输特性曲线为理想化的折线 即开门电平 VON 和 关门电平 VOFF 相等 这个理想化的开门电平或关门电平称为门槛电平 或阈值电平 记为Vth且设 6 页 Vth VDD 2 1 第一暂稳态及电路自动翻转的过程 假定在t 0 时接通电源 电容 C 尚未充电 电路初始状态为vO1 VOH v1 vO2 VOL 状态 即第一暂稳态 此时 电源VDD经 G1的 TP管 R和 G2的 TN管给电容C充电 如图 10 1 2 a 所 示 随着充电时间的增加 v1的值不断上升 当v1达到Vth时 电路发生下述正反馈过程 这一正反馈过程瞬间完成 使vO1 VOL vO2 VOH 电路进入第二暂稳态 2 第二暂稳态及电路自动翻转的过程 电路进入第二暂稳态瞬间 v02由 0V 上跳至VDD 由于电容两端电压不断突变 则v1也将上跳VDD 本应升至 VDD Vth 但由于保护二极管的钳位作用 v1仅上跳至VDD V 随后 电容 C 通过 G2的 TP 电阻R 和 G1的 TN放电 使v1下降 当v1降至Vth后 电路又产生如下正反馈过程 从而使电路又回到第一暂稳态 vO1 VOH vO2 VOL 此后 电路重复上述过程 周而复始的从一个暂稳态 翻转到另一个暂稳态 在 G2的输出端得到方波 由上述分析不难看出 多谐振荡器的两个暂稳态的转换过程是通过电容C充 放电作用来实现的 在振荡过程中 电路状态的转换主要取决于电容的充 放电 而转换时刻则取决于v1的数值 根据以上分 析所得电路在状态转换时v1的几个特征值 可以计算出图 10 1 2 b 中的 T1 T2的值 1 T1的计算 对应于第一暂稳态 将图 10 1 2 b 中 T1 T2作