数字电子基础4

1、13.6.13.6.1 时序逻辑电路的特点及组成时序逻辑电路的特点及组成 特点：特点：1 1）存储电路，因而具有记忆能力。）存储电路，因而具有记忆能力。2 2）电路的输出不仅与当时的输入有关，而且还与）电路的输出不仅与当时的输入有关，而且还与电路原来的状态有关。电路原来的状态有关。 3.6 3.6 时序逻辑电路时序逻辑电路2组成组成: :由组合逻辑电路和存储电路两部分组成。由组合逻辑电路和存储电路两部分组成。组合电路组合电路存储电路存储电路Z1ZjY1YrQ1QrX1Xi输输入入信信号号输输出出信信号号存存储储电电路路的的输输入入输输出出状状态态逻辑电路中存在反馈，时序电路的输出由逻辑电路中存

2、在反馈，时序电路的输出由电路的输入和电路原来的状态共同决定。电路的输入和电路原来的状态共同决定。3逻辑关系方程：逻辑关系方程： 组合逻辑电路组合逻辑电路 X1 Xi Z1 Zj 存储电路存储电路 Q1 Qr Y1 Yr X(X1，Xi)Q(Q1，Qr)Y(Y1，Yr)Z(Z1，Zj)各信号之间的逻辑关系方程组：各信号之间的逻辑关系方程组：ZF1(X，Qn) 输出方程输出方程 YF2(X，Qn) 驱动方程驱动方程Qn+1F3(Y，Qn) 状态方程状态方程4分类：分类：时序电路时序电路同步：同步：异步：异步：存储电路里所有触发器有一个统一的时钟源存储电路里所有触发器有一个统一的时钟源没有统一的时钟

3、脉冲没有统一的时钟脉冲 CP X 1J C1 1K 1J C1 1K =1 Q1 “1” Q2 Y & Q2 Q1 FF1 FF2 C1 1D C1 1D & Q2 Q2 Q1 & Y CP2 CP1 Q1 CP FF1 FF2 56783.6.23.6.2时序逻辑电路的分析步骤和方法时序逻辑电路的分析步骤和方法一般步骤一般步骤:（1 1）根据给定的时序电路图写出下列逻辑方程式：）根据给定的时序电路图写出下列逻辑方程式：1)1)各触发器的时钟信号各触发器的时钟信号CPCP的逻辑表达式；的逻辑表达式；2)2)时序电路的输出方程；时序电路的输出方程；3)3)各触发器的驱动方

4、程；各触发器的驱动方程；（2 2）将驱动方程代入相应触发器的特征方程，求得各）将驱动方程代入相应触发器的特征方程，求得各触发器的次态方程，也就是时序逻辑电路状态方程。触发器的次态方程，也就是时序逻辑电路状态方程。（3 3）根据状态方程和输出方程，列出该时序电路的状）根据状态方程和输出方程，列出该时序电路的状态图，画出状态图或时序图。态图，画出状态图或时序图。（4 4）用文字描述给定时序电路逻辑功能的逻辑功能。）用文字描述给定时序电路逻辑功能的逻辑功能。9【例】分析下图所示的同步逻辑电路。10解：（解：（1 1）写出各逻辑方程写出各逻辑方程1 1）输出方程）输出方程 nQZ00nQZ11nQZ2

5、22 2）驱动方程）驱动方程nnQQD100nQD01nQD12（2 2）驱动方程代入相应的）驱动方程代入相应的D D触发器的特征方程，得各触发器的特征方程，得各D D触触发器的次态方程发器的次态方程nnnQQDQ10010nnQDQ0111nnQDQ121211（3 3）列出状态表、画出状态图和时序图）列出状态表、画出状态图和时序图这里要注意是：nnnQQQZZZ012321且没有输入信号X。 000001001010010100011110100001101010110100111110nQ1nQ2nQ012nQ11nQ10nQ12状态图与时序图状态图与时序图13（4）功能分析 由时序图可

6、以看出：在正常情况下，各触发器轮流出现一个宽度为CP周期的脉冲信号，称为脉冲分配器或节拍脉冲产生器。另外从状态图可看出：电路如处于其他5个状态为无效状态时，在CP脉冲的作用下，电路可回到有效序列，这种能力称为电路具有自启动能力。14【例】分析下图所示逻辑电路。（异步时序）15解：（解：（1 1）写出各逻辑方程式）写出各逻辑方程式1 1）各触发器的时钟信号的逻辑方程）各触发器的时钟信号的逻辑方程CP0=CP（时钟脉冲源），上升沿触发。（时钟脉冲源），上升沿触发。CP1Q0，仅当，仅当Q0由由0101时，时，Q1改变，否则改变，否则Q1保持。保持。2 2）输出方程）输出方程 nnQQZ01nQD0

7、0nQD113 3）驱动方程）驱动方程 16（2）各触发器的次态方程 CP由01时，有效nnQDQ0010nnQDQ1111Q0由01时，有效17（3）列出状态表、画出状态图和时序图 /Z0011/001000/01001/011010/11011nnQQnQ1nQ00CP1CP18状态图与时序图19（4 4）功能分析）功能分析 由状态图和时序图可以看出：该电由状态图和时序图可以看出：该电路是一个异步四进制减法计数器，路是一个异步四进制减法计数器，Z Z是借是借位信号。也可把该电路看作一个时序信位信号。也可把该电路看作一个时序信号发生器。输出序列脉冲信号号发生器。输出序列脉冲信号Z Z的重复周

8、的重复周期是期是4TCP4TCP，宽度为，宽度为1 TCP1 TCP。203.6.33.6.3计数器计数器1.1.概念与功能概念与功能 用来计算时钟脉冲个数的电路，具有计数、分频和定用来计算时钟脉冲个数的电路，具有计数、分频和定时等功能。时等功能。2.2.分类分类（1 1）按计数的脉冲引入方式）按计数的脉冲引入方式 有同步和异步计数器；有同步和异步计数器；（2 2）按计数的变化规律）按计数的变化规律 有加法器、减法器和可逆计数有加法器、减法器和可逆计数器；器；（3 3）按计数的计数数制）按计数的计数数制 有二进制、十进制和任意进制有二进制、十进制和任意进制计数器。计数器。21【例】由JK触发器

9、组成的同步二进制计数器如图所示，试分析该电路的逻辑功能。例3-12解224.JK4.JK235 5同步计数器同步计数器74LS16174LS161介绍介绍 74LS161是四位二进制同步加法计数器，计数范围是015，具有异步清零、同步置数、保持和二进制加法计数等逻辑功能。24逻辑功能示意图逻辑功能示意图 清零端清零端 置数端置数端使能端使能端 EP ET 进位端进位端 CCRLD输入端输入端D3D0输出端输出端Q3Q025输入输出逻辑真值表输入输出逻辑真值表 26逻辑功能逻辑功能 （1）异步清零。）异步清零。当当CR=0时，计数器清零，与时，计数器清零，与CP脉冲无关，脉冲无关，所以称为异步清

10、零。所以称为异步清零。（2）同步置数。）同步置数。当当LD=0，CR=1，CP脉冲上升沿到来时，脉冲上升沿到来时，并行输入数据并行输入数据d3d2d1d0被置入计数器，计数器输出为被置入计数器，计数器输出为d3d2d1d0。由于脉冲发生在。由于脉冲发生在CP的上升沿时刻，故称为同步的上升沿时刻，故称为同步置数。置数。（3）保持。）保持。当且当且EP =ET=0时，计数器处于保持状态，输时，计数器处于保持状态，输出不变。出不变。（4）二进制加法计数。）二进制加法计数。当且当且EP =ET=1时，计数器处于计时，计数器处于计数状态。随着数状态。随着CP脉冲上升沿的到来，计数器对脉冲上升沿的到来，计

11、数器对CP脉冲进行脉冲进行二进制加法计数，每来一个二进制加法计数，每来一个CP脉冲，计数值加脉冲，计数值加1。当计数。当计数值达到值达到15时，即时，即d3d2d1d0=1111时，进位输出时，进位输出C=1。27反馈清零法反馈清零法 只要在异步清零输入端加一低电平，使只要在异步清零输入端加一低电平，使CR=0，74LS161的输出会立刻从当时那个状态回到的输出会立刻从当时那个状态回到0000状态。状态。28反馈置数法。反馈置数法。 在计数过程中，可以将其输出的任一状态通过译码，在计数过程中，可以将其输出的任一状态通过译码，产生一个预置信号反馈至预置输入端，使产生一个预置信号反馈至预置输入端，

12、使LD=0，在下一个脉，在下一个脉冲冲CP脉冲作用后，计数器就把预置输入端的数据预置到计数脉冲作用后，计数器就把预置输入端的数据预置到计数器，预置信号消失后，计数器就从被预置的状态开始重新计器，预置信号消失后，计数器就从被预置的状态开始重新计数。数。 293.6.4 3.6.4 寄存器寄存器 寄存器主要部件是触发器，一个触发寄存器主要部件是触发器，一个触发器可存器可存1 1位二进制代码，存储位二进制代码，存储n n位二进制代位二进制代码的寄存器则需要码的寄存器则需要n n个触发器。常用左、个触发器。常用左、右移位寄存器。右移位寄存器。 304 4位寄存器位寄存器CPCP上沿作用下，上沿作用下，

13、使使1D1D4D4D端数据端数据并行存入寄存器，并行存入寄存器，即寄存于输出端即寄存于输出端1Q-4Q1Q-4Q端。端。RDRD是是清零端。清零端。 31RDQDFF0d0Q0QDFF1d1Q1d2QDFF2Q2QDFF3d3Q3清零清零寄存指令寄存指令000011011101触发器状态不变触发器状态不变32四位右移寄存器四位右移寄存器33FF3FF1FF0d0d1d2d3Q0Q1Q2Q3FF2dQ0Q1Q2Q3FF3FF1FF0FF2d0d1d2d3Q3FF3FF1FF0FF2Q3dFF3FF1FF0FF234 3.7 3.7 脉冲波形的产生脉冲波形的产生3.7.13.7.1多谐振荡器多谐振

14、荡器 性质：性质：是一种自激振荡电路，无稳定的状态。是一种自激振荡电路，无稳定的状态。它在接通电源后无需外接触发信号就能产生矩形脉它在接通电源后无需外接触发信号就能产生矩形脉冲信号。冲信号。 主要用途：主要用途：信号源。信号源。 35RCRC环形多谐振荡器环形多谐振荡器363.7.23.7.2单稳态触发器单稳态触发器 单稳态触发器是一种只有一个稳定状单稳态触发器是一种只有一个稳定状态的电路。态的电路。 单稳态触发器须有一个触发信号单稳态触发器须有一个触发信号 RCRC环节，它决定暂态时间的长短。输环节，它决定暂态时间的长短。输出信号宽窄出信号宽窄用途：常用于脉冲波形变换（即宽窄波形用途：常用于脉冲波形变换（即宽窄波形的相互变换）、定时等。的相互变换）、定时等。 37383.8 3.8 数模和模数转换数模和模数转换3.8.1 D/A3.8.1 D/A转换器转换器 使用最多的使用最多的D/AD/A转换器是转换器是R-2RR-2R的的T T形电阻网络形电阻网络D/AD/A转换器。转换器。 39)2(2)2222(30413223140iiREFREFiDRVDDDDRVi =vO= iRf= RRf)2(2304iiREFiDV二进制数与模拟电压vO成正比。 403.8.2 A/D3.8.2 A/D转换器转换器 （1 1