时序逻辑电路.ppt

1、第三章 时序逻辑电路,触发器是构成时序逻辑电路的基本逻辑部件。 有两个互补的输出Q, ； 它有两个稳定的状态：0状态和1状态； 在不同的输入情况下，它可以被置成0状态或1状态。,3.1 触发器（FlipFiop）,能够存储1位二进制信号的基本电路单元称为触发器,按功能分类,RS触发器 JK触发器 D触发器 T触发器 T触发器,按结构分类,基本RS触发器 同步RS触发器 主从RS/JK触发器 边沿触发器,由于存在记忆（存储），触发器的输出（状态）具有时间性，我们把分析问题时立足点的输出状态称为现态，而把下一个时间点时的输出状态称为次态。,.1 触发器的基本结构,一. 基本RS触发器电路结构,二、

2、同步RS电路结构,带异步置位、复位端的同步RS触发器（a）电路结构 （b）图形符号,三、 主从RS触发器的结构,四、边沿触发器,触发器的状态仅取决于CP的上升沿或下降沿到达时的输入信号状态。 种类有： 维持阻塞触发器 CMOS传输门边沿触发器 传输延迟边沿触发器,.2 触发器的功能描述及表示方法,一、 RS触发器,从特性表得到:,约束条件:,特性方程:,特性表,状态转换图:,0,1,S=1 R=0,S=0 R=1,S=X R=0,S=0 R=X,例,已知输入波形，画出输出时序 初始输出状态为0状态,S,R,Q,钟控RS触发器输入如图，画出输出Q的波形,二、 JK触发器,用卡诺图表示:,表示成状

3、态图:,得特性方程:,0,1,J=1 K=0,J=0 K=1,J=X K=0,J=0 K=X,Jk触发器的输入如图，画出输出的波形，设初始输出状态为0,例,三、 D触发器,得特性方程:,用卡诺图表示:,用状态转换图表示:,0,1,D=1,D=0,D=1,D=0,时序图,CP,D,注意：只要是边沿触发器，一定是沿前的输入决定沿后的输出,符号,四、 T触发器,状态图:,T触发器的特性表:,状态方程:,0,1,T=1,T=1,T=0,T=0,电路符号:,小结,触发器是数字电路的极其重要的基本单元。触发器有两个稳定状态，在外界信号作用下，可以从一个稳态转变为另一个稳态；无外界信号作用时状态保持不变。因

4、此，触发器可以作为二进制存储单元使用。 触发器的逻辑功能可以用真值表、卡诺图、特性方程、状态图和波形图等5种方式来描述。触发器的特性方程是表示其逻辑功能的重要逻辑函数，在分析和设计时序电路时常用来作为判断电路状态转换的依据。 各种不同逻辑功能的触发器的特性方程为： RS触发器：Qn+1=S+RQn，其约束条件为：RS0 JK触发器： Qn+1=JQn+KQn D触发器： Qn+1=D T触发器： Qn+1=TQn+TQn T触发器： Qn+1=Qn 同一种功能的触发器，可以用不同的电路结构形式来实现；反过来，同一种电路结构形式，可以构成具有不同功能的各种类型触发器。,一、时序电路概述 1.结构

5、特点 (1) 电路由组合电路和存储电路构成，含 记忆元件； (2) 电路中含有从输出到输入的反馈回路； 2.功能特点：有记忆功能。 例：对JKFF，当J=K=1时： Qn=0 ，Qn+1=1； Qn=1 ，Qn+1=0,3.2 时序逻辑电路分析（书：3.4）,时序电路的结构框图,3.工作描述,(1)激励方程,(2)状态方程,(3)输出方程,(4)时钟方程 （同步：CP=CP1=CP2 =CPn),二时序逻辑电路的分类,1.按模型分类 Mealy型: Z(tn+1) 与Q (tn) X(tn) 有关; Moore型: Z(tn+1) 只与Q (tn) 有关。 Moore型是Mealy型的一种特例

6、。 2. 按时钟分类 同步时序和异步时序 同步时序:存储电路的状态变更是靠时钟同步 只有一个CP信号， 即： CP=CP1=CP2 =CPn,异步时序：有多个CP信号。,三、同步时序电路的分析,目的:是为了找出该电路输出和输入之间的逻辑关系,以确定电路的逻辑功能。,一分析步骤,1分析电路的结构 （1）找出电路中哪些部分是组合电路。 （2）找出电路中哪些部分是存储电路。 （3）找出电路中的输入信号X和输出信号Z。 （4）再根据各FF是否使用同一时钟确定电路是同步或异步时序电路。,2写出四组方程 （1）时钟方程 ，（2）激励方程 ， （3）次态方程 ，（4）输出方程。,3作状态转移表状态转移图或波

7、形图。,4叙述电路的逻辑功能。,分析图示时序电路的逻辑功能。,解：1. 结构分析,组合电路:1个异或门;,存储电路:3个DFF,构成同步的时序存储电路, CP1=CP2=CP3=CP;,例,没有外部输入逻辑变量; 外部输出为Z。,由以上结构分析可知，这个时序电路 为Moore型电路。,2. 写出四组方程,(1)时钟方程 : CP=CP1=CP2=CP3 (同步),(2)激励方程:,（3） 各触发器的次态方程,（4）电路的输出方程,3. 作状态转移表、状态转移图或波形图,电路的状态转移表,4. 画出状态转移图,000,/0,001,010,/0,100,011,111,110,101,/1,/1

8、,/0,/0,/1,/1,波形图（时序）,6. 逻辑功能: 五进制同步加法计数器。,计数对象是CP的上升沿，Z的下降沿作为进位信号。,7.自启动,对于存在偏离状态的电路，如果电路万一进入偏离状态，只要经过一个或多个CP后，电路又能进入主循环，则称该电路具有自行启动的能力。显然前面介绍的图6.2.1电路是可以自启动的。,例二:分析图示电路的逻辑功能。,例二的电路,解:1.结构分析,组合电路:由6个逻辑门构成。,时序电路：由2个JKFF构成。,外部输入信号：X；外部输出信号：Z 。,（Mealy型电路）,2. 写出四组方程, 时钟方程: CP=CP1 =CP2 (同步), 各触发器的激励方程,各触发器的次态方程,3.