数字电路基础_d05-05序列信号发生器new

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1、5.5序列信号发生器5.5.1序列信号的基本概念序列信号是按照一定的顺序排列的周期性的串行二进制码，常用作数字系统的同步信号或地址码，也可以作为可编程逻辑电路的控制信号。环形计数器组成的顺序脉冲发生器只是序列信号中的一种特例，每个序列中只有一个1，或者只有一个0。序列信号按照其产生的序列循环长度M和移位寄存器(或计数器)的级数n分为三种：①最大循环长度序列，循环长度M＝2n；②最长线性序列码(伪随机序列码或称m序列码),循环长度M＝2n-1；③任意循环长度序列码(非最大循环长度序列码),循环长度M＜2n。本节通过例题介绍序列信号的产

2、生电路。5.5.2序列信号发生器1．最大循环长度序列码发生器(M＝2n)[例5-5-1]画出图5-5-1所示电路的状态转换表，给出输出序列信号。解:图中所示电路由4位二进制计数器74LS290及8选l数据选择器74LSl51组成。74LS290完成8进制计数，74LSl51完成组合输出功能。由74LS290、74LSl51的功能表及该电路的连接图得状态转换表如表5-5-1所示。改变I。～I7的数据即可改变序列输出，该电路可输出两组互补序列码，即:Z＝10011010，Z=01100101。2．任意循环长度序列码发生器(M＜2n＝[例

3、5-5-2]画出图5-5-2所示电路的状态转换表，指出输出序列信号Z。解:图中所示电路由4位移位寄存器74LSl94及8选l数据选择器74LSl51组成，数据选择器的地址输入A2AlAO对应接于移位寄存器的QOQ1Q2，Io＝I6＝1。Il＝I7＝I4＝O，I2=I5=,I3=Q3,S1=1So=0进行右移操作，DsR为右移输入端。假定初始状态Q0QlQ2Q3＝0000，分析得状态表如表5-5-2所示。输出Z＝0001011101，由状态表可知，该电路具有自启动能力。如果数据选择器的地址输入A2AlAo对应接于移位寄存器的Q2QlQ

4、o，输出序列信号是完全不同的。请见习题5—12，请读者自行分析。上面我们介绍了由计数器组成的循环长度M＝2n的序列发生器，由移位寄存器组成的循环,长度M＜2n的序列发生器，这两种循环长度的序列码均可用计数器或移位寄存器完成。3．最长线性序列发生器(M＝2n一1)若移存器的反馈函数为异或函数，其输出称为线性脉冲序列，称这种异或反馈式移存器为线性序列发生器，如图5-5-3所示。如果异或反馈函数设计得合适，可获得循环长度最长的线性脉冲序列，称为最长线性脉冲序列，简称m序列。下面结合例题进行分析。[例5-5-3]画出图5-5-4所示电路的状

5、态转换表，指出其功能。解:图5-5-4所示电路由4位单向移存器74LSl95及异或门等构成。首先写出有关输入端和控制端的激励函数。D3D2D1D0=1111设初态Q3Q2QlQ0＝0000，根据激励函数和单向移存器74LSl95的移存规律列出状态表，如表5-5-3所示。由表5-5-3可知，在CP的连续作用下，Q3输出的脉冲序列为llll00010011010，其循环长度M＝15＝24一l。Q3Q2Q1QO＝0000(全“0”状态)是该电路的偏离状态。一旦进入偏离状态，或门立即输出“0”，使S／L＝0，执行并入功能。在CP激励下，Q3

6、Q2Q1QO＝l111，进入有效状态，故该电路可自启动。或门电路是防全“0”电路。由上述分析可以推论：任何线性序列发生器均存在全“0”偏离状态，因为在全“0”状态下，任何异或反馈函数的输出D均为“0”，其下一状态仍然全为“0”。因此有效状态最多只能有2n一1个(n为移存器的级数)。可见最长线性脉冲序列的循环长度M＝2n一1。上例M＝15＝2‘一1，故其脉冲序列是m序列，其电路是m序列发生器。由于m序列在通信中有其特殊的实用价值，我们简单介绍m序列信号的特点如下：(1)循环长度M＝2n-l(n为移存器的级数)，是最长线性序列。(2)每

7、个循环周期中码元为l的总数比0的总数仅只多一个。M值越大，序列中出现l和出现0的概率越接近1／2，l和0排列的规律性越差。(3)m序列的循环长度越长，就越接近随机序列的特性，因此常用这种m序列来模拟离散的随机信号，并称它为伪随机序列。由于经常需要产生M很大的m序列信号，人们已列出m序列反馈函数和循环长度的对照表，如表5—5—4所示。以上几节内容的分析，实质上都用到时序逻辑电路的分析方法。其他的时序逻辑电路的分析方法基本一致，同样需要研究所用芯片的功能表，清楚其逻辑功能，进而对电路进行全面分析。