第6章_时序逻辑电路

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1、第6章时序逻辑电路先导案例6.1时序逻辑电路的特点和分类6.2RS触发器6.3时钟控制触发器6.4寄存器6.5计数器先导案例一个数字系统若要进行连续控制与运算，仅有组合逻辑电路是不够的，还必须有另一类电路—时序逻辑电路。这一章将介绍时序逻辑电路的有关知识，学完后，我们就能看懂数字时钟的原理图，并会制作秒、分、时计时显示电路。返回6.1时序逻辑电路的特点和分类数字集成电路，根据原理可分为两大类，即组合逻辑电路和时序逻辑电路。组合逻辑电路的组成是逻辑门电路。电路的输出状态仅由同一时刻的输入状态决定，与电路的原有状态无关，没有记忆功能。时序逻辑电路(

2、简称时序电路)的组成除有组合门电路外，还有存储记忆电路。电路的输出状态不仅与同一时刻的输入状态有关，而且与电路的原有状态有关，具有记忆功能。下一页返回6.1时序逻辑电路的特点和分类时序电路可分为同步时序电路和异步时序电路两大类。1.同步时序电路同步时序电路的存储电路各触发器都受到同一时钟脉冲控制，所有触发器的状态变化都在同一时刻发生。例如在CP脉冲的上升沿或下降沿。2.异步时序电路异步时序电路的各触发器没有统一的时钟脉冲(或者没有时钟脉冲)，所以各触发器的状态变化不发生在同一时刻。下一页返回上一页6.1时序逻辑电路的特点和分类能够存储一位二进制

3、信息的单元电路称为双稳态触发器，简称触发器。触发器的种类很多，分类的方法也不止一种，按触发器所能完成的逻辑功能分类，可分为RS触发器、D触发器、JK触发器、T触发器等;按触发器电路的内部结构分类，有基本RS触发器、同步RS触发器、主从触发器和边沿型触发器。RS触发器有R和S两个输人端，有置0，置1，保持功能。基本RS触发器是最简单的RS触发器，是构成各种触发器的基本电路，它有“与非”和“或非”型两种。返回上一页6.2RS触发器6.2.1“与非”型基本RS触发器1.电路构成如图6-1（a）所示，由两个与非门交叉耦合成。2.工作原理由电路图可知，输

4、出端表达式为下一页返回6.2RS触发器下面分四种情况来分析基本RS触发器输出与输入的逻辑关系：（1）R=1,S=1,设电路原始状态为Q=0由分析可见不论电路原状态是什么，基本RS触发器在此状态下将维持原状态不变（2）R=1,S=0触发器置“1”，且与电路原状态无关（3）R=0,S=1触发器置“0”，且与电路原状态无关（4）R=0,S=0触发器的状态是不确定的，必须避免这种情况出现下一页返回上一页6.2RS触发器3.逻辑功能描述触发器的逻辑功能的描述方法有:特性表，特性方程，状态图。(1)特性表：描述触发器次态和现态的逻辑关系基本RS触发器的特性

5、表如表6-1所示，特征表也可简写成表6-2形式(2)特性方程：把特性表所表示的逻辑功能用逻辑表达式的形式表示出来下一页返回上一页6.2RS触发器(3)状态转换图：用来形象表示触发器状态转换规律的图形与非型基本RS触发器的状态转换图如图6-2所示4.逻辑符号例6.1设与非型基本RS触发器在t=0时刻Q=0，S,R端输入如图6-3所示，试画出对应的Q端，Q端输出波形（设触发器的初态为Q=0）解：Q端，Q端波形如图6-3所示下一页返回上一页6.2RS触发器6.2.2“或非”型基本RS触发器其电路如图6-4（a）所示该电路的工作原理和与非型基本RS触发

6、器相似，它的特征表如表6-3所示“或非”型基本RS触发器的特征方程为其状态转换图如图6-5所示下一页返回上一页6.2RS触发器6.2.3钟控RS触发器1.电路组成其电路如图6-6（a）所示，其逻辑符号如图6-6（b）所示2.工作原理当CP=0时，触发器保持原状态不变当CP=1时，触发器的状态随输入信号的不同而改变，它的特征如表6-4所示下一页返回上一页6.2RS触发器例6.2钟控同步RS触发器如图6-7（a）所示，在其R,S和CP端以及SD端加上图6-7（b）所示信号，试画出Q端的输出波形解：其输出波形如图6-7（b）下一页返回上一页6.2RS

7、触发器3.空翻现象对触发器而言，在一个时钟脉冲作用下，要求触发器的状态只能翻转一次。而钟控RS触发器是电位触发，在一个时钟周期的整个有效电平期间，如果输入信号多次发生变化，可能引起输出端发生一次以上的翻转，产生所谓的空翻现象，造成系统的混乱和不稳定。钟控RS触发器的空翻现象如图6-8所示为了克服空翻现象，对触发器作进一步改进，进而产生了主从型，维持阻塞型触发器。这两类触发器均是边沿型触发器，即触发器只能在脉冲的上升沿触发和下降沿触发，从而避免了空翻问题。下一页返回上一页6.2RS触发器6.2.4主从型RS触发器主从RS触发器采用主从控制，从根本

8、上解决了输入信号对输出状态的直接控制。主从触发器有当CP=1时主触发器接收信号，而当CP下降沿到来时，从触发器根据主触发器状态而改变的特点。1.电路结