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1、第12章时序逻辑电路12.1概述12.2触发器12.3时序逻辑电路的分析方法返回１２.１ 概 述在数字电子技术中,有两大类型的数字电路:一种是前面讲过的组合逻辑电路,另一种是本章将要介绍的时序逻辑电路.在数字系统和计算机中,为了能实现按一定程序进行运算的功能,常常需要一种能够存储(记忆)数据或信息的逻辑部件.门电路及其组合逻辑电路不具备存储(记忆)功能,它们的状态完全由当时的输入变量的组合状态来决定,而与电路原来的状态无关,也就是组合逻辑电路不具有记忆功能,组成组合逻辑电路的基本单元是门电路.而本章将讨论的时序逻辑电
2、路中,它的输出状态不仅决定于当时的输入状态,而且还与电路原来的状态有关,也就是时序逻辑电路具有记忆功能.要实现这种记忆功能,必须要有具有记忆功能的元件———触发器.触发器是组成时序逻辑电路的基本单元.返回１２.２ 触 发 器１２.２.１ 基本RS触发器基本RS触发器是各种触发器中电路结构最简单的一种,同时它也是构成其他触发器的基础.如图１２-１(a)所示,是由两个“与非”门交叉连接而组成的基本RS触发器的电路图.Q与是基本触发器的输出端,两者的逻辑状态在正常条件下能保持相反.这种触发器有两种稳定状态:一个状态是Q＝１
3、,＝０,称为“１”态;另一个状态是Q＝０,＝１,称为“０”态.相应的输入端分别称为直接置位端或直接置“１”端(SD)和直接复位端或直接置“０”端().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.下一页返回１２.２ 触 发 器１.＝１,＝０＝１,就是将端保持高电位;而＝０,即在RD端加一负脉冲.设触发器的初始状态为“１”态,即Q＝１,＝０.这时“与非”门G２有一个输入端为“０”,其输出端Q变为“１”;而“与非”门G１的两个输入端全为“１”,其输出端变为“０”.因此,在端加负脉冲后,触发器就由“１”态翻转为“
4、０”态.如果它的初始状态为“０”态,触发器仍保持“０”态不变.２.?＝０,＝１设触发器的初始状态为“０”态,即Q＝０,＝１.这时“与非”门G１有一个输入端为“０”,其输出端Q变为“１”;而“与非”门G２的两个输入端全为“１”,其输出端为变为“０”.因此,在端加负脉冲后,触发器就由“０”态翻转为“１”态.如果它的初始状态为“１”态,触发器仍将保持“１”态不变.上一页下一页返回１２.２ 触 发 器３.＝１,＝１假如在第１种情况中由“０”变为“１”(即除去负脉冲),或在第２种情况中由“０”变为“１”,这样,＝＝１,则触发器
5、保持原状态不变.这就是它具有存储或记忆的功能.为什么能保持原有状态不变呢?例如在第１种情况下,触发器处于“０”态,即Q＝０,＝１,这时G２门的两个输入端均为“０”,其输出端为“１”,将此“１”电平反馈到G１门的输入端,使它的两个输入端均为“１”,因此保证了G１门的输出端Q为“０”.当输出端RD由“０”变为“１”时,G２门的另一输入端仍为“０”,所以触发器能保持“０”态不变.上一页下一页返回１２.２ 触 发 器４.＝０,＝０当端和端同时加负脉冲时,两个“与非”门输出端都为“１”,这就达不到Q与的状态应该相反的逻辑要求.
6、但当负脉冲除去后,触发器将由各种偶然因素决定其最终状态.因此这种情况在使用中应禁止出现.从上述可知,基本RS触发器有两个稳定状态,它可以直接置位或复位,并具有存储或记忆的功能.在直接置位端加负脉冲(＝０)即可置位,在直接复位端加负脉冲(＝０)即可复位.负脉冲除去以后,直接置位端和复位端都处于“１”态高电平(平时固定接高电平),此时触发器保持原状态不变,实现存储或记忆功能.但是,负脉冲不可同时加在直接置位端和直接复位端.基本RS触发器的逻辑状态表见表１２-１.图１２-１(b)是基本RS触发器的图形符号,图中输入端引线上
7、靠近方框的小圆圈是表示触发器用负脉冲(“０”电平)来置位或复位,即低电平有效,故用和表示.上一页下一页返回１２.２ 触 发 器１２.２.２ 同步RS触发器上面介绍的基本RS触发器是各种双稳态触发器的共同部分.除此之外,一般触发器还有导引电路(或称控制电路)部分,通过它把输入信号引导到基本RS触发器.图１２-２(a)是同步RS触发器的逻辑图,其中,“与非”门G１和G２构成基本触发器,“与非”门G３和G４构成导引电路.R和S是置“０”和置“１”信号输入端.CP是时钟脉冲输入端.在脉冲数字电路中所使用的触发器,往往用一种正
8、脉冲来控制触发器的翻转时刻,这种正脉冲就称为时钟脉冲CP,它也是一种控制命令.通过引导电路来实现时钟脉冲对输入端R和S的控制,使触发器状态的改变与时钟同步,故称为同步RS触发器.上一页下一页返回１２.２ 触 发 器当时钟脉冲来到之前,即CP＝０时,不论R和S端的电平如何变化,G３门和G４门的输出均为“１”,基本触发器保持原状态不变.只有当时钟脉
