模拟电路分析.ppt

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1、第4章时序逻辑基础与常用器件132时序逻辑基础触发器及其应用MSI移位寄存器及其应用4MSI计数器及其应用5半导体存储器4.1时序逻辑基础时序逻辑电路的一般模型如图4-1所示，它由组合逻辑电路和起记忆作用的存储电路组成。4.1.1时序逻辑电路的一般模型输入状态输出激励(驱动)X1、…、Xk是电路的k个外部输入，简称输入；Z1、…、Zm是电路的m个外部输出，简称输出；Q1、…、Qr是电路的r个内部输入，也是存储电路的输出，通常用来表示电路现在所处的状态，简称现态(PresentState)；Y11、Y1y、Y21、…、Yry是电路的r×y个内部输出，也是存储电路的激励输入(y=1或2，

2、分别对应1个Q有1个或2个激励输入)，它关系着电路将要到达的下一个状态即次态(NextState)的状态。现态和次态不是一成不变的。电路一旦从现态变为次态，对于下一个时间节拍来讲，这个次态就变成了现态。4.1.1时序逻辑电路的一般模型与组合逻辑电路相比，时序逻辑电路具有以下两个特点：①结构上存在输出到输入的反馈通道，且有存储器件；②因为有存储器件，所以电路具有记忆功能。如果仅就输入输出关系来看，也可以说时序逻辑电路具有一个特点，即电路在任何时刻的输出不仅和该时刻的输入有关，而且和过去的输入也有关系。4.1.2时序逻辑电路的描述方法(1).方程组描述法时序逻辑电路必须用以下三个方程

3、组才能完全描述其功能：输出方程组i=1,…,m激励方程组j=1,…,r；y=1或2次态方程组j=1,…,r；y=1或2上标n和n+1用以标明时间上的先后顺序，n对应于现在时刻tn，n+1对应于下一个时刻tn+1。输出方程组Zi和激励方程组Yjy表明，时序逻辑电路在时刻tn的输出和激励是该时刻电路的外部输入Xn和现态Qn的组合逻辑函数。次态方程组则表明，时序逻辑电路在时刻tn+1的状态(次态)需要由时刻tn的状态(现态)Qn和激励函数Yn共同决定。即使输入相同，也可能因为现态的不同而使电路产生不同的输出和激励，并转向不同的次态。(2).状态图描述法状态图(StateDi

4、agram)是时序逻辑电路状态转换图的简称，它能够直观地描述时序逻辑电路的状态转换关系和输入输出关系，是分析和设计时序逻辑电路的一个重要工具。在状态图中，电路的状态用状态名符号外加圆圈(称为状态圈)来表示，状态转换的方向用箭头来表示，箭头旁以X/Z的形式标出转换的输入条件X和相应的电路输出Z，如图4-2所示。该图读法如下：当电路在时刻tn处于现态Si而输入为X时，电路输出为Z；在时刻tn+1，电路将转换到次态Sj。在状态图中，电路的状态用状态名符号外加状态圈来表示，状态转换的方向用箭头来表示，箭头旁以X/Z的形式标出转换的输入条件X和相应的电路输出Z，如下图所示。该图读法如下：当电路

5、在时刻tn处于现态Si，而输入为X时，电路输出为Z；在时刻tn+1，电路将转换到次态Sj。图4-2【例4-1】某时序逻辑电路的状态图如图4-3所示。假定电路现在处于状态S0，试确定电路输入序列为X=1000010110时的状态序列和输出序列，并说明最后一位输入后电路所处的状态。图4-3解根据电路的状态图、初始状态及输入序列，可以推导如下：时刻0123456789输入X1000010110现态S0S1S2S3S0S0S1S2S0S1次态S1S2S3S0S0S1S2S0S1S2输出Z0001000100可见，当电路处于初始状态S0且输入序列X=1000010110时，状态序列为S1

6、S2S3S0S0S1S2S0S1S2，Z输出序列为0001000100，最后一位输入后电路处于S2状态。状态序列输出序列(3).状态表描述法状态表的结构如下图:电路所有可能的输入组合列在表的顶部，所有的状态作为现态列在表的左边，对应的次态和输出填入表中。该表读法如下：当电路在时刻tn处于现态Si而输入为X时，电路输出为Z；在时刻tn+1，电路将转换到次态Sj。状态图和状态表可以相互转换。例如，图4-3所示状态图可转换为表4-1所示的状态表，反过来也一样。表中Sn表示现态，Sn+1表示次态。状态表的结构如下图:4.1.3时序逻辑电路的一般分类(1).　同步时序电路和异步时序电路按照

7、电路中状态改变的指令方式来分，时序逻辑电路可以分为同步时序电路和异步时序电路两大类。同步时序电路:存储电路中各触发器在同一时钟脉冲CP作用下发生状态转换的时序逻辑电路。异步时序电路:没有统一的时钟脉冲信号，存储电路中各触发器(或延迟元件)状态变化不同步的时序逻辑电路。（２）.米里型电路和摩尔型电路按照输出变量是否和输入变量直接相关来分，时序逻辑电路又可以分为米里（Mealy）型电路和摩尔（Moore）型电路两类。米里型:输出与输入变量有关的时