第10章时序数字电路

1、制作：王林炜 时序逻辑电路时序逻辑电路，简称时序电路时序电路。时序电路在逻辑功能上的特点特点是电路任意时刻的输出信号，不仅与该时刻的输入信号有关，而且还与输入信号作用前电路原来的状态有关。时序电路的特点表明它具有记忆功能记忆功能。时序电路由组合电路和存储单元或反馈延迟电路组成。触发器触发器是时序电路的基本单元。本节主要讲述触发器的构成和工作原理。一、概述一、概述一、概述一、概述 触发器是具有记忆功能的基本逻辑单元，一个触发器能一个触发器能存储存储 1 位二进制信息位二进制信息。触发器的逻辑功能可以用特性表特性表或特特征方程征方程来描述。 数字电路的基本工作信号是二进制数字信号和两状态逻辑信号，

2、而触发器就是存放这些信号的单元电路，由于数字信号具有两状态( 0 或 1 )性质，故对触发器的基本要求基本要求是： 具有两个能自行保持的稳定状态 0状态状态 和 1状态状态； 能够接收、保存和输出信号。即在触发信号的操作下, 根 据不同的输入信号可以置成0或1状态。一、概述一、概述 由于采用的电路结构不同，触发信号的触发方式也不一样。触发方式触发方式分为电平触发电平触发、脉冲触发脉冲触发和边沿触发边沿触发三种。在不同的触发方式下，当触发信号达到时，触发器的状态转换过程具有不同的动作特点。掌握这些动作特点对于正确使用触发器是非常必要的。 由于控制方式的不同（即信号的输入方式及触发器状态随输入信号

3、变化的规律不同），触发器的逻辑功能在细节上又有所不同。根据触发器逻辑功能触发器逻辑功能的不同分为: SR触发器触发器、JK触发器触发器、D触发器触发器、T触发器触发器等几种类型。一、概述一、概述 触发器按照电路结构和工作特点电路结构和工作特点的不同，有基本触发基本触发器器、同步触发器同步触发器、主从触发器主从触发器和边沿触发器边沿触发器之分。 基本触发器基本触发器(SR锁存器 Set-Reset Latch)：此类触发器输入信号直接加到输入端。它是触发器的基本电路结构形式，是构成其它类型触发器的基础。 同步触发器同步触发器(电平触发的触发器)：此类触发器输入信号经由控制门输入，而管理控制门的是

4、CP信号(Clock Pulse 时钟信号)，即只有在CP信号到来时，输入信号才能进入触发器，否则对电路不起作用。一、概述一、概述 主从触发器主从触发器(脉冲触发的触发器) ：此类触发器先将输入信号送进主触发器，然后再传送给从触发器并输出，整个过程分两步进行，具有主从控制特点。 边沿触发器边沿触发器(边沿触发的触发器) ：此类触发器中，只有在时钟脉冲的上升沿或下降沿时刻，输入信号才能被接收，边沿触发器电路结构多样，但边沿控制是它们的共同特点。 触发器按照电路结构和工作特点电路结构和工作特点的不同，有基本触发基本触发器器、同步触发器同步触发器、主从触发器主从触发器和边沿触发器边沿触发器之分。 一

5、、概述一、概述 根据存储数据的原理存储数据的原理的不同，还可把触发器分成静态触静态触发器发器和动态触发器动态触发器两大类。静态触发器是靠电路状态的自锁存储数据，动态触发器则通过在MOS管栅极输入电容上存储电荷来存储数据。本节只讨论静态触发器。 触发器接受输入信号之前的状态称现态现态，用Qn表示。触发器接受输入信号之后的状态称次态次态，用 Qn+1表示。现现态态和次态次态是两个相邻离散时间里触发器输出端的状态两个相邻离散时间里触发器输出端的状态。触发器次态次态Qn+1与现态现态Qn和输入信号输入信号之间的逻辑关系是贯穿本节的基本问题，如何获得、描述和理解这种逻辑关系，是本节学习的中心任务。二、基

6、本触发器二、基本触发器1、由与非门与非门组成的基本基本R-S触发器触发器(1) 电路组成电路组成 图示电路是用两个与非门与非门构成的基本基本RS触发器触发器。 是信号输入端，字母上的反号表示低电平有效低电平有效，即 端为低电平时表示有信号，高电平时表示无信号， 既表示触发器的状态，又是两个互补的信号输出端。RS、QRS、Q(2) 工作原理工作原理 电路在无输入信号即电路在无输入信号即 时有时有两个稳态两个稳态1SR0状态状态 的状态1Q0Q 、1状态状态 的状态0Q1Q 、用用Q Q端的状态表示触发器的状态端的状态表示触发器的状态二、基本触发器二、基本触发器1、由与非门与非门组成的基本基本R-

7、S触发器触发器(2) 工作原理工作原理 电路电路接收输入信号接收输入信号过程过程当 时，触发器将置成 1 状态状态。1R0S、当 时，触发器将置成 0 状态状态。0R1S、 不允许在不允许在 端端同时加输入信号同时加输入信号SR、a. 信号同时存在时 端均为高电平均为高电平QQ、 端均为高电平，对触发器来说，是一种未定义未定义的状态的状态，没有意义。故在正常工作情况下，基本RS触发器用做存储单元时不允许出现不允许出现 端同时为端同时为0的情况的情况。QQ、SR、置置1输输入入端端置置0输输入入端端二、基本触发器二、基本触发器1、由与非门与非门组成的基本基本R-S触发器触发器(2) 工作原理工作

8、原理b. 信号同时撤消时信号同时撤消时状态不定状态不定c. 信号分时撤消时状态信号分时撤消时状态决定于后撤消的信号决定于后撤消的信号 不允许在不允许在 端端同时加输入信号同时加输入信号SR、 端同时由低电平跳变到高电平时，触发器的状态既可能是 0 状态，也可能是 1 状态，无法预先确定，即出现所谓竞态竞态现象。SR、 如果 端的信号先撤消，则触发器变成 1 状态；如果 端的信号先撤消，则触发器变成 0 状态；RS二、基本触发器二、基本触发器1、由与非门与非门组成的基本基本R-S触发器触发器(2) 工作原理工作原理与非门构成的基本RS触发器之波形图二、基本触发器二、基本触发器2、由或非门或非门组

9、成的基本基本R-S触发器触发器(1) 电路组成电路组成 图示电路是用两个或非门或非门构成的基本基本RS触发器触发器。 是信号输入端，字母上没有反号表示高电平有效高电平有效，即 端为高电平时表示有信号，低电平时表示无信号， 既表示触发器的状态，又是两个互补的信号输出端。RS、QRS、Q 电路在无输入信号即 R = S = 0时有两个稳态两个稳态。当R=0、S=1时触发器为 1状态状态；当R=1、S=0时触发器为 0状态状态。不允许R端和S端同时为高电平。当R=S=1时 端将同时为低电平。当R、S同时由1跳变到0时，竞态竞态；当R、S分时由1跳变到0时触发器状态决定于后撤消的信号。QQ、二、基本触

10、发器二、基本触发器2、由或非门或非门组成的基本基本R-S触发器触发器(1) 电路组成电路组成与或门构成的基本RS触发器之波形图 或非门构成的基本RS触发器，其特性表特性表和特性方程特性方程与由与非门构成的基本RS触发器一样。二、基本触发器二、基本触发器3、基本R-S触发器的特性表特性表和特性方程特性方程(1) 特性表特性表RSQnQn+1000000110101011110001010110无定义无定义111无定义无定义基本RS触发器的特性表特性表二、基本触发器二、基本触发器3、基本R-S触发器的特性表特性表和特性方程特性方程(1) 特性表特性表 由前表可以看出：当R=S =0即 时，触发器保

11、持保持原来的状态不变，即 ；当R=0、S=1即 时,触发器置置 1，即 ；当R=1、S=0即 时，触发器置置 0，即 ；当R=S =1即 是不允许的，属于无定义无定义的状态。nnQQ101SR、1Q1n10SR、0Q1n0 SR1 SRRSQn+100Qn01110011无定义无定义基本RS触发器的简化特性表特性表二、基本触发器二、基本触发器3、基本R-S触发器的特性表特性表和特性方程特性方程(2) 特性方程特性方程RSQnQn+1000000110101011110001010110无定义无定义111无定义无定义011 1010 010110100 RSQnQn+1不仅和R、S有关，还和Qn

12、有关；Qn、R、S三个变量的取值中011、111不允许出现，即最小项 是约束项RSQRSQnn、0RSQRSQ1nn约束条件 特性方程特性方程(1) 主要优点主要优点0RSQRSQ1nn二、基本触发器二、基本触发器4、基本R-S触发器的主要特点主要特点 结构简单 具有置置 0 、置置 1 和保持保持功能 电平直接控制，即在输入信号作用期间，触发器的状态由 输入信号电平控制，电路抗干扰差；(2) 存在问题存在问题 R、S之间有约束。 为实现多个触发器状态的同步翻转，同步触发器应运而生。先以同步RS触发器为例来说明同步触发器的工作原理和特点。 图示是用与非门构成的同步RS触发器。G1、G2门构成基

13、本RS触发器, G3、G4是控制门, 输入信号S、R通过控制门进行传送，时钟脉冲CP是输入控制信号。三、同步触发器三、同步触发器1、同步同步RS触发器(1) 电路组成电路组成三、同步触发器三、同步触发器(2) 工作原理工作原理 CP = 0时控制门G3、G4被封锁，基本触发器保持原来状态不变。只有当CP = 1时控制门打开后，输入信号才会被接收，且工作情况与基本 RS 触发器没什么区别。CPRSQnQn+10保持保持1000保持保持10011010置置 110111100置置 011011110无定义无定义1111无定义无定义0RSQRSQ1nnCP=1期间有效期间有效1、同步同步RS触发器三

14、、同步触发器三、同步触发器(3) 主要特点主要特点 时钟电平控制时钟电平控制 在CP =1期间触发器接收输入信号，并按输入信号将触发器置成相应的状态。CP = 0时触发器保持状态不变。在CP =1期间，S和R状态的变化都可能引起触发器状态的改变，在CP回到0以后，触发器保存的是CP回到0以前瞬间的状态。 R、S之间仍有约束之间仍有约束 同步RS触发器在工作过程中，若违反了RS = 0的约束条件，则会出现下列四种情况四种情况。a. CP = 1期间，若 R = S = 1，则会出现 均为高电平 的不正常情况； QQ、1、同步同步RS触发器三、同步触发器三、同步触发器(3) 主要特点主要特点 R、

15、S之间仍有约束之间仍有约束 同步RS触发器在工作过程中，若违反了RS = 0的约束条件，则会出现下列四种情况四种情况。b. CP =1期间，若 R、S信号分时撤消，触发器状态取决于 后撤消的信号。c. CP = 1期间若R、S同时从1跳变到0，则会出现竞态竞态现象d. 若 R = S = 1时CP 突然撤消，也会出现竞态竞态现象。1、同步同步RS触发器三、同步触发器三、同步触发器(3) 主要特点主要特点1、同步同步RS触发器三、同步触发器三、同步触发器1、同步同步RS触发器 在某些应用场合，需要在CP的有效电平到达之前预先将触发器置成指定的状态，为此在电路上设有异步置异步置1输入端输入端 和异

16、步置异步置0输入端输入端 ，如图所示。只要在 或 加低电平，即可将触发器置1或置0，触发器在时钟信号控制下正常工作时应使 和 处于高电平。DSDRDSDRDSDRDSDRDSDR三、同步触发器三、同步触发器2、同步同步D触发器由图可得:DS DR 代入同步RS触发器的特性方程可得：DQDDnnn QRSQ1CPDQnQn+10000111000101011011111 时钟控制时钟控制， 无约束问题无约束问题 CP=1时跟随时跟随，下降沿锁存下降沿锁存1、电路组成电路组成及及工作原理工作原理四、主从触发器四、主从触发器1、主从主从RS触发器1、电路组成电路组成及及工作原理工作原理 为了解决电平

17、直接控制问题，提高触发器工作的可靠性，即希望在每个CP周期里触发器的状态仅改变一次。在同步触发器基础上设计出了主从触发器。 从图可以看出主从主从RS触发器触发器由两个同步RS触发器级联起来构成, 主触发器的控制信号是CP, 从触发器的控制信号是 。CP四、主从触发器四、主从触发器1、主从RS触发器1、电路组成电路组成及及工作原理工作原理 当CP=1时，门G7和G8被打开，门G3和G4被封锁，主触发器根据输入信号S和R来确定输出端状态，而从触发器保持原状态不变。 当CP由高电平返回低电平以后，门G7和G8被封锁，无论输入信号S和R如何改变，在CP=0期间主触发器的状态不再改变。与此同时，门G3和

18、G4被打开，从触发器按照与主触发器相同的状态进行状态更新。因此，在一个CP周期里触发器输出端的状态只可能变化一次。四、主从触发器四、主从触发器1、主从RS触发器1、电路组成电路组成及及工作原理工作原理 可以看出主从RS触发器中，输入信号的接收和输出是分两步分两步进行的。接收输入信号过程接收输入信号过程0RSQRSQM1MnnCP = 1 期间有效期间有效输出信号过程输出信号过程0RSQRSQ1nnCP 下降沿到来有效下降沿到来有效四、主从触发器四、主从触发器1、主从RS触发器1、电路组成电路组成及及工作原理工作原理 从电平触发到脉冲触发的演变，克服了CP=1期间触发器输出状态可能发生多次翻转的

19、问题。但由于主触发器本身是电平触发的同步RS触发器，所以在CP=1期间QM和 的状态仍然会随输入信号S、R的变化而多次改变。且输入信号仍需遵守SR=0的约束条件。MQ2、 主要特点主要特点 主从控制主从控制，时钟脉冲触发时钟脉冲触发 R、S之间有约束之间有约束四、主从触发器四、主从触发器2、主从主从JK触发器1、电路组成电路组成及及工作原理工作原理 为解决主从RS触发器的约束问题，设计出了主从JK触发器。 从图可以看出主从主从JK触发器触发器是在主从RS触发器基础上，把 引回到门G7 的输入端，把Q引回到门G8 的输入端得到的。Q0QQnnJKSRnnKRJSQQ四、主从触发器四、主从触发器2

20、、主从主从JK触发器1、电路组成电路组成及及工作原理工作原理 若J=1、K=0，则CP=1时主触发器置置1，待CP下降沿到来后，从触发器随之置置1。 若J=0、K=1，则CP=1时主触发器置置0，待CP下降沿到来后，从触发器随之置置0。 若J=1、K=1，分别考虑两种情况： 当Q=0，门G8被封锁, CP=1时仅门G7输出0使主触发器置1。待CP下降沿到来后，从触发器的状态从原来的0状态翻转翻转成1状态。 当Q=1，门G7被封锁, CP=1时仅门G8输出0使主触发器置0。待CP下降沿到来后，从触发器的状态从原来的1状态翻转翻转成0状态。四、主从触发器四、主从触发器2、主从主从JK触发器1、电路

21、组成电路组成及及工作原理工作原理JKQnQn+1注注0000Qn+1=Qn 保持保持00110100Qn+1=0 置置001101001Qn+1=1 置置110111101 翻转翻转1110四、主从触发器四、主从触发器2、主从主从JK触发器1、电路组成电路组成及及工作原理工作原理代入主从RS触发器的特性方程可得：nJSQnKRQnnnKJQQQ1特性方程特性方程 QQ1nnRS nnnKJQQQ QQ nnKJ四、主从触发器四、主从触发器2、主从主从JK触发器2、主要特点主要特点 主从控制主从控制，时钟脉冲触发时钟脉冲触发 功能完善功能完善，JK没有约束没有约束，使用灵活方便使用灵活方便 存在

22、存在一次变化一次变化问题问题，抗干扰能力有待提抗干扰能力有待提高高 主从主从JK触发器中的主触发器在触发器中的主触发器在CP=1期间期间其状态能且只能变化一次其状态能且只能变化一次，这个变化可能发生在CP上升沿，也可能发生在CP=1期间某时刻，甚至发生在CP下降沿到来前瞬间，既可能是J、K变化引起的，也可能是干扰脉冲造成的。这是由于把输出 引回到主触发器的输入控制门G7、G8造成的。QQ、四、主从触发器四、主从触发器2、主从主从JK触发器2、主要特点主要特点 主从控制主从控制，时钟脉冲触发时钟脉冲触发 功能完善功能完善，JK没有约束没有约束，使用灵活方便使用灵活方便 存在存在一次变化一次变化问

23、题问题，抗干扰能力有待提抗干扰能力有待提高高 如果是干扰信号引起一次变化，则该变化结果将在CP下降沿到来时被送到从触发器，造成永久性错误；如果是J、K变化造成，则需判断产生一次变化的时刻，因为在此之后J、K的变化不再起作用，故一般情况下，主从JK触发器要求在CP=1期间输入信号应保持不变。五、边沿触发器五、边沿触发器1、边沿边沿D触发器1、电路组成电路组成及及工作原理工作原理 为了解决主从JK 触发器的一次变化问题,增强电路工作的可靠性，便出现了边沿触发器。边沿触发器的具体电路结构形式多样，但边沿触发是共同的特点，下面用由同步D 触发器级联起来构成的边沿D触发器为例来说明电路的工作原理和主要特

24、点。 边沿D触发器虽然具有主从结构形式, 却是边沿触发的电路。DQn1CP下降沿时刻有效五、边沿触发器五、边沿触发器1、边沿边沿D触发器2、主要特点主要特点 CP边沿边沿(上升沿或下降沿上升沿或下降沿)触发触发。即在CP脉冲上升沿(或下降沿)时刻，触发器按特性方程Qn+1=D转换状态。 抗干扰能力极强抗干扰能力极强。因为是边沿触发，只要在触发沿附近极短暂的时间内, 输入信号D保持稳定，触发器就能够可靠地接收。 只具有置只具有置1、置、置0功能功能，在某些情况下，使用起来不如JK触发器方便，因为JK触发器在CP脉冲操作下，根据J、K取值不同，具有保持、置0、置1、翻转四种功能。五、边沿触发器五、

25、边沿触发器2、边沿边沿JK触发器1、电路组成电路组成及及工作原理工作原理边沿D触发器特性方程DQn1CP下降沿时刻有效nnKJDQQ 则得边沿JK触发器nnnKJQQQ1CP下降沿时刻有效五、边沿触发器五、边沿触发器2、边沿边沿JK触发器1、电路组成电路组成及及工作原理工作原理 QQnnKJD Q)Q( nnKJ)Q()Q( nnKJKJKJnnQQ nnKJQQ 六、时钟触发器的分类及转换六、时钟触发器的分类及转换1、时钟触发器的分类分类 时钟触发器时钟触发器是指受时钟信号控制的触发器受时钟信号控制的触发器，包括同步触发器以及具有主从和边沿触发特点的触发器。一般时钟触发器特指边沿触发器特指边

26、沿触发器。 按照逻辑功能的不同特点，通常将时钟触发器分为SR触发器触发器、JK触发器触发器、D触发器触发器和T触发器触发器等几种类型。1、SR型型和JK型型触发器 SR型型触发器0RSQRSQ1nnCP下降沿时刻有效 在时钟脉冲操作下根据输入信号S、R取值的不同，凡具有置置0、置置1和保持保持功能的电路，都称为SR型时钟触发器，简称SR触发器。六、时钟触发器的分类及转换六、时钟触发器的分类及转换1、时钟触发器的分类分类1、SR型型和JK型型触发器 JK型型触发器 在时钟脉冲操作下，根据输入信号S、R取值的不同，凡具有置置0、置置1、保持保持和翻转翻转功能的电路，都称为JK型时钟触发器，简称JK

27、触发器。CP下降沿时刻有效nnnKJQQQ1六、时钟触发器的分类及转换六、时钟触发器的分类及转换1、时钟触发器的分类分类 D型型触发器 在时钟脉冲操作下，凡具有置置0、置置1功能的电路，都称为D型时钟触发器，简称D触发器。CP下降沿时刻有效Dn1Q2、D型、型、T型型和 型型触发器T六、时钟触发器的分类及转换六、时钟触发器的分类及转换1、时钟触发器的分类分类 T型型触发器 在时钟脉冲操作下根据输入信号T取值的不同，凡具有保持保持、翻转翻转功能的电路，即当T=0时保持状态不变,T=1时一定翻转的电路，都称为T型时钟触发器。2、D型、型、T型型和 型型触发器TTQnQn+1注注000保持保持011

28、101翻转翻转110nnnnTTTQ QQQ1CP下降沿时刻有效六、时钟触发器的分类及转换六、时钟触发器的分类及转换1、时钟触发器的分类分类2、D型、型、T型型和 型型触发器TnnQQ1CP下降沿时刻有效 型型触发器T 凡是每来一个时钟脉冲就翻转翻转一次的电路，都称为 型时钟触发器。不难看出，在T 触发器使 T=1，便是一个 触发器。TTQnCPQn+1注注01翻转翻转10六、时钟触发器的分类及转换六、时钟触发器的分类及转换2、不同类型时钟触发器间的转换转换 由于目前实际生产的集成时钟触发器只有JK型型和D型型，在这里将介绍如何将这两种触发器转换成其他类型的触发器，以及它们之间的相互转换。 转

29、换步骤转换步骤 写出已有触发器和待求触发器的特性方程； 变换待求触发器的特性方程，使之形式与已有触发器的 特性方程一致； 比较求出转换逻辑； 画电路图。六、时钟触发器的分类及转换六、时钟触发器的分类及转换2、不同类型时钟触发器间的转换转换 JK触发器到D、T和SR触发器的转换nnnKJQQQ1JK触发器的特性方程特性方程 JKDDn1QD触发器的特性方程特性方程DKDJ比较得：nnnnDDDQQ)QQ(六、时钟触发器的分类及转换六、时钟触发器的分类及转换2、不同类型时钟触发器间的转换转换 JK触发器到D、T和SR触发器的转换nnnKJQQQ1JK触发器的特性方程特性方程 JKTTKTJ比较得：

30、T触发器的特性方程特性方程nnnTTQQQ1六、时钟触发器的分类及转换六、时钟触发器的分类及转换2、不同类型时钟触发器间的转换转换 JK触发器到D、T和SR触发器的转换nnnKJQQQ1JK触发器的特性方程特性方程 JKSRRKSJ比较得：SR触发器的特性方程特性方程0RSQRSQ1nn QRSQ1nn QR)QQ( nnnS QR)(Q nnSRRS Q)(Q nnRRSSRSnnnSQRQQ1六、时钟触发器的分类及转换六、时钟触发器的分类及转换2、不同类型时钟触发器间的转换转换 D触发器到JK 、T和SR触发器的转换nnnKJQQQ1JK触发器的特性方程特性方程 D JKDn1QD触发器的

31、特性方程特性方程比较得：nnKJDQQ 六、时钟触发器的分类及转换六、时钟触发器的分类及转换2、不同类型时钟触发器间的转换转换 D触发器到JK 、T和SR触发器的转换 D TDn1QD触发器的特性方程特性方程T 触发器的特性方程特性方程nnTQQ1比较得：nTDQ六、时钟触发器的分类及转换六、时钟触发器的分类及转换2、不同类型时钟触发器间的转换转换 D触发器到JK 、T和SR触发器的转换 D SRDn1QD触发器的特性方程特性方程SR触发器的特性方程特性方程0RSQRSQ1nn比较得：nDQRS触发器类型触发器类型功能与约束功能与约束RS触发器触发器D触发器触发器T触发器触发器JK触发器触发器

32、功功能能置置0置置1保持保持翻转翻转 输入是否有约束输入是否有约束RS=0无无无无无无触发器小结触发器小结特性方程特性方程0RSQRSQ1nnRS触发器触发器基本基本同步同步主从主从边沿边沿CP=1期间有效CP下降(上升)沿有效CP下降(上升)沿有效0RSQRSQ1nn0RSQRSQ1nn0RSQRSQ1nn0RSQRSQ1nnJK触发器触发器D触发器触发器T触发器触发器主从主从边沿边沿同步同步边沿边沿边沿边沿CP下降(上升)沿有效CP下降(上升)沿有效CP=1期间有效CP下降(上升)沿有效CP下降(上升)沿有效nnnKJQQQ1Dn1QnnTQQ1Dn1QnnnKJQQQ1特性方程特性方程【

33、习题】【习题】四版教材四版教材P546 10.2 10.3 10.5 10.6五版教材五版教材P389 9.2 9.3 9.5 9.6一、概述一、概述1、时序逻辑电路的特点特点 时序逻辑电路由两部分组成两部分组成，一部分是组合电路组合电路，一部分是触发器构成的存储电路存储电路。时序电路的状态状态是由存储电路由存储电路来记忆和表示来记忆和表示。一、概述一、概述2、时序电路逻辑功能的表示方法逻辑功能的表示方法 逻辑表达式逻辑表达式 X( x1，x2，xn )时序电路的输入信号Q( q1，q2，qn )存储电路的输出信号W( w1，w2，wn )存储电路的输入信号这些信号之间的逻辑关系可用以下三个向

34、量函数三个向量函数表示Y( y1，y2，yn )时序电路的输出信号一、概述一、概述2、时序电路逻辑功能的表示方法逻辑功能的表示方法 逻辑表达式逻辑表达式 )(),()(nnntQtXFtY)(),()(nnntQtXGtW)(),()(1nnntQtWHtQ式中tn、tn+1是相邻的两个离散时间输出方程输出方程驱动方程驱动方程状态方程状态方程一、概述一、概述2、时序电路逻辑功能的表示方法逻辑功能的表示方法 状态表状态表、卡诺图卡诺图、状态图状态图和和时序图时序图 因时序电路的现态和次态，是由构成该时序电路的触发器的现态和次态表示的，则不难根据上节介绍过的有关方法列出时序电路的状态表，画出时序电

35、路的卡诺图、状态图和时序图。具体做法，将在后面结合具体电路进行说明。一、概述一、概述3、时序逻辑电路分类分类 按按逻辑功能逻辑功能分分 寄存器寄存器、移位寄存器移位寄存器、读读/写存储器写存储器、计数器计数器、顺序脉冲顺序脉冲发生器发生器等。 按电路中按电路中触发器状态变化是否同步触发器状态变化是否同步分分 同步时序电路同步时序电路和异步时序电路异步时序电路。同步时序电路状态改变时，电路中要更新状态的触发器是同步翻转的；异步时序电路状态改变时，电路中要更新状态的触发器翻转有先有后，是异步进行的。一、概述一、概述3、时序逻辑电路分类分类 按电路按电路输出信号的特性输出信号的特性分分Mealy型型

36、时序电路时序电路)(),()(nnntQtXFtY 输出不仅与现态有关，而且还取决于电路的输入，Moore型型时序电路时序电路输出仅决定于电路的现态)()(nntQFtY二、时序电路的基本分析方法 分析的一般步骤步骤 时序电路的分析实质上就是根据给定的时序逻辑电路，求其状态表、状态图或时序图。1、 时钟方程时钟方程：各个触发器时钟信号的逻辑表达式各个触发器时钟信号的逻辑表达式 输出方程输出方程：时序电路各输出信号的逻辑表达式时序电路各输出信号的逻辑表达式 驱动方程驱动方程：各触发器同步输入端信号的逻辑表各触发器同步输入端信号的逻辑表 达式达式2、把把驱动方程代入相应触发器的特性方程驱动方程代入

37、相应触发器的特性方程，即可求，即可求出时序电路的状态方程，也就是各个触发器次态出时序电路的状态方程，也就是各个触发器次态输出的逻辑表达式。输出的逻辑表达式。二、时序电路的基本分析方法 分析的一般步骤步骤 把电路输入和现态的各种可能取值，代入状态方程和输出方程进行计算，求出相应的次态和输出。 状态方程有效的时钟信号，即凡不具备时钟条件的方程式 无效, 也就是说触发器将保持原来状态不变; 电路的现态，即组成该电路各个触发器的现态组合; 不能漏掉任何可能出现的现态和输入的取值； 若现态的起始值给定，则可从给定值开始依次进行计算， 若未给定，则可从自己设定的起始值开始依次计算。注意注意二、时序电路的基

38、本分析方法 分析的一般步骤步骤列状态表、画状态图或时序图时应注意： 状态转换是由现态转换到次态，不是由现态转换到现态， 更不是由次态转换到次态； 输出是现态和输入的函数，不是次态和输入的函数； 画时序图时要明确，只有当CP触发沿到来时相应触发器 才会更新状态，否则只会保持原状态不变。二、时序电路的基本分析方法 分析的一般步骤步骤 一般情况下，用状态图或状态表就可以反映电路的工作特性。但在实际应用中，各个输入、输出信号都有确定的物理含义，因此，常需要结合这些信号的物理含义，进一步说明电路的具体功能，或者结合时序图说明时钟脉冲与输入、输出及内部变量之间的时间关系。二、时序电路的基本分析方法 分析举

39、例举例试画出图示时序电路的状态图和时序图。解解： 时钟方程时钟方程CPCPCPCP210图示电路是一个同步时序电路，对于同步时序电路时钟方程可省去不写。 二、时序电路的基本分析方法 分析举例举例试画出图示时序电路的状态图和时序图。 输出方程输出方程nnnQQQY012 驱动方程驱动方程nnnQKQJQ1nnQKQJ2020 nnQKQJ0101 nnQKQJ1212 nnnnnnnnQQQQQQKQJQ20202000010nnnnnnnnQQQQQQKQJQ01010111111nnnnnnnnQQQQQQKQJQ12121222212二、时序电路的基本分析方法 分析举例举例Y输输 出出次次

40、 态态现现 态态nQ212nQnQ1nQ011nQ10nQ11101110100111001010000010111001000011111110110010101101nnnnnnQQQQQQ112011210nnnQQQY012二、时序电路的基本分析方法 分析举例举例nnnQQQY012/ 时序图时序图 状态图状态图二、时序电路的基本分析方法 分析举例举例nnnQQQY012/有效状有效状态态 在时序电路中，凡是被利用了的状态，都叫做有效状态有效状态。无效状无效状态态 在时序电路中，凡是没有被利用的状态，都叫做无效状态无效状态。有效有效循环循环无效无效循环循环二、时序电路的基本分析方法 分

41、析举例举例nnnQQQY012/ 能自启动能自启动：在时序电路中，虽然存在无效状态，但不形成循环，这样的 时序电路叫做能够自启动能够自启动的时序电路。不能自启动不能自启动：在时序电路中，既有无效状态存在，又形成循环，这样的时 序电路称为不能自启动不能自启动的时序电路。CPCPCP2001QCP nnnnnQQDQDQQD01211020nnnnnnnnQQQQQQQQ011211102100QDQn1nnnnnQQDQDQQD01211020nQ212nQnQ1nQ011nQ10nQnnnnnnnnQQQQQQQQ021011101120QnnnnnnnnQQQQQQQQ01121110210

42、0QnnnQQQ012 nnM221nnnQQQ012nnnQQQ012nnnQQQ012nnnQQQY012nnQQY02nnnnnnnnnnnnnQQQQQQQQQQQQQ0201120101211010nnQQ01nQ2nnnQQQ012nnnQKQJQ1nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQ202010201121010201012110001011nnnnnnQKQQJQKQQJKJ020120102100 1nnnnnnQKQQJQKQQJKJ020120102100 1nnQQY02nnQQY02nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQ202010201121010201012110001011nnQQ01XnXQY1nnQQ01XnnXQQ011XQn10nnnQKQJQ1nnXQQ011XQn10)(110nnnQQXQnnnnQXQQXQ1010nnnXQQXQ110)(00nnQQXnnXQQX00nnQXQ01XKXQJn101XKXJ0