




版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
Combinational
circuit(组合电路):Basic
unit
—
Logic
gate
—
No
memory
function数字电路中,不仅需要对信息进行运算和处理,还需要将运算结果保存起来,需要
功能的逻辑单元。Sequential
circuit(时序电路):
Basic
unit
—
FF
—
MemoryChapter
5Latch/Flip-Flop锁存器/触发器1a)
Bistable(双稳态):1
and
0FFDefinition
of
FF:
memory
elementIt
can
store
one
bit
of
binary
information,it
is
also
called
Latch
(锁存器)能
一位二进制信息的基本单元。b) Set
1, Set
0c) Keep
new
state
after
the
signal
disappear23电路的两种稳态都可以保持,因此称为双稳态电路。11G2双稳态
单元电路逻辑状态分析:若初始状态Q=0,由于非门G2,使Q=1;Q=1反馈到G1,又保证Q=0,电路自行保持在Q=0,Q=1状态,形成“0”稳态;若初始状态Q=1,则Q=0,则形成另一种稳态(“1”稳态);QQG14Two
cross-coupled
NAND
gatesInputs:S
Set
置位端R
Reset
复位端Output:
Q=1,
Q
=0
“1”
态
HighQ=0,
Q
=1
“0”
态
LowDefinition:
The
state
of
a
Latch/FF
is
Q定义:触发器状态是Q状态§5.1
基本RS触发器(Basic
RS-Latch)QG1G2&&SRQ1.
电路结构Circuit5.1.1
与非门构成的基本RS触发器(NAND
gates
Basic
RS-Latch)IEEESymbol2.
Operation
(state
~
input)G1
locked,1)
S
=0,
R
=1If
S
converts
to
1,S=
R
=
1 Keep
the
state:
No-change
(NC)FF
remains
in
present
state
(memory
function)Q=1,
Q=0
Set
(置1)0R
11because
Q
=
0,
G1
locked,
Q
=
11QG1G2&&Q0SSR52)
S
1,R
0No-change
Q
=
0G2
lockedQ
=
1,
Q
=
00
QIf
R
converts
to
1,Q
=0,
G2
lockedS=
R
=
11Truth
tableSRstate00011
0Set
(1)100
1Reset
(0)11NC
NCNo-
changeReset
(置0)&&Q
11
S
0RG1G263)
S
=0,R
=
0Q
and
Q
Forced
HighForbidden
state
(Q
=
1
Q
=
1(强制为逻辑高)状态)when
R,
S
simultaneously
0
1propagation
delay
time
tpd011SRstate001
1Forbidden:S
R
0→1同时Set
(1)Reset
(0)No-
change011
0100
111NC
NC11都是稳定状态,但不知是哪种.
在S
R
同时从0变到1时,状态不定&&S
0RG1G2tpd1
>tpd2
(G2Q
=
0fast)Q
=
1tpd1
<
tpd2(G1
fast)Q
=
0 Q
=
175.1.2
Function
Descriptions
of
RS-Latch基本RS触发器逻辑功能描述方法电路的下一个稳定状态(次态)Qn+1
与触发器现在的稳定状态(现态)
Qn
以及现在的输入信号(RS-FF为
R
,
S
)的逻辑关系描述方法:Truth
table
状态转移真值表(状态表)State
equation
(Characteristic
equation)状态方程(特征方程)State
diagram
and
State
table
状态转移图和激励表Waveforms
(Timing
diagrams)
波形图(时序图)81.状态转移真值表(状态表)(Functional
table)Truth
tableRSQnQn+1010001101001101111001111000不确定001不确定&&SRG1G2Description
the
function
of
a
basic
RS-LatchRSQn+101010111Qn00不确定9Qn00
01
11
102.状态方程State
equation
(Characteristic
equation)Qn+1
R
S01
ΦΦ0
1110
0State
equation
(Characteristic
equation)Qn1
S
RQn
S
R
1不同时为0注意:将R
和S
看作整体输入信号符号上面的横线表示低电平有效RSQnQn+1010001101001101111001111000不确定001不确定10113.
状态转移图State
diagram
and
State
table用图形表示输出状态转换的条件和规律State
diagramDescribe
state
conversion
and
conversing
condition.Combinational
circuit:
Truth
table
–输入输出间关系Sequential
circuit:State
diagram
–状态转换及转换条件QnQn
101condition状态,代码转换(从原状态指向新状态)010/00/01/01/1conditionX/Z
conversion
conditionX/Z12激励表状态转移激励输入Qn
→Qn+1RS00Φ101101001111Φ激励表列出已知状态转换和所需要的输入条件的表称为激励表。激励表是以现态
Qn和次态
Qn+1为变量,以对应的输入
R
S
为函数的关系表.表示出在什么样的激励下,才能使现态Qn
转换到次态Qn+1.Qn+1QnRSQnQn+1010001101001101111001111000不确定001不确定状态表134.
波形图Timing
Diagrams(Waveforms)QQSR01100uncertainSRstate001
1S
R
0→1不定Set
(1)
S≠RReset
(0)
Q=RNo-
change011
0100
111NC
NCDetermine
the
output
waveform
corresponding
to
the
inputwaveform. (initially
Q
=
0)VtForced
High(强制为逻辑高)Q≥1≥1QRS5.1.3
或非门构成的基本RS触发器N ates
RS-LatchSRQn+100Qn01010111不确定ForbiddenInputs
S,R:
高电平有效Active-
High状态表Truth
table
of
Nates
RS-LatchQuestion:一个与非门和一个或非门能否构成触发器?142.
边沿触发利用时钟上升、下降沿作为触发信号Rising
edge
(Positive
edge)Falling
edge
(Negative
edge)§5.2 Gated
FF
(时钟触发器/同步触发器)在数字系统中,经常要对各部分电路进行协调,以动作,使得电路在控制信号(时钟)作用下同时响应输入信号及状态变化,即同步。1.
电平触发利用时钟高、低电平作为触发信号15Add
G3、G4
to
the
basicRS-FF,
onlywhenCLK=1, G3
and
G4
open.WhenCLK=0, G3
and
G4
locked.Discuss
the
situation
of
CLK=1CLK=1时的FF状态G1G3G2G4CLK
R&&&&S5.2.1Synchronous
RS-FF(同步RS触发器)16changeQn+1=QnS
R
QnQn+1Comments0000S=R=00011Qn+1=Qn01000110R≠S1001Qn+1=S1011110φR=S=1,=1111φS
R
1
→0
φSRFF
state0010101
11
00
1S
R
0→1不定
Set
(1)Reset
(0)No-
change11NC
NCCLKS=R=0
G3=1,G4=1
FF
noR&&&&SG3RG4SSynchronous
RS-FFTruth
tableS=0,
R=1Qn+1=0S=1,
R=0G3=1,G4=0G3=0,G4=1Qn+1=1S=1,
R=1
G3=G4=0,
=1S
and
R
1→0,
Q
uncertain17Characteristic
equation
of
RS-FF同步RS-FF特征方程SymbolSCLK
R00
01
11
1001Qn+1QnSR00Ф110Ф1Relationship
between
output
and
input(不同时为1)Disadvantage:
Uncertain
state缺点:存在不确定状态Qn+1
=
S
+
RQnS•R
=
0185.2.2 Synchronous
D-FF
(同步D-FF)Characteristic
equation
ofgated
D-FF
:Qn+1
=
DDSymbols1&&&&CLKSRNOT
gate
in
between
S
and
RS≠ROperation:CLK=0,
FF
no
changeCLK=1,
FF
workD=1,
(S=1,
R=0) Qn+1
=
1D=0,
(S=0,R=1) Qn+1=
0S=D,
R=
Dno
uncertain
state无不确定状态DCLK195.2.3 Synchronous
JK-FF(同步JK-FF
)JKQnQn+1comments0000J=K=00011Qn+1=Qn01000110J≠K1001Qn+1
=
J10111101J=K=11110Qn+1=QnAdd
two
feedback
lines
to
inputsS
JQn
,
R
KQnQ,
Q
不同时为1,RS不同时1→0no
uncertain
state
无不确定状态&&CLK&&1
1
0J
K0
0110111
01
0
11
1
00
1
01
0
0Two
inputs:
J,
KCLK
=0,
stop; CLK=1,
work20Characteristic
equation
of
JK-FF:可从RS-FF
方程推出Qn1
S
RQnn
JQ
KQnQn
JQ
n
KQnSymbol:Qn+100
01
11
1001QnJK00111001Qn+1
=
JQn
+
KQnJ21CLKKJK-FF
激励表0
1State
diagram
of
JK-FFJ
1,K
J
,K
1J
K
0J
0K
状态转移
Qn
→Qn+1激励输入
J
K000Φ011Φ10Φ111Φ0JKQnQn+10000001101000110100110111101111022State
table5.2.4 Synchronous
T-FF(同步T-FF)J
=
K
=
TTCharacteristic
equation
of
T-FF:Qn1
TQn
TQn
T
QnT=0,T=1,Qn1
QnQn1
QnTCLKKJCLKno
changeturn
over235.2.5
同步触发器缺点The
Disadvantage
of
Synchronous
FFDuring
CLK=1, FF:
trigger
stateQn+1changes with
inputs
of
R,
S,
D,
J,
K,
TCLKDQGated
FF
都存在空翻问题要克服,用新结构出现空翻空翻:Q
changes
more
than
one
time
in
one
CLK
period.一个CLK周期内,Q
端只能变化一次,变化一次以上称FF
的空翻。0Qn+1
=D24§5.3Master-Slave
Edge-Triggered
FF(主从结构边沿触发器)为了克服
FF
的空翻,出现了边沿
FF原理都是:边沿触发
edge
-
triggeredFF
changes
states
at
clock
pulseedgepositive
edge
(rising
edge)
negative
edge
(falling
edge)边沿到来的瞬间触发,缩短触发时间,降低错误Master-Slave
FF
is
one
of
them主-从结构触发器是边沿触发器的一种255.3.1
Master-Slave
RS-FF
主从RS触发器Two
same
synchronous
RS-FFs两个同步RS-FFAn
NOT
gate
between
2CLKs非门连接时钟信号(one
FF
work,
another
stop)Q’&&&&&&&&R1S
CLKThe
state
of
Slave
FF
Q
is
thestate
of
FFThe
output
of
Master
FF
is
Q’SlaveFF
从MasterFF
主∵Q’
no
change∴Q
no
change∴Q
no
changeCLK=0,
M
-
FF
stop,
Q’
no
changeCLK
=1,
Slave
open
,CLK=1,
M-
FF
open,
S,R→
Q’CLK
=0,
Slave
FF
stop26∴During
CLK=0
and
CLK=1,
Q
no
changeR≠SQn+1=SAt
the
moment
of
CLK
goes
from
1
to
0
(CLK
falling
edge),the
information
in
Master
FF
transmits
to
Q时钟下降沿,改变Q状态∴Master-Slave
RS-FFis
CLK
falling
edge
triggered
FFQ
is
relevant
to
the
last
information
prior
to
CLK
active-edgeCLKSRQ’Q0空翻01从-FF无空翻,Q
无空翻275.3.2
Master-Slave
JK-FF
主从JK触发器&&&&&&&&1Two
feedback
lines
on
Master-SlaveRS-FF
form a
Master-SlaveJK-FFTruth
tableCharacteristics
equationsame
asgated
JK-FFJ
KCLKQn+1J
K1.Qn
J=K=0,保持2.
0
J≠K,
Qn+1=
J1
0
11
1
Qn
J=K=1,翻转Qn+1
=
JQn
+
KQnMaster-Slave
JK-FF
is
a
qualified
product:
无空翻,无状态不定28Function
descriptionMaster-Slave
JK-FF
is
triggered
at
CLK
negative
edge.主从JK-FF是时钟下降沿触发Before
CLK
negative
edge
comesQn+1
=
QnQn+1
=
JIf J
=
K=
0If J
≠
KIf J
=
K=
1do
not
consider
Q’CLKCLKCLKQn+1
=
QnQn
为有效边沿前的最后信息29SymbolQ,
J
→
same
sideQ,
K
→
same
sidePractice2345
1CLKJKQInitially
Q=0waiting
forfalling
edgeJ
≠
K1J=K=0J=K=1JCLK
K1J C1
1KIEEE305.3.3
Direct
Input
of
JK
FF
(异步置0置1
JK触发器)FFSynchronous
inputs
signal:
CLK,
J,
K,
D,
T,
R,
SAsynchronous
inputs
signal:
Direct
inputsDirect
set
input(set
1)S
DforceRDDirect
reset
input(set
0)SD&&&&&&&&1JKCLKRD3132Direct
inputs
force
the
state
of FF,
they
haveabsolu y
priority,
independent
of
J,
K,
CP直接输入端,具有绝对优先级ct
set
1ct
clear(清0)S
DRDCLK
J K
QnQn101φ
φφφ1
S
D
dire0
RD
direFF
worksNot
allowed10φ
φφφ1100Active
-
lowQn+1
=
JQn
+
KQnSD
RD
1JKCLKS
D
1JS
DRDC1
1KRDQ,
J,
SD→
same
sideDQ,
K,
R
→
sameside236SDRDJKQPracticeCLK
1000异步优先沿不起作用45沿前是异步,优先无SD,RD
波形时,SD
=RD
=1JKCLKS
DRD335.3.4 Direct
Input
D-FFM/SJK-FF
add
a
NOT
gate:Characteristic
equationQ
n
1
DS
R
1D
DD
CLK1DD-FF
是JK-FF
中J≠K
的部分,是JK-FF
的特例JKCLK3435Practice
1CLKSDRDDQ2345Before
CLK
falling
edge,
D=0
(D=1),
theafter
CLK
falling
edge
comesQn+1
=0
(Qn+1
=1),Qn+1
delays
one
period
of
CLKDelay
FF(延时触发器)
0
10100沿前强制5.3.5
Direct
Input
T-FFQn1
TQ
n
TQ
n
T
QnSD
RD
1CLK
falling
edge
triggeredT=0,T=1,Qn1
QnQn1
QnT-FF
是JK-FF
中J=K
的部分,是JK-FF
的特例Toggle
–
FF(反转触发器)J
=
K
=
TTCharacteristic
equation
of
T-FF:KCLKJTCLK36§5.4
Positive
Edge-Triggered
FF上升沿触发器/维持-阻塞式正常工作时要求Master-Salve
JK-FF
在CLK=1期间J,K
信号不变,但干扰信号仍能进入。改进Positive
edge
triggeredCLK37CLKS
DRD5.4.1
Positive
Edge
Trigger
D-FF1&&
2&
45&&6D通过G6、G5
等在G3、G4When
CLK
positive
edge
comesCLK=0,
G3=G4=1,
Q
no
changeCLKIf
D=0,106
5G
=1,
G
=0,G3=1,
G4=0,If
D=1, G6=0,
G5=1,0
11
03&∴Q=00
1D0
1Qn+1=
D维持-阻塞式Operation
:∴
Q=1(S
D
RD
1)G3=0,
G4=1,38维持-阻塞式FF
在CLK
上升沿触发(P107)CLK上升沿前D的数据为CLK上升沿到时Qn+1
的状态CLKDQSymbol
:DCLKS
DRDPositive
edge
triggeredQn+1
=DFF39Example:
画出上升边沿触发的D-FF波形CLKRDS
DDQ画波形图步骤Waveform
stepsCharacteristicequationCLK
active
edge01forceDirect
inputsRDS
DQn+1
=
DQn+1
=
JQn+KQnQn+1
=
T⊕Qn495.4.2
Positive
Edge
Triggered
JK-FFSymbol
:It
is
as
same
as
Master-Slave
JK-FF, except
betriggered
at
CLK
positiveedge.RDS
DJ
CLK
KQn1
JQn
KQnSD
RD
1J
KQn+1Qn
J=K=0,保持0
J≠K,
Qn+1=
J1
0
11
1
Qn
J=K=1,翻转41425.4.3
Positive
Edge
Triggered
T-FFSymbol
:Qn1
T
QnSD
RD
1CLK
positive
edge
triggeredS
DRDT
CLK6
kinds
of
qualified
products:Negative
edge
triggered
JK-FF,
D-FF,
T-FFPositive
edge
triggered
JK-FF,
D-FF,
T-FF请大家不要误认为JK触发器就一定是主从结构或负边沿触发触发器的分类结构:基本时钟(同步)主从异步(Rd,
Sd)维持阻塞外部特性(逻辑功能):RS-FFJK-FFD-FF(Delay
FF
)T-FF(Toggle
FF
)触发方式:电平触发:active
High,active
Low边沿触发:Positive
(Rising),Negative(falling)43Practice:分别画出上升沿及下降沿触发的JK触发器波形Draw
waveforms
of
positive
and
negative
triggeredJK-FF,respectively.QNegative1
2
3
4
5
6CLKRDS
DJKQPositive004445§5.6 Applications
of
FFQn1
T
QnCircuit:
Frequency
divided-by-2
device二分频电路12QC
L
Kff
T=1,Qn+1=QnExample
1:Apply
the
CLK,
RD
,
T
waveforms
to
the
FF
of
Fig
1.Determine
the
Q
waveform.CLKRDTQS
DRDTCLK0TCLKTQTQ
=
2TCLKToggle
FF
翻转Example
2:For
the
circuit
in
the
follow
figure,
determine
the
Q
waveform
tothe
input
waveforms.Driving
circuitD
=
ABDCLK&A
BCLKRDS
DABDQQn+1
=
D46Example
3:Determine
the
Q1and
Q2
waveforms
relative
to
CLK
andK1
waveforms
in
the
following
circuit.
Assumethat
Q1
and
Q2
are
initially
high.11Qn1
Qn1
1
K
QnCLKK1Q1Q2Q2
T2
Q1
J1
1Q2
K1CLK1T2
=
Q
n2Q2n+1
=
T2⊕Q
n1
2=
Q
n⊕Q
n47Example
4.For
the
following
circuit,
determine
the
Q1
andQ2
waveforms
relative
to
CLK
and
K1
waveforms,assuming
that
Q1=Q2=0
initially.RDCLKK1Q1Q21Qn1
Qn1
1
1
K
QnCP1Q2
D21K1Q
J1Q2Q2n+1
=
D2
=
Q1nD2
1When
Q
=1,
R
=0,
Q
=04849§5.5
Conversion
Between
FFsGiven
FF:FF:Qn1
JQn
KQnQn1
DAdd
a
NOT
gate触发器相互转换1.
Convert
JK-FF
to
D-FFJKCLK1D
n
nn
nJQ
KQ
D
(Q
Q
)
DQn
DQn∴
J=D,
K=
DDCLK2.
Convert
JK-FF
to
T-FFGiven
FF:FF:Qn1
JQn
KQnQn1
T
Qn
TQn
TQnJ
=
K
=
TJKCLKS
D
RDS
DRDTCLKT503.
Convert
T-FF
to
D-FFGiven
FF:Qn1
T
QnQn1
DFF:S
DRDTCLKT⊕Qn
=DT
=
D⊕QnD=1514.
Convert
T-FF
to
JK-FFGiven
FF:Qn1
T
QnQn1
JQn
KQnFF:T
Qn
JQn
KQnConvert
D-FF
to
JK-FFConvertD-FF
to
T-FFnT
(JQ
KQn
)
Qn
JQ
n
KQn≥1&&JKTCLK5253s:85.195.2054Difference
between
Latch
and
Flip-flop(锁存器与触发器区别)Latch锁存器是对电平敏感的电路,在一定电平作用下改变状态。例如,
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 定制化酒店窗帘设计企业制定与实施新质生产力战略研究报告
- 高效喷涂与打磨机械企业制定与实施新质生产力战略研究报告
- 环保材料产品认证服务行业跨境出海战略研究报告
- 智能家居展示与体验中心企业制定与实施新质生产力战略研究报告
- 能量回收型住宅行业深度调研及发展战略咨询报告
- 微创手术缝合器智能化行业跨境出海战略研究报告
- 智慧农业物联网传感器企业制定与实施新质生产力战略研究报告
- 智能建筑AI应用企业制定与实施新质生产力战略研究报告
- 波兰语中的动词前缀及其语义变化论文
- 【整本书阅读】《乡土中国》第十章细读梳理
- 人教版小学四年级语文下册2024-2025学年度第二学期期中质量检测试卷
- 2025山西地质集团招聘37人笔试参考题库附带答案详解
- 2025年安庆医药高等专科学校单招职业适应性考试题库标准卷
- 2025年襄阳科技职业学院单招职业技能测试题库必考题
- GB/T 11856.1-2025烈性酒质量要求第1部分:威士忌
- 战争艺术与战术创新-深度研究
- 2024年新疆中考数学试卷(含答案解析)
- 07FK02防空地下室通风设备安装图集
- 问诊教学课件
- 浙江省交通建设工程质量检测和工程材料试验收费标准表
- 脱硝培训课件
评论
0/150
提交评论