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时序逻辑电路分析有几个步骤(同步时序逻辑电路的分析方法) - 数字电路图


分析时序逻辑电路也就是找出该时序逻辑电路的逻辑功能,即找出时序逻辑电路的状态和输出变量在输入变量和时钟信号作用下的变化规律。上面讲过的时序逻辑电路的驱动方程、状态方程和输出方程就全面地描述了时序逻辑电路的逻辑功能。   因此,只要写出时序逻辑电路的这3组方程,它的逻辑功能也就描述清楚了。但是用3组方程描述电路的逻辑功能非常不直观,不能直接看出电路状态和输出变量的与输入变量和时钟信号之间的对应关系,为了直观地描述时序电路的逻辑功能,还有其他的表示方法:状态转换表、状态转换图和时序图。下面结合时序电路的分析,具体介绍这3种时序电路逻辑功能的描述方法。   由于触发器电路中的触发器元件动作特点不同,在时序逻辑电路中又分为同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路。在同步时序逻辑电路中,各触发器状态的变化都是在同一时钟脉冲的作用下同时发生的。而在异步时序逻辑电路中,各触发器状态的变化不是同时发生的。  时序逻辑电路分析步骤   第一步:分析电路结构,写出各触发器的驱动方程。   第二步:将驱动方程代入相应触发器的特性方程,求得各触发器的次态方程,也就是时序逻辑电路的状态方程。   第三步:根据电路图写出输出方程。   第四步:根据状态方程和输出方程,列出该时序带电路的状态表,画出状态图或时序图。  时序逻辑电路的分析举例   图一就是一个时序逻辑电路图,下面以此为例介绍同步时序电路的分析方法:  第一步:分析电路结构,写出各触发器的驱动方程   该时序电路包含3个触发器FF1,FF2,FF3,这3个触发器都是上升沿触发的边沿JK触发器,而且它们的时钟脉冲相同,都是CP脉冲,即3个触发器的触发时刻都是CP脉冲的上升沿,因此该时序电路是同步的。该时序电路没有输入变量,有输出变量Y。   列写方程时,各触发器的输入、输出变量、时钟脉冲分别用相应字母加触发器编号的下角标表示。如FF1触发器的输入、输出变量分别表示为J1、K1、Q1、,其时钟脉冲为C1或CP1。其他以此类推。   根据电路图写出各个触发器的驱动方程      说明:如果触发器的输入端悬空,则相当于接高电平“1”,故K1=1。FF3触发器的J端有两个输入,它们“与”运算后作为J端的输入,故J3=Q1·Q2。Q1n、Q2n、Q3n表示触发器的现态(原态)。   第二步:将驱动方程代入相应触发器的特性方程,求得各触发器的次态方程,也就是时序逻辑电路的状态方程。   将式(1)代入JK触发器的特性方程,求得各触发器的次态方程     第三步:根据电路图写出输出方程      第四步:根据状态方程和输出方程,列出该时序带电路的状态表,画出状态图或时序图。   为了形象地描述时序逻辑电路的逻辑功能,可以把电路在一系列时钟信号作用下状态转换的全部过程描述出来。描述时序逻辑电路状态转换全部过程的方法有状态转换表、状态转换图和时序图等几种。  同步时序逻辑电路的分析方法   分析时序电路,即找出给定时序电路的逻辑功能  一、分析步骤:   1 、写出驱动方程(即触发器输入信号的逻辑函数式)   2 、写出状态方程(将驱动方程代入相应触发器的特性方程)   3 、写出电路的输出方程(有些电路可能没有输出)   4 、列出状态表(或状态图)   5 、确定电路的逻辑功能  二、例 P227 写出驱动方程、状态方程和输出方程      ( 1 )驱动方程 J 2 = Q 1 J 3 = Q 1 Q K 1 1   K 3 = Q 2   ( 2 )根据 JK 触发器特性方程 写出状态方程   ; ;   ( 3 )输出方程 Y = Q 2 Q 3 -电子元器件采购网(www。oneyac。com)是本土元器件目录分销商,采用“小批量、现货、样品”销售模式,致力于满足客户多型号、高质量、快 速交付的采购需求。自建高效智能仓储,拥有自营库存超50,000种,提供一站式正品现货采购、个性化解决方案、选项替代等多元 化服务。                                  什么是时序逻辑电路   在数字电路中,凡是任一时刻的稳定输出不仅决定于该时刻的输入,而且还和电路原来状态有关者都叫时序逻辑电路。时序逻辑电路结构示意图如图2-41所示。时序逻辑电路的状态是靠具有存储功能的触发器所组成的存储电路来记忆和表征的。     时序逻辑电路的特点  1、功能特点   电路在某采样周期内的稳态输出Y(n),不仅取决于该采样周期内的“即刻输入X(n)”,而且还与电路原来的状态Q(n)有关。(通常Q(n)记录了以前若干周期内的输入情况)。  2、结构特点   除含有组合电路外,时序电路必须含有存储信息的有记忆能力的电路:触发器、寄存器、计数器等。  时序逻辑电路的功能  1、逻辑方程组   1)特性方程:描述触发器逻辑功能的逻辑表达式。   2)驱动方程:(激励方程)触发器输入信号的逻辑表达式。   3)时钟方程:控制时钟CLK的逻辑表达式。   4)状态方程:(次态方程)次态输出的逻辑表达式。   5)输出方程:输出变量的逻辑表达式。  2、状态表   反映输出Z、次态Q*与输入X、现态Q之间关系的表格。  3、状态图   反映时序电路状态转换规律及相应输入、输出取值关系的图形。  4、 时序图   又叫工作波形图,它用波形的形式形象地表达了输入信号、输出信号、电路的状态等的取值在时间上的对应关系。  时序逻辑电路的状态转换表、状态转换图和时序图详解   状态转换表、状态转换图和时序图是时序电路特有的描述方法,描述出电路在 CP 作 用下,状态转换全部 过程。  一、状态转换表   将输入及初态代入状态方程和输出方程,算出电路次态和现态下的输 出值。      即:每 7 个 CP ,电路状态回到初态(循环变化)。可对时钟脉冲计数:每经过 7 个时钟脉冲, Y 输出一个脉冲(即由 0 变 1 ,再由 1 变 0 ),可作为一个 七进制计数器, Y 输出进位脉冲。  二、状态转换图      三、时序图(即: CP 作用下,电路状态、输出状态随时间变化的波形图)   P231 例      解: ( 1 ) 写出 驱动方程:   ( 2 ) 由 D 触发器特性方程: 得 状态方程:      ( 3 )输出方程:   ( 4 )状态转换表:      ( 5 )状态转换图:      ( 6 )逻辑功能: A=0 ,为 4 进制加法计数器, 由 00 、 01 、 10 、 11 递增,从 11 跳变回 00 时,输出端 Y 输出一个脉冲。A=1 ,为 4 进制减法计数器, 由 11 、 10 、 01 、 00 递减,从 00 跳变回 11 时,输出端 Y 输出一个脉冲。  时序逻辑电路有哪些(三款时序逻辑电路的设计)  时序逻辑电路的设计(一)   下图的时序逻辑电路是:设计一个串行数据检测器,对它的要求是:连续输入3个或3个以上的1时输出为1,其他输入情况下输出为0。     时序逻辑电路的设计(二)   下图的时序逻辑电路是:试用JK触发器和门电路设计一个同步七进制计数器     时序逻辑电路的设计(三)   下图的时序逻辑电路是:设计一“011”序列检测器,每当输入011码时,对应最后一个1,电路输出为1    -电子元器件采购网(https://www.microchip.wang/)是本土元器件目录分销商,采用“小批量、现货、样品”销售模式,致力于满足客户多型号、高质量、快 速交付的采购需求。自建高效智能仓储,拥有自营库存超50,000种,提供一站式正品现货采购、个性化解决方案、选项替代等多元 化服务。

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