數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)

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數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)

觸發(fā)器:能夠儲存1位二進制信號的基本單元電路統(tǒng)稱為觸發(fā)器。

用與非門組成的基本RS觸發(fā)器是以Q表示輸出端

由此可以看出RdSd=0是此觸發(fā)器正常工作的約束條件。

同步RS觸發(fā)器

同步觸發(fā)器是受時鐘信號CP控制：

CP=0時，輸入信號R,S不會影響輸出端的狀態(tài)，觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變。

CP=1時，Q和Q的狀態(tài)隨著輸入狀態(tài)的改變而改變。

特性表

同步RS觸發(fā)器的缺點是在CP=1期間，S,可能存在多次翻轉(zhuǎn)。

主從觸發(fā)器

特點

1.主從控制，時鐘脈沖觸發(fā)。CP=1時，主觸發(fā)器接收輸入信號，從觸發(fā)器按照主觸發(fā)器的內(nèi)容更新狀態(tài)，從觸發(fā)器的變化只發(fā)生在CP的下降沿。

2.S,R之間有約束，CP下降沿到來時，若違背約束條件，S=R=1可能出現(xiàn)競態(tài)現(xiàn)象。

同步RS觸發(fā)器克服了CP=1時觸發(fā)器輸出狀態(tài)可能多次發(fā)生的翻轉(zhuǎn)問題，但是主觸發(fā)器本身是同步RS觸發(fā)器，所以在CP=1期間，Q’和Q’的狀態(tài)仍然會隨S,R的狀態(tài)的改變而改變，而且輸出信號仍需遵守約束條件SR=0。

主從JK觸發(fā)器

特性表

觸發(fā)器按邏輯功能的分類

一.RS觸發(fā)器

Qn+1=S+RQn

SR=0（約束條件）

二.JK觸發(fā)器

Qn+1=JQn+KQn

三.T觸發(fā)器

Qn+1=TQn+TQn

JK觸發(fā)器的兩個輸入端連接在一起作為T端，就可以構(gòu)成T觸發(fā)器。

當T觸發(fā)器的控制端接至固定的高電平時，每次CP信號作用后必然翻轉(zhuǎn)成與初態(tài)相反的狀態(tài)。

Qn+1=Qn

四.D觸發(fā)器

Qn+1=D

關(guān)于波形圖的習題

1.由D觸發(fā)器組成的時序邏輯電路如圖4-2所示，在圖中所示的CP脈沖及D作用下，畫出Q0、Q1的波形。設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為Q0=0，Q1=0。

時序電路分析

1.從給定的邏輯圖中寫出每個觸發(fā)器的驅(qū)動方程

2.把得到的驅(qū)動方程代入相應(yīng)的觸發(fā)器特性方程，得出每個觸發(fā)器的狀態(tài)方程，從而組成狀態(tài)方程組。

3.根據(jù)電路圖寫出輸出方程。

2.分析圖4-7所示電路的邏輯功能。

（1）寫出驅(qū)動方程、狀態(tài)方程

（2）作出狀態(tài)轉(zhuǎn)移表、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖

（3）指出電路的邏輯功能，并說明能否自啟動

試分析圖4-9下面時序邏輯電路

（1）寫出該電路的驅(qū)動方程，狀態(tài)方程和輸出方程

（2）畫出Q1Q0的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖

（3）根據(jù)狀態(tài)圖分析其功能

任意進制計數(shù)器的構(gòu)成方法

假定已有N進制計數(shù)器，需要得到M進制計數(shù)器。這時有M＞N和M＜N兩種情況（M＞N這里不做講解）

M＜N時，在N進制計數(shù)器的順序計數(shù)過程中要設(shè)法跳越N-M個狀態(tài)，就可以得到M進制計數(shù)器了。

方法有置零法和置數(shù)法兩種。

置零法適用于有異步置零輸入端的計數(shù)器。它是從S0開始計數(shù)并接收了M個計數(shù)脈沖以后，電路進入Sm狀態(tài)產(chǎn)生了一個置零信號加到計數(shù)器的異步置零輸入端，計數(shù)器立刻返回S0狀態(tài)。這樣實現(xiàn)跳越N-M個狀態(tài)。

置數(shù)法是通過給計數(shù)器重復(fù)置入某個數(shù)值來實現(xiàn)跳越N-M個狀態(tài)，從而得到M進制計數(shù)器。

3.十六進制計數(shù)器74161的邏輯符號如圖4-27（a）所示，功能如表4-1。要求構(gòu)成十進制計數(shù)器，其十個循環(huán)狀態(tài)如圖4-27（b）所示。請畫出接線圖，可以增加必要的門。

時序電路的設(shè)計方法

一、邏輯抽象，得出電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖或狀態(tài)轉(zhuǎn)換表

1.分析給定的`邏輯問題，確定輸入變量、輸出變量以及電路的狀態(tài)數(shù)。

2.定義輸入、輸出邏輯狀態(tài)和每個電路狀態(tài)的含義，并將電路狀態(tài)順序編號。

3.依題意列出電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖或狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。

二、狀態(tài)化簡

若兩個電路狀態(tài)在相同的輸入下有相同的輸出，并且轉(zhuǎn)換到同一個次態(tài)去，則稱這兩個狀態(tài)為等價狀態(tài)。

狀態(tài)化簡的目的在于將等價狀態(tài)合并，以求得最簡的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。

三、狀態(tài)分配

時序邏輯電路的狀態(tài)是用觸發(fā)器狀態(tài)的不同組合來表示的。需要確定觸發(fā)器的數(shù)目n。因為n的觸發(fā)器共有2n種狀態(tài)組合，所以為獲得時序電路所需的M個狀態(tài)，必須取2n-1＜M≤2n。

其次，要給每個電路狀態(tài)規(guī)定對應(yīng)的觸發(fā)器狀態(tài)組合。

四、選定觸發(fā)器的類型，求出電路的狀態(tài)方程，驅(qū)動方程和輸出方程

五、根據(jù)得到的方程式畫出邏輯圖

六、檢查設(shè)計的電路能否自啟動