第11章时序逻辑电路分析 时序逻辑电路是数字电路中另 内广类重要电路 本章首先介绍时序逻辑电路的 特点、功能描述方法和一般分析方 然后通过实例进一步论述基本 要分析方法和一些典型时序逻辑电路 的组成、工作原理和特点
第11章 时序逻辑电路分析 时序逻辑电路是数字电路中另 一类重要电路。 本章首先介绍时序逻辑电路的 特点、功能描述方法和一般分析方 法; 然后通过实例进一步论述基本 分析方法和一些典型时序逻辑电路 的组成、工作原理和特点。 内 容 提 要
11时序逻辑电路的一般分析方法 111.1概述 .时序逻辑电路的特点 在时序逻辑电路中,任意时刻的输出信号不仅取决于当时的输入信号,而 且还取决于电路原来的状态,即与以前的输入和输出信号也有关系。 ◆触发器、计数器、寄存器都是时序电路。 简单的时序电路分析 输出方程:zZ=XOCP下降沿有效() CP DC1 驱动方程:=Y FF 图11)状态方程:p=(7o+70)=(X+XQ)
1. 时序逻辑电路的特点 11.1时序逻辑电路的一般分析方法 11.1.1 概述 ◆ 在时序逻辑电路中，任意时刻的输出信号不仅取决于当时的输入信号，而 且还取决于电路原来的状态，即与以前的输入和输出信号也有关系。 ◆ 触发器、计数器、寄存器都是时序电路。 ▲ 简单的时序电路分析 图11.1（a） 输出方程： CP下降沿有效（↓） 驱动方程： 状态方程： ( ) n n = XQ + XQ n Z = X Q T = X ( ) n 1 n Q TQ TQ n = + +
1112时序逻辑电路的一般分析方法 (1)分析逻辑电路组成:确定输入和输出,区分组合电路部分和存储电路部 分,确定是同步电路还是异步电路。 (2)写出存储电路的驱动方程,时序电路的输出方程,对于某些时序电路还 应写出时钟方程。 (3)求状态方程:把驱动方程代入相应触发器的特性方程,即可求得状态方 程,也就是各个触发器的次态方程。 (4)列状态表: 把电路的输入信号和存储电路现态的所有可能的取值组合代入状态方程和 输出方程进行计算,求出相应的次态和输出。列表时应注意,时钟信号CP只是 个操作信号,不能作为输入变量。在由状态方程确定次态时,须首先判断触 发器的时钟条件是否满足,如果不满足,触发器状态保持不变。 (5)画状态图或时序图。 (6)电路功能描述
11.1.2 时序逻辑电路的一般分析方法 （1）分析逻辑电路组成：确定输入和输出，区分组合电路部分和存储电路部 分，确定是同步电路还是异步电路。 （2）写出存储电路的驱动方程，时序电路的输出方程，对于某些时序电路还 应写出时钟方程。 （3）求状态方程：把驱动方程代入相应触发器的特性方程，即可求得状态方 程，也就是各个触发器的次态方程。 （4）列状态表： 把电路的输入信号和存储电路现态的所有可能的取值组合代入状态方程和 输出方程进行计算，求出相应的次态和输出。列表时应注意，时钟信号CP只是 一个操作信号，不能作为输入变量。在由状态方程确定次态时，须首先判断触 发器的时钟条件是否满足，如果不满足，触发器状态保持不变。 （5）画状态图或时序图。 （6）电路功能描述
12时序逻辑电路分析实例 例111分析图114所示电路的逻辑功能。设起始状态是Q3Q2Q1=000 解:(1)分析电路写驱动方程 C O 0,Q F F F K Q K K=1 K2=0 K CP (2)求状态方程将驱动方程代入胚K触发器的特性方程 n+1 Q="Q"+K1"=Q;g 丿"O+K"O Q2=c1g2+Q2=Q⊕Q 0x*=00, On ToTo:o ∫1:110i0 (3)写输出方程 Qs -ninian i laj C=00,O C
解：（1）分析电路,写驱动方程 1 1 1 3 = = K J Q n n n K Q J Q 2 1 2 1 = = 3 1 3 2 1 = = K J Q Q n n 11.2 时序逻辑电路分析实例 例11.1 分析图11.4所示电路的逻辑功能。设起始状态是 Q3 Q2 Q1 = 000 （2）求状态方程 将驱动方程代入JK 触发器的特性方程 n n n n n Q = J Q + K Q +1 n n n n n n n Q J1 Q1 K1 Q1 Q3 Q1 1 1 = + = + n n n n n n n Q Q1 Q2 Q1 Q2 Q1 Q2 1 2 = + = + n n n n Q Q3 Q2 Q1 1 3 = + （3）写输出方程 n n n C = Q1 Q2 Q3 CP Q1 Q2 Q3 C 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0
(4)将输入信号和现态的各种取值组合代入状 态方程,得到状态表如下。 O n+1 91+KQ=0391 0,O 0000 0 Q1=91g2+01Q=Q1④Q 00101 0 0100000 C00001000 Q3=93Q2Q 0000 110|0 C=212223 101|01 11100 (5)由状态表作状态图。 /c (6)描述电路功能 由以上分析可以看出,该电路是一个模 5同步加法计数器。C端为进位端,并且具 有自启动功能
C 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 （5）由状态表作状态图。 （6）描述电路功能 由以上分析可以看出，该电路是一个模 5同步加法计数器。C 端为进位端，并且具 有自启动功能。 （4）将输入信号和现态的各种取值组合代入状 态方程，得到状态表如下。 n n n Q3 Q2 Q1 1 1 1 2 1 3 n+ n+ n+ Q Q Q n n n n n n n Q J1 Q1 K1 Q1 Q3 Q1 1 1 = + = + n n n n n n n Q Q1 Q2 Q1 Q2 Q1 Q2 1 2 = + = + n n n n Q Q3 Q2 Q1 1 3 = + n n n C = Q1 Q2 Q3
例114分析图1.10所示时序电路。 解 (1)电路组成 CO (2)确定 CP F F 驱动方程 K K K=K,=1 输出方程CO=Q3Q0 J,=0 J3=0, 0 (3)求状态方程 K,=1 K,=1 3 Q=·(CP)=(b(CP 时钟方程 Q=gg”(CP4)=Q(4) CPo=CPCP=Q Q2+=Q2(CP2小)=Q() P=Q CP=2c 0 Q=QQQ"CP3)=Qg2Q(Q↓)
解： 例11.4 分析图11.10 所示时序电路。 （1）电路组成 （2）确定 1 1 0 2 0 2 = = = = K K J J 1 1 1 3 = = K J Q n 3 1 3 2 1 = = K J Q Q n n n n CO = Q3 Q0 CP0 = CP n CP1 = Q0 n CP2 = Q1 n CP3 = Q0 （3）求 ( ) ( ) 0 0 0 1 0 = = + Q Q CP Q CP n n n ( ) ( ) 3 1 1 3 1 0 1 1 = = n+ n n n n n Q Q Q CP Q Q Q ( ) ( ) 2 2 2 1 1 2 = = n+ n n n Q Q CP Q Q ( ) ( ) 3 2 1 3 3 2 1 0 1 3 = = n+ n n n n n n n Q Q Q Q CP Q Q Q Q 输出方程 时钟方程 驱动方程 状态方程
(5)将输入信号和现态的各种取值组合代入状态方程,得状态表 表15状态表 390g3 +1/n+1/n+1)n+CO 时钟条件 0000 10 CP 000 010 000 00000001 0 CPo CPI CP3 0 10 CP 000 CPo CPI CP2 CP3 0 0 CP 010 00CPo CP, CK 0 0 CPo 01 00 00CP. CP, CP, CP 0 10CP0 100 0 0 0 1 CPo CP, CP 10101 10CP 0 0 CPo CPI CP2 CP3 011010CPo 0 0 CPo CPCP 11101 000 01CPo CP, CP2 CP3
（5）将输入信号和现态的各种取值组合代入状态方程，得状态表 。 CO 时钟条件 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 CP0 CP0 CP1 CP3 CP0 CP0 CP1 CP2 CP3 CP0 CP0 CP1 CP3 CP0 CP0 CP1 CP2 CP3 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 CP0 CP0 CP1 CP3 CP0 CP0 CP1 CP2 CP3 CP0 CP0 CP1 CP3 CP0 CP0 CP1 CP2 CP3 n n n n Q3 Q2 Q1 Q0 1 0 1 1 1 2 1 3 n+ n+ n+ n+ Q Q Q Q 表11.5 状态表
(5)由状态表画状态图如图111所示。 /0 1110 /CO1 100 110)a101 /0 0 11)-(0-00001)2-(100(01 1001 1000)-0111-0110 101 图1.1I状态图 (6)描述电路功能:由状态图可知,该电路是一个能自启动的 十进制异步加法计数器
（5）由状态表画状态图如图11.11所示。 图11.11 状态图 （6）描述电路功能：由状态图可知，该电路是一个能自启动的 十进制异步加法计数器
作业 >P209 11.3 11.4 11.5 11.6 11.7 11.8
作 业 P 209 11.3 11.4 11.5 11.6 11.7 11.8
波形分析 由T触发器的状态方程和输出方程, 可以画出电路的工作波形,如图1.1(b) 所示 CP 图中①和②是T触发器原始状态为0 时的工作波形; ③和色是T触发器原始状态为时的工r 作波形。比较波形②和④可见,虽然输入 信号X和CP完全相同,但是由于T触发器Q 的原状态不同,输出则不同。由此可见,时 序电路的输出不仅取决于当时的输入信号Xz 和CP,而且还取决于电路内部存储电路(T 触发器)的原状态。 Az=X·Q 「凵L④ T= X Q+=(Ton+TO
由T触发器的状态方程和输出方程， 可以画出电路的工作波形，如图11.1（b） 所示。 图中①和②是T 触发器原始状态为0 时的工作波形; ③和④是T触发器原始状态为1时的工 作波形。比较波形② 和④可见，虽然输入 信号X 和CP 完全相同，但是由于T触发器 的原状态不同，输出则不同。由此可见，时 序电路的输出不仅取决于当时的输入信号X 和CP，而且还取决于电路内部存储电路（T 触发器）的原状态。 波形分析： n Z = X Q T = X ( ) n 1 n Q TQ TQ n = + +