數字電子技術(shù)基礎

數字電子技術(shù)基礎

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　　數字電子技術(shù)基礎

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

　　用與非門(mén)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(shí)鐘信號CP控制：

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

　　CP=1時(shí)，Q和Q的狀態(tài)隨著(zhù)輸入狀態(tài)的改變而改變。

　　特性表

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

　　主從觸發(fā)器

　　特點(diǎn)

　　1.主從控制，時(shí)鐘脈沖觸發(fā)。CP=1時(shí)，主觸發(fā)器接收輸入信號，從觸發(fā)器按照主觸發(fā)器的內容更新?tīng)顟B(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(lái)時(shí)，若違背約束條件，S=R=1可能出現競態(tài)現象。

　　同步RS觸發(fā)器克服了CP=1時(shí)觸發(fā)器輸出狀態(tài)可能多次發(fā)生的翻轉問(wèn)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(huì )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(lèi)

　　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(gè)輸入端連接在一起作為T(mén)端，就可以構成T觸發(fā)器。

　　當T觸發(fā)器的控制端接至固定的高電平時(shí)，每次CP信號作用后必然翻轉成與初態(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(shí)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(huà)出Q0、Q1的波形。設觸發(fā)器的初始狀態(tài)為Q0 =0，Q1=0。

　　時(shí)序電路分析

　　1.從給定的邏輯圖中寫(xiě)出每個(gè)觸發(fā)器的驅動(dòng)方程

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

　　3.根據電路圖寫(xiě)出輸出方程。

　　2.分析圖4-7所示電路的邏輯功能。

　�。�1）寫(xiě)出驅動(dòng)方程、狀態(tài)方程

　�。�2）作出狀態(tài)轉移表、狀態(tài)轉移圖

　�。�3）指出電路的邏輯功能，并說(shuō)明能否自啟動(dòng)

　　試分析圖4-9下面時(shí)序邏輯電路

　�。�1）寫(xiě)出該電路的驅動(dòng)方程，狀態(tài)方程和輸出方程

　�。�2）畫(huà)出Q1Q0的狀態(tài)轉換圖

　�。�3）根據狀態(tài)圖分析其功能

　　任意進(jìn)制計數器的構成方法

　　假定已有N進(jìn)制計數器，需要得到M進(jìn)制計數器。這時(shí)有M＞N和M＜N兩種情況（M＞N這里不做講解）

　　M＜N時(shí)，在N進(jìn)制計數器的順序計數過(guò)程中要設法跳越N-M個(gè)狀態(tài)，就可以得到M進(jìn)制計數器了。

　　方法有置零法和置數法兩種。

　　置零法適用于有異步置零輸入端的計數器。它是從S0開(kāi)始計數并接收了M個(gè)計數脈沖以后，電路進(jìn)入Sm狀態(tài)產(chǎn)生了一個(gè)置零信號加到計數器的異步置零輸入端，計數器立刻返回S0狀態(tài)。這樣實(shí)現跳越N-M個(gè)狀態(tài)。

　　置數法是通過(guò)給計數器重復置入某個(gè)數值來(lái)實(shí)現跳越N-M個(gè)狀態(tài)，從而得到M進(jìn)制計數器。

　　3.十六進(jìn)制計數器74161的邏輯符號如圖4-27（a）所示，功能如表4-1。要求構成十進(jìn)制計數器，其十個(gè)循環(huán)狀態(tài)如圖4-27（b）所示。請畫(huà)出接線(xiàn)圖，可以增加必要的門(mén)。

　　時(shí)序電路的設計方法

　　一、邏輯抽象，得出電路的狀態(tài)轉換圖或狀態(tài)轉換表

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

　　2.定義輸入、輸出邏輯狀態(tài)和每個(gè)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)轉換圖或狀態(tài)轉換表。

　　二、狀態(tài)化簡(jiǎn)

　　若兩個(gè)電路狀態(tài)在相同的輸入下有相同的輸出，并且轉換到同一個(gè)次態(tài)去，則稱(chēng)這兩個(gè)狀態(tài)為等價(jià)狀態(tài)。

　　狀態(tài)化簡(jiǎn)的目的在于將等價(jià)狀態(tài)合并，以求得最簡(jiǎn)的狀態(tài)轉換圖。

　　三、狀態(tài)分配

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

　　其次，要給每個(gè)電路狀態(tài)規定對應的觸發(fā)器狀態(tài)組合。

　　四、選定觸發(fā)器的類(lèi)型，求出電路的狀態(tài)方程，驅動(dòng)方程和輸出方程

　　五、根據得到的方程式畫(huà)出邏輯圖

　　六、檢查設計的電路能否自啟動(dòng)

　　可以利用無(wú)關(guān)項檢查能否自啟動(dòng)，將無(wú)關(guān)項代入狀態(tài)轉換圖當中。

　　4．試用D觸發(fā)器設計一個(gè)同步五進(jìn)制加法計數器，要求寫(xiě)出設計過(guò)程。

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