第八章 时序逻辑电路
时序逻辑电路分类
时序逻辑电路分类介绍时序逻辑电路是一种用于处理时序信号的电路,它由逻辑门和存储元件组成。
时序逻辑电路按照其功能和结构的不同,可以分为多种类型。
本文将对时序逻辑电路的分类进行全面、详细、完整和深入的探讨。
一、根据功能分类1. 同步时序逻辑电路同步时序逻辑电路是指其数据在同一个时钟上升沿或下降沿进行传递和存储的电路。
这类电路广泛应用于计算机中的寄存器、时钟驱动器和状态机等。
同步时序逻辑电路具有可靠性高、稳定性强的特点。
2. 异步时序逻辑电路异步时序逻辑电路是指其数据不依赖时钟信号而进行传递和存储的电路。
这种电路在通信系统中常用于数据传输和处理,如异步串行通信接口(UART)。
异步时序逻辑电路具有处理速度快和实时性强的特点。
二、根据结构分类1. 寄存器寄存器是一种时序逻辑电路,用于存储和传递数据。
寄存器通常采用D触发器作为存储元件,可以实现数据的暂存和移位操作。
寄存器广泛应用于计算机的数据存储和寄存器阵列逻辑器件(RALU)等。
2. 计数器计数器是一种时序逻辑电路,用于生成特定的计数序列。
计数器可以按照时钟信号对计数进行增加或减少,并可以在达到指定计数值时触发其他操作。
计数器被广泛应用于时钟发生器、频率分频器和时序控制等电路中。
3. 时序控制器时序控制器是一种时序逻辑电路,用于控制其他电路的时序和操作。
时序控制器根据输入的控制信号和当前的状态,通过逻辑运算和状态转移进行运算和控制。
时序控制器被广泛应用于计算机的指令译码和状态机的设计中。
三、根据存储方式分类1. 同步存储器同步存储器是一种时序逻辑电路,用于存储和读取数据。
同步存储器是在时钟信号作用下进行数据存取的,并且数据的读取和写入操作都在时钟的上升沿或下降沿进行。
同步存储器主要包括静态随机存储器(SRAM)和动态随机存储器(DRAM)等。
2. 异步存储器异步存储器是一种时序逻辑电路,用于存储和读取数据。
与同步存储器不同的是,异步存储器的读取和写入操作不依赖时钟信号,而是由数据访问信号和存储器内部的同步电路进行控制。
逻辑门电路的组合逻辑和时序逻辑
逻辑门电路的组合逻辑和时序逻辑逻辑门电路是计算机科学中重要的基础组成部分。
它通过逻辑门的组合,实现了我们平日使用的各种逻辑功能。
而这些逻辑门又可以分为两种类型:组合逻辑和时序逻辑。
组合逻辑是指逻辑门的输出仅取决于输入的当前值,与过去的输入值无关。
常见的组合逻辑包括与门、或门、非门等。
例如,与门的输出仅在所有输入都为高电平时为高电平,否则为低电平。
一个典型的组合逻辑电路可以是由多个逻辑门组成的电路网络。
通过将不同的逻辑门进行组合,我们可以实现各种复杂的逻辑功能,如加法器、减法器、多路选择器等。
除了组合逻辑外,时序逻辑是另一种重要的逻辑门电路类型。
与组合逻辑不同,时序逻辑的输出取决于输入的当前值以及过去的输入值。
时序逻辑电路包括存储器、触发器、计数器等。
存储器是一种常见的时序逻辑电路,它可以存储和检索数据。
例如,随机存取存储器(RAM)是一种常见的存储器类型,它可以根据地址存取数据。
而只读存储器(ROM)则是一种无法修改的存储器,其中的数据是预先设置好的。
触发器是时序逻辑中的又一个关键部件。
它可以储存一位二进制信息,并与外界的输入信号进行交互。
根据触发器的不同类型,我们可以实现如锁存器、触发器、移位寄存器等功能。
计数器是在电子设备和计算机中常用的时序逻辑电路。
它可以记录和跟踪计数值,并根据特定条件进行增加、减少和重置。
计数器广泛应用于时序控制、时钟分频等场景。
逻辑门电路的组合逻辑和时序逻辑的应用非常广泛。
从简单的数字电路到复杂的计算机系统,逻辑门电路都发挥着重要的作用。
例如,处理器中的算术逻辑单元(ALU)就是通过逻辑门的组合实现的,它能够执行加法、减法、与、或、非等基本运算。
总结起来,逻辑门电路是计算机领域中的重要基建。
通过组合逻辑和时序逻辑的使用,我们能够实现各种复杂的逻辑功能和时序控制。
在今天数字化的世界中,逻辑门电路无处不在,它让计算机和其他电子设备的功能更加强大和智能化。
时序电路逻辑功能描述方式
时序电路逻辑功能描述方式时序电路是一种电子电路,其逻辑功能在不同时间点上发生变化。
在时序电路中,电路的输出不仅依赖于当前的输入信号,还依赖于过去的输入信号和电路的内部状态。
时序电路通常由触发器(Flip-Flop)和组合逻辑门组成。
触发器是一种存储元件,可以存储一个二进制位的状态。
组合逻辑门通过将触发器的输出连接起来,并根据输入信号的条件决定是否改变触发器的状态。
通过这种方式,时序电路可以实现复杂的逻辑功能。
为了描述时序电路的逻辑功能,我们可以使用状态图、状态表和状态方程等方式。
状态图(State Diagram)是时序电路的一种图形表示方法。
它通过节点和有向边来表示电路的不同状态和状态之间的转换关系。
每个节点表示一个电路的状态,每条边表示一种条件下的状态转换。
状态图可以直观地描述时序电路的逻辑功能。
状态表(State Table)是时序电路的一种表格表示方法。
它列出了电路的每个状态和每个状态下的输出。
状态表通常包括当前状态、下一个状态和输出信号等列。
状态表可以清晰地描述电路的逻辑功能,并方便进行状态迁移和输出信号的计算。
状态方程(State Equation)是时序电路的一种数学描述方法。
它通过逻辑代数或布尔代数的形式表示电路的当前状态、输入信号和输出信号之间的关系。
状态方程可以使用逻辑门的真值表或卡诺图来推导得到。
在描述时序电路的逻辑功能时,我们通常需要确定以下几个方面的内容:1.电路的输入信号:输入信号是时序电路的触发条件,决定触发器状态的改变。
输入信号可以是外部输入,如开关和按钮,也可以是其他逻辑电路的输出。
2.电路的内部状态:内部状态是触发器的状态,它存储了电路的前一时刻的信息。
内部状态可以是一个或多个触发器的组合。
3.电路的输出信号:输出信号是根据当前输入信号和内部状态计算得到的结果。
输出信号可以是一个或多个逻辑电平。
4.电路的逻辑功能:逻辑功能是指输入信号和输出信号之间的关系,在不同的状态和条件下,输出信号如何发生改变。
时序逻辑电路知识要点复习
《时序逻辑电路》知识要点复习一、时序逻辑电路1、时序逻辑电路:电路的输出状态不仅与同一时刻的输入状态有关,也与电路原状态有关。
时序逻辑电路具有记忆功能。
2、时序逻辑电路分类:可分为两大类:同步时序电路与异步时序电路。
(1)同步时序电路:各触发器都受到同一时钟脉冲控制,所有触发器的状态变化都在同一时刻发生。
(2)异步时序电路:各触发器没有统一的时钟脉冲(或者没有时钟脉冲),各触发器状态变化不在同一时刻发生。
计数器、寄存器都属于时序逻辑电路。
3、时序逻辑电路由门电路和触发器组成,触发器是构成时序逻辑电路的基本单元。
二、计数器1、计数器概述:(1)计数器:能完成计数,具有分频、定时和测量等功能的电路。
(2)计数器的组成:由触发器和门电路组成。
2、计数器的分类:按数制分:二进制计数器、十进制计数器、N 进制(任意进制)计数器;按计数方式分:加法计数器、减法计数器、可逆计数器;按时钟控制分:同步计数器、异步计数器。
3、计数器计数容量(长度或模):计数器能够记忆输入脉冲的数目,就称为计数器的计数容量(或计数长度或计数模),用 M 表示。
3 位二进制同步加法计数器:M=23=8,n 位二进制同步加法计数器:M=2n,n 位二进制计数器需要用n个触发器。
4、二进制计数器(1)异步二进制加法计数器:如下图电路中,四个JK触发器顺次连接起来,把上一触发器的Q 端输出作为下一个触发器的时钟信号,CP0=CP CP1=QCP2=Q1CP3=Q2,J=K=1J1=K1=1 J2=K2=1 J3=K3=1Q3Q2Q1Q为计数输出,Q3为进位输出,Rd 为异步复位(清0)这样构成了四位异步二进制加计数器。
在计数前清零,Q3Q2Q1Q=0000;第一个脉冲输入后,Q3Q2Q1Q=0001;第二个脉冲输入后,Q3Q2Q1Q=0010;第三个脉冲输入后,Q3Q2Q1Q=0011,……,第15个脉冲输入后,Q3Q2Q1Q=1111,第16个脉冲输入后,Q3Q2Q1Q=0000,并向高位输出一个进位信号,当下一个脉冲来时,进入新的计数周期。
清华大学《数字集成电路设计》周润德 第8章 时序电路
LOGIC对扰动不敏感(2)Register寄存器为存放二进制数据的器件,通常由Latch 构成。
一般地,寄存器为边沿触发。
(3)flip-flops(触发器)任何由交叉耦合的门形成的双稳电路Register 时序参数D Q Clk T Clk D tsu Q tc-q thold注意:数据的上升和下降时间不同时,延时将不同。
2004-12-1清华大学微电子所 《数字大规模集成电路》 周润德 第 8 章 (1) 第 11 页Latch 时序参数Latch 的时序( Timing )参数还要考虑tD 2 D Q DQtD-qQClkClktC 2QtC 2Q寄存器(Register)2004-12-1锁存器(Latch)第 8 章 (1) 第 12 页清华大学微电子所 《数字大规模集成电路》 周润德Latch 时序参数D Q Clk正电平 Latch 时钟负边沿T Clk D tc-q PWm thold td-q tsuQ注意:数据的上升和下降时间不同时,延时将不同。
2004-12-1清华大学微电子所 《数字大规模集成电路》 周润德 第 8 章 (1) 第 13 页最高时钟频率φ FF’s LOGIC tp,comb最高时钟频率需要满足:tclk-Q + tplogic+ tsetup < T =但同时需要满足:其中tplogic = tp,comb (max) tcd:污染延时(contamination delay) = 最小延时(minimum delay)第 8 章 (1) 第 14 页tcdreg + tcdlogic > thold =2004-12-1其中清华大学微电子所 《数字大规模集成电路》 周润德研究不同时刻 (t1, t2)FF1φ (t1) LOGIC t p,combφ (t2)CLKt1tsu D tholdFF1 输入数据 应保持稳定t tsuF F2t2holdtFF2 输入数据 应保持稳定tclk-q QFF1 输出数据 经组合逻辑到达 t 已达稳定 寄存器输入端tclk-Qtp,comb (max)tsetup因此要求:tclk-Q + tp,comb (max) + tsetup < T =2004-12-1清华大学微电子所 《数字大规模集成电路》 周润德 第 8 章 (1) 第 15 页研究同一时刻 (t1)t1 时FF1φ (t1) LOGIC FF1 t p,combt1 时FF2输入数据(2)φ (t1)输入数据(1)tclk-q QFF1 输出数据 已达稳定经组合逻辑已 到达FF2 输入端破坏了本应保 持的数据(2)tt1tcdregtcdlogicholdsuD输入数据(2)应保持稳定至 t1F F2t因此要求 := tcd: 污染延时(contamination delay) = 最小延时(minimum delay)2004-12-1清华大学微电子所 《数字大规模集成电路》 周润德 第 8 章 (1) 第 16 页tcdreg + tcdlogic > thold写入(触发)静态 Latch 的方法:以时钟作为隔离信号, 它区分了“透明” (transparent )和“不透明” (opaque)状态CLKCLKQ CLKD CLKDD弱反相器CLKMUX 实现弱反相器实现(强制写入)(控制门可仅用NMOS实现)2004-12-1清华大学微电子所 《数字大规模集成电路》 周润德第 8 章 (1) 第 17 页Latch 的具体实现基于Mux 的 Latch负(电平) latch (CLK= 0 时透明) 正(电平) latch (CLK= 1 时透明)1 D 0Q D0 1QCLKCLKQ = Clk ⋅ Q + Clk ⋅ In2004-12-1Q = Clk ⋅ Q + Clk ⋅ In第 8 章 (1) 第 18 页清华大学微电子所 《数字大规模集成电路》 周润德基于(传输门实现的) Mux 的 LatchCLKQ CLK DCLK(1)尺寸设计容易 (2)晶体管数目多(时钟负载因而功耗大)2004-12-1清华大学微电子所 《数字大规模集成电路》 周润德 第 8 章 (1) 第 19 页基于(传输管实现)Mux 的 Latch(仅NMOS 实现)CLK QM QM CLK CLKCLK仅NMOS 实现不重叠时钟 (Non-overlapping clocks)(1)仅NMOS 实现,电路简单,减少了时钟负载 (2)有电压阈值损失(影响噪声容限和性能,可能引起静态功耗)2004-12-1清华大学微电子所 《数字大规模集成电路》 周润德 第 8 章 (1) 第 20 页Q单元形式的Latch采用串联电压开关逻辑(CVSL)QNon-overlap时间过长,存储在动态节点上的电荷会泄漏掉(故称伪静态)低电压静态Latch双边沿触发寄存器RS Latch?动态Latch 和Register(1)比静态Latch和Register 简单(2)基于在寄生电容上存储电荷,由于漏电需要周期刷新(或经常更新数据)(3)不破坏的读信息:因此需要输入高阻抗的器件传输门构成的动态边沿触发寄存器(只需8 个晶体管,节省功耗和提高性能,甚至可只用NMOS 实现)动态节点。
时序逻辑电路
输出 F
0 0 0 0 0 1 0 1
/0
100
/0 /0
011
正常情况下,触发器状态在000~101循环, 但若由于干扰使电路的状态为110或111, 也可以在1、2个时钟后回到以上的主循环。
这称为电路具有自启动能力
例2.2
分析图示时序逻辑电路
解:状态表的另一种形式:
CP
0 1
Q3 Q2 Q1
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1
0 0 0
0
可见,每来一个CP脉冲触发器作加1计算,每6个脉冲一个循环,所以这是一个6进 制加法计数器。
例2.2
分析图示时序逻辑电路
解:状态表的另一种 形式:
CP
0 1
Q3 Q2 Q1
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1
F
0 0 0 0 0 1
画时序图:
CP Q1 Q2 Q3
J1 X J 2 XQ 1 K 1 XQ 2 K2 X
Q
n 1
JQ
n
KQn
得到各触发器的次态方程:
Q Q
n 1 1 n 1 2
X Q 1 XQ 2 Q 1 X Q 2 Q 1 XQ 2
例2.4
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
分析图示时序逻辑电路
Q Q
输入
X 0 0 0 0 1 1 1
时序逻辑电路
1 2 3 4 5 6 时序逻辑电路的基本概念 时序逻辑电路的分析 同步时序电路的设计 计数器 寄存器 算法状态机
时序逻辑电路
数字电路分为 1. 组合电路: 2. 时序电路:
电路在某一给定时刻的输出 还取决于前一时刻电路的状态
时序逻辑电路
3 . 异步减 法计 数器
(1)3位递减计数器的状态
(2)电路组成
二 、 十进制计数器
十进制递减计数器的状态
1.电路组成
异步十进制加法计数器
2.工作原理
(1)计数器输入0~9个计数脉冲时,工作过程与4位二进制异步加法计数器完 全相同,第9个计数脉冲后,Q3Q2Q1Q0状态为1001。 (2)第10个计数脉冲到来后,此时计数器状态恢复为0000,跳过了1010~1111 的6个状态,从而实现842lBCD码十进制递增计数的功能。
④ 最 高 位 触 发 器 FF 3 是 在 Q 0 、 Q 1 、 Q 2 同 时 为 1 时 触 发 翻 转 , 即 FF 0 ~ FF 2 原均为 1 ,作加 l 计数时,产生进位使 FF 3 翻转为 l 。
(2)电路组成
4位二进制同步加法计数器逻辑图
工
程
应
用
计数不正常的故障检测 第一步,先查工作电源是否正常;第二步,检查触 发器的复位端是否被长置成复位状态;第三步,用示波器观测计数脉冲是否加到 了触发器的CP端;第四步,替换触发器,以确定集成电路是否损坏。
第二节 计数器
在数字系统中,能统计输入脉冲个数的电路称为计数器。
一 、二进 制计 数器 1 . 异步二 进制 加法计 数器
每输入一个脉冲,就进行一次加 1 运算的计数器称为加法 计数器,也称为递增计数器。 4 个 JK 触发器构成的异步加 法计数器如下图所示。
图中 FF 0 为最低位触发器,其控制端 C l 接收输入脉冲,输 出信号 Q 0 作为触发器 FF 1 的 CP , Q 1 作为触发器 FF 2 的 CP , Q 2 作为 FF 3 的 CP 。各触发器的 J 、 K 端均悬空,相当于 J = K =1 ,处于计数状态。各触发器接收负跳变脉冲信号时 状态就翻转,它的时序图见下图。
时序逻辑电路的特点和分类
时序逻辑电路的特点和分类一、时序逻辑电路的概念时序逻辑电路是由触发器和组合逻辑电路组成的,具有存储功能和状态转移功能。
时序逻辑电路的输出不仅取决于输入,还与先前状态有关。
因此,它们可以用来实现计数器、寄存器、状态机等。
二、时序逻辑电路的特点1. 存储功能:时序逻辑电路可以存储先前的状态,并在需要时将其恢复。
2. 状态转移功能:时序逻辑电路可以根据输入信号和当前状态,决定下一个状态。
3. 时钟信号:时序逻辑电路需要一个稳定的时钟信号来控制状态转移。
4. 产生延迟:由于触发器需要时间来响应输入信号并更新其输出,因此时序逻辑电路会产生一定的延迟。
三、时序逻辑电路的分类1. 同步电路:同步电路是指所有触发器都受到相同的时钟信号控制,以确保所有触发器同时更新其输出。
同步电路具有可靠性高、抗干扰能力强等特点。
2. 异步电路:异步电路是指不同触发器受到不同的控制信号,可以实现更灵活的状态转移。
但是,异步电路容易出现冲突和竞争条件,需要设计者特别注意。
3. 时序组合逻辑电路:时序组合逻辑电路是指由触发器和组合逻辑电路组成的复杂电路。
它可以实现更复杂的状态转移和计算功能,但也需要更复杂的设计和调试。
四、时序逻辑电路的应用1. 计数器:计数器是最常见的时序逻辑电路之一,可以用于计数、定时等应用。
2. 寄存器:寄存器可以存储数据,并在需要时将其恢复。
它通常与处理器或其他数字系统一起使用。
3. 状态机:状态机是一种特殊类型的时序逻辑电路,可以实现复杂的状态转移和控制功能。
它常用于控制系统、通信协议等领域。
4. 数字信号处理:数字信号处理通常涉及到大量的状态转移和计算操作,因此需要使用大量的时序逻辑电路来实现。
五、总结时序逻辑电路具有存储功能和状态转移功能,并需要稳定的时钟信号来控制状态转移。
根据不同的控制方式和功能需求,可以将其分为同步电路、异步电路和时序组合逻辑电路。
时序逻辑电路在计数器、寄存器、状态机、数字信号处理等领域有广泛的应用。
电子技术习题解答.第8章.触发器和时序逻辑电路及其应用习题解答
第8章 触发器和时序逻辑电路及其应用习题解答8.1 已知基本RS 触发器的两输入端D S 和D R 的波形如图8-33所示,试画出当基本RS 触发器初始状态分别为0和1两种情况下,输出端Q的波形图。
图8-33 习题8.1图解:根据基本RS 触发器的真值表可得:初始状态为0和1两种情况下,Q的输出波形分别如下图所示:习题8.1输出端Q的波形图8.2 已知同步RS 触发器的初态为0,当S 、R 和CP 的波形如图8-34所示时,试画出输出端Q的波形图。
图8-34 题8.2图解:根据同步RS 触发器的真值表可得:初始状态为0时,Q的输出波形分别如下图所示:习题8.2输出端Q的波形图8.3 已知主从JK触发器的输入端CP、J和K的波形如图8-35所示,试画出触发器初始状态分别为0时,输出端Q的波形图。
图8-35 习题8.3图解:根据主从JK触发器的真值表可得:初始状态为0情况下,Q的输出波形分别如下图所示:习题8.3输出端Q的波形图8.4 已知各触发器和它的输入脉冲CP的波形如图8-36所示,当各触发器初始状态均为1时,试画出各触发器输出Q端和Q端的波形。
图8-36 习题8.4图解:根据逻辑图及触发器的真值表或特性方程,且将驱动方程代入特性方程可得状态方程。
即:(a )J =K =1;Qn +1=n Q,上升沿触发 (b)J =K =1;Qn +1=n Q, 下降沿触发 (c)K =0,J =1;Qn +1=J n Q+K Qn =1,上升沿触发 (d)K =1,J =n Q;Qn +1=J n Q+K Qn =n Qn Q+0·Qn =n Q,上升沿触发 (e)K =Qn ,J =n Q;Qn +1=J n Q+K Qn =n Qn Q+0=n Q,上升沿触发 (f)K =Qn ,J =n Q;Qn +1=J n Q+K Qn =n Qn Q+0=n Q,下降沿触发, 再根据边沿触发器的触发翻转时刻,可得当初始状态为1时,各个电路输出端Q的波形分别如图(a )、(b )、(c )、(d )、(e )和(f )所示,其中具有计数功能的是:(a )、(b )、(d )、(e )和(f )。
《电子技术基础》课程标准
《电子技术基础》课程标准课程代码:学时:116 学分:7一、课程的地位与任务《电子技术基础与技能》是一门主干专业课和专业基础课程,其先修课程为《电工基础与技能》,后续课程为专业课程。
通过《电子技术基础与技能》的教学,使学生了解和掌握电子技术的基础知识和基础技能,培养学生分析解决电子技术问题的能力,为今后学习后续课程和从事相关电子技术方面的实际工作打下扎实的理论基础。
二、课程的主要内容及学时分配1.课程的主要内容第一章二极管及应用第一节晶体二极管的特性、结构与分类(1)二极管器件的结构及电路符号(2)二极管的伏安特性(3)二极管的主要参数(4)特殊二极管第二节整流电路及应用(1)整流电路的组成、作用及工作原理;(2)半波整流电路及元件选用(3)桥式整流电路及元件选用第三节滤波电路(1)电容滤波电路及输出电压的估算(2)电感滤波电路(3)复式滤波电路第二章三极管及放大电路基础第一节晶体三极管及应用(1)晶体三极管的结构及符号(2)晶体三极管的电流放大作用(3)晶体三极管的伏安特性曲线(4)晶体三极管的主要参数(5)晶体三极管的测试第二节三极管基本放大电路(1)放大电路的基本知识(2)三极管基本放大电路(3)放大器中电流、电压符号规定(4)放大电路的工作原理(5)放大电路三种组态特点第三节放大电路的分析方法(1)估算静态工作点(2)估算交流参数第四节静态工作点稳定的放大电路(1)放大电路静态工作点不稳定的原因(2)分压式偏置放大电路(3)电路参数的估算第五节多级放大电路(1)多级放大器的组成(2)多级放大电路的耦合方式(3)多级放大器的简单分析第六节场效应晶体管放大器(1)场效应管的结构及符号(2)场效应晶体管的特性曲线(3)场效应晶体管电压放大作用(4)场效应晶体管的使用注意事项第三章常用放大器第一节放大电路中的反馈及负反馈(1)反馈放大电路的组成(2)反馈的分类及判别方法(3)负反馈的四种组态及其判别第二节功率放大电路的基本要求及分类(1)对功率放大电路的基本要求(2)功率放大器的分类第三节双电源互补对称电路(OCL电路)(1)电路基本结构(2)工作原理(3)输出功率和效率(4)交越失真及其消除方法第四节单电源互补对称电路(OTL电路)(1)电路基本结构(2)工作原理(3)输出功率和效率第五节集成运算放大器(1)集成运算放大器的结构和特点(2)集成运算放大器的应用第四章直流稳压电源第一节稳压二极管并联型稳压电路(1)电路组成(2)工作原理(3)电路特点第二节三极管串联型稳压电路(1)电路组成(2)工作原理(3)输出电压VO的调节第三节集成稳压器(1)三端固定集成稳压器(2)三端可调输出集成稳压器(3)直流稳压电路性能指标第四节开关型稳压电源(1)开关型稳压电源的组成(2)开关型稳压电源的原理图(3)开关型稳压电源稳压原理第五章数字电路基础第一节数字电路基本知识(1)数字电路的应用(2)数字电路的优点(3)数字信号(4)数字信号的表示方法第二节数制与码制(1)数制(2)不同数制间的转换(3)码制第三节逻辑门电路(1)基本逻辑门电路(2)集成TTL门电路第四节集成逻辑门电路(1)普通TTL集成门电路(2)OC门(3)三态输出门(4)TTL门电路使用注意事项第五节基本逻辑运算(1)逻辑代数运算定律(2)逻辑函数的公式化简第六章组合逻辑电路第一节组合逻辑电路的基础知识(1)组合逻辑电路的特点及结构(2)组合逻辑电路的分析(3)组合逻辑电路的设计(4)组合逻辑部件的种类第二节编码器(1)二进制编码器(2)二一十进制编码器(3)优先编码器第三节数据选择器与分配器(1)数据选择器(2)数所分配器第四节译码器(1)通用译码器(2)二一十进制译码器(3)常用数码显示器第七章触发器第一节RS触发器(I)基本RS触发器(2)同步RS触发器第二节触发器的几种触发方式(1)同步触发(2)上升沿触发(3)下降沿触发(4)主从触发第三节JK触发器(1)JK触发器的构成(2)JK触发器的逻辑功能(3)集成JK触发器第四节D触发器(1)D触发器的结构与符号(2)D触发器的逻辑功能(3)集成D触发器第五节T触发器(1)电路组成(2)逻辑功能第八章时序逻辑电路第一节寄存器(1)数码寄存器(2)移位寄存器第二节计数器(1)异步计数器(2)同步计数器第九章脉冲波形的产生与变换第一节555集成定时器(1)555集成定时器的组成(2)555集成定时器的基本功能第二节555集成定时器的应用(1)555集成定时器组成多谐振荡器(2)555集成定时器组成单稳态触发器第十章A/D转换与D/A转换第一节A/D转换器(1)A/D转换器的组成及基本工作原理(2)A/D转换器主要技术指标(3)A/D转换器的常见类型(4)A/D转换器的典型应用第二节D/A转换器(1)D/A转换器的工作原理(2)D/A转换器的指标(3)D/A转换的典型应用2.学时分配本课程在注重学生基础理论知识理解的同时,要求更侧重对学生实践能力的培养,并具有一定分析问题、解决问题的能力。
时序逻辑电路习题解答
5-1分析图所示时序电路的逻辑功能,写出电路的驱动方程、状态方程和输出方程, 画出电路的状态转换图和时序图。
解:从给定的电路图写出驱动方程为:D o (Q 0Q i n)e Q 2D i Q 01D 2 Q i nQ 01 1(Q 0Q n)eQ ;Q i n 1Q 0Q 21Q ;由电路图可知,输出方程为Z Q ;CLK将驱动方程代入D 触发器的特征方程Q n 1D ,得到状态方程为:5-1(a )所示,时序图如图题解Z图题5-1图根据状态方程和输出方程,画出的状态转换图如图题解题解5-1(a )状态转换图综上分析可知,该电路是一个四进制计数器。
5-2分析图所示电路的逻辑功能,写出电路的驱动方程、状态方程和输出方程,画出电路的状态转换图。
A 为输入变量。
解:首先从电路图写出驱动方程为:D o A& D i A Qg :A (Q : Q i n)将上式代入触发器的特征方程后得到状态方程Q 0 1AQ :Q :1 AQ 0Q :A (Q nQ :)电路的输出方程为:CLKQ i12345——-A1 11 t----------- 1------------ 1|| 1 » 1 1 1----------- 1 ---------- 1 --------------►CLK0 Q 2/Z 仝题解5-1(b )时序图0 Q o 胃AY图题5-2图丫AQoQ;根据状态方程和输出方程,画出的状态转换图如图题解5-2 所示综上分析可知该电路的逻辑功能为:当输入为0时,无论电路初态为何,次态均为状态" 00”,即均复位;当输入为1时,无论电路初态为何,在若干CLK 的作用下,电路最终回到状态“10”。
5-3已知同步时序电路如图(a )所示,其输入波形如图 (b )所示。
试写出电路的驱动方 程、状态方程和输出方程,画出电路的状态转换图和时序图,并说明该电路的功能。
CLK 1 2345678(b )输入波形 图题5-3图解:电路的驱动方程、状态方程和输出方程分别为:J 。
时序逻辑电路
第六章时序逻辑电路时序逻辑电路简称时序电路,与组合逻辑电路并驾齐驱,是数字电路两大重要分支之一。
本章首先介绍时序逻辑电路的基本概念、特点及时序逻辑电路的一般分析方法。
然后重点讨论典型时序逻辑部件计数器和寄存器的工作原理、逻辑功能、集成芯片及其使用方法及典型应用。
最后简要介绍同步时序逻辑电路的设计方法。
6.1 时序逻辑电路的基本概念一.时序逻辑电路的结构及特点时序逻辑电路——电路任何一个时刻的输出状态不仅取决于当时的输入信号,还与电路的原状态有关。
时序电路中必须含有具有记忆能力的存储器件。
存储器件的种类很多,如触发器、延迟线、磁性器件等,但最常用的是触发器。
由触发器作存储器件的时序电路的基本结构框图如图6.1.1所示,一般来说,它由组和电路和触发器两部分组成。
1 X i X Z1 Z jÊäÈëÐźÅÐźÅÊä³ö·¢Æ÷´¥·¢ÆÐźÅÊä³öÐźÅͼ6.1.1 ʱÐòÂß¼µç·¿òͼ二.时序逻辑电路的分类按照电路状态转换情况不同,时序电路分为同步时序电路和异步时序电路两大类。
按照电路中输出变量是否和输入变量直接相关,时序电路又分为米里(Mealy)型电路和莫尔(Moore)型电路。
米里型电路的外部输出Z既与触发器的状态Q n有关,又与外部输入X有关。
时序逻辑电路习题解答
自我测验题1.图T4.1所示为由或非门构成的基本SR锁存器,输入S、R的约束条件是。
A.SR=0B.SR=1C.S+R=0D.S+R=1QG22QRS图T4.1 图T4.22.图T4.2所示为由与非门组成的基本SR锁存器,为使锁存器处于“置1”状态,其RS⋅应为。
A.RS⋅=00C.RS⋅=10D.RS⋅=113.SR锁存器电路如图T4.3所示,已知X、Y波形,判断Q的波形应为A、B、C、D 中的。
假定锁存器的初始状态为0。
XYXYABCD不定不定(a)(b)图T4.34.有一T触发器,在T=1时,加上时钟脉冲,则触发器。
A.保持原态B.置0C.置1D.翻转5.假设JK触发器的现态Q n=0,要求Q n+1=0,则应使。
A.J=×,K=0B.J=0,K=×C.J=1,K=×D.J=K=16.电路如图T4.6所示。
实现AQQ nn+=+1的电路是。
A AA AA .B .C .D .图T4.67.电路如图T4.7所示。
实现n n Q Q =+1的电路是 。
CPCPCPA .B .C .D .图T4.78.电路如图T4.8所示。
输出端Q 所得波形的频率为CP 信号二分频的电路为 。
1A . B . C .D .图T4.89.将D 触发器改造成T 所示电路中的虚线框内应是 。
TQ图T4.9A .或非门B .与非门C .异或门D .同或门 10.触发器异步输入端的作用是 。
A .清0 B .置1 C .接收时钟脉冲 D .清0或置1 11.米里型时序逻辑电路的输出是 。
A .只与输入有关B .只与电路当前状态有关C .与输入和电路当前状态均有关D .与输入和电路当前状态均无关12.摩尔型时序逻辑电路的输出是 。
A .只与输入有关 B .只与电路当前状态有关C .与输入和电路当前状态均有关D .与输入和电路当前状态均无关13.用n 只触发器组成计数器,其最大计数模为 。
A .nB .2nC .n 2D .2 n14.一个5位的二进制加计数器,由00000状态开始,经过75个时钟脉冲后,此计数B .01100C .01010D .00111图T4.1516.电路如图T4.16所示,假设电路中各触发器的当前状态Q 2 Q 1 Q 0为100,请问在时钟作用下,触发器下一状态Q 2 Q 1 Q 0为 。
时序逻辑电路
第八章时序逻辑电路第一节寄存器一、单项选择题1.N个触发器可以构成能寄存位二进制数码的寄存器。
()A.N-1B.NC.N+1D.2N2.存储8位二进制信息要个触发器。
位移位寄存器,串行输入时经个脉冲后,8位数码全部移入寄存器中。
4.有一个左移移位寄存器,当预先置入1011后,其串行输入固定接0,在4个移位脉冲CP作用下,四位数据的移位过程是()C.D.5.由三级触发器构成环形计数器的计数摸值为( )6.如图8-7所示电路的功能为()A.并行输入寄存器B.移位寄存器C.计数器D.序列信号发生器7.由四位移位寄存器构成的顺序脉冲发生器可产生个顺序脉冲。
()8.现欲将一个数据串延时4个CP的时间,则最简单的办法采用()位并行寄存器位移位寄存器进制计数器位加法器二、判断题1.时序电路中不含有记忆功能的器件。
( )2.移位寄存器74LS194可串行输入并行输出,但不能串行输入串行输出。
()3.时序逻辑电路在某一时刻的输出状态与该时刻之前的输入信号无关。
( )4.时序电路一定不要组合电路。
()三、多项选择题1.寄存器按照功能不同可分为()A.数据寄存器B.移位寄存器C.暂存器D.计数器2.数码寄存器的特点是()A.存储时间短B.速度快C.可做高速缓冲器D.一旦停电后存储数码全部消失3.移位寄存器按移位方式可分为()A.左移移位寄存器B.右移移位寄存器C.双向移位寄存器D.集成移位寄存器第二节计数器一、填空题1.触发器有个稳定状态,它可以记录位二进制码,存储8位二进制信息需要个触发器。
2.按进位体制的不同,计数器可分为计数器和计数器等;按计数过程中数字增减趋势的不同,计数器可分为计数器、计数器和计数器。
3.要构成五进制计数器,至少需要个触发器。
4.设集成十进制(默认为8421码)加法计数器的初态为Q3Q2Q1Q0=1001,则经过5个CP脉冲以后计数器的状态为 .5.在各种寄存器中,存放N位二进制数码需要个触发器。
电子技术全册教案教学设计
电子技术全册教案完整版教学设计第一章:电子技术基础1.1 教案内容:教学目标:了解电子技术的基本概念、电子元件及其符号;教学重点:电子元件的认识和应用;教学难点:电子元件的电路符号及其识别;教学准备:电子元件实物、电路图;教学过程:讲解电子元件的定义、特点及电路符号,展示实物并进行识别练习;教学方法:讲授法、直观演示法、练习法。
1.2 教案内容:教学目标:掌握电子电路的基本组成部分及工作原理;教学重点:电子电路的组成和工作原理;教学难点:电子电路各部分的作用及相互关系;教学准备:电子电路图、实验器材;教学过程:讲解电子电路的组成部分,分析各部分的作用及工作原理,进行实验演示;教学方法:讲授法、实验演示法、分析法。
第二章:半导体器件2.1 教案内容:教学目标:了解半导体器件的分类、特点及应用;教学重点:半导体器件的分类和特点;教学难点:半导体器件的工作原理及应用;教学准备:半导体器件实物、电路图;教学过程:讲解半导体器件的分类、特点,分析其工作原理,展示应用实例;教学方法:讲授法、直观演示法、应用实例分析法。
2.2 教案内容:教学目标:掌握二极管、三极管的基本特性及应用;教学重点:二极管、三极管的特性及应用;教学难点:二极管、三极管的工作原理及应用;教学准备:二极管、三极管实物、测试仪器;教学过程:讲解二极管、三极管的特性,分析其工作原理,进行测试实验;教学方法:讲授法、实验演示法、测试分析法。
第三章:放大电路3.1 教案内容:教学目标:了解放大电路的分类、特点及应用;教学重点:放大电路的分类和特点;教学难点:放大电路的工作原理及应用;教学准备:放大电路图、实验器材;教学过程:讲解放大电路的分类、特点,分析其工作原理,进行实验演示;教学方法:讲授法、实验演示法、分析法。
3.2 教案内容:教学目标:掌握常见放大电路的设计及调试方法;教学重点:放大电路的设计及调试方法;教学难点:放大电路的调试技巧;教学准备:放大电路图、实验器材;教学过程:讲解放大电路的设计原则,分析调试方法,进行实验操作;教学方法:讲授法、实验演示法、操作练习法。
时序逻辑电路的结构
时序逻辑电路的结构时序逻辑电路是一种数字电路,其输出不仅取决于当前的输入,还与之前的输入序列有关。
这种电路主要由组合逻辑电路和存储元件组成,存储元件用来存储状态信息。
下面将从五个方面详细介绍时序逻辑电路的结构。
1.输入和输出信号时序逻辑电路具有一组输入信号和一组输出信号。
输入信号用于改变电路的状态,而输出信号则表示电路的当前状态。
与组合逻辑电路不同的是,时序逻辑电路的输出信号不仅与当前的输入信号有关,还与其内部存储的状态信息有关。
2.存储元件存储元件是时序逻辑电路的核心部分,用于存储状态信息。
常见的存储元件包括触发器和寄存器等。
触发器在特定的时钟脉冲边缘触发下,根据输入信号的变化更新内部状态;寄存器则能够保存一个二进制数位的序列,常用于实现计数器、移位器等功能。
3.逻辑门逻辑门是实现逻辑运算的电路元件,用于处理输入信号并产生输出信号。
在时序逻辑电路中,逻辑门通常与存储元件配合使用,以实现特定的功能。
常见的逻辑门有与门、或门、非门等,这些门电路能够实现基本的逻辑运算。
4.时钟信号时钟信号是时序逻辑电路中控制电路运行的关键信号。
时钟信号通常是一个周期性的脉冲信号,用于控制触发器的触发时刻和状态更新。
在同步时序逻辑电路中,所有存储元件都在同一时钟信号的控制下进行状态更新。
5.反馈信号反馈信号是指从时序逻辑电路的输出端返回的信号,用于影响电路的下一个状态。
反馈信号通常由存储元件的输出提供,并作为输入信号的一部分影响下一个状态的计算。
通过适当的反馈设计,可以实现各种复杂的时序逻辑功能,如计数器、移位器等。
时序逻辑电路是一种重要的数字电路类型,其结构包含输入和输出信号、存储元件、逻辑门、时钟信号和反馈信号等方面。
通过这些组成部分的协同工作,时序逻辑电路能够实现各种复杂的逻辑功能,并在数字系统中得到广泛应用。
了解时序逻辑电路的结构和工作原理对于设计、分析和应用数字系统具有重要意义。
实验八 时序逻辑电路设计实验
实验八时序逻辑电路设计实验一、实验概述本实验是使用74LS74双D触发器构成一个扭环形计数器,以及使用74LS112双JK触发器构成三进制加法计数器。
二、实验目的1、掌握简单的时序电路的设计方法2、掌握简单时序电路的调试方法三、实验预习要求1、查找74LS74、74LS112、74LS00芯片引脚图,并熟悉引脚功能2、复习教材中异步2n进制计数器构成方法及同步2n进制计数器构成方法的内容3、复习同步时序电路和异步时序电路的设计方法4、设计画出用74LS74构成异步四进制减法计数器的逻辑电路图5、设计画出用74LS112构成同步四进制加法计数器的逻辑电路图四、实验原理时序逻辑电路是数字逻辑电路的重要组成部分,时序逻辑电路又称时序电路,主要由存储电路和组合逻辑电路两部分组成。
它和我们熟悉的其他电路不同,其在任何一个时刻的输出状态由当时的输入信号和电路原来的状态共同决定,而它的状态主要是由存储电路来记忆和表示的。
同时时序逻辑电路在结构以及功能上的特殊性,相较其他种类的数字逻辑电路而言,往往具有难度大、电路复杂并且应用范围广的特点。
时序逻辑电路通常可以分为同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路两大类。
同步时序逻辑电路从构成方式来讲,同步时序电路所有操作都是在同一时钟严格的控制下步调一致地完成的。
从电路行为上,同步电路的时序电路公用同一个时钟,而所有的时钟变化都是在时钟的上升沿(或下降沿)完成的。
同步逻辑是时钟之间存在固定因果关系的逻辑,所有时序逻辑都是在同源时钟控制下运行。
注意,在用Verilog HDL实现时,并不要求是同一时钟,而是同源时钟。
所谓的同源时钟是指同一个时钟源衍生频率比值为2的幂次方,且初相位相同的时钟。
异步时序逻辑电路异步时序逻辑电路,顾名思义就是电路的工作节奏不一致,不存在单一的主控时钟,主要是用于产生地址译码七、FIFO和异步RAM的读写控制信号脉冲。
除可以使用带时钟的触发器外,还可以使用不带时钟的触发器和延迟元件作为存储元件;电路状态改变完全有外部输入的变化直接引起。
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模
拟
电
子
技
术
4. 常见类型题
Q1 & A CP Q2 1J C1 =1 1D C1 A B CP CP A B
∧
1K 1 (b)
(a)
CP A B Q1 Q2
∧
(3)输出端有组合门电路的触发器的输出波形的画法
V
O1
模
拟
电
子
技
术
1
& &
Q
1J
CP CP
C1 V
O2
1
1K
∧
CP Q Q V
01
V02
(5)输入信号J、K之间没有约束。 缺点:存在一次变化问题。即主从JK触发器中的主触发器,在 CP=1期间其状态能且只能变化一次,这种变化可以是J、K
变化引起,也可以是干扰脉冲引起,因此其抗干扰能力尚需 进一步提高。
模
拟
电
子
技
术
Q
Q
一次变化问题
G1 & G3 & Qm 从
& G2 & G4 Qm & G6 主 & G8 K CP 1 G9
模
拟
电
子
技
术
2. 状态转换表
J 0 0 0 0 1 1 1 1 K 0 0 1 1 0 0 1 1 Qn 0 1 0 1 0 1 0 1 Q n+1 0 1 0 0 1 1 1 0 功能
Q n 1 Q n
保持
Q n 1 0 Q n 1 1
置0
置1 翻转
Q n 1 Q n
主从JK触发器采用主从控制结构,从根本上解决了输入信号 直接控制的问题,具有 CP=1期间接收输入信号,CP下降 沿到来时触发翻转的特点。
Reset为置0端(或复位端) Set为置1端(或置位端) 图4-1 与非门组成的基本RS触发器 非号“-”:表示低电平有
(a) 逻辑电路 (b)逻辑符号
表示低电 平有效
模
拟
电
子
技
术
2. 状态转换表(特性表)
现态:指触发器输入信号变化前的状态,用Qn表示;
次态:指触发器输入信号变化后的状态,用Qn+1表示。
(4)两个或多个触发器组合的输出波形的画法
Q1 1J C1 1K 1 R Q0 1J C1 1K 1 R A CP A CP
模
拟
电
子
技
术
∧
∧
CP A Q0 Q1
模
拟
电
子
Q1
技
术
Q0
∧
C1
C1
∧
VO
&
1D
1D
A
CP
CP
A
CP A Q0 Q1 V
0
模
拟
电
子
技
术
主要考点
画触发器的波形
模
拟
电
子
技
术
测试题:选择题 1.基本RS触发器,当RD,SD都接高电平时, 该触发器具有( ) A.置“1”功能 B.保持功能 C.不定功能 D.置“0”功能 2. 由与非门构成的基本RS触发器,要使Qn+1=Qn, 则输入信号应为( ) A.SD=RD=1 B.SD=RD=0 C.SD=1,RD=0 D.SD=0,RD=1
(3) 主从触发 有主、从两个触发器,在CP的高/低电平期间交替工作、封 锁, 只在CP的高电平期间(或低电平期间)接收信号RS/JK/D/T, 只在CP的↑或↓边沿总的输出状态更新。
(4) 边沿触发 只在CP的↑或↓边沿触发, 只在CP的↑或↓边沿接收信号RS/JK/D/T, 只在CP的↑或↓边沿状态更新,克服了空翻。
拟
电
子
技
术
以RS触发器为例分析RS触发器的状态转换图。
S 0 0 0 0 1 1 1 1
Qn Qn+1 R 模 拟 电 子 技 术 0 0 0由状态转换表还可以得到状态转换图。 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 箭头表示状 1 1 0 0 1 × 态转换的方 两个圆圈表 1 1 × 向
Q
n 1
Q
n
保持
Q
Q
Q n 1 Q n 保持
G1 & & G2
Q n 1 1
置1
Q n 1 0 置 0
不允许
G3 &
&
G
R
CP
S
模
拟
电
子
技
术
3. 工作波形(又称为时序图,设初态为0 )
置1
保持
置0
置1
图4-7 同步RS触发器的时序图
模
拟
电
子
技
术
同步RS触发器的特点总结:
(1)有两个互补的输出端,有两个稳定的状态。 (2)有复位(Q=0)、置位(Q=1)、保持原状态三种功能。 (3)R为复位输入端,S为置位输入端,高电平有效 (4)状态改变的时刻取决于CP时钟脉冲
模
拟
电
子
技
术
6.要使边沿触发型JK触发器具有Qn+1= Q n的功能, 其输入信号必须满足 A.J=K=0 B.J=K=1 C.J=1,K=0 D.J=0,K=1
模
拟
电
子
技
术
3. 基本RS触发器的时序图(设初态为0) 通常用虚线或阴影表示触发器处于不定状态。
置1
置0
不定 置1
不允许
模
拟
电
子
技
术
触发器的不定状态有两种含义: 一、Q= Q =1时, 触发器既不是0状态,也不是1状态;
二、R、S 同时从0回到1时, 触发器的新状态不能预先确
技
术
基本触发器的特点总结:
拟
电
子
技
术
(1)有两个互补的输出端,有两个稳定的状态。
(2)输出与D相同
(3)状态改变的时刻取决于CP时钟脉冲的边沿
(可以是上跳沿,也可以是下跳沿)
(4)没有一次变化问题
模
拟
电
子
技
术 特性表
8.1.5 T触发器和T’触发器
逻辑符号
T
1T
Q Q
CP >C 1
特性方程
T 0 0 1 1
Qn
0 1 0 1
CP J K =0
Q
G5 & G7 & J
模
拟
电
子
技
术
Q G1 G3 Q G2 G4 Qm & G6 主 1 D CP & G8 1
8.1.4 D触发器
1.逻辑符号和电路结构
& & 从 1
& &
Qm G5 G7 & &
模
拟
电
子
技
术
3. 状态转换表
4. 时序图
1 2 3 4 5
CP D
Q
模
边沿D触发器的特点总结:
示状态0和1
在箭头旁边用文字 图4-16 或符号表示实现转 换所必备的条件
RS触发器的状态转换图
逻辑符号模 状态转换表 时序图 特性方程 状态转换图
拟
电
子
技
术
3. 触发方式 模 拟 电 子 技 术
(1) 基本RS触发器 直接电平触发(低电平有效/高电平有效),无CP (2) 同步触发 CP的(高/低)电平期间触发, 在整个电平期间接收信号RS/JK/D/T, 在整个电平期间状态相应更新,所以存在空翻。
模
拟
电
子
技
术
触发器是构成时序逻辑电路的基本单元电路。 授课思路:基本RS触发器---同步RS触发器---主从 RS触发器---主从JK触发器---边沿D触发器 符号---结构---状态表(真值表)---波形图 解题思路:画时序图
模
拟
电
子
技
术
8.1.1 RS触发器(与非门构成)
1. 电路组成及逻辑符号 1状态:Q=1、 Q =0 0状态:Q=0、 Q =1
缺点:有空翻现象
模
拟
电
子
技
术
4.同步触发器的空翻 同步触发器在一个CP脉冲作用后,出现两次或 两次以上翻转的现象称为空翻。 1 3
2
下面介绍几种能克服空翻的触发器。 图4-8 同步RS触发器的空翻现象
模
拟
RS触发器练习题
电
子
技
术
例一 已知如图基本RS触发器R和S的输入波形,试画出输出Q 和端的波形(设初始状态为Q=0)。
模
拟
电
子
技
术
本节需掌握
触发器特点? 基本RS触发器的功能(认识符号, 任意给定输入波形会画输出波形)
什么叫现态?次态
基本RS触发器的触发方式?(电平)
模
拟
电
子
技
术
8.1.2 同步RS触发器
1.电路组成及逻辑符号
CP: 时钟脉冲 同步:触发器状态的改变与时钟脉冲同步。 图4-6 同步RS触发器CP输入控制。) (同步触发器的状态更新时刻:受 (a) 逻辑电路 (b)逻辑符号 触发器更新为何种状态:由触发输入信号决定。
Q n 1
0 1 1 0