数字设计课件 第七章 时序逻辑设计原理2.ppt

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时序逻辑电路ppt课件PPT学习教案

时序逻辑电路ppt课件PPT学习教案

2021/8/13
24
(2)顺序负脉冲
第24页/共114页
2021/8/13
25
5.2 二进制计数器
5.2.1 异步二进制计数器 5.2.2 同步二进制计数器
第25页/共114页
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26
5.2 二进制计数器
计数器:用以统计输入时钟脉冲CP个数的电路。 计数器的分类:
1.按计数进制分 二进制计数器:按二进制数运算规律进行计数的 电路称作二进制计数器。 十进制计数器:按十进制数运算规律进行计数的 电路称作十进制计数器。 任意进制计数器:二进制计数器和十进制计数器 之外的其它进制计数器统称为任意进制计数器。
出 Q1 Q2
Q3
0
1
0000
1
1
1000
2
0
1100
3
1
0110
4
0
1011
5
0
0101
6
0
0010
7
0
0001
8
0
0000
第13页/共114页
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④ 时序图
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并行图5输-5出 4位右移位寄存器时序图
第14页/共114页
串行输出
15
(2)左移位寄存器
串行 输入
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图5-4 4位右移位寄存器
第12页/共114页
同步时序 逻辑电路
13
② 工作过程
指③逐位状将依态数次表码输11入01)右。移串行输入给寄存器(串行输入是
在接收数表码5-前2 ,4从位右输移入位端寄输存入器状一态个表负脉冲把各触
发器置为0状态(称为清零)。

《时序逻辑电路分析》课件

《时序逻辑电路分析》课件
优化触发器设计
采用低功耗、高速的触发器设计,减少资源占用。
提高工作速度的优化方法
并行处理
通过并行处理技术,提高电路的工作 速度。
时钟分频与倍频
根据电路的工作频率需求,合理选择 时钟的分频与倍频方案,以优化工作 速度。
THANKS
感谢观看
REPORTING
PART 03
时序逻辑电路的设计
REPORTING
同步设计法
01
同步设计法定义
同步设计法是一种基于时钟信号 的设计方法,用于构建时序逻辑
电路。
03
优点
同步设计法具有较高的可靠性和 稳定性,能够实现复杂的逻辑功
能。
02
工作原理
在同步设计法中,所有操作都严 格在时钟信号的驱动下进行,保 证了电路的稳定性和可靠性。
《时序逻辑电路分析 》PPT课件
REPORTING
• 时序逻辑电路概述 • 时序逻辑电路的分析方法 • 时序逻辑电路的设计 • 时序逻辑电路的应用 • 时序逻辑电路的优化设计
目录
PART 01
时序逻辑电
时序逻辑电路的定义、特点
时序逻辑电路的特点包括
具有记忆功能、具有时钟信号控制、具有输入信号和输出信号等。
时序逻辑电路的基本组成
时序逻辑电路由触发器、组合逻 辑电路和时钟信号源三部分组成 。
组合逻辑电路用于实现输入信号 到输出信号的逻辑变换,主要由 门电路组成。
总结词:时序逻辑电路的基本组 成
触发器是时序逻辑电路中的核心 元件,用于存储状态信息,常见 的触发器有RS触发器、D触发器 、JK触发器和T触发器等。
04
异步时序逻辑电路是指触发器的时钟输入端接在不同的时钟源上,时 钟信号独立作用于各个触发器,实现状态异步转换。

时序逻辑电路PPT课件

时序逻辑电路PPT课件
时序逻辑电路可以分为同步时序 逻辑电路和异步时序逻辑电路, 其中同步时序逻辑电路是最常用 的类型。
工作原理
状态表示
时序逻辑电路中的状态通常由存储元件(如触发器)来存储,根据 输入信号的变化,电路的状态会随之改变。
状态转移
时序逻辑电路中的状态转移是由输入信号和当前状态共同决定的, 根据一定的逻辑关系,电路会从一个状态转移到另一个状态。

02
可编程逻辑控制器(PLC)
在工业控制系统中,时序逻辑电路用于实现可编程逻辑控制器,用于自
动化控制和数据处理。
03
传感器接口
时序逻辑电路用于实现传感器接口电路,将传感器的模拟信号转换为数
字信号,并传输给微控制器或可编程逻辑控制器进行处理。
04
CATALOGUE
时序逻辑电路的优化
优化设计
设计
使用基本的逻辑门电路, 根据需求逐一设计电路。
自动化工具设计
使用EDA(电子设计自动 化)工具进行设计,提高 设计效率。
混合设计
结合手工设计和自动化工 具设计,根据具体情况选 择合适的设计方法。
设计工具
硬件描述语言
使用Verilog或VHDL等硬件描述语言进行设计。
EDA工具
时序逻辑电路
目录
• 时序逻辑电路简介 • 时序逻辑电路设计 • 时序逻辑电路的应用 • 时序逻辑电路的优化 • 时序逻辑电路的发展趋势
01
CATALOGUE
时序逻辑电路简介
定义与分类
定义
时序逻辑电路是一种具有记忆功 能的电路,它能够根据输入信号 的变化,按照一定的逻辑关系, 输出相应的信号。
分类
输出信号
时序逻辑电路的输出信号是根据当前状态和输入信号来确定的,它会 随着状态的变化而变化。

数字电路 第七章 时序逻辑电路

数字电路 第七章  时序逻辑电路

/0 001
/0
010 /0
101
100 /1 /0
011
结论:该电路是一个同步五进制( ⑥ 结论:该电路是一个同步五进制(模5)的加 法计数器,能够自动启动, 为进位端. 法计数器,能够自动启动,C为进位端.
§7.3 计数器
7.3.1 计数器的功能和分类
1. 计数器的作用
记忆输入脉冲的个数;用于定时,分频, 记忆输入脉冲的个数;用于定时,分频,产 生节拍脉冲及进行数字运算等等. 生节拍脉冲及进行数字运算等等.
1 0 1 0 1 0 1 0
3. 还可以用波形图显示状态转换表. 还可以用波形图显示状态转换表.
CP Q0 Q1 Q2
思考题: 思考题:试设计一个四位二进制同步加法计数 器电路,并检验其正确性. 器电路,并检验其正确性.
7.3.4 任意进制计数器的分析
例:
Q2 J2 Q2 K2 Q1 J1 Q1 K1 Q0 J0 Q0 K0
第七章 时序逻辑电路
§7.1 概述 §7.2 时序逻辑电路的分析方法 §7.3 计数器 §7.4 寄存器和移位寄存器 §7.5 计数器的应用举例
§7.1Байду номын сангаас概述
在数字电路中, 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 输出不仅决定于该时刻的输入,而且还和 电路原来的状态有关者 电路原来的状态有关者,都叫做时序逻辑 电路,简称时序电路 时序电路. 电路,简称时序电路. 时序电路的特点:具有记忆功能. 时序电路的特点:具有记忆功能.
下面将重点 讨论蓝颜色 电路—移位 电路 移位 寄存器的工 寄存器的工 作原理. 作原理. D0 = 0 D1 = Q0 D2 = Q1 D3 = Q2

第七章-时序逻辑设计原理PPT课件

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4
Chapter 7
7.1 Bistable Element
1
feedback
2
Q is the state variable
• Output variable:Q,Q_L,and Q_L=Q’ • Two stable states:
Q=0、Q_L=1
Q=1、Q_L=0
5
Chapter 7
analysis with transfer characteristic
13
Chapter 7
3、S-R latch with enable
SQ C RQ
forbidden
metastable still exist
14
Chapter 7
4、D latch
S
R DQ CQ
15
保持
characteristic equation Q*=D (C=1)
transfer data transparently
c) CLK=1, UM hold last QM, so Q hold last Q。
18
Chapter 7
• Only at the rising edge of clock signal, D
input could be transferred to Q output.
Dynamic-input indicator, meaning edge-triggered.
27
Chapter 7
JK flip-flop timing diagram
SM
QM
J
SQ
SQ
K
RM
C R
Q QM_L
C R

时序逻辑电路讲解ppt

时序逻辑电路讲解ppt

Q JQ C KQ
CP
J K AQn AQn ,A与Qn是异或关系
A与Qn相同时, J K 0 Qn1 Qn 具有保持原状态功能
A与Qn不同时,J K 1 Qn1 Qn 具有计数功能
时序逻辑电路
特点:
在数字电路中,凡就是任一时刻得稳定输出不仅决定 于该时刻得输入,而且还与电路原来得状态有关者,都 叫做时序逻辑电路,简称时序电路。
3、动作特点: 在CP=1得全部时间里,输入信号 得变化都对主触发器起控 制作用,所以当CP下降沿到达时从触发器得状态不仅仅由 此时刻输入信号得状态决定,还必须考虑整个CP=1期间输 入信号得变化过程。
三、 主从RS、JK触发器
主从RS触发器 的图形符号
S
1S
Q
CP C1
R
1R
Q
主从JK触发器 的图形符号
4. 根据状态转换情况总结电路功能。
例:时序电路见下图, FF1~FF3为主从JK触发器、下降沿动作。 分析其逻辑功能。输入端悬空时等同逻辑1。
1J
Q1
C1
1K
Q1 &
FF1
1J
Q2
C1
1K
Q2
FF2
& 1J Q3 &
1
Y
C1
1K
Q3
FF3 CP
J1 Q2 • Q3
K1 1
1、驱动方程 J2 Q1
RD
0–t1: RD=0、 SD=1
Q=1、Q=0
SD t1 t2 t3 t4 t5 t
t1–t2: RD= SD=0
保持Q=1、Q=0
t2 –t3: RD=1、 SD=0
Q
t
Q=0、Q=1

第七章-时序逻辑电路-ppt课件(全)

第七章-时序逻辑电路-ppt课件(全)
Q Q
图7-3 同步RS触发器的状态转换图
图7-4 同步RS触发器的波形图
时序逻辑电路
d.时序图(波形图)
触发器的功能也可以用输入、输出波形图直观地表现出 来。反映时钟脉冲CP、输入信号R、S及触发器状态Q对应关 系的工作波形图叫时序图。图7-4所示为同步RS触发器的波 形图。
综上所述,描写触发器逻辑功能的方法主要有状态表、 特性方程、激励表、状态转换图和波形图(又称时序图)等五 种。它们之间可以相互转换。
器,与非门G3、G4组成输入控制门电路,控制端信号CP由一
个标准脉冲信号源提供。
(a)逻辑图
(b)逻辑符号
图7-2 同步RS触发器
时序逻辑电路
b.逻辑功能分析
当CP=0时,控制门G3、G4关闭,不管R端和S端的信号如何
变化,G3、G4门都输出1。这时,触发器的状态保持不变。
表7-2 同步RS触发器的状态表
输入状态的变化而改变。
不难看出,同步RS触发器是将R、S信号经G3、G4门倒相
后控制基本RS触发器工作,因此同步RS触发器是高电平触发
翻转,故其逻辑符号中不加小圆圈。同时,外加R、S信号加
到输入端,并不能引起触发器的翻转,只有在时钟脉冲的配 合下,才能使触发器由原来的状态翻转到新的状态。故称 “同步”。由此可得同步RS触发器的状态表7-2。
时序逻辑电路
7.1.2 JK触发器 JK触发器是一种功能比较完善,应用极广泛的触发器。
它的一种典型结构为主从JK触发器。 7.1.2.1 主从JK触发器
(a)逻辑符号
(b)逻辑图
图7-7 主从JK触发器
时序逻辑电路
(1)电路结构
如图7-7所示为主从型JK触发器的逻辑图和逻辑符号。 从整体上看,该电路上下对称,它由上、下两级同步RS触发

最新-7时序逻辑电路设计-PPT文档资料

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on
图7.21 有比CMOS SR锁存器
– 包括一对交叉耦合的反相器,加上4个额外的晶体管来驱动触发 器从一种状态转变到另一种状态,并实现同步
时序逻辑电路设计. 25
合肥工业大学应用物理系
例7.2 时钟控制SR锁存器的晶体管尺寸
2.0
1.5
1.0
Q (Volts)
0.5
0.0 2.0
2.5 3.0 3.5 W/L5 and 6
超大规模集成电路基础
2019
第7章 时序逻辑电路设计
许晓琳 (xu.xiaolin163) 合肥工业大学电子科学与应用物理学院
本章重点
• 寄存器、锁存器、触发器、振荡器、脉冲发生器和施密特触发器的 实现技术
• 静态与动态实现的比较 • 时钟策略的选择
时序逻辑电路设计. 2
合肥工业大学应用物理系
7.1 引言
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
time, nsec
图7.12 传输门寄存器的传播延时模拟
时序逻辑电路设计. 18
合肥工业大学应用物理系
减少了时钟负载的静态主从寄存器
主从边沿触 发寄存器
• 传输门寄存器的缺点是时钟信号的电容负载很大 • 以稳定性为代价降低时钟负载的一个方法是使电路成为有比电路
– T1的尺寸必须比I2更大,才能切换交叉耦合反相器的状态 – 为了避免反向传导, I4必须比I1弱
M5
Q C2
主级 保持 从级 采样
合肥工业大学应用物理系
C2MOS触发器0-0覆盖的情况
• 只要时钟边沿的上升和下降时间足够小,具有CLK和!CLK时钟控制 的这一C2MOS寄存器对时钟的重叠是不敏感的

数字逻辑设计第七章(2)D锁存器

数字逻辑设计第七章(2)D锁存器
8
RD DOUT[3:0]
Xi Yi Ci
X Y
S
CI CO
锁存器的应用
Si Ci+1
串行输入、串行输出 注意:时钟同步
QD Q C CLK
Xi Yi
时钟控制
再谈串行输入 加法器的实现
Ci
暂存
XY CI CO
S
Si
Ci+1
9
触发器
只在时钟信号的边沿改变其输出状态
正边沿 上升沿
负边沿 下降沿
CLK
Q
15
D锁存器 ——电平有效 D触发器 —— 边沿有效
触发器的应用
利用触发器作为移位寄存器(图1)
思考:能否将触发 器改为锁存器(图2) D
F/F
F/F
D Q Q1 D Q Q
CLK Q
CLK Q
D CLK
Q1 Q
16
CLK D
CLK
(图1)
latch
latch
Q1
DQ
DQ Q
CQ
CQ
(图1)
D触发器的定时参数
QQn+*1==SS++RR’’··QQ
Q —— 当前状态(原态、现态)
Q* —— 下一状态(新态、次态)
S·R = 0(约束条件)
31
J K C
C J K Qm Q
32
SQ
SQ
C 主 Qm C 从
RQ
RQ
逻辑符号 Q
JQ QL C
KQ
1 箝位
功能表
C=1期间,
JK Q
0 1
J的变化只引起 Qm改变一次
CLK=1时, 主锁存器不工作,Qm 保持不变 从锁存器工作,将 Qm 传送到输出端

时序逻辑电路ppt课件

时序逻辑电路ppt课件

• 状态表
Reset Start B[0] E Sn
1 x xxx
0 0 x x S0
0 1 x x S0
0
X 0 x S1
0
X 1 x S1
0
X x 0 S2
0
X x 1 S2
Sn+1 Init Add Shr Cnt Done
S0 0 0 0 0 1 S0 0 0 0 0 1 S1 1 0 0 0 1 S2 0 0 0 1 0 S2 0 1 0 1 0 S1 0 0 1 0 0 S0 0 0 1 0 0
Start/Init
assign done = (state == S0); S1
//next state function
Cnt
always @(start or e or state) begin !B[0] case (state)
B[0]/Add
S0: if(start) next_state = S1;
S0
Done
!Start
endcase end
Start/Init
S1
//datapath function
Cnt
always @(posedge clk) begin
!B[0]
B[0]/Add
case (state) S0: if (start) begin
S2
E
Shr
!E
d <= x; b <= y;
X Y Start Reset 44 Clk
乘法器
reg [3:0] a, b, d; reg c; reg [1:0] state, next_state, t;
8 Z Done
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continuously and can changes the outputs at any time. ② flip-flops:samples the circuit’s inputs and changes the output only when a clocking signal is changing.
4
Chapter 7
7.1 Bistable Element
1
feedback
2
Q is the state variable
• Output variable:Q,Q_L,且Q_L=Q’ • Two stable state:
Q=0、Q_L=1 Q=1、Q_L=0
5
Chapter 7
analysis with transfer characteristic
ddpp
Chapter 7 sequential logic design
principles
•state, state variable •latches, flip-flops •analysis •synthesis
sequential circuit
• the outputs depend not only on its current inputs, but also on the past sequence of time, possibly arbitrarily far back in time.
H
level
L
coordinate by signal rising edge or falling edge
• clocked synchronous state machine
all memory of the sequential circuit changes only on a clock edge or signal level.
8
Chapter 7
1、S—R Latches
S-R latch built with NOR Function table
gates
SR Q
Q_L
1
0 0 Last Q lastQ_L hold
01 0
1
reset
10 1
0
set
2
11 0
0 forbR : active high signal
13
Chapter 7
3、S-R latch with enable
SQ C RQ
forbidden
metastable still exist
14
Chapter 7
4、D latch
the time of active level of S or R must be keeping longer than minimum pulse width, or else the
latch may be go into metastable.
11
Chapter 7
(3) symbol and characteristic equation
the stored bit is present on the output Q.
9
Chapter 7
进入亚 稳态
10
Chapter 7
(2) minimum pulse width
S
propagation delay is exist when a transition on S or R input produce a transition on an output signal.
VIN
VOUT
VO1=VI2
stable
INV1
metasta ble
INV2
VOUT=T(VIN)
6
Chapter 7
stable VI1=VO2
7
Chapter 7
7.2 Latches and Flip_Flops
• basic building block • be classified as S-R、D、T、J-K types • definition: ① latch:watches the circuit’s inputs
3
Chapter 7
Some important concepts
• clock
a clock signal is a signal used to coordinate the actions of two or more sequential units.
coordinate
by signal
SQ RQ
current state
QS
0
0
0
0
0
1
characteristic equation for
S-R latch:
0
1
Q*=S+R’Q (S·R=0)
1
0
1
0
1
1
S=R=1, restricted combination 1 1
next state
R Q*
0
0
1
0
0
1
1
d
0
1
1
0
0
1
1
d
12
Chapter 7
2、S-R latch
• built with NAND gates
S_L S Q Q R_L R Q Q_L
S_L 、R_L: active low signals
S_L R_L Q Q_L
0
0
1
1 forbidden
0
1
1
0 set
1
0
0
1 reset
1
1
Last lastQ Q _L hold
Inputs
Combinational
Storage
Logic
Elements
Next
State
State
Outputs
2
Chapter 7
Some important concepts
• state and state variable
state : collection of state variable, contain all the information about the past necessary to account for the circuit’s future behavior.
state variable: the symbol representation of
state. n state
2n possible
variables
states
• finite-state machine
the states of a sequential circuit is always finite.
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