数字电路数字电子技术第5章课件
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精品课件-数字电子技术-第5章
第5章 脉冲产生与变换电路
5.2.2 555
为置0输入端，当
R
=1时，555
R
=0时，定时器的输出OUT为0；当
R
（1） 当高触发端TH＞2 VCC，且低触发端 ＞ 1 VCC
TR
3
3
时，比较器C1输出低电平；C1输出的低电平将RS触发器置为0状
态，即Q=0，使得定时器的输出OUT为0，同时放 电管V
第5章 脉冲产生与变换电路
图5.9 题5.8图
第5章 脉冲产生与变换电路
每一种知识都需要努力， 都需要付出，感谢支持！
第5章 脉冲产生与变换电路 知识就是力量，感谢支持！
第5章 脉冲产生与变换电路 一一一一谢谢大家！！
第5章 脉冲产生与变换电路
（2） 当低触发端 TR ＜
1 VCC，且高触发端TH＜ 3
2 VCC时，比较器C2输出低电平；C2输出的低电平将RS触发
3
器置为1状态，即Q=1，使得 1 VCC 3
的输出OUT和放电管V
＞
TR
2VCC时，定时器
3
根据以上分析，可以得出555定时器的功能表(见表
则可以构成一个单稳态触发器。具体电路及工作波形如图5.3
第5章 脉冲产生与变换电路
图5.3 555 （a） 电路图; （b） 工作波形图
第5章 脉冲产生与变换电路
555
当触发脉冲uI下降沿到来时，
TR＜
1VCC，而 3
TH=uC =0，从555定时器的功能表不难看出，输出端OUT为高电
平，电路进入暂稳态，此时放电管V截止。由于V截
（注：放电管导通时灯灭，因为输出状态是低电平；放 电管截止时灯也灭，因为是高阻状态，所以不能用电平显示
最新版数字电子技术精品电子课件 第5章 脉冲产生与整形电路
第5章 脉冲产生与整形电路
5.1 555定时器
5.1.1
555定时器的电路结构
555定时器的基本电路结构图和逻辑功能示意图，如 图5.1.1 所示。它由用3个5K电阻R组成的电阻分压器、 两个集成运放C1和C2组成电压比较器、基本RS触发器、 输出缓冲级G3，放电整形电路
5.2 多谐振荡器
5.2.1
用555定时器组成多谐振荡器
用555定时器组成的多谐振荡器，由于555定时器内部的电压比 较器灵敏度较高，且采用差分电路的形式，振荡器输出的振荡频率 受电源电压和温度变化的影响很小，输出驱动电流较大，功能灵活， 应用较为广泛。 1. 基本典型电路 用555定时器组成多谐振荡器的基本典型电路如图5.2.1（a）所 示。图中R1、R2和C为定时元件。设接通电源前，电容C 的电压vC=0。
国家级精品资源共享课程《数字电子技术》
第5章 脉冲产生与整形电路
江西现代职业技术学院
王连英
课件编辑制作：程豪 徐芳
第5章 学习目标及重点与难点
学习目标及重点与难点
学习目标
熟悉掌握555定时器的特性及工作原理。 了解多谐振荡器、施密特触发器和单稳态触发器的工作原理 及主要应用。 熟练掌握用555定时器组成多谐振荡器、施密特触发器和单 稳态触发器的典型电路结构及主要参数计算。
第5章 脉冲产生与整形电路
5.1 555定时器
根据以上以典型TTL定时器555基本电路为例工作原理的分析， 有555（或7555）定时器的功能表如表5.1.1 所示。
第5章 脉冲产生与整形电路
5.2 多谐振荡器
5.2 多谐振荡器
多谐振荡器（Multi-harmonic Oscillator）是一种产生
5.1 555定时器
5.1.1
555定时器的电路结构
555定时器的基本电路结构图和逻辑功能示意图，如 图5.1.1 所示。它由用3个5K电阻R组成的电阻分压器、 两个集成运放C1和C2组成电压比较器、基本RS触发器、 输出缓冲级G3，放电整形电路
5.2 多谐振荡器
5.2.1
用555定时器组成多谐振荡器
用555定时器组成的多谐振荡器，由于555定时器内部的电压比 较器灵敏度较高，且采用差分电路的形式，振荡器输出的振荡频率 受电源电压和温度变化的影响很小，输出驱动电流较大，功能灵活， 应用较为广泛。 1. 基本典型电路 用555定时器组成多谐振荡器的基本典型电路如图5.2.1（a）所 示。图中R1、R2和C为定时元件。设接通电源前，电容C 的电压vC=0。
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第5章 脉冲产生与整形电路
江西现代职业技术学院
王连英
课件编辑制作：程豪 徐芳
第5章 学习目标及重点与难点
学习目标及重点与难点
学习目标
熟悉掌握555定时器的特性及工作原理。 了解多谐振荡器、施密特触发器和单稳态触发器的工作原理 及主要应用。 熟练掌握用555定时器组成多谐振荡器、施密特触发器和单 稳态触发器的典型电路结构及主要参数计算。
第5章 脉冲产生与整形电路
5.1 555定时器
根据以上以典型TTL定时器555基本电路为例工作原理的分析， 有555（或7555）定时器的功能表如表5.1.1 所示。
第5章 脉冲产生与整形电路
5.2 多谐振荡器
5.2 多谐振荡器
多谐振荡器（Multi-harmonic Oscillator）是一种产生
数字电子技术基础第五章时序逻辑电路PPT课件
减小功耗
优化电路结构，降低电路的 功耗，减少能源浪费。
提高可靠性
通过优化设计，提高电路的 可靠性和稳定性，降低故障 发生的概率。
提高性能
优化电路结构，提高电路的 响应速度和性能，满足设计 要求。
05 时序逻辑电路的实现技术
基于中小规模集成电路的时序逻辑电路实现技术
概述
中小规模集成电路是将多个晶体管集成在一块芯片上，实现时序逻辑功能。
冒险现象
由于竞争现象的存在，时序逻辑电路 的输出可能会产生短暂的不确定状态， 这种现象称为冒险现象。
04 时序逻辑电路的设计方法
同步时序逻辑电路的设计方法
建立原始状态图
根据设计要求，确定系统的输入和输出变量，并使用状 态图表示系统的状态转换关系。
逻辑方程组
根据状态图和状态编码，列出逻辑方程组，包括状态转 移方程、输出方程和时钟方程。
分类
根据触发器的不同，时序逻辑电 路可分为同步时序电路和异步时 序电路；根据电路结构，可分为 摩尔型和米立型。
时序逻辑电路的功能与特点
功能
实现数据的存储、记忆、计数、分频 等功能。
特点
具有记忆功能、输出状态不仅与当前 输入有关还与之前状态有关、具有时 钟信号控制等。
时序逻辑电路的应用场景
01
02
数字电子技术基础第五章时序逻辑 电路ppt课件
目 录
• 时序逻辑电路概述 • 时序逻辑电路的基本电路的实现技术 • 时序逻辑电路的应用实例
01 时序逻辑电路概述
时序逻辑电路的定义与分类
定义
时序逻辑电路是一种具有记忆功 能的电路，其输出不仅取决于当 前的输入，还与之前的输入状态 有关。
03
数字钟
利用时序逻辑电路实现时 间的计数和显示。
《数字电子技术》课件第5章
如已知CP、D端波形，则D触发器状态波形如图 5 - 14(c)所示。
图 5-14 D触发器状态表、状态图、波形图 (a) 状态表； (b) 状态图； (c) 波形图
5.2.4 T触发器
从上述触发器的功能可看出， 当输入条件决定的新状 态与原状态一致时， CP信号到来时， 触发器状态保持不变。 而在实际中常常要求每来一个CP信号， 触发器必须翻转一 次， 即原态是“0”则翻为“1”, 原态为“1”则翻为“0”。 这种触发器称为T触发器。
图 5 – 1 时序电路框图
时序电路就是通过记忆元件的不同状态，来记忆以
前的状态。设时间t时刻记忆元件的状态输出
为 Q1n(t),Q2n(t),Qln(t) ， 称为时序电路的现态。那么，
在该时刻的输入
x及n (现t) 态 Q的ln(共t) 同作用下，组合
电路将产生输出函数 及Fr控(t)制函数
在异步时序电路中，记忆元件的状态变化不是同时 发生的。这种电路中没有统一的时钟脉冲。任何输入信 号的变化都可能立刻引起异步时序电路状态的变化。
时序电路按输出变量的依从关系来分，又可分为米里 (Mealy)型和莫尔(Moore)型两类。米里型电路的输出是输 入变量及现态的函数，即
F(t) f [x(t),Qn(t)]
为了保证触发器每来一个CP必须翻一次， 在电路上应 加反馈线， 记住原来的状态， 并且导致必翻。 在RS触发 器基础上得到的T触发器为对称型， 它加了反馈线a、 b， 由Q 、接至R、 S端。 由D触发器得到的T触发器为非对称 型， 它加了反馈线a， 由 Q 端接至D端。 如图 5－15 所 示。
图 5 – 15 T触发器 (a) 对称型； (b) 非对称型
图 5 – 5 求例 4 的逻辑表达式 (a) 求Qn+1; (b) 求F
图 5-14 D触发器状态表、状态图、波形图 (a) 状态表； (b) 状态图； (c) 波形图
5.2.4 T触发器
从上述触发器的功能可看出， 当输入条件决定的新状 态与原状态一致时， CP信号到来时， 触发器状态保持不变。 而在实际中常常要求每来一个CP信号， 触发器必须翻转一 次， 即原态是“0”则翻为“1”, 原态为“1”则翻为“0”。 这种触发器称为T触发器。
图 5 – 1 时序电路框图
时序电路就是通过记忆元件的不同状态，来记忆以
前的状态。设时间t时刻记忆元件的状态输出
为 Q1n(t),Q2n(t),Qln(t) ， 称为时序电路的现态。那么，
在该时刻的输入
x及n (现t) 态 Q的ln(共t) 同作用下，组合
电路将产生输出函数 及Fr控(t)制函数
在异步时序电路中，记忆元件的状态变化不是同时 发生的。这种电路中没有统一的时钟脉冲。任何输入信 号的变化都可能立刻引起异步时序电路状态的变化。
时序电路按输出变量的依从关系来分，又可分为米里 (Mealy)型和莫尔(Moore)型两类。米里型电路的输出是输 入变量及现态的函数，即
F(t) f [x(t),Qn(t)]
为了保证触发器每来一个CP必须翻一次， 在电路上应 加反馈线， 记住原来的状态， 并且导致必翻。 在RS触发 器基础上得到的T触发器为对称型， 它加了反馈线a、 b， 由Q 、接至R、 S端。 由D触发器得到的T触发器为非对称 型， 它加了反馈线a， 由 Q 端接至D端。 如图 5－15 所 示。
图 5 – 15 T触发器 (a) 对称型； (b) 非对称型
图 5 – 5 求例 4 的逻辑表达式 (a) 求Qn+1; (b) 求F
《数字电子技术与接口技术试验教程》课件第5章
8
第5章 基于HDL的时序逻辑电路实验
图5-2 边沿D触发器的仿真结果
9
第5章 基于HDL的时序逻辑电路实验 (2) 边沿D触发器的VHDL源代码如下：
--Behavioral D Flip-Flop with Clock Enable and Asynchronous Reset
entity Dflipflop is Port (D,clk,rst,ce : in STD_LOGIC; Q : out STD_LOGIC);
architecture Behavioral of DFF is begin
process(clk, rst,D) begin
if (CLK'event and CLK='1') then if rst ='1' then Q <= '0'; else Q<=D; end if;
end if; end process; end Behavioral;
end if; end process; end Behavioral;
13
第5章 基于HDL的时序逻辑电路实验
(3) 带有置位和清零端的边沿D触发器的约束文件规定
如下：
#Basys2约束文件： NET "clk" LOC ="B8"; //时钟
#Basys2约束文件： NET "clk" LOC ="B8"; //时钟
end Dflipflop;
architecture Behavioral of Dflipflop is begin
process(clk, rst,D,ce)
第5章 基于HDL的时序逻辑电路实验
图5-2 边沿D触发器的仿真结果
9
第5章 基于HDL的时序逻辑电路实验 (2) 边沿D触发器的VHDL源代码如下：
--Behavioral D Flip-Flop with Clock Enable and Asynchronous Reset
entity Dflipflop is Port (D,clk,rst,ce : in STD_LOGIC; Q : out STD_LOGIC);
architecture Behavioral of DFF is begin
process(clk, rst,D) begin
if (CLK'event and CLK='1') then if rst ='1' then Q <= '0'; else Q<=D; end if;
end if; end process; end Behavioral;
end if; end process; end Behavioral;
13
第5章 基于HDL的时序逻辑电路实验
(3) 带有置位和清零端的边沿D触发器的约束文件规定
如下：
#Basys2约束文件： NET "clk" LOC ="B8"; //时钟
#Basys2约束文件： NET "clk" LOC ="B8"; //时钟
end Dflipflop;
architecture Behavioral of Dflipflop is begin
process(clk, rst,D,ce)
数字电路数字电子技术第5章课件
5.2 触发器
D触发器的功能表
D
Qn
Qn+1
0
0
0
0
1
0
1
0
1
1
1
1
D触发器的特性方程为：Qn+1=D
功能
输出状态 同D状态
PPT学习交流
33
5.2 触发器
D触发器的 功能表
D
Qn
Qn+1
功能
0
0
0
0
1
0
输出状
1
0
1
态同D
1
1
1
状态
D触发器的状态转换图：
D=1
D=0
0
1
D=1
D=0
D触发器的驱动表
CP'
S
Q'
R
& G6 1 G9
Q'
& G8
Q
R
CP
S
有效翻转
PPT学习交流
21
3．触发器功能的几种表示方法
5.2 触发器
（1）特性方程
由功能表画出卡诺图得特性方程：
功能表
RS
00 00 01 01
10 10
11 11
Qn Qn+1
功能
00 11
保持
0
1 输出状态
1
1 同S状态
0
0 输出状态
1
0 同S状态
RS
00 00 01 01
10 10
11 11
功能表
Qn Qn+1
功能
0
0
11
保持
0
1 输出状态
数字电子技术时序逻辑电路PPT
CP0 CP0 CP1 CP3 Q0 CP2 Q1
写驱动方程： J 0 K 0 1
J1 J2
Q3 K2
1
K1
1
J 3 Q1Q2
K3 1
写状态方程：
Q0n1 QQ1n2n11
n
Q0
Q3
n
Q2
n
Q1
（CP0 下降沿动作） （Q0 下降沿动作） （Q1下降沿动作）
Q3n 1
Q1Q2
画时序图： 该电路能够自启动。
5.1.2 异步时序逻辑电路的分析方法
异步时序电路的分析步骤：
① 写时钟方程； ② 写驱动方程； ③ 写状态方程； ④ 写输出方程。
[例5-2]试分析图示时序逻辑电路的逻辑功能，列出状态转换 表，并画出状态转换图。
解：图5-7所示电路为1个异步摩尔型时序逻辑电路。 写时钟方程：
Q3n（Q0
下降沿动作）
列状态转换表：
画状态转换图：
5.2 若干常用的时序逻辑电路 5.2.1寄存器
1. 基本寄存器
图5-2 双2位寄存器74LS75的逻辑图
图5-2所示为双2位寄存器74LS75的逻辑图。当 CPA = 1时，
送到数据输入端的数据被存入寄存器，当CPA =0时，存入
寄存器的数据将保持不变。
2n-1 M 2n
然后给电路的每一种状态分配与之对应的触发器状态组合。
4）确定触发器的类型，并求出电路的状态方程、驱动方程 和输出方程。 确定触发器类型后，可根据实际的状态转换图求出电路的状 态方程和输出方程，进而求出电路的驱动方程。
5）根据得到的驱动方程和输出方程，画出相应的逻辑图。
6) 判断所设计的电路能否自启动。
1.同步计数器 1)同步二进制计数器
写驱动方程： J 0 K 0 1
J1 J2
Q3 K2
1
K1
1
J 3 Q1Q2
K3 1
写状态方程：
Q0n1 QQ1n2n11
n
Q0
Q3
n
Q2
n
Q1
（CP0 下降沿动作） （Q0 下降沿动作） （Q1下降沿动作）
Q3n 1
Q1Q2
画时序图： 该电路能够自启动。
5.1.2 异步时序逻辑电路的分析方法
异步时序电路的分析步骤：
① 写时钟方程； ② 写驱动方程； ③ 写状态方程； ④ 写输出方程。
[例5-2]试分析图示时序逻辑电路的逻辑功能，列出状态转换 表，并画出状态转换图。
解：图5-7所示电路为1个异步摩尔型时序逻辑电路。 写时钟方程：
Q3n（Q0
下降沿动作）
列状态转换表：
画状态转换图：
5.2 若干常用的时序逻辑电路 5.2.1寄存器
1. 基本寄存器
图5-2 双2位寄存器74LS75的逻辑图
图5-2所示为双2位寄存器74LS75的逻辑图。当 CPA = 1时，
送到数据输入端的数据被存入寄存器，当CPA =0时，存入
寄存器的数据将保持不变。
2n-1 M 2n
然后给电路的每一种状态分配与之对应的触发器状态组合。
4）确定触发器的类型，并求出电路的状态方程、驱动方程 和输出方程。 确定触发器类型后，可根据实际的状态转换图求出电路的状 态方程和输出方程，进而求出电路的驱动方程。
5）根据得到的驱动方程和输出方程，画出相应的逻辑图。
6) 判断所设计的电路能否自启动。
1.同步计数器 1)同步二进制计数器
精品课件-数字电子技术-第5章
第5章 时序逻辑电路
2) 输出方程表达了电路的外部输出与触发器现态及外部输入 之间的逻辑关系。需要特别注意的是输出Z与触发器的现态Ｑn 有关，而不是与次态Ｑn+1 3) 将1) 中得到的驱动方程代入触发器的特性方程中，得出 每个触发器的状态方程。状态方程实际上是依据触发器的不同 连接，具体化了的触发器的特性方程，它反映了触发器次态与 现态及外部输入之间的逻辑关系。
(1) ① 驱动方程:
T0=1 T1=Q0 T2=Q1Q0 ② 输出方程:
Z=Qn2Qn1Qn0
第5章 时序逻辑电路
③ 求状态方程。将驱动方程带入T
Qn1 T Qn
Q n1 0
T0
Q0n
Q0n
Q n1 1
T1
Q1n
Q0n
Q1n
Q1n Q0n
Q1nQ0n
Q n1 2
T2
Q2n
(Q0nQ1n ) Q2n
第5章 时序逻辑电路
表5-3 例5.1的状态转换表
第5章 时序逻辑电路
② 状态转换图。 由状态转换真值表可以画出状态转换图如图5-5(b)所示。 本例中，三个触发器共有八个状态000，001，…，111。本例 是Moore型电路， 按说输出Z应该画在状态框内，这里采用了 Mealy型电路的画法。但由于没有外部输入，所以X/Z斜线上
仅取决于该时刻电路的输入状态，而且与电路原来的状态有关。 简而言之， 电路的输出状态与时间顺序有关，因此称为时序 逻辑电路。时序逻辑电路具有“记忆”性， 意指必需具有 “记忆”功能的器件来记住电路过去的状态，并与输入信号一 起共同决定电路的输出。
时序逻辑电路的一般结构框图如图5-1所示。
第5章 时序逻辑电路
第5章 时序逻辑电路
数字电子技术基础第5章锁存器与触发器PPT课件
按结构分类
分立元件触发器和集成触发器。
按工作方式分类
边沿触发器和电平触发器。
触发器的工作原理
触发器在输入信号的作用下，通过内部逻辑门电路的开关特性，实现状态的翻转。
触发器的状态翻转通常发生在时钟脉冲的边沿，此时触发器的输出状态将根据输入 信号和内部状态而改变。
触发器具有置位、复位和保持三种基本功能，这些功能可以通过组合不同的逻辑门 电路来实现。
存储器
触发器还可以用于构建更复杂的存储器，如静态随机存取存储器（SRAM）等。在这些存储器中，触发器 用于存储二进制数据，并在需要时提供数据输出。
两者结合的应用实例
• 数字系统：在数字系统中，锁存器和触发器经常结合使用。 例如，在微处理器或数字信号处理系统中，锁存器和触发器 用于实现数据的存储、传输和控制。这些系统中的锁存器和 触发器通常以大规模集成（LSI）或超大规模集成（VLSI） 的形式存在。
VS
中规模集成电路
在中规模集成电路中，我们将学习一些常 见的数字集成电路，例如译码器、编码器 和比较器等。这些集成电路在数字系统中 有着广泛的应用，例如在计算机、通信和 控制系统等。我们将学习这些集成电路的 工作原理、特性和应用。
THANKS
感谢观看
04
锁存器与触发器的比较
工作原理比较
锁存器
在时钟信号的控制下，实现数据的存 储和传输。当控制信号处于高电平时 ，数据被写入锁存器；当控制信号处 于低电平时，数据保持不变。
触发器
具有记忆功能的基本逻辑单元，能够 在时钟信号的控制下，实现数据的存 储和传输。在时钟脉冲的上升沿或下 降沿时刻，数据被写入触发器。
锁存器和触发器在数字电路中有着广 泛的应用，例如在寄存器、计数器和 时序逻辑电路中。在本章中，我们学 习了这些应用的具体实现和原理。
分立元件触发器和集成触发器。
按工作方式分类
边沿触发器和电平触发器。
触发器的工作原理
触发器在输入信号的作用下，通过内部逻辑门电路的开关特性，实现状态的翻转。
触发器的状态翻转通常发生在时钟脉冲的边沿，此时触发器的输出状态将根据输入 信号和内部状态而改变。
触发器具有置位、复位和保持三种基本功能，这些功能可以通过组合不同的逻辑门 电路来实现。
存储器
触发器还可以用于构建更复杂的存储器，如静态随机存取存储器（SRAM）等。在这些存储器中，触发器 用于存储二进制数据，并在需要时提供数据输出。
两者结合的应用实例
• 数字系统：在数字系统中，锁存器和触发器经常结合使用。 例如，在微处理器或数字信号处理系统中，锁存器和触发器 用于实现数据的存储、传输和控制。这些系统中的锁存器和 触发器通常以大规模集成（LSI）或超大规模集成（VLSI） 的形式存在。
VS
中规模集成电路
在中规模集成电路中，我们将学习一些常 见的数字集成电路，例如译码器、编码器 和比较器等。这些集成电路在数字系统中 有着广泛的应用，例如在计算机、通信和 控制系统等。我们将学习这些集成电路的 工作原理、特性和应用。
THANKS
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04
锁存器与触发器的比较
工作原理比较
锁存器
在时钟信号的控制下，实现数据的存 储和传输。当控制信号处于高电平时 ，数据被写入锁存器；当控制信号处 于低电平时，数据保持不变。
触发器
具有记忆功能的基本逻辑单元，能够 在时钟信号的控制下，实现数据的存 储和传输。在时钟脉冲的上升沿或下 降沿时刻，数据被写入触发器。
锁存器和触发器在数字电路中有着广 泛的应用，例如在寄存器、计数器和 时序逻辑电路中。在本章中，我们学 习了这些应用的具体实现和原理。
数字电子技术第5章
（4）逻辑功能分析：当Q1Q0=11时，输出Z=1；当取 其它值时，输出Z=0；在一个循环过程中，Z=1只出现一次， 故为进位输出信号。所以，此电路是带进位输出的同步4 进制加法计数器电路。
EXIT EXIT
第5章 时序逻辑电路
分析举例
【例5.1.2】图所示电路是异步时序逻辑电路的逻辑图， 试分析它的逻辑功能。
3. 求出对应状态值
设电路初始状态为 Q3Q2Q1 Q0 =0000 当某触发器时钟 条件满足时，计算 其状态方程的值； 触发器时钟没有到 来时，则不用计算 其状态方程的值， 保持原有状态。
演 示 文 稿 Presentation
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 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
EXIT EXIT
第5章 时序逻辑电路
画状态图和时序图
演 示 文 稿 Presentation
随着CP脉冲的递 1010至1111在 增，不论从电路输 计数循环外， 出的哪一个状态开 但可以进入计 始，触发器输出的 数循环，称为 变化都会进入同一 自启动 个循环过程
（4）逻辑功能分析：由状态图和时序图 可知，该电路是十进制计数器，或10分频器。
EXIT EXIT
第5章 时序逻辑电路
5.1.2 时序逻辑电路的分析方法
演 示 文 稿 Presentation
基本步骤：
1. 根据给定的电路，写出它的输出方程和驱动方程，并求 状态方程。 时序电路的输出逻辑表达式。 2. 列状态转换真值表。 各触发器输入信号的逻辑表达式。 将驱动方程代入相应触发器的特性方程中所得到的方程 3. 分析逻辑功能。 简称状态转换表，是反映电路状态转换的规律与条件的表格。 方法：将电路现态的各种取值代入状态方程和输 出方程进行计算，求出相应的次态和输出，从而列出 4. 根据状态转换真值表来说明电路逻辑功能。 画状态转换图和时序图。 状态转换表。 如现态起始值已给定，则从给定值开始计算。如 用圆圈及其内的标注表示电路的所有稳态， 没有给定，则可设定一个现态起始值依次进行计算。 在时钟脉冲 CP作用下，各触发器状态变化的波形图。 用箭头表示状态转换的方向，箭头旁的标注表示 状态转换的条件，从而得到的状态转换示意图。 EXIT EXIT
数字电子技术基础(第五版)第五章触发器PPT课件
在时钟信号下降沿时刻，触发器 接收输入信号并改变状态。实现 方法是在主从触发器的基础上，
增加一个下降沿检测电路。
边沿触发器的特点
边沿触发器只在时钟信号的边沿 时刻改变状态，具有较高的抗干 扰能力和稳定性。同时，边沿触 发器可以实现多个触发器的级联
和同步操作。
06
集成触发器及其应用
集成触发器类型与特点
波形分析
在波形图中，可以观察到输入信号J、K以及输出信号Q、Q' 的波形变化。通过对比输入信号和输出信号的波形，可以验 证触发器的逻辑功能是否正确实现。
T触发器实现方法
T触发器定义
T触发器是一种特殊类型的触发器，其输入信号为T，输出信号为Q和Q'。当T=1时，触 发器翻转；当T=0时，触发器保持原状态不变。
和时钟信号CP接入芯片对应的引脚即可。
03
可编程逻辑器件实现
利用可编程逻辑器件（如FPGA、CPLD等）实现D触发器的功能。通过
编程配置逻辑器件的内部逻辑单元，实现D触发器的逻辑功能。
04
JK触发器和T触发器
JK触发器电路结构
基本结构
由两个可控RS触发器构成，输入信号为J和K，输出信号为 Q和Q'。
功能表
列出输入信号S、R与输出信号Q、Q'之间关系的表格，用于描述触发器的逻辑功能。功能表中应包含所有可能的 输入组合及对应的输出状态。
03
同步RS触发器及D触发器
同步RS触发器电路结构
1 2 3
基本RS触发器
由两个与非门交叉耦合构成，具有置0、置1和保 持功能。
同步RS触发器
在基本RS触发器的基础上，引入时钟信号CP， 使得触发器的状态只在CP的上升沿或下降沿发生 改变。
增加一个下降沿检测电路。
边沿触发器的特点
边沿触发器只在时钟信号的边沿 时刻改变状态，具有较高的抗干 扰能力和稳定性。同时，边沿触 发器可以实现多个触发器的级联
和同步操作。
06
集成触发器及其应用
集成触发器类型与特点
波形分析
在波形图中，可以观察到输入信号J、K以及输出信号Q、Q' 的波形变化。通过对比输入信号和输出信号的波形，可以验 证触发器的逻辑功能是否正确实现。
T触发器实现方法
T触发器定义
T触发器是一种特殊类型的触发器，其输入信号为T，输出信号为Q和Q'。当T=1时，触 发器翻转；当T=0时，触发器保持原状态不变。
和时钟信号CP接入芯片对应的引脚即可。
03
可编程逻辑器件实现
利用可编程逻辑器件（如FPGA、CPLD等）实现D触发器的功能。通过
编程配置逻辑器件的内部逻辑单元，实现D触发器的逻辑功能。
04
JK触发器和T触发器
JK触发器电路结构
基本结构
由两个可控RS触发器构成，输入信号为J和K，输出信号为 Q和Q'。
功能表
列出输入信号S、R与输出信号Q、Q'之间关系的表格，用于描述触发器的逻辑功能。功能表中应包含所有可能的 输入组合及对应的输出状态。
03
同步RS触发器及D触发器
同步RS触发器电路结构
1 2 3
基本RS触发器
由两个与非门交叉耦合构成，具有置0、置1和保 持功能。
同步RS触发器
在基本RS触发器的基础上，引入时钟信号CP， 使得触发器的状态只在CP的上升沿或下降沿发生 改变。
数电5-1ppt课件
TG1导通， TG2断开
Q
Qn+1 = D
G1
D
1
Q
TG
1T G
Q
2
1
Q
G2
(c) E=0时
TG2导通， TG1断开 Qn+1 = Qn
D TG
T1 G
2
G1
1
Q
1
Q
G2
05.07.2020
.
24
作业： 5.2.1 5.2.4
05.07.2020
P237
.
25
1R
G1 ≥1
10
Q
G1
1R
≥1
00
Q
G2
≥1
0S
Q
0
05.07.2020
若初态 Q n = 1
G2 ≥1
0S
Q
1
若初态 Q n = 0
.
10
数字电子技术
S=1 、 R=1 状态不确定
无论初态Q n为0或1，锁存器的次态 Q n 1、Q n 1都为0 。
1R
G1 ≥1
G2 ≥1
1S
05.07.2020
0
0
01
1
0
置0
10
0
1
10
1
1
置1
RS=0
11
0
不定
11
1
不定
不定
05.07.2020
.
12
（3）特性方程
数字电子技术
用逻辑函数来表示基本SR锁存器次态Qn+1与 输入信号和现 10 11
05.07.2020
Q n 1 Qn
0 1
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件称为触发器。
Q
有效翻转
空翻
触发器的结构——在锁存器的基础上加上适当的控制线或控制电路。
PPT学习交流
18
二、主从RS触发器
1．电路结构 由两级门控RS锁存器串联组成。
CP 与CP’互补，使两个锁存器轮流工作。
5.2 触发器
从锁存器 主锁存器
1R C1 1S CP'
Q'
Q'
1
1R C1 1S
R
PPT学习交流
11
三、 门控RS锁存器
5.1锁存器
给锁存器加一个使能端E，只有E有效时，锁存器的状态才能改变
1．电路结构
Q
Q
Q
Q
G1 &
&
G2
1R C1 1S E
G3 &
&
G4
R
E
S
PPT学习交流
12
2．逻辑功能
5.1锁存器
当E＝0时，控制门G3、G4关闭，锁存器的状态保持不变。
当E＝1时，G3、G4打开，其输出状态由R、S端的输入信号决定。
第五章记忆单元电路
5.1 锁存器 5.2 触发器 5.3 集成锁存器与触发器 5.4 锁存器与触发器的VHDL描述
PPT学习交流
1
5.1 锁存器
一、具有记忆功能的双稳态元件 电路结构:由两个非门交叉连接而成。
电路特点:有两个互补的输出端:Q和 Q
有两个稳定的状态。
定义: 当Q=1, Q =0，称为“1”状态 当Q=0, Q =1，称为“0”状态，
Q G1
1
Q
1
G 2
两个状态都能够自维持，称为“自锁”或“锁存”。 “记忆”功能——电路一旦进入了“1状态”或“0状态”，无需输入信 号，只要不断电，其状态会被长久的记住。
PPT学习交流
2
二、 用与非门组成的RS锁存器
1. 电路结构: 增加两个输入端
R: 置0输入端 S: 置1输入端
Q
Q
5.1锁存器
Q
Q
功能表
0
1
RS
Qn Qn+1
功能
G1 &
11
G3 &
&
G2
0
&
G4
00 00 01 01
10 10
0
0
11
01 11
00 10
保持 置1
置0
0
1
R
E
S
11 11
0× 1×
不定
该锁存器的状态转换分别由R、S和CP控制，其中，R、S控制状态转换
的方向；E控制状态转换的时刻。
PPT学习交流
13
波形图 已知同步RS触发器的输入波形，画出输出波形图。
？Q
1
G1 &
10 1
R
置0端
Q？
1
&
G
2
1 10
S
置1端
RS 00 01 10
11
功能表
Qn Qn+1
0× 1× 00 10
01 11
功能 不定 置0 置1
0
0 Qn+1＝Qn
11
保持
PPT学习交流
7
（3）波形分析
5.1锁存器
例5.1.1 在用与非门组成的RS锁存器中，设初始状态为0，已
知输入R、S的波形图，画出两输出端的波形图。
Q
Q
1D C1
5.1锁存器
10 Q
G1 &
Q
01
&
G2
&
G3 G4 &
01 R
E
S 01
1
G5
G6 1
01
D
E
PPT学习交流
15
波形图
已知D锁存器的输入波形， 画出输出波形图。
1
2
E
D
Q
锁存 透明 锁存 透明 锁存
当E＝0时，Q状态被锁存。 当E＝1时，Q总是随着D状态的变化而变换。 所以D锁存器又被称为“透明锁存器”。
PPT学习交流
9
逻辑符号：
RS
5.1锁存器
高电平有效
由于该锁存器的触发信号是 高电平有效，因此在逻辑符号的 输入端处没有小圆圈。
波形分析：
R S
Q Q
PPT学习交流
10
5.1锁存器
基本RS锁存器的特点总结：
（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，可以是低电平 有效，也可以是高电平有效，取决于触发器的结构。 （4）由于反馈线的存在，无论是复位还是置位，有效信 号只需要作用很短的一段时间，即“一触即发”。
逻辑符号
Q
Q
G1 &
R
置0端
&
G2
S
置1端
PPT学习交流
RS
低电平有 效
3
（2）逻辑功能
5.1锁存器
Q n+1 S Q S RQ S RQn
输出
（次态）
（输原出态）
（现态）
0态
Q
Q
1
0
RS 00
G1 &
&
G2
01
R称为置0输入端 低电平有效
功能表
Qn Qn+1
0 1 00 10
功能 置0
00
CP S R
5.1锁存器
Q0
Q
1
R、S控制状态转换的方向；CP控制状态转换的时刻。
PPT学习交流
14
四．D锁存器
RS锁存器的缺点：输出有不定状态。 为此将R、S端用一非门反相，变成
一个输入端D端。
D锁存器的功能表
ED 0×
10 11
不变
01 10
功能
保持
置0 置1
逻辑符号
设：D=1 设：D=0
PPT学习交流
5.1锁存器
Q
Q
G1 &
& G2
& G3 G4 &
E
R
S
1 G5
G6 1
D
16
5.1锁存器
锁存器的应用——计算机输出口
当计算机需要向外部端口输出数据时，首先在数据线上给出需要输 出的数据，然后给出一个高电平的锁存脉冲E，该脉冲将数据线上 的数据锁存到D锁存器。
Q0
Q1
锁存脉冲
Q
Q
1D C1
R
置0端
11
S
置1端
10
0
1
11
0
1
PPT学习交流
4
（2）逻辑功能
5.1锁存器
Q n+1 S Q S RQ S RQn
S称为置1输入端 低电平有效
1态
Q
Q
0
1
G1 &
&
G
2
11
R
置0端
00
S
置1端
RS 00 01 10
11
功能表
Qn Qn+1
0 1 00 10 01 11
0 1
功能
置0 置1
PPT学习交流
5
（2）逻辑功能
5.1锁存器
Q n+1 S Q S RQ S RQn
Q
11
G1 &
10
R
置0端
Q
0
&
G
2
11
S
置1端
RS 00 01 10
11
功能表
Qn Qn+1
0 1 00 10
01 11
功能
置0 置1
0
0 Qn+1＝Qn
11
保持
PPT学习交流
6
（2）逻辑功能
5.1锁存器
Q n+1 S Q S RQ S RQn
1D
C1
……
E
……
数据总线
Q7
Q 1D C1
D0 D1 D7
PPT学习交流
17
5.2 触发器
一、时钟信号与触发器
1. 时钟信号 ——跳变沿有效 当由0跳变成1，称为上升沿。 当由1跳变成0，称为下降沿。
上升沿
下降沿
2. 空翻——在一个E周期内多于一次的翻转
1
2
E
只在时钟信号跳变沿改变
D
状态且没有空翻的记忆元
R S
Q Q
PPT学习交流
8
三、用或非门组成的RS锁存器
5.1锁存器
逻辑功能：
00 Q
Q1
G1 ≥1
1 1S
≥1 G2
0 R0
RS 00 01 10
11
功能表
Qn Qn+1
0
0
1
1
01 11
00 10
0× 1×
功能 保持 置1 置0
不定
S仍然称为置1输入端，但为高电平有效。
R仍然称为置0输入端，也为高电平有效。