同步時(shí)序電路

同步時(shí)序電路

4.2.1 同步時(shí)序電路的結(jié)構(gòu)和代數(shù)法描述

? ????????

圖4-2-1??? 待分析的時(shí)序電路之一

????????????????

圖4-2-2 同步時(shí)序電路一般框圖

??? 組合電路用組合函數(shù)

????????????????? Z_i = f_i? ( x₁, x₂, …, x_k, Q₁, Q₂, …,Q_r )_{????? i = 1,2,…,m??????? （4 -2 - 1）}

??????????? 及

???????? W_j? = g_j? ( x₁, x₂, …, x_k, Q₁, Q₂, …,Q_r )_{???? j = 1,2, …, R??????? （4 - 2 - 2）}

???????? 來(lái)描述，并依次稱它們?yōu)樵摃r(shí)序電路的輸出方程和激勵(lì)方程。

???? 式（4-2-1）中輸出是輸入變量和狀態(tài)變量的函數(shù)。這種時(shí)序電路稱為米里（mealy）型電路。

???? 如果電路的輸出僅與電路的狀態(tài)有關(guān)，即

???? Z_i = f_i? ( Q₁ , Q₂ , …Q_r )_{?????????????? i = 1,2,…,m?????????????? ( 4 -2 - 1 )}

_{?? ??? 則稱該時(shí)序電路是莫爾（Moore）型的。}

_{?????????? 圖4-2-1 所示電路的激勵(lì)方程為}^??

????????????????????????????????????????????????? ????? ^{?????????? ?????????????????????????????}

_{???????? 輸出方程為?}

_{???????????????????????? ?}

??????? 把J-K觸發(fā)器的特征方程代入以上式子，可得電路的次態(tài)方程

?????????????????????????????? ???????????????????? ?

??? ? 下圖為另一同步時(shí)序電路

?????????????????

圖4-2-3??? 待分析的時(shí)序電路之二

??????? 其電路功能的代數(shù)描述為：

????

????4.2.2 米里型電路的狀態(tài)表（圖）

??? 導(dǎo)出電路狀態(tài)表的步驟如下：

??? （1）寫出個(gè)觸發(fā)器的激勵(lì)方程及電路的輸出方程；

??? （2）把激勵(lì)方程代入觸發(fā)器的特征方程，導(dǎo)出個(gè)觸發(fā)器的次態(tài)方程；

??? （3）將次態(tài)方程幾輸出方程填入由輸入變量和現(xiàn)態(tài)變量組成的卡諾

????? 圖，即得電路的狀態(tài)表；

??? （4）由狀態(tài)表畫出狀態(tài)圖。

??????????

圖4-2-4??? 導(dǎo)出狀態(tài)表及狀態(tài)圖的過(guò)程

????????? 圖波形：

圖4-2-5??? 時(shí)序電路波形圖

??? 結(jié)論：當(dāng)x=0時(shí)，在一串 CP 脈沖的作用下，電路狀態(tài)變化規(guī)律為00→01→10→11→00→…　　實(shí)現(xiàn)一個(gè)模4加法計(jì)數(shù)器的功能。

??? ??????當(dāng)x=1時(shí)，在一串 CP 脈沖的作用下，電路狀態(tài)變化規(guī)律為11→10→01→00→11? →…?? 實(shí)現(xiàn)一個(gè)模4減法計(jì)數(shù)器的功能?！?/P>

???? 例4-2-1???? 如圖

?????????????????????????????????

圖4-2-6???? 例 4-2-1邏輯圖

????? 這是一個(gè)米里型電路，由邏輯圖得激勵(lì)方程及輸出方程?

?? ?????????? ????????????????????????

^{?? ??? 由激勵(lì)方程和D觸發(fā)器的特征方程得電路的次態(tài)方程}

???????????????????

^{??????????? 狀態(tài)表及狀態(tài)圖：}

^?????

圖4-2-7 ?? 例 4-2-1的狀態(tài)表及狀態(tài)圖

^{??? ???? 波形圖}

^??????

???????????????????????????????????????????????????????????? 圖4-2-8????? 例4-2-1的波形圖

??????? 把A、B 看作低位在前、串行輸入的二進(jìn)制數(shù)，A=01101100，B=00111010，則

??????? Z剛好是A、B相加的結(jié)果，即??????

??????????????????????????????????????????????????????????????? 0 1 1 0 1 1 0 0

??????????????????????????????????????????????????????????? +? 0 0 1 1 1 0 1 0

??????????????????????????????????????????????????????????????? 1 0 1 0 0 1 1 0????

??????? 因此，圖4-2-6所示的電路為串行加法器。

??????? 4. 2. 3???????? 莫爾型電路的狀態(tài)表（圖）

????? ?圖4-2-3所示電路是一個(gè)莫爾電路。其電路功能的代數(shù)描述為：??????????????????????????????????????

???

?圖4-2-9 莫爾型電路的狀態(tài)表和狀態(tài)圖

? ???? 波形圖：

????

圖4-2-10??? 莫爾型電路的波形圖???????????? ??????

???????? 4. 2. 4???? 功能表描述

??? 例 4-2-2???? 試分析圖4-2-11所示電路的功能。

???????????????????

圖4-2-11??? 例4-2-2的邏輯圖

工作原理：

??? （1）當(dāng)c1c2 = 00時(shí)，c=0，G1和G3～G6關(guān)閉，此時(shí)將不會(huì)有時(shí)鐘脈沖加到A組和B組觸發(fā)器上，故這兩組觸發(fā)器的狀態(tài)保持不變。

??? （2）當(dāng)=01時(shí)，因c=1，使G4～G6開啟，x_1、x₂和經(jīng)這些門分別加至D1、D2和D3。同時(shí)，CPA經(jīng)G1加到A組各觸發(fā)器，從而在的作用下把外部數(shù)據(jù)? 和 送入A組觸發(fā)器中。此時(shí)，因=0，G3關(guān)閉，故B組觸發(fā)器狀態(tài)仍保持不變。

??? （3）當(dāng)=10時(shí)，因c=1，故? 和 在CPA作用下存入A組觸發(fā)器。又因=1，故CPB經(jīng)G3加到B組觸發(fā)器，從而在CPB作用下把原存于A組觸發(fā)器的數(shù)據(jù)存入B組觸發(fā)器。

??? （4）當(dāng)=11時(shí)，因c=0，而使A組觸發(fā)器的狀態(tài)不變。又因c1=1，而使B組觸發(fā)器可從A組觸發(fā)器中獲取數(shù)據(jù)。

功能表：????????????

?????

表4-2-1???? 例4-2-2的功能表

??????? 4. 2. 5? 自啟動(dòng)

??????? 例 4-2-3

??????????????

圖4-2-12??? 例4-2-3的邏輯圖

?由邏輯圖的激勵(lì)及輸出方程為

??? D₁ = Q₁ⁿQ₂ⁿQ₃ⁿ,? D₂ = Q₁ⁿ,?? D₃ = Q₂ⁿ,? D₄ = Q₃ⁿ

??? z₁ = Q₁ⁿ,? z₂ = Q₂ⁿ ,? z₃ = Q₃ⁿ ,? z₄ = Q₄ⁿ

?次態(tài)方程：

??? Q₁ⁿ⁺¹ = Q₁ⁿQ₂ⁿQ₃ⁿ,? Q₂ⁿ⁺¹ = Q₁ⁿ,?? Q₃ⁿ⁺¹ = Q₂ⁿ,?? Q₄ⁿ⁺¹ = Q₃ⁿ

???????????????????????????????

表4-2-2?? 例4-2-3的狀態(tài)圖

?

圖4-2-13??? 例4-2-3的狀態(tài)圖及波形圖?

?????? 下圖4-2-15（a）、（b）所示依次為一種開機(jī)復(fù)位、置位電路：

??????

圖4-2-15??? 開機(jī)復(fù)位、置位

??????? 4. 2. 6 異步信號(hào)的處理

??????? 4.2.6.1???? 異步輸入信號(hào)的同步化

??? 同步時(shí)序電路的外部輸入信號(hào)有的與時(shí)鐘信號(hào)同步稱為同步輸入信號(hào)；有的與時(shí)鐘信號(hào)不同步，稱為異步輸入信號(hào)。

?????????圖4-2-16 異步輸入信號(hào)與電路不同步的情況

??? 圖4-2-17(a)所示是實(shí)現(xiàn)異步信號(hào)同步化的一種電路。

圖4-2-17??? 異步輸入信號(hào)的同步化

??? 4.2.6.2 異步握手信號(hào)

??? 數(shù)字系統(tǒng)往往是由許多子系統(tǒng)構(gòu)成的。圖4-2-18(a)所示系統(tǒng)由子系統(tǒng)A和子系統(tǒng)B構(gòu)成。

圖4-2-18?? 異步握手信號(hào)?