數(shù)電觸發(fā)器脈沖波整形小結(jié)

1、§. 觸發(fā)器在這一節(jié)中,向大家介紹一種最基本的存儲電路觸發(fā)器（flip-flop）。觸發(fā)器具有以下基本特點(diǎn)：（）具有兩個穩(wěn)定的（和）狀態(tài)，能存儲一位二進(jìn)制信息；（）根據(jù)不同的輸入，可將輸出置成或狀態(tài)；（）當(dāng)輸入信號消失后，被置成的狀態(tài)能保存下來。.2.1 基本觸發(fā)器一電路結(jié)構(gòu)及邏輯符號在本書第三章里，我們講了各種門電路，若把兩個反相器按照a圖的形式連接起來，可以看出，A點(diǎn)和B點(diǎn)信號是反相的，而A點(diǎn)和C點(diǎn)始終保持同一電平。這樣，可以把A，C視為同一點(diǎn)（下面的b圖和c圖）。在C圖中，A，B兩點(diǎn)始終反相，而且電路狀態(tài)穩(wěn)定，在沒有外界干擾或者觸發(fā)的狀態(tài)下，電路能夠保持穩(wěn)定的輸出。(這一點(diǎn),大

2、家可以稍作分析即可得知)。d圖是c圖的習(xí)慣畫法。將D圖加上觸發(fā)端，就構(gòu)成了基本RS觸發(fā)器。下a圖示出了基本RS觸發(fā)器的邏輯圖和符號。它由兩個與非門交叉耦合組成，有兩個輸入端（觸發(fā)端）A和B?；綬S觸發(fā)器有兩個穩(wěn)定的狀態(tài)：一個是Q=1，Q*=0的1狀態(tài)（Q，Q* 分別表示觸發(fā)器的同相和反相輸出端，如果Q端輸出為1，則稱觸發(fā)器為1狀態(tài)，如果Q端輸出為0，則稱觸發(fā)器為0狀態(tài)），另一個是Q=1，Q*=1的0狀態(tài)。正常工作時(shí)，Q和Q*是一對互補(bǔ)的輸出狀態(tài)。兩個輸入端A，B中，使Q=1的輸入端稱置位端（Set），使Q=0的端稱復(fù)位端（Reset），上圖的A端和S非端（S*）稱置位端，B端和R非端（R*）

3、稱復(fù)位端，上面設(shè)計(jì)的R-S觸發(fā)器用的是與非門，有效觸發(fā)器輸入端所有可能出現(xiàn)的信號和相應(yīng)的輸出端的狀態(tài)列成一個表，稱為觸發(fā)器的特性表或功能表，其表如下：（表6.2.1）RSQNQN+1說明000不允許不滿足約束條件001不允許不滿足約束條件0100置00110置01001置11011置11100保持原態(tài)1111保持原態(tài)表6.2.1 列出了與非門組成的基本RS觸發(fā)器輸入R,S，現(xiàn)態(tài)Qn和次態(tài) Qn+1關(guān)系的功能表。由表可以看出：基本RS觸發(fā)器具有保持功能；當(dāng)R=0(S=1)時(shí)，觸發(fā)器具有置功能，將R端稱為復(fù)位端，低電平有效；當(dāng)S=0(R=1)時(shí)，觸發(fā)器具有置功能，將S端稱為置位端，低電平有效；由與

4、非門組成的基本觸發(fā)器輸入低電平有效。Qn , Qn+1表示前后兩個離散時(shí)間觸發(fā)器的狀態(tài)，上標(biāo)n和n+1均表示前后兩個離散的時(shí)間.注意:當(dāng)R,S端均為0時(shí)，由于基本RS觸發(fā)器是觸發(fā)器正常工作時(shí)，不允許出現(xiàn)R和S同時(shí)為0的情況，規(guī)定了約束方程SR=1（6.2.1）.觸發(fā)器正常工作時(shí)，S和R應(yīng)滿足這一約束方程，使其成立。我們用或非門同樣可以組成基本RS觸發(fā)器，見下圖。此時(shí)的觸發(fā)信號為高電平觸發(fā)。二基本觸發(fā)器的動作特點(diǎn)基本RS觸發(fā)器是觸發(fā)器各端信號電平的對應(yīng)關(guān)系：將特性圖左旋90度，形成下面表格。Qn+1 * * 0 0 1 1 0 1Qn 0 1 0 1 0 1 0 1S 0 0 1 1 0 0 1

5、 1R 0 0 0 0 1 1 1 1 用高電平表示1，低電平表示0，即形成下面的圖形，稱之為波形圖。我們可以根據(jù)特性表中Qn+1 Qn S R的對應(yīng)關(guān)系，對給定的任一組 Qn S R波形，畫出Qn+1的波形來。例6.2.1 對用與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器，試根據(jù)給定的輸入信號波形對應(yīng)畫出輸出波形。在開始畫波形圖的時(shí)候最好將輸入波形的前后沿均用虛線描出，然后在虛線所分割的每一個區(qū)間內(nèi)分析相對應(yīng)的輸出波形。.2.2 門控RS觸發(fā)器和D鎖存器在數(shù)字系統(tǒng)中，往往會含有多個觸發(fā)器，為了使系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作，引入一個控制信號。系統(tǒng)的這個控制信號通常叫做時(shí)鐘信號。一門控觸發(fā)器門控觸發(fā)器的工作受一個控制信號控制，

6、該控制信號常稱為使能信號E。我們回憶一下第三章學(xué)過的與門電路，與門電路的表達(dá)式為 Y=AB，當(dāng)B=1時(shí)，Y=A，當(dāng)B=0 時(shí)，不論A是何值，Y都等于0。我們可以把B 看作控制信號來控制A的輸入。下圖中，當(dāng)B=1時(shí)，表示控制開關(guān)閉合，則有Y=A，當(dāng)B=0時(shí)，開關(guān)斷開。信號 B 就是使能信號。其他門電路例如或，或非，與非等都可以用做門控電路。門控觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)及邏輯符號與非門構(gòu)成的門控RS觸發(fā)器是在基本RS 觸發(fā)器的基礎(chǔ)上加上門控電路。右圖是它的邏輯符號。顯而易見，門控RS觸發(fā)器輸入電平為高電平有效。門控RS觸發(fā)器功能表（*號表示任意狀態(tài)）例：試根據(jù)給出的E，R，S畫出門控RS觸發(fā)器的輸出波形。

7、二鎖存器電路結(jié)構(gòu)及邏輯符號從分析門控RS觸發(fā)器功能表我們可以得知，RS觸發(fā)器正常工作時(shí)其R，S輸入端信號必然互為反相，這樣，我們在R，S之間接一個反相器，就可以用一個輸入信號就可以同時(shí)控制R，S兩個輸入端，這種改進(jìn)的同步RS觸發(fā)器稱做D鎖存器。D鎖存器是在門控RS觸發(fā)器的基礎(chǔ)上構(gòu)成的，其中D是輸入端。E是使能端，右圖是它的邏輯符號。工作原理A當(dāng)E=0時(shí)：控制門被封鎖，觸發(fā)器保持原態(tài)不變。n+1=n（E=0時(shí)）B當(dāng)E=1時(shí)：控制門開啟，n+1=D（E=1時(shí)）由于D鎖存器只有一個輸入信號，解決了RS觸發(fā)器輸入信號間有約束的問題。下面是D鎖存器的功能表。EDQn+10*Qn100111例6.2.3：

8、試根據(jù)給定的E 和D的波形，對應(yīng)畫出D觸發(fā)器輸出Q的波形。三門控觸發(fā)器的動作特點(diǎn)通過對以上門控RS觸發(fā)器和D鎖存器的分析可以看出：在E的有效期間它們分別接收R，S，和D的信號；在E處于無效期間，觸發(fā)器鎖存了E有效期結(jié)束瞬間的狀態(tài)，并保持不變；由于在E有效期的全部作用時(shí)間里，輸入信號R，S或D的變化部將引起觸發(fā)器輸出狀態(tài)的變化，若輸入信號在下有效期內(nèi)多次變化，觸發(fā)器的輸出也將隨之多次變化，故有時(shí)說這類電路在下有效期間，輸入到輸出是“透明”的。.主從型觸發(fā)器由于門控觸發(fā)器在E有效期間，輸出狀態(tài)會隨輸入信號的改變多次變化。如下圖，門控D觸發(fā)器在E有效期間，Q輸出有多次翻轉(zhuǎn)。有時(shí)為了便于控制，希望每來

9、一個控制信號，觸發(fā)器的狀態(tài)最多翻轉(zhuǎn)一次。主從型觸發(fā)器具有這種特點(diǎn)，其控制信號稱為時(shí)鐘信號，用CP表示。一主從型觸發(fā)器電路結(jié)構(gòu)及邏輯符號主從型觸發(fā)器由兩個結(jié)構(gòu)相同的門控觸發(fā)器組成，分別稱為主觸發(fā)器（左）和從觸發(fā)器（右）。主和從觸發(fā)器分別由兩個相位相反的時(shí)鐘信號CP，CP控制。工作原理從波形圖上可以看出，當(dāng)CP=1時(shí)，主觸發(fā)器啟動，Q1端隨S1不斷翻轉(zhuǎn)，但從觸發(fā)器關(guān)閉，其輸出Q2保持原態(tài)。，在CP的下降沿（CP從1到0轉(zhuǎn)換）主觸發(fā)器關(guān)閉，從觸發(fā)器開啟，Q1信號作為S2（從觸發(fā)器的置1端）將Q2置1。如果在CP的下降沿時(shí)Q1=0，則可將Q2置0，見下圖。因此，在CP的一個變化中，主從觸發(fā)器的輸出（即

10、從觸發(fā)器的輸出）只可能改變一次。由于輸入是基本RS觸發(fā)器，所以觸發(fā)器的輸入端R和S間仍存在約束。二主從型觸發(fā)器電路結(jié)構(gòu)及邏輯符號主從型JK觸發(fā)器是在主從型RS觸發(fā)器的基礎(chǔ)上加上適當(dāng)連線構(gòu)成，它將從觸發(fā)器的輸出Q和Q分別接回至主觸發(fā)器接收門的輸入端（上圖的紅線和藍(lán)線），輸入信號命名為J和K。工作原理當(dāng)Q2=1時(shí)，Q2*的0信號使S1輸入端關(guān)閉，而Q2的1信號引至復(fù)位控制端，即R1所在的三輸入與非門，打開此門，此時(shí)電路的有效輸入只能是R1，即有效操作只能是置0（復(fù)位）。當(dāng)Q2=0時(shí)，表明下一步有效操作只能是置1，此時(shí)圖中打開S1置位端，關(guān)閉R1復(fù)位端。主從JK觸發(fā)器功能表（CP有效期間）JKQNQ

11、N+1說明0000保持0011保持0100置00110置01001置11011置11101翻轉(zhuǎn)1110翻轉(zhuǎn)例6.2.4 試根據(jù)給定的CP，J，K的波形，畫出主從型JK觸發(fā)器輸出Q的波形。設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)Q=0。三主從型觸發(fā)器的動作特點(diǎn)通過以上對主從型RS,JK觸發(fā)器工作原理的分析，可以看出：觸發(fā)器的動作分兩步進(jìn)行，在CP=1期間,觸發(fā)器接收輸入信號，輸出保持原態(tài)不變;當(dāng)CP下降沿到來時(shí)，確定觸發(fā)器的輸出Q。主觸發(fā)器本身是一個門控RS觸發(fā)器，所以在CP=1的整個期間，輸入信號都將對主觸發(fā)器起作用。對于主從JK觸發(fā)器，若在CP=1，輸入信號的狀態(tài)發(fā)生多次變化可能導(dǎo)致觸發(fā)器輸出邏輯錯誤。. 邊沿觸

12、發(fā)型觸發(fā)器什么是邊沿觸發(fā)器：前面講過，門控觸發(fā)器在整個E信號有效期間均可發(fā)生翻轉(zhuǎn)，這種類型的觸發(fā)器稱為電平觸發(fā)器，電平觸發(fā)器的結(jié)果是在E有效期間允許多次翻轉(zhuǎn)，見上節(jié)。為了增強(qiáng)觸發(fā)器的可靠性和提高抗干擾能力，希望觸發(fā)器的狀態(tài)變化僅僅取決于時(shí)鐘信號觸發(fā)沿到來時(shí)輸入信號的狀態(tài)，即電路翻轉(zhuǎn)時(shí)刻僅僅控制在觸發(fā)脈沖的上升或者下降的邊沿，這類觸發(fā)器叫邊沿觸發(fā)型觸發(fā)器。由于邊沿觸發(fā)器在沒有觸發(fā)信號時(shí)保持不變，而觸發(fā)時(shí)間又非常短，所以，邊沿觸發(fā)器有比較高的可靠性和提高抗干擾能力。下圖為電平觸發(fā)和邊沿觸發(fā)的觸發(fā)信號波形。本節(jié)介紹維持一阻塞型觸發(fā)器，它是一種時(shí)鐘上升沿觸發(fā)的邊沿觸發(fā)型觸發(fā)器。一電路結(jié)構(gòu)上圖示出了由六

13、個與非門構(gòu)成的維持一阻塞型D觸發(fā)器的邏輯圖。其中最右面的兩個是用與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器。是輸入端。二工作原理當(dāng)CP=0時(shí)，CP信號關(guān)閉了下圖之間的兩個與非門，使其輸出為1，基本RS觸發(fā)器的輸入是低電平觸發(fā)，所以RS觸發(fā)器的輸出保持原態(tài)不變。當(dāng)上升沿到來且D=1時(shí)：各點(diǎn)電平如下，觸發(fā)器置1。當(dāng)上升沿到來且D=0時(shí)：各點(diǎn)電平如下，觸發(fā)器置0。三具有異步復(fù)位、置位功能和多輸入端的維持阻塞D觸發(fā)器異步復(fù)位是指無論是在CP=1或是在CP=0期間，只要異步復(fù)位端RD=0都立即能將觸發(fā)器復(fù)位（觸發(fā)器輸出Q=0），且當(dāng)RD=0信號撤消后，觸發(fā)器仍能保持”0“狀態(tài)，直到下一個CP有效的邊沿到來時(shí)為止；同樣有

14、SD=0異步置位。下圖就是具有異步置位/復(fù)位端的維持阻塞D觸發(fā)器。RD稱異步復(fù)位端，SD稱異步置位端。四邊沿觸發(fā)型觸發(fā)器的動作特點(diǎn)從以上分析看出，邊沿觸發(fā)型觸發(fā)器的次態(tài)僅取決于CP觸發(fā)沿到達(dá)時(shí)輸入信號的邏輯狀態(tài)。為了使觸發(fā)器可靠工作，輸入信號應(yīng)先于CP觸發(fā)沿一個時(shí)間建立穩(wěn)定的值，這段時(shí)間稱為建立時(shí)間；并在CP觸發(fā)沿過后，需維持一段時(shí)間再撤除，這段時(shí)間稱為保持時(shí)閻。例.2.6a邊沿觸發(fā)型D觸發(fā)器如下圖所示。分析電路功能并根據(jù)給定的波形。對應(yīng)畫出輸出Q 的波形。設(shè)初態(tài) Q=0。例.2.6b 邊沿觸發(fā)型JK觸發(fā)器如下圖所示。分析電路功能并根據(jù)給定的波形。對應(yīng)畫出輸出Q 的波形。設(shè)初態(tài) Q=0。例6.

15、2.9 觸發(fā)器電路如圖所示，分析電路功能，井根據(jù)給定的輸入波形畫出輸出Q的波形，設(shè)觸發(fā)器初始狀態(tài)均為。解：圖中FF0是CP下降沿觸發(fā)的邊沿JK觸發(fā)器，F(xiàn)F1是A信號上升沿觸發(fā)的邊沿D觸器，RD是異步復(fù)位信號，低電平有效。相應(yīng)波形如圖所示。分析：在給定的A信號的七個脈沖中，有四個上升沿使FF1置0，兩個上升沿使FF1置1。第一個上升沿沒有用。CP只有兩個下降沿，因?yàn)镕F0的J=K=1，接成翻轉(zhuǎn)觸發(fā)器，所以CP的下降沿使FF0翻轉(zhuǎn)兩次均是從0到1，F(xiàn)F0的從1到0是異步復(fù)位。. 觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法一觸發(fā)器的邏輯功能及真描述方法前面我們向大家介紹了各種觸發(fā)器,現(xiàn)在大致給它們分一下類.按觸發(fā)

16、器的結(jié)構(gòu)分類：有基本RS觸發(fā)器、門控RS、主從型觸發(fā)器和邊沿型觸發(fā)器。按觸發(fā)器的功能分類：可將觸發(fā)器分成RS觸發(fā)器、D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器和T觸發(fā)器。常用的幾種觸發(fā)器另外，我們還向大家介紹了表示觸發(fā)器邏輯功能的一些方法，如功能表（特性表），波形圖，邏輯符號等。本節(jié)還要介紹用特性方程，狀態(tài)圖來表示觸發(fā)器，并且對他們之間的對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行討論。需要請同學(xué)門注意的是：以后各個章節(jié)在討論觸發(fā)器及其應(yīng)用電路時(shí)，均以邊沿觸發(fā)器為例，而且 CP 已滿足觸發(fā)條件，在CP=1 期間，JK信號不允許改變的要求亦被自動滿足。觸發(fā)器的電路現(xiàn)態(tài)指觸發(fā)器沒有信號輸入時(shí)的穩(wěn)定壯態(tài)。往往用Qn表示。觸發(fā)器的電路次態(tài)指電路在輸入信號

17、和電路現(xiàn)態(tài)共同作用下的穩(wěn)定狀態(tài)。往往用Qn+1表示。觸發(fā)器的邏輯功能是指電路次態(tài)Qn+1和輸入信號及現(xiàn)態(tài)Qn之間在穩(wěn)態(tài)下的邏輯關(guān)系，可以用功能表，特性方程。狀態(tài)圖（又稱狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖）等方法來描述。按照邏輯功能的不同，一般把觸發(fā)器分成RS，JK，D和T四種類型。RS觸發(fā)器RSQn+1說明00Qn保持011置1100置011*不定把符合上面功能表邏輯關(guān)系的觸發(fā)器叫RS觸發(fā)器，它具有置、置和保持功能。根據(jù)功能表，我們可以畫出卡諾圖，化簡后，即可得到特性方程。Qn+1=Sn + Rn*QnSR=0（約束方程）下面向大家介紹一種新的描述觸發(fā)器邏輯狀態(tài)的方法 狀態(tài)圖。用圓圈分別表示觸發(fā)器的每一個狀態(tài)，圓圈中

18、間寫上是0還是1狀態(tài)，用箭頭表示狀態(tài)轉(zhuǎn)換的方向，箭頭旁的注明表示實(shí)現(xiàn)該狀態(tài)轉(zhuǎn)換相應(yīng)的條件。如RS觸發(fā)器的狀態(tài)圖可以畫成下面的方式：JK觸發(fā)器JKQn+1說明00Qn保持010置0101置111Qn 非翻轉(zhuǎn)把符合表中邏輯關(guān)系的觸發(fā)器叫JK觸發(fā)器，它具有置、置、保持和計(jì)數(shù)翻轉(zhuǎn)功能。D觸發(fā)器DQn+1說明00置011置1把符合表中邏輯關(guān)系的觸發(fā)器叫D觸發(fā)器，它具有置、置。T觸發(fā)器：把JK觸發(fā)器兩個輸入端并接成一個輸入端，就構(gòu)成了T觸發(fā)器。是它的邏輯符號。它具有保持和翻轉(zhuǎn)功能。Qn+1=JQn* + K*Qn = JQn* + J*Qn = JQn = TQn(取T=J=輸入端)TQn+1說明0Qn保

19、持1Qn*翻轉(zhuǎn)二觸發(fā)器電路結(jié)構(gòu)和邏輯功能的關(guān)系觸發(fā)器電路結(jié)構(gòu)和邏輯功能是兩個不同的概念，結(jié)構(gòu)形式不同的觸發(fā)器，不僅電路組成。工作原理不同，而且它們在狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)動作特點(diǎn)也不同?；綬S觸發(fā)器，門控RS觸發(fā)器。主從結(jié)構(gòu)觸發(fā)器、邊沿觸發(fā)器都是按結(jié)構(gòu)形式不同而分的觸發(fā)器。按照邏輯功能的不同，一般把觸發(fā)器分成RS，JK，D，T四種類型。同一種電路結(jié)構(gòu)形式可以構(gòu)成不同功能的觸發(fā)器，而同一種邏輯功能的觸發(fā)器又可以用不同的電路結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。例如：用JK觸發(fā)器完成D觸發(fā)器的功能。解： D觸發(fā)器的特性方程為 Qn+1= DJK觸發(fā)器的特性方程為 Qn+1= Jn Qn* + Kn*Qn ，當(dāng)Jn = Kn* 時(shí)，Q

20、n+1= Jn Qn* + Kn*Qn = Jn Qn* + JnQn = Jn，取J=D即得到D觸發(fā)器。電路圖如下：6.2.7 觸發(fā)器的選擇與使用一觸發(fā)器的選擇基本RS觸發(fā)器結(jié)構(gòu)簡單，搭接容易，在不需要時(shí)鐘脈沖控制翻轉(zhuǎn)的情況下，多用于電平鎖存，如消除波形抖動電路、開關(guān)設(shè)定電路、整形電路，一位數(shù)據(jù)鎖存電路等；門控觸發(fā)器結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，存儲信號有時(shí)鐘控制，適用于多位數(shù)據(jù)鎖存，但不能用于移位寄存器和計(jì)數(shù)器；主從結(jié)構(gòu)的JK觸發(fā)器要求在CP=1期間，J,K信號不要改變，適用于計(jì)數(shù)器，也可用作寄存器、移位寄存器等；邊沿觸發(fā)器的次態(tài)僅取決于CP觸發(fā)沿到達(dá)瞬間輸人信號的狀態(tài)，信號僅要求在建立和保持時(shí)間穩(wěn)

21、定，故輸入信號在高低電平期間不夠穩(wěn)定或易受干擾的情況下，選用邊沿觸發(fā)器較為合適，適用于寄存器，移位寄存器，計(jì)數(shù)器等。觸發(fā)方式有無約束容易在同一輸入信號下多次翻轉(zhuǎn)是否能同步基本RS電平有是否門控觸發(fā)器電平有是能主從JK電平無否能邊沿觸發(fā)器邊沿?zé)o否能二觸發(fā)器應(yīng)用舉例構(gòu)成分頻電路所謂分頻器就是通過該電路使得單位時(shí)間內(nèi)脈沖次數(shù)減少,亦即脈沖頻率降低,能夠使頻率降低一半的電路稱之為二分頻器, 能夠使頻率降低四分之一的電路稱之為四分頻器，依次類推。例：分析下面電路，判斷其功能。設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)均為0。解：D觸發(fā)器的特性方程是Qn+1=D，當(dāng)把D和Q非連接起來，方程就變成了Qn+1=Qn*，上節(jié)課我們分析

22、過T觸發(fā)器的特性方程就是Qn+1=Qn*，所以，在這里，我們用D觸發(fā)器構(gòu)成了T觸發(fā)器所構(gòu)成的T觸發(fā)器是前沿觸發(fā)方式，每輸入一個脈沖，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)一次，每翻轉(zhuǎn)兩次，觸發(fā)器的輸出端可以得到一個完整的矩形波，而觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)兩次所用的前沿脈沖來自CP的兩個矩形波。所以，一個T觸發(fā)器完成了二分頻電路，用其輸出再去觸發(fā)另一個T觸發(fā)器（又是一個二分頻），這樣，就完成了信號的四分頻。試問：下圖的分頻器有什么特點(diǎn)？63 時(shí)序電路的一般分析方法時(shí)序電路的分析就是從邏輯圖求出給定時(shí)序電路的功能，一般用狀態(tài)表(又稱狀態(tài)轉(zhuǎn)換表)或狀態(tài)圖來表示。在6.1節(jié)中，已經(jīng)介紹了描述時(shí)序電路邏輯功能需用驅(qū)動方程、輸出方程和狀態(tài)方程。驅(qū)

23、動方程就是存儲電路(觸發(fā)器)輸入函數(shù)的表達(dá)式，輸出方程就是時(shí)序電路輸出函數(shù)的表達(dá)式，狀態(tài)方程就是反映觸發(fā)器次態(tài)與現(xiàn)態(tài)及輸入關(guān)系的表達(dá)式，它是將觸發(fā)器的驅(qū)動方程代人特性方程得到的。根據(jù)組成時(shí)序電路的各個觸發(fā)器在CP信號作用下是否同時(shí)動作將時(shí)序電路分為同步和異步兩種類型：同步時(shí)序電路是指組成時(shí)序電路的各個觸發(fā)器在同一CP信號作用下同時(shí)動作，而異步時(shí)序電路是指組成時(shí)序電路的各個觸發(fā)器并不在同一個時(shí)鐘信號下動作。一同步時(shí)序電路的一般分析方法分析方法因?yàn)槭峭綍r(shí)序電路，各個觸發(fā)器的動作受同一個的控制，分析過程中不必單獨(dú)考慮每個觸發(fā)器的時(shí)鐘條件。分析同步時(shí)序電路的邏輯功能，一般按以下步驟進(jìn)行：分析舉例：例

24、6.3.2 分析下面的邏輯電路,寫出方程式,列出狀態(tài)表,畫出波形圖并說明電路功能.寫出輸入端的表達(dá)式(稱之為驅(qū)動方程)J0=K0=1 J1=K1=Q0寫出JK觸發(fā)器的特性方程并將驅(qū)動方程代入，化簡后得到狀態(tài)方程Q0n+1=J0Q0n* + K0*Qn0 = 1Q0n* + 0Qn0 = Q0n*Q1n+1=J1Q1n* + K1*Q1n = Q0nQ1n*+ Q0n*Q1n = Q0nQ1n即狀態(tài)方程是：Q0n+1= Q0n*Q1n+1= Q0nQ1n列出狀態(tài)真值表畫出狀態(tài)圖 -說明功能：四進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器例6.3.1 分析圖.3.2電路的邏輯功能，寫出方程式、列出狀態(tài)表、畫出狀態(tài)圖，說明功能。

25、我們將圖稍微換一下畫法：可以看到，D0是典型的用D觸發(fā)器連接成的T翻轉(zhuǎn)觸發(fā)器，稍加分析即可得知，D1的Q端事實(shí)上是以反相的方式接到D端，那就是說，D1仍然是用D觸發(fā)器連接成的T翻轉(zhuǎn)觸發(fā)器，是一個受控的T 觸發(fā)器。X端為控制信號輸入。.X=1時(shí)，我們有如下等效電路：寫出響應(yīng)的驅(qū)動方程，狀態(tài)方程，驅(qū)動方程: D0=Q0 * D1=Q1Q0X=Q1Q0狀態(tài)方程: Q0n+1=D0n=Q 0* Q1n+1=D1n=Q1nQ0nX=Q1nQ0nX=0時(shí)，我們有如下等效電路：寫出響應(yīng)的驅(qū)動方程，狀態(tài)方程，驅(qū)動方程: D0=Q0 * D1=Q1Q0X=Q1Q0狀態(tài)方程: Q0n+1=D0n=Q 0* Q1n

26、+1=D1n=Q1nQ0nX=Q1nQ0n綜合上面兩種情況，列出狀態(tài)圖。畫出狀態(tài)圖二異步時(shí)序電路的一般分析方法用觸發(fā)器構(gòu)成的異步時(shí)序電路其各個觸發(fā)器的時(shí)鐘信號不是源于同一個,因此在分析異步電路時(shí),必須考慮各觸發(fā)器更新時(shí)的觸發(fā)條件.分析步驟如下:例(例6.3.3) 分析下面的邏輯電路,寫出方程式,列出狀態(tài)表,畫出波形圖并說明電路功能.解：將接“1”端淡化后，可以看到，這是一個比較典型的異步觸發(fā)的時(shí)序電路。下面我們按照步驟一步步進(jìn)行分析。寫出驅(qū)動方程，時(shí)鐘方程。J0=K0=1 J1=K1=1 J2=K2=1 CP0=CP CP1=Q0 CP2=Q1寫出JK觸發(fā)器的特性方程并將驅(qū)動方程代入，化簡后得

27、到狀態(tài)方程Q0n+1=J0Q0n* + K0*Qn0 = 1Q0n* + 0Qn0 = Q0n*Q1n+1=J1Q1n* + K1*Qn1 = 1Q1n* + 0Qn1 = Q1n*Q2n+1=J2Q2n* + K2*Q2n = 1Q1n* + 0Q1n = Q2n* 即狀態(tài)方程是：Q0n+1 = Q0n*Q1n+1 = Q1n*Q2n+1 = Q2n* 列出狀態(tài)真值表畫出狀態(tài)圖 說明功能：異步八進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器（或異步三位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器）。分析計(jì)數(shù)器的邏輯功能也可用波形分析法。在電路中，若CP的波形是頻率固定的重復(fù)矩形脈沖，如下圖中的CP。根據(jù)三個JK觸發(fā)器的狀態(tài)方程和CP條件可知，F(xiàn)F0觸

28、發(fā)器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)發(fā)生在CP下降沿到來瞬間，F(xiàn)F1觸發(fā)器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)發(fā)生在Q0由1變0的瞬間，F(xiàn)F2觸發(fā)器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)發(fā)生在Q1由1變0的瞬間，可分別畫出Q0，Q1，Q2的波形圖。二進(jìn)制計(jì)數(shù)器是“逢二進(jìn)一”，每當(dāng)本位由1變0時(shí)，向高位進(jìn)位，高位亦應(yīng)翻轉(zhuǎn)。64 常見的時(shí)序邏輯電路.4.1 寄存器存放二進(jìn)制數(shù)據(jù)的電路我們稱寄存器。一個觸發(fā)器可以存儲一位二進(jìn)制代碼，N個觸發(fā)器組成的寄存器可以存放N位二進(jìn)制代碼。它常用于數(shù)字系統(tǒng)和數(shù)字計(jì)算機(jī)中。一電路結(jié)構(gòu)圖.4.1是由D觸發(fā)器組成的四位寄存器的邏輯圖。它有四個數(shù)碼輸入端D3 D2 D1 D0，一個異步復(fù)位端R（高電平有效），一個送數(shù)控制端CP。二工作原理控制端和復(fù)位

29、端均接在一起，所以當(dāng)R端出現(xiàn)高電平時(shí)，所有D觸發(fā)器異步復(fù)位。除去CP和R的連線，我們可以看到，四個D觸發(fā)器是獨(dú)立的，當(dāng)CP脈沖前沿時(shí)，根據(jù)Qn+1=D，將各個D端的數(shù)據(jù)存入寄存器。三簡化等效電路：將所有電路集中在一個方框內(nèi)，方框外標(biāo)上各個輸入，輸出及控制電路，就構(gòu)成了簡化等效電路。上例的簡化等效電路如下。我們可以利用簡化等效電路的方法，將一個復(fù)雜電路看作一個黑箱，在分析設(shè)計(jì)時(shí)，我們只注意它的輸出和輸入部分，這樣，對深入了解電路的功能起到良好的作用。.4.2 移位寄存器分析上面的寄存器我們可以得知，僅在一個CP脈沖的作用下，就可以將若干位數(shù)據(jù)存入，上面寄存器是四位的，我們可以很方便的將其擴(kuò)成8位

30、，16位乃至更多。這種寄存器的每一位觸發(fā)器是相對獨(dú)立的，我們稱之為并行寄存器。下面向同學(xué)們介紹一種用移位的方式來存儲數(shù)據(jù)的寄存器，稱移位寄存器。它不僅可以用來存儲代碼，還能在移位脈沖作用下將寄存器內(nèi)部的二進(jìn)制數(shù)據(jù)順次向左移動或者向右移動（左移，右移），也還可用來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，處理等。一單向移位寄存器電路結(jié)構(gòu)：將寄存器中各個觸發(fā)器的輸出依次與后一級觸發(fā)器的輸入連接，就構(gòu)成了移位寄存器。工作原理初始異步復(fù)位后各個觸發(fā)器輸出為0。以后每一個CP，數(shù)據(jù)右移一次，四個CP后，串行輸入完畢。設(shè)有二進(jìn)制數(shù)據(jù)1101，分析每一個CP下各Q的輸出?！啊睘檩斎霐?shù)的個位數(shù)。CP個數(shù)Q0Q1Q2Q3 1000200

31、031004110用JK 觸發(fā)器構(gòu)成的右移寄存器；從下面的表達(dá)式中我們可以看到，將J,K端反相接在一起，就可以將JK觸發(fā)器當(dāng)做D觸發(fā)器使用。所以，圖6.4.3 JK觸發(fā)器構(gòu)成的移位寄存器和圖6.4.2的D觸發(fā)器功能是一樣的。JK觸發(fā)器特性方程 D觸發(fā)器特性方程問題？能否用RS觸發(fā)器完成D觸發(fā)器的功能，答案是肯定的。下面向大家介紹一種用RS觸發(fā)器設(shè)計(jì)的寄存器。二雙向移位寄存器雙向移位寄存器：在移位信號的作用下，寄存器不但可以使數(shù)據(jù)右移，而且還可以便數(shù)據(jù)左移的寄存器。這種寄存器往往還具有數(shù)據(jù)并行輸入功能。電路結(jié)構(gòu)下圖是雙向移位寄存器73LS194的邏輯圖。該寄存器由四個RS觸發(fā)器和各自的輸入控制電

32、路組成。CP和R分別是控制脈沖及異步復(fù)位信號。功能選擇信號S1，S2以及相應(yīng)的四個反相器構(gòu)成左移/右移/并行輸入及保持功能選擇。工作原理該雙向移位寄存器可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向（左移或右移）移位和并行輸入。因此，用它可達(dá)到數(shù)據(jù)串行輸入一并行輸出、并行輸入一串行輸出、串行輸入一串行輸出和并行輸入一并行輸出等各種目的。當(dāng)功能選擇信號S1=0，S=0時(shí)，簡化圖如下：圖中打叉“”的門表示該門被封，可以看到，左移輸入，右移輸入，并行輸入端全被封。所以電路只能是保持狀態(tài)。當(dāng)功能選擇信號S1=1，S=0時(shí)，簡化圖如下：可以看到，右移輸入，并行輸入，并行輸出端全被封。所以電路是左移輸入狀態(tài)。當(dāng)功能選擇信號S1=0，S

33、=1時(shí)，簡化圖如下：可以看到，左移輸入，并行輸入，并行輸出端全被封。所以電路是右移輸入狀態(tài)。當(dāng)功能選擇信號S1=0，S=1時(shí)，簡化圖如下：可以看到，左移輸入，右移輸入，并行輸出端全被封。所以電路是并行輸入狀態(tài)。74LS194雙向移位寄存器的功能表如表所示。例6.4.1 試用兩片雙向移位寄存器74LS194構(gòu)成八位雙向移位寄存器。解：每一個74LS194有左移輸入，右移輸入端各一個，并入端四個，并出端四個，最右最左觸發(fā)器的Q端就是串行左移輸出端和串行右移輸出端。用兩片雙向移位寄存器74LS194構(gòu)成八位雙向移位寄存器時(shí)，接法應(yīng)該如下圖。當(dāng)然，最后完成電路時(shí)應(yīng)該加上控制電路和CP。S1,S0和CP

34、均并接。.4.3 計(jì)數(shù)器一計(jì)繳器的特點(diǎn)和分類能夠累計(jì)輸入脈沖個數(shù)的數(shù)字電路稱為計(jì)數(shù)器，它含有若干個觸發(fā)器。并按預(yù)定順序改變各觸發(fā)器的狀態(tài)，是應(yīng)用較廣泛的時(shí)序電路。計(jì)數(shù)器的分類：按照各個觸發(fā)器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)的先后次序：可分為同步和異步計(jì)數(shù)器；按照計(jì)數(shù)過程中數(shù)字的增減規(guī)律：可分為加法、減法和可逆計(jì)數(shù)器；按照計(jì)數(shù)器的循環(huán)長度：可分為二進(jìn)制和進(jìn)制計(jì)數(shù)器。二同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器用JK觸發(fā)器構(gòu)成的四位同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器電路如圖6.4.7所示，個JK觸發(fā)器均接成了T觸發(fā)器。當(dāng)T=0時(shí)，觸發(fā)器狀態(tài)保持，當(dāng)T=1時(shí)，觸發(fā)器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。我們把圖6.4.7簡化如下從波形圖中可以看出，Q0為翻轉(zhuǎn)觸發(fā)器輸出，所以每個CP下降

35、沿翻轉(zhuǎn)一次，是一個二分頻電路（也叫除二電路），第二個觸發(fā)器也是除二電路，第三個觸發(fā)器事實(shí)上也是除二電路，但它要在Q0，Q1同時(shí)從1到0時(shí)翻轉(zhuǎn)，（比如數(shù)字0011到0100，第1,2兩位從1變到0，第三位從0到1）。依次類推，第四個觸發(fā)器為除二電路，但它要在Q0，Q1，Q2同時(shí)從1到0時(shí)翻轉(zhuǎn)，（從數(shù)字0111到1000）。所以我們有驅(qū)動方程：T0=1 T1=Q0 T2=Q1Q0 T3=Q2Q1Q0試將波形圖旋轉(zhuǎn)90度，并用1代表高電平，0代表低電平，做出如下圖形：保留數(shù)字，去掉波形圖，就得到表6.4.2的狀態(tài)表三.中規(guī)模集成二進(jìn)制計(jì)數(shù)器簡介“1二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74LS161置數(shù)控制端LD：當(dāng)LD

36、=0且無復(fù)位信號時(shí)，可以從輸入端輸入一個任意數(shù)并保持在芯片中,以后計(jì)數(shù)將從此數(shù)開始,此數(shù)稱為預(yù)置數(shù)。如輸入數(shù)1001，計(jì)數(shù)器將按下面的方式循環(huán)：工作狀態(tài)控制端EP和ET：當(dāng)無預(yù)置數(shù)且無異步復(fù)位時(shí)，若ET=0，則電路保持原態(tài)且無進(jìn)位，當(dāng)ET=1時(shí)，若EP=0，則電路保持原態(tài)且有進(jìn)位，若EP=1，電路為計(jì)數(shù)狀態(tài)。表.4.3為74LS161的功能表。CP RDLDEPWT工作狀態(tài)*0*置010*預(yù)置數(shù)*1101保持*11*0保持（C=0）1111計(jì)數(shù)2四位二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器74LS191可逆計(jì)數(shù)器是可以進(jìn)行加法計(jì)數(shù)也可以進(jìn)行減法計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器。同步二進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器74LS191的邏輯圖如圖所示。圖中

37、U/D為“加減控制信號”:當(dāng)U/D=0時(shí)，實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)功能；U/D=1時(shí)，做減法。S為為計(jì)數(shù)允許控制端。下面是74LS191的狀態(tài)圖和功能表。CPSLDU/D工作狀態(tài)*11*保持*0*預(yù)置數(shù)010加法計(jì)數(shù)011減法計(jì)數(shù)四同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器電路結(jié)構(gòu)和工作原理由JK觸發(fā)器構(gòu)成的同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器如圖6.4.13所示。仿照上例將JK畫成T觸發(fā)器的形式：寫出驅(qū)動方程，時(shí)鐘方程。J0=K0=1 J1=K1= Q3*Q0 J2=K2= Q1Q0 J3=K3=Q2Q1Q0 +Q3Q0寫出JK觸發(fā)器的特性方程并將驅(qū)動方程代入，化簡后得到狀態(tài)方程Q0n+1= Q0n*Q1n+1=Q3n*Qn0Q1n*

38、 + (Q3n*Qn0)*Q1nQ2n+1=Q1nQn0Q2n* + (Q1nQn0)*Q2n Q2n+1=(Q2nQn1Q0n + Q3nQn0)*Q3n* + (Q2nQn1Q0n + Q3nQn0)*Q3nC= Q3Q0列出狀態(tài)真值表比較一下可以得知，表6.4.5和表6.4.2是一樣的，而后者是二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。波形圖如下：畫出狀態(tài)圖從狀態(tài)圖中我們可以看到，十進(jìn)制計(jì)數(shù)器和二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的區(qū)別是：二進(jìn)制計(jì)數(shù)器有十六個有效狀態(tài)，而十進(jìn)制計(jì)數(shù)器只有十個有效狀態(tài)，上圖中標(biāo)綠色的圓圈就是無效狀態(tài)。正常循環(huán)不包括無效狀態(tài)，但在電路剛加電運(yùn)行時(shí)，電路最初進(jìn)入的狀態(tài)是隨機(jī)的，即有可能進(jìn)入無效狀態(tài)，我們在以后設(shè)

39、計(jì)中，應(yīng)該保證電路不進(jìn)入無效狀態(tài)或者假如無效狀態(tài)后在很少的幾個周期后即可恢復(fù)有效循環(huán)，以后的課程里我們繼續(xù)學(xué)習(xí)這方面的知識。五中規(guī)模集成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器簡介十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74LS16074LS160的邏輯圖和功能表同74LS161，見下圖。狀態(tài)表：CP RDLDEPWT工作狀態(tài)*0*置010*預(yù)置數(shù)*1101保持*11*0保持（C=0）1111計(jì)數(shù)十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器74LS19074LS190的邏輯圖和功能表同74LS191。狀態(tài)表：CPSLDU/D工作狀態(tài)*11*保持*0*預(yù)置數(shù)010加法計(jì)數(shù)011減法計(jì)數(shù)狀態(tài)圖：六中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器的應(yīng)用目前生產(chǎn)的同步計(jì)數(shù)器芯片基本上分為二進(jìn)制和十進(jìn)制兩種。而在

40、實(shí)際的數(shù)字系統(tǒng)中，經(jīng)常需要其它任意進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，如一百進(jìn)制，六十進(jìn)制，十二進(jìn)制，七進(jìn)制等。我們可以采用計(jì)數(shù)器級聯(lián)，置數(shù)法，復(fù)位法等方法來設(shè)計(jì)任意進(jìn)制：計(jì)數(shù)器的級聯(lián)應(yīng)用將兩片或兩片以上計(jì)數(shù)器按照一定方法前后串聯(lián)起來就可以構(gòu)成遠(yuǎn)大于單一芯片進(jìn)制的其它進(jìn)制。如用兩片74LS160（十進(jìn)制計(jì)數(shù)器）級聯(lián)就可以構(gòu)成一百進(jìn)制計(jì)數(shù)器，如圖所示。圖中芯片A的工作狀態(tài)控制端EP和ET接高電平，它始終處于計(jì)數(shù)狀態(tài)；A片的進(jìn)位輸出C接到高位片B的EP和ET。只有當(dāng)?shù)臀黄?jì)數(shù)至9（二進(jìn)制1001）時(shí)，C=1，在下一個CP脈沖到來時(shí)，高位片B行計(jì)數(shù)；低位片處于其它狀態(tài)時(shí)，高位片不動作。置數(shù)法構(gòu)成任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器級聯(lián)法用于大

41、的進(jìn)位計(jì)數(shù)制，對于小于單個芯片允許的計(jì)數(shù)制，我們可采用置數(shù)法構(gòu)成任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器，該方法需要計(jì)數(shù)器具有同步置數(shù)功能。使用置數(shù)法要求：滿足公式N>M，其中N是集成計(jì)數(shù)器能夠達(dá)到的最大進(jìn)制值，M是要實(shí)現(xiàn)的進(jìn)制值。設(shè)定編碼：一個N進(jìn)制集成計(jì)數(shù)器有其固定的二進(jìn)制數(shù)的編碼順序。如十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160的編碼是：0000，0001，0010，0011，0100，0101，0110，0111，1000，1001。如果用74LS160 構(gòu)成一個六進(jìn)制現(xiàn)計(jì)數(shù)器，我們可以選擇0000到0101這六個狀態(tài)進(jìn)行編碼，也可以用0001到0110這六個狀態(tài)進(jìn)行編碼，。即N進(jìn)制計(jì)數(shù)器有N個狀態(tài)S0,S1,S2SN-

42、2,SN-1:,設(shè)計(jì)者應(yīng)需要從若干個編碼方案中進(jìn)行選擇。要求電路在設(shè)定的M個狀態(tài)中間循環(huán)：若用N進(jìn)制計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)從某狀態(tài)開始計(jì)數(shù)到另一狀態(tài)結(jié)束的M進(jìn)制計(jì)數(shù)功能，就應(yīng)該設(shè)法使計(jì)數(shù)器計(jì)到預(yù)定狀態(tài)之后，產(chǎn)生一個置數(shù)信號并在下一個時(shí)鐘到來時(shí)，計(jì)數(shù)器置成初狀態(tài)，然后從初狀態(tài)再重新開始計(jì)數(shù)。例6.4.3 試用十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74LS160實(shí)現(xiàn)六進(jìn)制計(jì)數(shù)功能，完成下面的狀態(tài)圖。解：根據(jù)要求，應(yīng)使計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到Q3Q2Q1Q0=0111時(shí)，異步置數(shù)使Q3Q2Q1Q0=0010.我們設(shè)計(jì)了下面的電路:當(dāng)計(jì)數(shù)器運(yùn)行到0111時(shí)，預(yù)置數(shù)控制端LD有效，預(yù)置數(shù)0010進(jìn)入內(nèi)部JK觸發(fā)器的輸入端，下一個CP時(shí)，Q輸出端出現(xiàn)

43、0010，開始又一次循環(huán)。例6.4.4 試用四位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74LS161實(shí)現(xiàn)十二進(jìn)制計(jì)數(shù)功能。完成如下循環(huán)。解:根據(jù)例.4.3的分析方法，十二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器連線見圖6.4.24所示。七.移位寄存器型計(jì)數(shù)器構(gòu)成環(huán)形計(jì)數(shù)器用D觸發(fā)器構(gòu)成的四位環(huán)形計(jì)數(shù)器，如圖6.4.25所示。由圖可以寫出觸發(fā)器的狀態(tài)方程：電路中有四個觸發(fā)器，它可以有十六種狀態(tài)，共組成六個循環(huán)，只有其中一個是有效循環(huán)，其它均為無效循環(huán)，相應(yīng)的十二個狀態(tài)稱為無效狀態(tài)。假如由于某種原因，觸發(fā)器的狀態(tài)誤進(jìn)入十二種無效狀態(tài)中的任意一個，寄存器將在各自的循環(huán)中改變狀態(tài)。不會進(jìn)入有效循環(huán)。該電路稱為不能自啟動。（比如電路進(jìn)入1100狀態(tài)，

44、就會在1100011000111001中循環(huán)下去，不會進(jìn)入1000010000100001的有效循環(huán)）。設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)器，應(yīng)該當(dāng)電路由于某種原因進(jìn)入無效狀態(tài)時(shí)，都能在脈沖的作用下，自動進(jìn)入有效循環(huán)。我們將圖6.4.25電路加上了反饋邏輯電路,使得計(jì)數(shù)器完成了自啟動,見圖6.4.27.狀態(tài)圖如下:構(gòu)成扭環(huán)形計(jì)數(shù)器將環(huán)型計(jì)數(shù)器的最后一級輸出Q端改成Q非端，即構(gòu)成扭環(huán)計(jì)數(shù)器（約翰遜計(jì)數(shù)器）,用D觸發(fā)器構(gòu)成的四位扭環(huán)形計(jì)數(shù)器見圖6.4.29所示。由圖可以寫出觸發(fā)器的狀態(tài)方程：由狀態(tài)圖可以看出，該計(jì)數(shù)器不能自啟動。圖.4.31示出了能自啟動的扭環(huán)形計(jì)數(shù)器，圖6.4.32是它的狀態(tài)圖。在常見的時(shí)序電路一節(jié)里,向

45、大家介紹了寄存器,觸發(fā)器,計(jì)數(shù)器的分析方法,及常用集成芯片的應(yīng)用,.5 脈沖波形的產(chǎn)主和整形從觸發(fā)器和時(shí)序電路的討論可以看出，要使電路正常。協(xié)調(diào)地工作，必須給一個一定頻率和幅度的時(shí)鐘脈沖。在數(shù)字電路中，大量使用的是矩形脈沖。獲取矩形脈沖的方法有兩種：一是利用多諧振蕩器直接產(chǎn)生所需要的矩形脈沖，另一種是把已有的其它形式的波形經(jīng)過整形電路轉(zhuǎn)換成所需要的矩形脈沖。. 概述一矩形脈沖的性能參數(shù)圖6.5.1 是一個矩形波脈沖，為了定量描述其性能，這里介紹幾個參數(shù)：脈沖周期T：指在周期性重復(fù)的脈沖信號中，兩個相鄰脈沖對應(yīng)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔。振蕩頻率f：指單位時(shí)間內(nèi)脈沖信號的重復(fù)次數(shù)，用f表示。周期T和頻率f

46、互為倒數(shù)。脈沖幅度UM：是指脈沖信號的高電平和低電平之差。脈沖寬度tw： 對正脈沖而言，脈沖寬度是指脈沖信號從前沿的0.5Um起，到脈沖信號后沿的0.5Um止的時(shí)間段，稱為“平均脈寬”。上升時(shí)間tr：上升時(shí)間是指從脈沖信號上升沿的0.1Um起，上升到0.9Um止的時(shí)間段。下降時(shí)間tf:：指從脈沖信號下降沿的0.9Um起，下降到0.1Um止的時(shí)間段。二單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器我們在分析觸發(fā)器時(shí)曾經(jīng)舉過這樣一個例子，兩個反相器頭尾相連可以構(gòu)成一個雙穩(wěn)態(tài)電路，加上觸發(fā)端稱之為RS觸發(fā)器，見下右圖，如果我們把兩個反相器的偶合方式改一下，形成左圖的方式。分析此電路，正常狀態(tài)（稱穩(wěn)態(tài)）時(shí)，3端必為低電平，則1端為高電

47、平，2端為低電平，電容上電壓=0，在沒有外界影響的情況下，電路保持此狀態(tài)不變。當(dāng)觸發(fā)端出現(xiàn)低電平時(shí)，2端為高電平，由于電容上電壓不能突變，所以3端為高電平，1端為0，這種暫時(shí)狀態(tài)保持一端時(shí)間后，由于電容C不斷充電，使得3端電壓逐漸降低，當(dāng)3端電壓低到小于門電路的開啟電壓時(shí)，電路翻轉(zhuǎn)，回到穩(wěn)態(tài)。這種電路稱單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路）的工作性能有如下的顯著特點(diǎn)：它具有穩(wěn)態(tài)和暫穩(wěn)態(tài)兩個不同的工作狀態(tài)。在外加觸發(fā)脈沖作用下，能從穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)。在暫穩(wěn)態(tài)維持一定時(shí)間后，再自動返回穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)維持時(shí)間的長短取決于電路本身的參數(shù)，與觸發(fā)脈沖的寬度無關(guān)。單穩(wěn)態(tài)的這種工作特性具有廣泛的用途。例

48、如可用于整形，把寬度和幅度不規(guī)則的脈沖變換為固定寬度和固定幅度的脈沖。也可以用于定時(shí)，即給出固定時(shí)間寬度的信號。此外，還可以用于延時(shí)，給出比觸發(fā)脈沖滯后一定時(shí)間的輸出信號，等等。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可以用門電路或集成電路。無論用哪一類器件，都需要外接電阻和電容，用RC電路的充放電過程來決定暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時(shí)間的長短。單穩(wěn)態(tài)輸出波形如下：停留在暫穩(wěn)態(tài)的時(shí)間即為輸出脈沖寅度tw，它是單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的主要參數(shù)。三多諧振蕩器多詣?wù)袷幤髂茏孕挟a(chǎn)生矩形脈沖的輸出，是脈沖產(chǎn)生（形成）電路，多諧振蕩器沒有外加輸入信號，電路本身就可周而復(fù)始地振蕩，振蕩周期T是多諧振蕩器的主要參數(shù)。四施密特觸發(fā)器我們?nèi)匀挥梅聪嗥鞔畛闪松厦娴碾娐?/p>

49、，設(shè)反相器的開啟（閥值）電壓為UT，電源電壓為UD，輸入端A為三角波，試看上面電路的輸出是什么樣子。當(dāng)A=0時(shí)，Y=0。當(dāng)A=1時(shí)，Y=1。當(dāng)A從低電平開始上升時(shí)，必須滿足公式：UA*R2/（R1+R2）>UT，電路方能夠翻轉(zhuǎn)，輸出Y=1，A繼續(xù)上升，Y保持1不變。設(shè)翻轉(zhuǎn)時(shí)的輸入電壓（轉(zhuǎn)折電壓）為UT+。當(dāng)A從高電平下降時(shí)，必須滿足公式：UD -（UD-UA）*R2/（R1+R2）<UT，電路方能夠翻轉(zhuǎn)，輸出Y=0，A繼續(xù)下降，Y保持0不變。設(shè)翻轉(zhuǎn)時(shí)的輸入電壓（轉(zhuǎn)折電壓）為UT-。經(jīng)過簡單運(yùn)算即可得知：UT+ >（1+R1/R2）*UTUT- <（1-R1/R2）*UT

50、從電壓傳輸特性可以看出：施密特觸發(fā)器輸出只有高低兩種電平，當(dāng)輸入電壓從小到大和從大到小變化時(shí)，輸出電平發(fā)生跳變所對應(yīng)的輸入電壓值是不同的，把施密特觸發(fā)器具有的這種特性叫滯回特性。UT-和UT+ 稱為閾值電汪，兩者之差稱為回差電壓，用UT表示。6.5.2 555定時(shí)器及其組成的脈沖產(chǎn)生和整形電路一 一 555定時(shí)器及其功能555定時(shí)器是一種多用途的單片集成電路，利用它可以方便地構(gòu)成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器等。1555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)555定時(shí)器由三部分組成：電阻分壓器和電壓比較器電阻分壓器是由三個等值的電阻R(5K)串聯(lián)構(gòu)成，為電壓比較器C1和C2提供參考電壓。電壓比較器是一個開環(huán)

51、工作的運(yùn)算放大器，其電壓增益趨于無窮大，所以，其輸入端的一個非常小的電壓，輸出端就可以產(chǎn)生一個接近電源電壓的高電平信號或者是接近于0電壓的低電平信號。圖中，當(dāng)TM電壓稍大于UCC*2/3，uc1即輸出低電平，當(dāng)TM電壓稍小于UCC*2/3，uc1即輸出高電平，TR端亦具有同樣的情況。基本觸發(fā)器基本RS觸發(fā)器由兩個與非門組成，比較器C1和2的輸出是RS觸發(fā)器的兩個輸入。放電三極管放電三極管形成放電開關(guān)，當(dāng)其基極電位為邏輯時(shí)，該管截止；基極電位為邏輯時(shí)，該管導(dǎo)通。2555定時(shí)器功能端簡介555集成定時(shí)器有八個引腳，其功能分別為：Ucc(8)：電源端，接正電源；Uss(1)：接地端；TH(6) ：閾

52、值端，它是C1的輸入端。TR(2) ：觸發(fā)端，它是C2的輸入端.Rd(4) ：異步復(fù)位端。Td(7) ：放電端。CO(5) ：控制電壓端。當(dāng)接外加電壓時(shí)，可改變“閾值”和“觸發(fā)”端的比較電平。OUT(3)：輸出端。3工作原理二用555定時(shí)器構(gòu)成施密特觸發(fā)器1電路結(jié)構(gòu)：將TH和TR相連作為信號輸入端即可構(gòu)成施密特觸發(fā)器，見圖.5.6(A)。2工作原理當(dāng)Ui由0上升至Ucc*1/3時(shí)，Uc1=1,Uc2=0，觸發(fā)器低電平置位，Q=U0=1。當(dāng)Ui上升，在Ucc*1/3至Ucc*2/3之間，Uc1=1,Uc2=1，觸發(fā)器保持，Q=U0=1。當(dāng)UiUcc*2/3時(shí)，Uc1=1,Uc2=0，觸發(fā)器低電平

53、復(fù)位，Q=U0=0。當(dāng)Ui由Ucc*下降至Ucc*1/3時(shí)，Uc1=1,Uc2=0，觸發(fā)器低電平置位，Q=U0=1。若輸入電壓的波形是個三角波，則對應(yīng)的輸出波形如圖.5.6所示，它是反相輸出的施密特觸發(fā)器。3電路特點(diǎn): 施密特觸發(fā)器具有滯回特性，即輸出電壓由高電平跳變?yōu)榈碗娖綍r(shí)所對應(yīng)的輸入電壓Ui和由低電平跳變?yōu)楦唠娖剿鶎?yīng)的輸入電壓Ui是不同的。4施密特觸發(fā)器的應(yīng)用用于波形變換和整形上圖分別示出了不同的輸入信號送到圖.5.7反相輸出的施密特觸發(fā)器的輸入端所得到的輸出矩形脈沖?？梢钥闯觯篈.實(shí)現(xiàn)了波形轉(zhuǎn)換，將非矩形的波形變成了矩形波，B.實(shí)現(xiàn)了波形整形，將不規(guī)則的波形變成了比較規(guī)則的波形。用于脈沖鑒幅若需要保留一定幅值的脈沖信號，只要將閾值電壓Ut1和Ut2調(diào)到合適的值即可。用于接口電路: 在接口電路，施密特觸發(fā)器用于將輸入脈沖整形。比如數(shù)字頻率計(jì)，將輸入的不規(guī)則周期信號經(jīng)過施密特電路整形后變成邊沿陡峭的矩形波送入門電路和計(jì)數(shù)器，見下圖。三用555定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1電路結(jié)構(gòu)用555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器如圖所示