《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 第5版》 課件 王美玲 第6-8章 時(shí)序邏輯電路、脈沖波形的產(chǎn)生與整形、存儲(chǔ)器和可編程邏輯器件

第6章時(shí)序邏輯電路目錄26.1概述 6.2時(shí)序邏輯電路的分析方法 6.3常用中規(guī)模時(shí)序邏輯電路及其應(yīng)用 6.4時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì) 6.5綜合應(yīng)用 6.6用MultiSim分析時(shí)序邏輯電路6.7用VHDL設(shè)計(jì)任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器時(shí)序邏輯電路一般由組合邏輯電路和存儲(chǔ)電路兩部分組成，其輸出不僅與輸入有關(guān)還與電路原來的狀態(tài)有關(guān)。6.1概述時(shí)序邏輯電路的結(jié)構(gòu)框圖3輸入輸出驅(qū)動(dòng)輸入狀態(tài)輸出時(shí)序邏輯電路描述方法：輸出方程、時(shí)鐘方程、驅(qū)動(dòng)方程和狀態(tài)方程時(shí)鐘方程：各觸發(fā)器時(shí)鐘表達(dá)式。時(shí)序邏輯電路的結(jié)構(gòu)框圖輸出方程F=f(A,Q) 驅(qū)動(dòng)方程D=g(A,Q)狀態(tài)方程Q(tn+1)=h(D,Q(tn))46.1概述時(shí)序邏輯電路的分類：1.按照存儲(chǔ)單元狀態(tài)變化的特點(diǎn)

同步時(shí)序邏輯電路：所有觸發(fā)器的狀態(tài)變化都是在同一時(shí)鐘信號(hào)的同一邊沿發(fā)生的

異步時(shí)序邏輯電路：各觸發(fā)器狀態(tài)的變化不是同時(shí)發(fā)生56.1概述時(shí)序邏輯電路的分類：2.按照輸出信號(hào)的特點(diǎn)

米里(Mealy)型：輸出狀態(tài)不僅與存儲(chǔ)電路的狀態(tài)有關(guān)，而且還與輸入有關(guān)

摩爾(Moore)型：輸出狀態(tài)僅與存儲(chǔ)電路的狀態(tài)有關(guān)66.1概述注：有些電路沒有組合邏輯電路；有些電路除時(shí)鐘外沒有輸入信號(hào)。時(shí)序邏輯電路的分類：3.按邏輯功能劃分計(jì)數(shù)器寄存器（移位寄存器）順序脈沖發(fā)生器序列信號(hào)發(fā)生器等。76.1概述時(shí)序邏輯電路的分析步驟6.2時(shí)序邏輯電路的分析時(shí)序邏輯電路分析的一般步驟狀態(tài)方程時(shí)鐘方程驅(qū)動(dòng)方程輸出方程邏輯功能特性方程狀態(tài)轉(zhuǎn)換表狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖時(shí)序圖8時(shí)序邏輯電路的描述方法：狀態(tài)轉(zhuǎn)換表、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖或時(shí)序圖。狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表（簡(jiǎn)稱狀態(tài)轉(zhuǎn)換表）：

將觸發(fā)器的狀態(tài)方程及輸出方程用表格的形式來描述，以表示觸發(fā)器在時(shí)鐘脈沖作用下的狀態(tài)轉(zhuǎn)換情況。96.2時(shí)序邏輯電路的分析時(shí)序邏輯電路的描述方法：狀態(tài)轉(zhuǎn)換表、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖或時(shí)序圖。狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖：將時(shí)序邏輯電路觸發(fā)器輸出的狀態(tài)組合用圓圈圈起來，用箭頭表示狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程。000001Q2Q1Q00/0A/F106.2時(shí)序邏輯電路的分析時(shí)序邏輯電路的描述方法：狀態(tài)轉(zhuǎn)換表、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖或時(shí)序圖。時(shí)序圖：在序列時(shí)鐘脈沖作用下時(shí)序邏輯電路觸發(fā)器的狀態(tài)、電路的輸出狀態(tài)隨時(shí)間變化的波形圖。116.2時(shí)序邏輯電路的分析【例6-1】分析下圖所示時(shí)序邏輯電路，要求寫出驅(qū)動(dòng)方程和狀態(tài)方程，說明其邏輯功能。6.2.1同步時(shí)序邏輯電路的分析分析：各觸發(fā)器均在CP的下降沿進(jìn)行觸發(fā)，電路為同步時(shí)序邏輯電路121.寫出驅(qū)動(dòng)方程2.列狀態(tài)方程T觸發(fā)器特性方程狀態(tài)方程136.2.1同步時(shí)序邏輯電路的分析狀態(tài)方程143.分析電路功能，方法一通過狀態(tài)轉(zhuǎn)換表進(jìn)行分析假定初態(tài)，代入狀態(tài)方程，求次態(tài)；再將次態(tài)作為初態(tài)，代入狀態(tài)方程，求出下一個(gè)次態(tài)。依次循環(huán)便得狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。6.2.1同步時(shí)序邏輯電路的分析列狀態(tài)轉(zhuǎn)換表的第二種方法：驅(qū)動(dòng)方程156.2.1同步時(shí)序邏輯電路的分析166.2.1同步時(shí)序邏輯電路的分析電路功能描述：不能自啟動(dòng)的同步6進(jìn)制計(jì)數(shù)器驅(qū)動(dòng)方程17分析邏輯功能第二種方法：利用狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖6.2.1同步時(shí)序邏輯電路的分析驅(qū)動(dòng)方程T觸發(fā)器特性方程狀態(tài)方程18分析邏輯功能第二種方法：狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖6.2.1同步時(shí)序邏輯電路的分析狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖：各觸發(fā)器輸出狀態(tài)的組合用圓圈圈起來，用箭頭表示狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程，箭頭出發(fā)點(diǎn)為初態(tài)，箭頭到達(dá)點(diǎn)為次態(tài)。000001Q2Q1Q0011111110100010101電路功能描述：不能自啟動(dòng)的同步6進(jìn)制計(jì)數(shù)器19狀態(tài)方程6.2.1同步時(shí)序邏輯電路的分析狀態(tài)方程電路功能描述：不能自啟動(dòng)的同步6進(jìn)制計(jì)數(shù)器20分析電路邏輯功能的第三種方法：時(shí)序圖6.2.1同步時(shí)序邏輯電路的分析6.2.2異步時(shí)序邏輯電路的分析21在異步時(shí)序邏輯電路中，觸發(fā)器的時(shí)鐘不同，或時(shí)鐘相同但觸發(fā)的邊沿不同。分析異步時(shí)序邏輯電路時(shí)，一定要注意狀態(tài)方程有效的時(shí)鐘條件。只有滿足時(shí)鐘條件的觸發(fā)器狀態(tài)才可能發(fā)生變化；不具備時(shí)鐘條件的觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變。22【例題】分析TTL門電路構(gòu)成的時(shí)序邏輯電路的邏輯功能。要求寫出驅(qū)動(dòng)方程、時(shí)鐘方程和狀態(tài)方程，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，說明其邏輯功能。6.2.2異步時(shí)序邏輯電路的分析分析：觸發(fā)器觸發(fā)脈沖不一致，電路為異步時(shí)序邏輯電路1.寫出驅(qū)動(dòng)方程和時(shí)鐘方程23時(shí)鐘方程驅(qū)動(dòng)方程6.2.2異步時(shí)序邏輯電路的分析1.寫出驅(qū)動(dòng)方程和時(shí)鐘方程2.JK觸發(fā)器特性方程狀態(tài)方程24時(shí)鐘方程驅(qū)動(dòng)方程6.2.2異步時(shí)序邏輯電路的分析000001Q2Q1Q0010011100111101110電路功能描述：能自啟動(dòng)的異步5進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器25狀態(tài)方程3.畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖6.2.2異步時(shí)序邏輯電路的分析利用時(shí)序圖或狀態(tài)轉(zhuǎn)換表同樣可以分析電路邏輯，參見例6-1的分析方法266.2.2異步時(shí)序邏輯電路的分析時(shí)序圖？常用中規(guī)模時(shí)序邏輯電路（MSI）：寄存器/移位寄存器、計(jì)數(shù)器、順序脈沖發(fā)生器、序列信號(hào)發(fā)生器應(yīng)用：MSI電路分析、應(yīng)用MSI進(jìn)行設(shè)計(jì)6.3

常用中規(guī)模時(shí)序邏輯電路及其應(yīng)用27寄存器：存儲(chǔ)多位二值信號(hào)的邏輯部件6.3.1寄存器和移位寄存器4位TTL寄存器74LS175電路圖和邏輯符號(hào)2874LS175的邏輯功能74LS175：4位TTL寄存器296.3.1寄存器和移位寄存器移位寄存器：除了具有寄存器的存儲(chǔ)功能外，還具有移位功能。分類：?jiǎn)蜗颍ㄗ笠苹蛴乙疲┮莆患拇嫫?、雙向移位寄存器代碼輸入：串行輸入、并行輸入狀態(tài)輸出：串行輸出、并行輸出306.3.1寄存器和移位寄存器CC4015電路圖和邏輯符號(hào)31CC4015：CMOS雙4位移位寄存器6.3.1寄存器和移位寄存器驅(qū)動(dòng)方程：特性方程：狀態(tài)方程：326.3.1寄存器和移位寄存器狀態(tài)方程：時(shí)鐘脈沖

串行輸入輸出CPDSQ0Q1Q2Q3012340101100001000010010101101串行輸入數(shù)據(jù)DS為1011時(shí)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表336.3.1寄存器和移位寄存器10111111時(shí)序圖34右移6.3.1寄存器和移位寄存器101110111101串行輸入—串行輸出串行輸入—并行輸出356.3.1寄存器和移位寄存器74LS194：4位雙向移位寄存器。364位雙向移位寄存器74LS194電路圖和邏輯符號(hào)6.3.1寄存器和移位寄存器37

1.寫出驅(qū)動(dòng)方程6.3.1寄存器和移位寄存器驅(qū)動(dòng)方程：386.3.1寄存器和移位寄存器狀態(tài)方程：39M1M0控制電路工作模式：00：保持01：右移10：左移11：并行輸入6.3.1寄存器和移位寄存器74LS194邏輯功能406.3.1寄存器和移位寄存器4174LS194VCCQ0Q1Q2Q3CPM0GNDDSLDSRCRD0D3D2D1M174LS194VCCQ0Q1Q2Q3CPM0GNDDSLDSRCRD0D3D2D1M1【例題】使八個(gè)燈從左至右依次變亮,再從左至右依次熄滅，應(yīng)如何連線?….….右移8個(gè)1，再右移8個(gè)0移位脈沖5V5V01015VC上電清零計(jì)數(shù)器：能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)輸入脈沖個(gè)數(shù)計(jì)數(shù)功能的器件。用途：計(jì)數(shù)、定時(shí)、分頻、數(shù)字運(yùn)算。分類：6.3.2計(jì)數(shù)器42驅(qū)動(dòng)方程：6.3.2.1同步計(jì)數(shù)器輸出方程：特性方程：狀態(tài)方程：43同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器輸出方程：狀態(tài)方程：00000001Q3Q2Q1Q00010/CO/0/0446.3.2.1同步計(jì)數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖：狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖45邏輯功能：帶進(jìn)位輸出的同步模16的加法計(jì)數(shù)器，或者帶進(jìn)位輸出的同步四位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器6.3.2.1同步計(jì)數(shù)器時(shí)序圖：一般來說，一個(gè)n位的二進(jìn)制計(jì)數(shù)器具有2n個(gè)狀態(tài)，稱為模2n計(jì)數(shù)器，其最后一級(jí)觸發(fā)器輸出頻率降為時(shí)鐘CP頻率的l/2n。46f0

6.3.2.1同步計(jì)數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換表476.3.2.1同步計(jì)數(shù)器同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器驅(qū)動(dòng)輸入的表達(dá)式：48同步二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器驅(qū)動(dòng)輸入的表達(dá)式：6.3.2.1同步計(jì)數(shù)器74LS161：同步四位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器4974LS161電路圖6.3.2.1同步計(jì)數(shù)器74LS161：同步四位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器5001驅(qū)動(dòng)方程JK觸發(fā)器的特性方程狀態(tài)方程6.3.2.1同步計(jì)數(shù)器74LS161具有同步預(yù)置功能，預(yù)置端低電平有效同步四位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74LS161511111101計(jì)數(shù)功能：同步四位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器6.3.2.1同步計(jì)數(shù)器同步四位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74LS1615274LS161電路圖進(jìn)位輸出6.3.2.1同步計(jì)數(shù)器清零功能：異步清零同步四位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74LS1615374LS161功能表74LS161邏輯符號(hào)6.3.2.1同步計(jì)數(shù)器5474161邏輯符號(hào)及其邏輯功能預(yù)置端低電平有效清零端低電平有效計(jì)數(shù)控制端高電平有效計(jì)數(shù)脈沖上升沿計(jì)數(shù)預(yù)置數(shù)輸入端狀態(tài)輸出端進(jìn)位輸出端55同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器：二-十進(jìn)制計(jì)數(shù)器是用四位二進(jìn)制數(shù)的代碼代表1位十進(jìn)制數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)的器件種類：加法計(jì)數(shù)器、減法計(jì)數(shù)器和可逆計(jì)數(shù)器6.3.2.1同步計(jì)數(shù)器56同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器同步四位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器6.3.2.1同步計(jì)數(shù)器57同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器同步四位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器6.3.2.1同步計(jì)數(shù)器5874LS161邏輯符號(hào)74LS160邏輯符號(hào)74LS160：同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74LS161：同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器6.3.2.1同步計(jì)數(shù)器59清零法：當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到某個(gè)狀態(tài)，將此狀態(tài)譯碼后接到計(jì)數(shù)器的清零端，跳過多出來的狀態(tài)，得到所需要的計(jì)數(shù)器。如果計(jì)數(shù)器清零端低電平有效，譯碼電路采用與非門；如果高電平有效，則采用與門。6.4.2.1任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)60清零法的步驟：1.如果清零端為異步作用端，寫出模M的二進(jìn)制代碼；否則寫出M-1的二進(jìn)制代碼；2.將上述二進(jìn)制代碼中取值為1的狀態(tài)進(jìn)行與運(yùn)算，便可得到清零端的表達(dá)式；3.畫出電路圖。6.4.2.1任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)61置數(shù)法：通過對(duì)計(jì)數(shù)器預(yù)置某個(gè)數(shù)值的方法跳過（N-M）個(gè)狀態(tài)，從而得到M進(jìn)制計(jì)數(shù)器。置數(shù)法示意圖置數(shù)法：實(shí)現(xiàn)的電路接線圖不唯一。6.4.2.1任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)62【例6-6】用同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160構(gòu)成六進(jìn)制計(jì)數(shù)器（M=6）。74LS160邏輯功能表74LS160邏輯符號(hào)6.4.2.1任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)63【例6-6】用同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160構(gòu)成六進(jìn)制計(jì)數(shù)器（M=6）。6.4.2.1任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)64異步清零法的特點(diǎn)：設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，有暫態(tài)，存在可能清零不可靠的問題。6.4.2.1任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)電路圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖【例6-6】用同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160構(gòu)成六進(jìn)制計(jì)數(shù)器（M=6）。656.4.2.1任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)【例6-6】用同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160構(gòu)成六進(jìn)制計(jì)數(shù)器（M=6）。66電路圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖其他接法比如，用1001（十進(jìn)制9）預(yù)置成0100（十進(jìn)制4）也可以實(shí)現(xiàn)6進(jìn)制計(jì)數(shù)器功能。6.4.2.1任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)【例6-6】用同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160構(gòu)成六進(jìn)制計(jì)數(shù)器（M=6）。676.4.2.1任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)【例6-6】用同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160構(gòu)成六進(jìn)制計(jì)數(shù)器（M=6）。68電路圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖6.4.2.1任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)【例6-6】用同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160構(gòu)成六進(jìn)制計(jì)數(shù)器（M=6）。69M>N：多片N進(jìn)制計(jì)數(shù)器組合起來實(shí)現(xiàn)。進(jìn)位方式：串行進(jìn)位、并行進(jìn)位。串行進(jìn)位：各片計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)控制端接成有效狀態(tài)，前一級(jí)的進(jìn)位輸出作為后一級(jí)的時(shí)鐘信號(hào)并行進(jìn)位：各片時(shí)鐘統(tǒng)一為外部時(shí)鐘，前一級(jí)的進(jìn)位輸出控制后一級(jí)的計(jì)數(shù)控制端。6.4.2.1任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)70M>N：多片N進(jìn)制計(jì)數(shù)器組合起來實(shí)現(xiàn)。M為素?cái)?shù)：整體清零、整體預(yù)置M不是素?cái)?shù)：還可以將M寫成M＝N1×N2×

×Ni，Ni均小于N，然后通過級(jí)聯(lián)完成設(shè)計(jì)6.4.2.1任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)71【例6-7】試用同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160構(gòu)成100進(jìn)制計(jì)數(shù)器。CP6.4.2.1任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)72CP6.4.2.1任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)【例6-7】試用同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160構(gòu)成100進(jìn)制計(jì)數(shù)器?！纠?-8】試用同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160構(gòu)成24進(jìn)制計(jì)數(shù)器。6.4.2.1任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)用給定計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器具有置數(shù)或清零功能的計(jì)數(shù)器可以設(shè)計(jì)成任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器。假定給定的計(jì)數(shù)器為N進(jìn)制計(jì)數(shù)器，需要得到的是M進(jìn)制計(jì)數(shù)器。兩種情況：M<N，M>NM<N:1片N進(jìn)制計(jì)數(shù)器，清零法（復(fù)位法）、置數(shù)法（置位法）74M>N：多片N進(jìn)制計(jì)數(shù)器組合起來實(shí)現(xiàn)。M為素?cái)?shù)：整體清零、整體預(yù)置M不是素?cái)?shù)：還可以將M寫成M＝N1×N2×

×Ni，Ni均小于N，然后通過級(jí)聯(lián)完成設(shè)計(jì)6.4.2.1任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)75【例6-8】試用同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160構(gòu)成24進(jìn)制計(jì)數(shù)器。方法1：整體清零法將狀態(tài)24進(jìn)行譯碼，高位芯片為0010，低位芯片為0100。6.4.2.1任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)76方法2：整體預(yù)置法（74LS160為同步預(yù)置）將狀態(tài)23進(jìn)行譯碼，預(yù)置數(shù)為0，高位芯片為0010，低位芯片為00116.4.2.1任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)【例6-8】試用同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160構(gòu)成24進(jìn)制計(jì)數(shù)器。77方法2：整體預(yù)置法（74LS160為同步預(yù)置）問題：若用最大數(shù)預(yù)置，如何實(shí)現(xiàn)？將99預(yù)置成76（0111，0110）6.4.2.1任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)【例6-8】試用同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160構(gòu)成24進(jìn)制計(jì)數(shù)器。如果將74LS160換成74LS161呢？786.4.2.1任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)“24”分解式：24=2×12，3×8，4×6?！纠?-8】試用同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160構(gòu)成24進(jìn)制計(jì)數(shù)器。方法3：級(jí)聯(lián)法實(shí)現(xiàn)的方法以及電路有很多種。X6.3.2.2異步計(jì)數(shù)器79異步計(jì)數(shù)器：屬于異步時(shí)序邏輯電路，分析其功能時(shí)要特別注意觸發(fā)器的時(shí)鐘條件是否具備。種類：二進(jìn)制計(jì)數(shù)器、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器、其他計(jì)數(shù)器；

加法計(jì)數(shù)器、減法計(jì)數(shù)器和可逆計(jì)數(shù)器

80時(shí)鐘方程：狀態(tài)方程：異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器：16.3.2.2異步計(jì)數(shù)器81狀態(tài)方程：時(shí)序圖邏輯功能：無進(jìn)位輸出的異步四位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器6.3.2.2異步計(jì)數(shù)器82狀態(tài)轉(zhuǎn)換表下降沿觸發(fā)的T‘觸發(fā)器1.CP0＝CP2.上升沿觸發(fā)的T‘觸發(fā)器1.CP0＝CP2.6.3.2.2異步計(jì)數(shù)器83加法器：下降沿觸發(fā)的T‘觸發(fā)器1.CP0＝CP2.上升沿觸發(fā)的T‘觸發(fā)器1.CP0＝CP2.減法器：下降沿觸發(fā)的T‘觸發(fā)器1.CP0＝CP2.上升沿觸發(fā)的T‘觸發(fā)器1.CP0＝CP2.6.3.2.2異步計(jì)數(shù)器84異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器時(shí)鐘連接:1.CP0＝CP2.其他各位6.3.2.2異步計(jì)數(shù)器8574LS290：異步二－五－十進(jìn)制中規(guī)模計(jì)數(shù)器74LS290電路圖6.3.2.2異步計(jì)數(shù)器74LS290邏輯符號(hào)861.CP0=CP，輸出Q0，2進(jìn)制計(jì)數(shù)器2.CP1=CP，輸出Q3Q2Q1，5進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74LS290：異步二－五－十進(jìn)制中規(guī)模計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)功能6.3.2.2異步計(jì)數(shù)器Q3Q2Q187計(jì)數(shù)功能3.CP0=CP，CP1=Q0，輸出Q3Q2Q1Q0，8421BCD碼10進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換表74LS290：異步二－五－十進(jìn)制中規(guī)模計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)功能6.3.2.2異步計(jì)數(shù)器88計(jì)數(shù)功能4.CP1=CP，CP0=Q3，輸出Q0Q3Q2Q1，5421BCD碼10進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換表74LS290：異步二－五－十進(jìn)制中規(guī)模計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)功能6.3.2.2異步計(jì)數(shù)器8974LS290：異步二－五－十進(jìn)制中規(guī)模計(jì)數(shù)器0111001100000異步清零端：高電平有效，R0(1)、R0(2)

兩者同時(shí)為高電平時(shí)實(shí)現(xiàn)異步清零功能清零功能6.3.2.2異步計(jì)數(shù)器9074LS290：異步二－五－十進(jìn)制中規(guī)模計(jì)數(shù)器11001101001異步置9端：高電平有效Q3Q2Q1Q0為1001，8421BCD碼的9Q0Q3Q2Q1為1100，5421BCD碼的9置9功能6.3.2.2異步計(jì)數(shù)器91異步清零：R0(1)

、R0(2)同時(shí)為高電平異步置9：S9(1)、S9(2)

同時(shí)為高電平計(jì)數(shù)功能74LS290計(jì)數(shù)功能表111174LS290：異步二－五－十進(jìn)制中規(guī)模計(jì)數(shù)器6.3.2.2異步計(jì)數(shù)器【例6-9】試用74LS290構(gòu)成53進(jìn)制計(jì)數(shù)器。6.4.2.1任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)用給定計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器具有置數(shù)或清零功能的計(jì)數(shù)器可以設(shè)計(jì)成任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器。假定給定的計(jì)數(shù)器為N進(jìn)制計(jì)數(shù)器，需要得到的是M進(jìn)制計(jì)數(shù)器。兩種情況：M<N，M>NM<N:1片N進(jìn)制計(jì)數(shù)器，清零法（復(fù)位法）、置數(shù)法（置位法）9293M>N：多片N進(jìn)制計(jì)數(shù)器組合起來實(shí)現(xiàn)。M為素?cái)?shù)：整體清零、整體預(yù)置M不是素?cái)?shù)：還可以將M寫成M＝N1×N2×

×Ni，Ni均小于N，然后通過級(jí)聯(lián)完成設(shè)計(jì)6.4.2.1任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)94異步清零：R0(1)

、R0(2)同時(shí)為高電平異步置9：S9(1)、S9(2)

同時(shí)為高電平計(jì)數(shù)功能74LS290計(jì)數(shù)功能表111174LS290：異步二－五－十進(jìn)制中規(guī)模計(jì)數(shù)器6.3.2.2異步計(jì)數(shù)器95【例6-9】試用74LS290構(gòu)成53進(jìn)制計(jì)數(shù)器。74LS290計(jì)數(shù)功能74LS290邏輯符號(hào)異步清零：R0(1)、R0(2)同時(shí)為高電平異步置9：S9(1)、S9(2)

同時(shí)為高電平CP6.4.2.1任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)96【例6-9】試用74LS290構(gòu)成53進(jìn)制計(jì)數(shù)器6.4.2.1任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)97【例6-9】試用74LS290構(gòu)成53進(jìn)制計(jì)數(shù)器。6.4.2.1任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)011010016.3.2.3可逆計(jì)數(shù)器9874LS191：同步四位二進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器74LS191電路圖74LS191邏輯符號(hào)99加法計(jì)數(shù)器：減法計(jì)數(shù)器：6.3.2.3可逆計(jì)數(shù)器100輸出方程CPO：串行時(shí)鐘輸出端，當(dāng)進(jìn)位或借位輸出CO/BO為高電平時(shí)，在下一個(gè)CPI上升沿到達(dá)前CPO端輸出負(fù)脈沖6.3.2.3可逆計(jì)數(shù)器10174LS191：同步四位二進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器74LS191邏輯符號(hào)74LS191邏輯功能6.3.2.3可逆計(jì)數(shù)器6.3.2.4移位計(jì)數(shù)器1021.環(huán)形計(jì)數(shù)器：移位寄存器最后一個(gè)觸發(fā)器輸出原變量反饋到第一個(gè)觸發(fā)器作為數(shù)據(jù)輸入。驅(qū)動(dòng)方程狀態(tài)方程環(huán)形計(jì)數(shù)器電路圖103環(huán)形計(jì)數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖6.3.2.4移位計(jì)數(shù)器電路不需要進(jìn)行譯碼，也不存在競(jìng)爭(zhēng)-冒險(xiǎn)問題不能自啟動(dòng)104解決自啟動(dòng)問題，常采用兩種辦法：第一，修改輸出與輸入之間的反饋邏輯。第二，利用觸發(fā)器的異步置位、復(fù)位端，當(dāng)電路進(jìn)入無效狀態(tài)時(shí)，把電路置成有效狀態(tài)。6.3.2.4移位計(jì)數(shù)器105能自啟動(dòng)的環(huán)形計(jì)數(shù)器電路圖能自啟動(dòng)的環(huán)形計(jì)數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖反饋邏輯修改為：環(huán)形計(jì)數(shù)器特點(diǎn)：n位環(huán)形計(jì)數(shù)器只有n個(gè)有效狀態(tài)，觸發(fā)器的利用率偏低。6.3.2.4移位計(jì)數(shù)器1062.扭環(huán)形計(jì)數(shù)器：移位寄存器最后一個(gè)觸發(fā)器輸出反變量反饋到第一個(gè)觸發(fā)器作為數(shù)據(jù)輸入。扭環(huán)形計(jì)數(shù)器電路圖6.3.2.4移位計(jì)數(shù)器107扭環(huán)形計(jì)數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖扭環(huán)形計(jì)數(shù)器不存在競(jìng)爭(zhēng)-冒險(xiǎn)問題，譯碼電路比較簡(jiǎn)單。不能自啟動(dòng)6.3.2.4移位計(jì)數(shù)器108能自啟動(dòng)的扭環(huán)形計(jì)數(shù)器電路圖能自啟動(dòng)的扭環(huán)形計(jì)數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖反饋邏輯修改為：扭環(huán)形計(jì)數(shù)器6.3.2.4移位計(jì)數(shù)器109n個(gè)觸發(fā)器構(gòu)成扭環(huán)形計(jì)數(shù)器的模為2n，n個(gè)觸發(fā)器構(gòu)成環(huán)形計(jì)數(shù)器的模為n。用作順序脈沖發(fā)生器時(shí)，環(huán)形移位計(jì)數(shù)器不需要譯碼，扭環(huán)形移位計(jì)數(shù)器需要譯碼。兩者都不存在競(jìng)爭(zhēng)-冒險(xiǎn)問題。扭環(huán)形計(jì)數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖環(huán)形計(jì)數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖6.3.2.4移位計(jì)數(shù)器順序脈沖發(fā)生器：又稱為節(jié)拍脈沖發(fā)生器，能產(chǎn)生節(jié)拍脈沖的電路。實(shí)現(xiàn)方式：計(jì)數(shù)器型和移位寄存器型。計(jì)數(shù)器型順序脈沖發(fā)生器：由計(jì)數(shù)器和譯碼器構(gòu)成計(jì)數(shù)器：n個(gè)觸發(fā)器構(gòu)成的計(jì)數(shù)器有2n個(gè)狀態(tài)譯碼器：將2n個(gè)狀態(tài)譯碼輸出，只有一個(gè)輸出有效，其他輸出無效。6.3.3順序脈沖發(fā)生器110計(jì)數(shù)器型順序脈沖發(fā)生器：由計(jì)數(shù)器和譯碼器構(gòu)成觸發(fā)器電路功能：4進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器1116.3.3順序脈沖發(fā)生器Z0競(jìng)爭(zhēng)-冒險(xiǎn)：01

10Z2競(jìng)爭(zhēng)-冒險(xiǎn)：11

001126.3.3順序脈沖發(fā)生器Q0Q1移位寄存器型順序脈沖發(fā)生器：環(huán)形計(jì)數(shù)器型1136.3.3順序脈沖發(fā)生器Q0Q1Q2Q3移位寄存器型順序脈沖發(fā)生器：扭環(huán)形計(jì)數(shù)器型譯碼規(guī)律：全0全1譯兩頭相鄰0、1譯出端。1146.3.3順序脈沖發(fā)生器移位寄存器型順序脈沖發(fā)生器：扭環(huán)形計(jì)數(shù)器型1156.3.3順序脈沖發(fā)生器序列信號(hào)：一組特定的串行數(shù)字信號(hào)。序列信號(hào)發(fā)生器，又稱為序列脈沖發(fā)生器：產(chǎn)生序列信號(hào)的電路。實(shí)現(xiàn)方式：計(jì)數(shù)器+組合邏輯電路。1166.3.4序列脈沖發(fā)生器中規(guī)模計(jì)數(shù)器+組合邏輯電路構(gòu)成序列脈沖發(fā)生器6.3.4序列脈沖發(fā)生器狀態(tài)轉(zhuǎn)換表序列信號(hào)：10110010117小規(guī)模計(jì)數(shù)器+組合邏輯電路構(gòu)成序列脈沖發(fā)生器輸出方程6.3.4序列脈沖發(fā)生器118小規(guī)模計(jì)數(shù)器+組合邏輯電路構(gòu)成序列脈沖發(fā)生器輸出方程狀態(tài)轉(zhuǎn)換表電路功能：序列信號(hào)發(fā)生器兩組輸出序列信號(hào)，00100010、001101116.3.4序列脈沖發(fā)生器1196.4.2.2其他功能時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)120【例6-11】設(shè)計(jì)一個(gè)燈光控制邏輯電路。要求紅、綠、黃三種顏色的燈在時(shí)鐘信號(hào)作用下按下表規(guī)定的順序轉(zhuǎn)換狀態(tài)。表中的1表示燈“亮”，0表示“滅”。要求用中規(guī)模器件實(shí)現(xiàn)。狀態(tài)轉(zhuǎn)換順序表6.4.2.2其他功能時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)121設(shè)計(jì)分析：三路輸出的序列脈沖發(fā)生器，紅燈-R，黃燈-Y，綠燈-G；燈亮?xí)r為1，否則為0。實(shí)現(xiàn)方式：計(jì)數(shù)器+譯碼器狀態(tài)轉(zhuǎn)換順序表122【例6-11】設(shè)計(jì)一個(gè)燈光控制邏輯電路。狀態(tài)轉(zhuǎn)換順序表輸出R、Y、G與計(jì)數(shù)器狀態(tài)輸出邏輯關(guān)系表6.4.2.2其他功能時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)123【例6-11】設(shè)計(jì)一個(gè)燈光控制邏輯電路。輸出R、Y、G與計(jì)數(shù)器狀態(tài)輸出邏輯關(guān)系表輸出邏輯表達(dá)式6.4.2.2其他功能時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)124輸出邏輯表達(dá)式用譯碼器設(shè)計(jì)多輸出的邏輯函數(shù)時(shí)：1片譯碼器+小規(guī)模門（數(shù)量與輸出端數(shù)相同）6.4.2.2其他功能時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)【例6-11】設(shè)計(jì)一個(gè)燈光控制邏輯電路。1256.4.2.2其他功能時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)【例6-11】設(shè)計(jì)一個(gè)燈光控制邏輯電路。時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)：根據(jù)給定的邏輯功能，設(shè)計(jì)電路，并畫出其電路圖。分類：小規(guī)模器件設(shè)計(jì)、中規(guī)模集成器件、大規(guī)模以及超大規(guī)模集成器件設(shè)計(jì)。6.4時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)126時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)：根據(jù)給定的邏輯功能，設(shè)計(jì)電路，并畫出其電路圖。小規(guī)模器件設(shè)計(jì)時(shí)序邏輯電路：采用盡可能少的小規(guī)模集成器件，比如觸發(fā)器和門電路等。分為同步時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)和異步時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)兩種情況。6.4時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)127小規(guī)模同步時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)：根據(jù)給定的邏輯功能，用觸發(fā)器和門電路設(shè)計(jì)同步時(shí)序邏輯電路，最后畫出實(shí)現(xiàn)電路圖。128時(shí)序邏輯問題狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖（表）邏輯抽象最簡(jiǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖（表）狀態(tài)化簡(jiǎn)電路方程狀態(tài)分配邏輯電路圖選定觸發(fā)器的類型檢查自啟動(dòng)確定觸發(fā)器的數(shù)目n6.4時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)6.4.1.1小規(guī)模同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)【例6-3】試用JK觸發(fā)器設(shè)計(jì)一個(gè)帶進(jìn)位輸出的同步六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。第一步，邏輯抽象。第二步，狀態(tài)分配。確定觸發(fā)器的數(shù)目：Q2Q1Q0/CO129取n=3。Q2Q1Q0/CO第三步，求電路的狀態(tài)方程、驅(qū)動(dòng)方程和輸出方程。畫出次態(tài)及輸出卡諾圖1306.4.1.1小規(guī)模同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)Q2n+1Q1n+1Q0n+1/CO第三步，求電路的狀態(tài)方程、驅(qū)動(dòng)方程和輸出方程。輸出方程131JK觸發(fā)器的特性方程每個(gè)觸發(fā)器的狀態(tài)方程6.4.1.1小規(guī)模同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)第三步，求電路的狀態(tài)方程、驅(qū)動(dòng)方程和輸出方程132狀態(tài)方程JK觸發(fā)器的特性方程驅(qū)動(dòng)方程6.4.1.1小規(guī)模同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)133狀態(tài)方程第四步，檢查電路能否自啟動(dòng)。110111Q2Q1Q0/CO/0輸出方程000/16.4.1.1小規(guī)模同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)134輸出方程最后，根據(jù)驅(qū)動(dòng)方程和輸出方程畫出邏輯電路圖。驅(qū)動(dòng)方程6.4.1.1小規(guī)模同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)135解決不能自啟動(dòng)問題：①修改電路邏輯關(guān)系表達(dá)式，將無效狀態(tài)的次態(tài)設(shè)為有效狀態(tài)；②利用觸發(fā)器的異步置位、復(fù)位端，將出現(xiàn)無效狀態(tài)置成有效狀態(tài)例6-5例6-2所示電路為不能自啟動(dòng)的同步時(shí)序邏輯電路，試修改電路使其能夠自啟動(dòng)。6.4.1.1小規(guī)模同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)136例6-5例6-1所示電路為不能自啟動(dòng)的同步時(shí)序邏輯電路，試修改電路使其能夠自啟動(dòng)。6.4.1.1小規(guī)模同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)137例6-5例6-1所示電路為不能自啟動(dòng)的同步時(shí)序邏輯電路，試修改電路使其能夠自啟動(dòng)。6.4.1.1小規(guī)模同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)6.4.1.2異步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)異步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)：與同步時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)相同的設(shè)計(jì)工作。為每個(gè)觸發(fā)器選定合適的時(shí)鐘信號(hào)。1386.5綜合應(yīng)用139例6-12設(shè)計(jì)一個(gè)具有數(shù)字顯示的秒表電路，要求：計(jì)時(shí)范圍為0

9min59s，顯示精度為0.1s，計(jì)數(shù)誤差為±0.05s，電路開機(jī)后自動(dòng)按“清零→計(jì)時(shí)→停止→清零”工作狀態(tài)循環(huán)工作。分析題意：計(jì)數(shù)誤差為±0.05s：需要對(duì)100Hz基準(zhǔn)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，并且具有四舍五入的功能。2.0

9min59s，顯示精度為0.1s：對(duì)100Hz(0.01s)、0.1s、秒個(gè)位、秒十位及分個(gè)位進(jìn)行計(jì)數(shù)，并對(duì)后四位進(jìn)行顯示。3.“清零→計(jì)時(shí)→停止→清零”工作狀態(tài)循環(huán)工作：?jiǎn)蚊}沖發(fā)生器+節(jié)拍信號(hào)發(fā)生器。140數(shù)字顯示秒表電路設(shè)計(jì)方案框圖6.5綜合應(yīng)用141計(jì)數(shù)器選用5塊74LS290組成，秒個(gè)位和秒十位組成六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器；分個(gè)位、0.1s位為十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，均采用8421BCD碼。0.01s位采用5421碼編碼的十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，在計(jì)數(shù)停止時(shí)實(shí)現(xiàn)四舍五入。6.5綜合應(yīng)用142譯碼部分可選用4片74LS484線—7線顯示譯碼器來實(shí)現(xiàn)，并用4個(gè)共陰極七段數(shù)碼管顯示。6.5綜合應(yīng)用143單脈沖發(fā)生器可采用開關(guān)與基本RS觸發(fā)器構(gòu)成。節(jié)拍信號(hào)發(fā)生器可選用一片74LS195構(gòu)成的3位環(huán)形計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)。6.5綜合應(yīng)用14474LS195邏輯符號(hào)74LS195邏輯功能74LS195為4位單向移位寄存器6.5綜合應(yīng)用145CPQ0Q1Q200001100201030014100電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換表74LS195構(gòu)成環(huán)形移位計(jì)數(shù)器6.5綜合應(yīng)用上電復(fù)位1146具有數(shù)字顯示的秒表電路6.5綜合應(yīng)用1476.6用Multisim分析時(shí)序邏輯電路分析當(dāng)M取1或0時(shí)，分別構(gòu)成幾進(jìn)制計(jì)數(shù)器。仿真圖148仿真結(jié)果149M=0M=1150本章總結(jié)1.時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)同步/異步時(shí)序邏輯電路的一般分析方法寫出時(shí)鐘方程、驅(qū)動(dòng)方程、狀態(tài)方程及輸出方程利用狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖/表和時(shí)序圖說明電路的邏輯功能

根據(jù)要求進(jìn)行自啟動(dòng)檢查

151本章總結(jié)3.常用中規(guī)模時(shí)序電路1）寄存器和移位寄存器(74194)計(jì)數(shù)器(74160/161,74290)2）會(huì)讀功能表（異步/同步作用端）、會(huì)分析3）任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)（分為M>N及M<N兩種情況，有清零法及置數(shù)法，級(jí)聯(lián)時(shí)可采用串行進(jìn)位及并行進(jìn)位兩種方式）152本章小結(jié)小規(guī)模時(shí)序電路的設(shè)計(jì)方法邏輯抽象，得到狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖

選擇觸發(fā)器的種類和個(gè)數(shù)求出狀態(tài)方程及輸出方程，并進(jìn)而得到驅(qū)動(dòng)方程

檢查自啟動(dòng)

畫出電路圖（根據(jù)要求進(jìn)行）153本章小結(jié)5.時(shí)序電路與組合電路的綜合應(yīng)用順序脈沖發(fā)生器、序列信號(hào)發(fā)生器。第7章脈沖波形的產(chǎn)生與整形154目錄（脈沖波形的產(chǎn)生與整形）7.1概述7.2矩形脈沖的產(chǎn)生7.3集成555定時(shí)器7.4施密特觸發(fā)器7.5單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器7.6多諧振蕩器7.7應(yīng)用7.8

EDA仿真155理想的時(shí)鐘信號(hào)：標(biāo)準(zhǔn)的矩形波，上升時(shí)間和下降時(shí)間非常短，可以忽略，幅值和周期固定不變。1567.1概述理想的矩形波實(shí)際矩形波及主要參數(shù)矩形脈沖的主要參數(shù)：1.脈沖幅度Vw2.脈沖寬度tw3.脈沖周期T、頻率f=1/T4.占空比q=tw/T5.上升時(shí)間tr6.下降時(shí)間th157矩形波及主要參數(shù)脈沖幅度脈沖寬度脈沖周期7.1概述矩形波的產(chǎn)生方法：1.多諧振蕩電路：不需要外加觸發(fā)信號(hào)就能在高電平和低電平之間連續(xù)交替轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生矩形脈沖信號(hào)。2.波形變換電路：將已有的周期性信號(hào)，比如正弦波信號(hào)，通過電壓比較器、施密特觸發(fā)器等電路變換為矩形波信號(hào)。1587.2矩形脈沖的產(chǎn)生矩形脈沖產(chǎn)生方法示意圖集成555定時(shí)器：將模擬電路和數(shù)字電路相結(jié)合的一種器件，外接少許阻容元件，便構(gòu)成振蕩、整形及定時(shí)等電路。1597.3集成555定時(shí)器555定時(shí)器電路圖555定時(shí)器引腳圖組成：電阻分壓器比較器RS鎖存器開關(guān)三極管輸出緩沖器1607.3集成555定時(shí)器7.3.1555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)1611.電阻分壓器無外加電壓VCO時(shí)，

外加電壓VCO時(shí)，XXXXVCO7.3.1555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)2.電壓比較器C1、C2：由集成運(yùn)算放大器構(gòu)成的電壓比較器1627.3.1555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)電壓比較器：集成運(yùn)放開環(huán)1.當(dāng)V+>V-時(shí)，輸出為+VOM2.當(dāng)V+<V-時(shí)，輸出為-VOM163理想集成運(yùn)放：集成運(yùn)放；具有“虛斷”的特點(diǎn)。簡(jiǎn)化的低頻等效電路邏輯符號(hào)電壓傳輸特性XX7.3.1555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)2.電壓比較器C1、C2為集成運(yùn)算放大器構(gòu)成電壓比較器，將兩個(gè)觸發(fā)端與VR1、VR2的比較結(jié)果作為鎖存器的輸入。1647.3.1555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)165

4.開關(guān)三極管用來構(gòu)成放電開關(guān)。當(dāng)Q=1時(shí)，G3

輸出為低電平，V截止；當(dāng)Q=0時(shí)，G3

輸出為高電平，V導(dǎo)通。7.3.1555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)16600V截止11V導(dǎo)通7.3.1555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)167

7.3.2工作原理

168功能表引腳圖電路圖1697.3.2工作原理

0101707.3.2工作原理

010011717.3.2工作原理

111727.3.2工作原理

01107.3.1555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)173引腳圖電路圖功能表施密特觸發(fā)器：具有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，可用于脈沖變換。閾值電壓：輸出由一個(gè)電平向另一個(gè)電平跳變時(shí)對(duì)應(yīng)的輸入電壓大小。兩個(gè)閾值電壓：VT+

和VT-，且VT+＞VT-回差電壓：

VT=VT+-VT-1747.4施密特觸發(fā)器7.4.1概述反相型施密特觸發(fā)器的邏輯符號(hào)和電壓傳輸特性7.4.2用555定時(shí)器構(gòu)成施密特觸發(fā)器175電路圖用555定時(shí)器構(gòu)成施密特觸發(fā)器引腳接線圖176工作原理：當(dāng)vI

<VR2

時(shí)，vO為高電平；當(dāng)vI上升到大于VR1時(shí)，

vO跳變?yōu)榈碗娖?。?dāng)vI

>VR1

時(shí)，vO為低電平；當(dāng)vI下降到小于VR2時(shí)，

vO跳變?yōu)楦唠娖?。vIvOVR2

VR1

VR2

7.4.2用555定時(shí)器構(gòu)成施密特觸發(fā)器7.4.3門電路構(gòu)成施密特觸發(fā)器177CMOS門電路構(gòu)成施密特觸發(fā)器：高電平為VDD，低電平為0V兩個(gè)反相器閾值電壓均為1/2VDD

，并且R1阻值小于R2。vIvOVT-

VT+

戴維南定理00>VTH017.4.3門電路構(gòu)成施密特觸發(fā)器178門電路構(gòu)成施密特觸發(fā)器同相反相7.4.4集成施密特觸發(fā)器179雙-4輸入與非門74LS18四-2輸入與非門74LS132六反相器74LS14集成施密特觸發(fā)器7.4.4集成施密特觸發(fā)器18074HC14：一種兼容TTL器件引腳、采用施密特觸發(fā)方式的高速CMOS六反相器74HC14反相器部分參數(shù)電壓傳輸特性曲線邏輯符號(hào)7.4.5施密特觸發(fā)器的應(yīng)用181應(yīng)用：用于波形變換、整形和鑒幅，也可外接電阻電容構(gòu)成多諧振蕩器。555定時(shí)器接成施密特觸發(fā)器電壓傳輸特性曲線【例題】555定時(shí)器連接電路如圖所示，若VCC=+15V，輸入信號(hào)如圖所示，要求對(duì)應(yīng)輸入波形畫出輸出波形。輸入信號(hào)由題可知：上限閾值電壓VT+=10V，下限閾值電壓VT-=5V7.4.5施密特觸發(fā)器的應(yīng)用182步驟：畫輸出坐標(biāo)系，標(biāo)識(shí)輸出高電平、低電壓平。輸入波形標(biāo)識(shí)VT+、VT-。確定初始狀態(tài)。跳變條件：大于VT+，小于VT-。tvO015正弦波轉(zhuǎn)換為矩形波7.4.5施密特觸發(fā)器的應(yīng)用183波形整形鑒幅7.4.5施密特觸發(fā)器的應(yīng)用184施密特觸發(fā)器的應(yīng)用(1)波形變換功能(2)整形功能(3)鑒幅功能單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：只有一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，在外加觸發(fā)脈沖的作用下，電路進(jìn)入暫穩(wěn)狀態(tài)，經(jīng)過一段時(shí)間（tW）后，能自動(dòng)返回穩(wěn)定狀態(tài)。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器暫穩(wěn)態(tài)維持的時(shí)間僅取決于電路本身定時(shí)元件的參數(shù)，與觸發(fā)脈沖的寬度無關(guān)。1857.5單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器7.5.1概述單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器產(chǎn)生示意圖186電路及工作原理：當(dāng)加入低電平觸發(fā)脈沖時(shí)，輸出vO處于暫穩(wěn)態(tài)，高電平。電容C充電，

vC的電壓達(dá)到VR1時(shí)，電路回到穩(wěn)定狀態(tài)—低電平。電容C放電，電路保持穩(wěn)態(tài)。7.5.2用555定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器7.5.2用555定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一階電路過渡過程的公式推導(dǎo)輸出脈沖寬度tW的計(jì)算公式vC（∝）=VCCvC（0）=0τ=RC

vC（tW）=VR1187188脈沖寬度tW

：只與R、C有關(guān)7.5.2用555定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器無外接控制電壓VCO時(shí)，則VR1=

2/3VCC，則7.5.3門電路構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器門電路構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸入高電平觸發(fā)，穩(wěn)態(tài)時(shí)輸入低電平，輸出高電平。當(dāng)輸入觸發(fā)信號(hào)時(shí)，輸出暫穩(wěn)態(tài)—低電平。輸出vO1跳變?yōu)榈碗娖?，電容C放電，vO2減小到閾值電壓VTH時(shí)，輸出回到穩(wěn)態(tài)—高電平。1011100VTH11897.5.4集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS121：TTL集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。74LS121推薦應(yīng)用電路74LS121功能表脈沖寬度：1907.5.5單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可用于脈沖波形的整形、延時(shí)、定時(shí)。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器應(yīng)用舉例191多諧振蕩器：具有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，不需要外加觸發(fā)信號(hào)，就能在兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)之間連續(xù)交替轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生矩形脈沖信號(hào)。產(chǎn)生方式：門電路、石英晶振、555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器等。1927.6多諧振蕩器7.6.1概述7.6.2用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器193電路圖555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器引腳接線圖7.6.2用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器194tvctvoVR1VR2555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器7.6.2用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器195一階電路過渡過程的公式7.6.2用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器196無外接控制電壓VCO占空比占空比取值為（1/2，1）7.6.2用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器197充電時(shí)間常數(shù)

放電時(shí)間常數(shù)占空比取值為（1/2，1）7.6.2用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器198T=T1+T2=（R1+R2）Cln2振蕩周期占空比555定時(shí)器構(gòu)成占空比可調(diào)的多諧振蕩器調(diào)整R2/R1值，可以在不調(diào)整振蕩周期的情況下調(diào)整占空比。7.6.2用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器199【例7-1】要求555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器的占空比至少在20%-80%之間可調(diào)，輸出信號(hào)頻率為1kHz，試選擇R和C的參數(shù)。T=（R1+R2）Cln2振蕩周期占空比調(diào)整R2/R1值，可以在不調(diào)整振蕩周期的情況下調(diào)整占空比。7.6.2用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器200【例7-1】要求555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器的占空比至少在20%-80%之間可調(diào)，輸出信號(hào)頻率為1kHz，試選擇R和C的參數(shù)。R1+R2=6.6k

因此，滿足例題中的指標(biāo)要求。若取C＝2.2

F，可知：若電位器RP取為4.7k

，R’1和R’2取為1k

；代入占空比公式，可得qmax

85%，qmin

15%

T=（R1+R2）Cln27.6.3門電路構(gòu)成多諧振蕩器201門電路構(gòu)成多諧振蕩器：對(duì)稱式、非對(duì)稱式、環(huán)形等10tpd1tpd0tpd三個(gè)反相器構(gòu)成的環(huán)形振蕩器每個(gè)門的傳輸延遲時(shí)間：tpd奇數(shù)個(gè)反相器首尾相連都可以構(gòu)成多諧振蕩器，振蕩器頻率高、精度低。7.6.3門電路構(gòu)成多諧振蕩器202帶RC延遲環(huán)節(jié)的環(huán)形振蕩器帶RC延遲環(huán)節(jié)的環(huán)形振蕩器7.6.4石英晶體振蕩器構(gòu)成多諧振蕩器203石英晶體石英晶體特點(diǎn)：當(dāng)外加信號(hào)的頻率等于石英晶體的固有頻率時(shí)，其等效阻抗最小且為純電阻。石英晶體多諧振蕩器：振蕩頻率由石英晶體的固有頻率決定。石英晶體的頻率穩(wěn)定度非常高。石英晶體與反相器構(gòu)成的多諧振蕩器7.7脈沖產(chǎn)生與整形電路的系統(tǒng)應(yīng)用

204利用石英晶體振蕩器產(chǎn)生32768Hz（215）穩(wěn)定的矩形波信號(hào)，通過14位二進(jìn)制分頻電路（CC4060）和D觸發(fā)器（T‘觸發(fā)器），得到1Hz（秒脈沖）時(shí)鐘脈沖信號(hào)。此電路廣泛用于計(jì)時(shí)電路中。秒脈沖發(fā)生電路小結(jié)施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器的工作特點(diǎn)及其應(yīng)用。555定時(shí)器構(gòu)成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器的連接方式，畫出電路的工作波形。計(jì)算電路的相關(guān)參數(shù)。205206第8章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器和可編程邏輯器件207目錄8.1概述8.2半導(dǎo)體存儲(chǔ)器8.2.1存儲(chǔ)器的主要技術(shù)指標(biāo)8.2.2隨機(jī)存取存儲(chǔ)器8.2.3只讀存儲(chǔ)器8.2.4存儲(chǔ)器擴(kuò)展8.2.5綜合應(yīng)用8.3可編程邏輯器件

2088.1存儲(chǔ)器概述按讀寫功能分為：只讀存儲(chǔ)器（Read-OnlyMemory，ROM）和隨機(jī)存儲(chǔ)器（RandomAccessMemory，RAM）。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器ROM固定ROM（又稱掩膜ROM）可編程ROM可編程ROM（PROM）可擦除PROM（EPROM）電子可擦除EPROM（E2PROM）快閃存儲(chǔ)器RAM靜態(tài)RAM（SRAM）動(dòng)態(tài)RAM（DRAM）209按信息的可保存性分為：易失性存儲(chǔ)器和非易失性存儲(chǔ)器。對(duì)存儲(chǔ)器的操作（也稱為訪問）通常分為兩類：讀操作和寫操作。讀操作是從存儲(chǔ)器中取出其存儲(chǔ)信息的過程；寫操作是把信息存入到存儲(chǔ)器的過程。8.1存儲(chǔ)器概述2108.2.1存儲(chǔ)器的主要技術(shù)指標(biāo)存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo)主要包括存儲(chǔ)容量、存取速度、可靠性、功耗、工作溫度范圍和體積等。存儲(chǔ)容量是指存儲(chǔ)器可以存儲(chǔ)的二進(jìn)制信息量，單位為位或比特（bit）。存儲(chǔ)器中的一個(gè)基本存儲(chǔ)單元能存儲(chǔ)1bit的信息，也就是可以存入一個(gè)0或一個(gè)1，所以存儲(chǔ)容量就是該存儲(chǔ)器基本存儲(chǔ)單元的總數(shù)。211一個(gè)內(nèi)有8192個(gè)基本存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)器，其存儲(chǔ)容量為8kbit（1k=210=1024）；一個(gè)存儲(chǔ)器有10根地址線，如果每次可以讀（寫）8位二值碼，說明它可以存儲(chǔ)1k個(gè)字，每字為8位，這時(shí)的存儲(chǔ)容量也可以用1k

8位來表示。也就是說，n根地址線，m位數(shù)據(jù)線的存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量為2nm位。8.2.1存儲(chǔ)器的主要技術(shù)指標(biāo)2128.2.2隨機(jī)存取存儲(chǔ)器隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM，又稱為讀寫存儲(chǔ)器。在工作過程中，既可從RAM的任意單元讀出信息，又可以把外部信息寫入任意單元。它具有讀、寫方便的優(yōu)點(diǎn)，但由于具有易失性，所以不利于數(shù)據(jù)的長期保存。213根據(jù)存儲(chǔ)單元工作原理的不同，RAM：靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器SRAM和動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器DRAMSRAM的數(shù)據(jù)由觸發(fā)器記憶，只要不斷電，數(shù)據(jù)就能保存，但其集成度受到限制。DRAM一般采用MOS管的柵極電容來存儲(chǔ)信息，必須由刷新電路定期刷新，但集成度高。8.2.2隨機(jī)存取存儲(chǔ)器2141.RAM的結(jié)構(gòu)RAM電路通常由存儲(chǔ)矩陣、地址譯碼器和讀/寫控制電路3部分組成，其結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。2152114RAM的結(jié)構(gòu)框圖：10根地址線，4根數(shù)據(jù)線1.RAM的結(jié)構(gòu)2162114RAM的工作模式2172.靜態(tài)存儲(chǔ)單元RAM的存儲(chǔ)單元分為靜態(tài)存儲(chǔ)單元和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元兩種。靜態(tài)存儲(chǔ)單元是在靜態(tài)觸發(fā)器的基礎(chǔ)上附加控制電路而構(gòu)成的。靜態(tài)存儲(chǔ)單元又分為MOS型和雙極型兩類。由于CMOS集成電路最顯著的特點(diǎn)是靜態(tài)功耗小，因此其存儲(chǔ)單元在RAM中得到了廣泛應(yīng)用。2186管CMOS靜態(tài)存儲(chǔ)單元

V1、V2和V3、V4組成的基本RS觸發(fā)器，用以存儲(chǔ)二值信息。V5、V6、V7和V8為門控管。當(dāng)X、Y都為1時(shí)，門控管導(dǎo)通，此單元被選中，并與數(shù)據(jù)線接通，可以執(zhí)行讀/寫操作。靜態(tài)存儲(chǔ)單元存在的問題：1）是靠觸發(fā)器來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的，功耗較大。2）由于每個(gè)單元要用多個(gè)管子，芯片的面積較大。2194管動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元（1）電路組成數(shù)據(jù)信息以電荷的形式存儲(chǔ)在柵極電容C1和C2上，它們的電壓控制V1和V2的導(dǎo)通和截止，以決定存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)1或存儲(chǔ)0。

V5、V6是位線上分布電容預(yù)充電的門控開關(guān)。220寫操作時(shí)，當(dāng)X、Y同時(shí)為高電平，數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)通過V7和V8管傳到位線上，再經(jīng)過V3、V4管將數(shù)據(jù)存入C1和C2中。00011（2）工作原理1）寫操作

221（2）工作原理2）讀操作

222假設(shè)存儲(chǔ)單元為0狀態(tài)，即V1導(dǎo)通，V2截止，D1輸出為0，D2輸出為1，這時(shí)CB放電，使位線B變?yōu)榈碗娖?。同時(shí)，另一位線保持高電平不變。這樣，就把存儲(chǔ)單元的狀態(tài)數(shù)據(jù)線D上。位線的預(yù)充電非常重要。00（2）工作原理2）讀操作

2238.2.3只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器ROM是存儲(chǔ)固定信息的存儲(chǔ)器件，在正常工作時(shí)ROM存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)固定不變，只能讀出，不能隨時(shí)寫入，故稱為只讀存儲(chǔ)器。ROM為非易失性器件，當(dāng)器件斷電時(shí)，所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。只讀存儲(chǔ)器按數(shù)據(jù)的寫入方式分為固定ROM、可編程ROM（PROM）和可擦除可編程ROM（EPROM）。224固定ROM所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)已由生產(chǎn)廠家在制造時(shí)用掩模板確定，用戶無法進(jìn)行更改，所以也稱掩模編程ROM?？删幊蘎OM在出廠時(shí)，存儲(chǔ)內(nèi)容全為1或全為0，用戶根據(jù)自己的需要進(jìn)行編程，但只能寫入一次，一旦寫入則不能再修改。EPROM具有較強(qiáng)的靈活性，它存儲(chǔ)的內(nèi)容既可按用戶需要寫入，也可以擦除后重新寫入。包括用紫外線擦除的PROM、電信號(hào)擦除PROM和快閃存儲(chǔ)器。8.2.3只讀存儲(chǔ)器2251.ROM的結(jié)構(gòu)ROM具有與RAM相似的電路結(jié)構(gòu)，一般而言，它由存儲(chǔ)矩陣、地址譯碼器和輸出緩沖器3部分組成。ROM存儲(chǔ)單元可以由二極管、雙極型晶體管或者M(jìn)OS管構(gòu)成。226二極管ROM具有2位地址輸入和4位數(shù)據(jù)輸出的二極管ROM電路如圖所示D0～D3：位線（數(shù)據(jù)線）A1、A0：地址線W0～W3：字線輸出端采用三態(tài)緩沖器227二極管ROM存儲(chǔ)數(shù)據(jù)表00W0=1D’0=1D’3=001010101地址數(shù)據(jù)A1A0D3D2D1D00

00

11

01

10

1

0

11

0

1

10

1

0

11

1

0

0228在存儲(chǔ)矩陣中字線與位線的每一個(gè)交叉點(diǎn)都是一個(gè)存儲(chǔ)單元，在交叉點(diǎn)上接有二極管相當(dāng)于存儲(chǔ)1，沒有接二極管則相當(dāng)于存儲(chǔ)0。交叉點(diǎn)的數(shù)目也就是存儲(chǔ)單元數(shù)，即為存儲(chǔ)容量。存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量為22×4。二極管ROM2292.可編程ROMPROM出廠時(shí)，制作的是一個(gè)完整的二極管或晶體管存儲(chǔ)矩陣，圖中所有的存儲(chǔ)單元相當(dāng)于全部存入1。在編程時(shí)，如果需要某存儲(chǔ)單元存入0，可通過編程器熔化該存儲(chǔ)單元的熔絲。PROM為一次性編程器件，一旦編程后不可再進(jìn)行修改。X2303.EPROM當(dāng)需要對(duì)ROM進(jìn)行多次編程時(shí)，可采用的器件為可擦除可編程ROM，即EPROM。EPROM一般指用紫外線擦除的可編程ROM（UVEPROM）EPROM芯片的封裝外殼通常裝有透明的石英蓋板。不裝透明石英蓋板EPROM，只能寫入一次，也稱一次性編程存儲(chǔ)器OTPROM。2314.E2PROMUVEPROM其擦除操作復(fù)雜、需離線進(jìn)行，并且擦除速度慢。E2PROM可以用電信號(hào)擦除，而可在線重新寫入，并且也具有非易失性。E2PROM其擦除和寫入的時(shí)間仍很長，芯片正常工作時(shí)仍只能用作ROM。2325.快閃存儲(chǔ)器閃存是目前最常見的EPROM，它已廣泛用于計(jì)算機(jī)主板、顯卡及網(wǎng)卡等擴(kuò)展卡的BIOS存儲(chǔ)器上。而現(xiàn)在各種郵票尺寸的存儲(chǔ)卡，包括CF，SM，MMC，