时序逻辑电路实例解析
时序逻辑电路实例解析
一、触发器
1、电位触发方式触发器
功能表
控制信号: e
数据信号: d
q0 表示上一次的状态
2、边沿触发方式触发器 功 能 表
cp: 时钟脉冲
d: 数据信号
3.主-从触发方式触发器
主从r-s触发器
功能表:
r d s d cp s r q q
0 1 ╳ ╳ ╳ 0 1
1 0 ╳ ╳ ╳ 1 0
0 0 ╳ ╳ ╳ 不 定
1 1 0 0 不 定
1 1 1 0 1 0
1 1 0 1 0 1
1 1 1 1 不 定
cp:控制时钟
特点：由两个r-s型电位触发器级联而成。cp高电位时主触发器接收数据，从触发器保持原态；cp低电位时从触发器接收主触发器的数据，主触发器保持原态。
功能表:
cp:控制时钟
特点：cp高电位时主触发器接收数据，在cp负跳变来到时从触发器接收主触发器的数据。
主从j-k触发器的功能：
1.当j=0,k=1时，不论q、q原来是什么状态，cp上升沿到来时使主触发器置0，待cp下降沿到来时使q=0，q=1。
2.当j=1,k=0时，不论q、q原来是什么状态，cp上升沿到来时使主触发器置1，待cp下降沿到来时使q=1，q=0。
3.当j=0,k=0时，主、从触发器状态不变。
4.当j=1,k=1时，触发器状态翻转。
主从j-k触发器存在的问题：
在cp=1时，j、k端数据若发生变化，就有可能触发器输出不正确的情况。
例如：原q=0, q =1,cp=1时j从0 ---> 1 ---> 0，k从1 ---> 0 ---> 1,主触发器q′从0 ---> 1，
q′ 从1 ---> 0，并保持1与0状态，在cp负跳变沿
到来时从触发器接受主触发器的1、0状态而不是正确的j=0、k=1的数据端状态。因
此，在cp=1期间， j、k
端数据不宜发生变化且cp应以窄正脉冲，宽负脉冲为宜。
二、寄存器和移位寄存器
1、寄存器： 是由若干触发器和控制门组成的逻辑电路，其功能是暂存数据或指令。
如下图，由4个正沿触发的d触发器组成的4d寄存器。
功能：
rd=0时各触发器均置0
rd=1时cp正跳变沿到来各触发器q=d
4d寄存器
2、移位寄存器
（1）右移寄存器
串行输入的移位寄存器
特点：寄存器由4位正沿d触发器组成,寄存器中低位触发器的输出作为高位的输入,
每来一个cp寄存器中的数右移一位
（2）双向并具有左移、右移、并行输入及保持功能的寄存器
主要由下列四通道选一数据选择器根据s0s1的控制来决定。
（3）分频器
s0s1=00时并行接受数据
s0s1=01时进行右移操作
（4）移位器的其它应用
循环码计数器：将移位寄存器最高位输出的反码送到最低位串行输入端
4位循环码计数器
波 形 图
这实际上是一个8除法器
环形计数器：将移位寄存器最高位输出送到最低位串行输入端，特点是计
数器的输出中只有一个“0”，其余均为“1”。
计数顺序
4位环形计数器的连接图
3、计数器
(1)计数器的分类
同步计数器：各触发器的时钟信号是由同一脉冲来提供，因此
是同时翻转，计数速度较快。
按时钟作用方式分
异步计数器：高位触发器的时钟信号是由低一位触发器的输出
来提供，高位触发器的翻转有待低位触发器翻转后才能进行，
计数速度较慢。
二进制计数器
按计数进位分
十进制计数器
（2）同步十进制集成化计数器
组成：由4个主从j－k触发器及相应的控制电路组成。（见p30图1.39）
特点：可清零、计数、保持，还可以预置数
控制信号：l=1时，执行同步计数； l=0时，执行预置数。p=0,t=l=1时，保持触发器的状态。
四、时序逻辑电路的开关特性
1.触发器的开关特性：
边沿触发器的传输延迟
t plhcp--> q : cp到触发器 q 端输出0-->1时的传输延迟
t plhcp-->q ： cp到触发器q端输出0-->1时的传输延迟
t phlcp--> q : cp到触发器 q 端输出1-->0时的传输延迟
t phlcp-->q : cp到触发器q端输出1-->0时的传输延迟
电位触发器的传输延迟
t plhe-->q, q : 约定电平e到触发器输出0-->1时的传输延迟
t phle-->q, q : 约定电平e到触发器输出1-->0时的传输延迟
数据建立时间tsu
tsu:对于边沿触发器或主从触发器，就是数据比时钟要早到的最小提前时间；对于电位触发器，就是数据在约定电平e撤除前建立的最小提前时间。
数据保持时间th
th:对于边沿触发器或主从触发器，就是数据在约定时钟跳变来到后数据还要保持的最小时间；对于电位触发器，就是数据在约定电平e撤除后保持的最小时间。
直接置0脉冲宽度 tw r d
直接置1脉冲宽度 tw s d
时钟脉冲的最小宽度 tw cp及最高时钟工作频率 t maxcp
对于正沿d触发器，cp的负脉冲宽度应大于数据建立时间tsu，因为在cp=0期间数据信号置触发器，而正脉冲宽度则应大于cp到输出的传输延迟。
对于主从结构触发器， cp的正脉冲宽度应大于tsu，，而cp的负脉冲宽度应大于cp到输出的传输延迟。
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2、边沿触发方式触发器 功 能 表
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d: 数据信号
3.主-从触发方式触发器
主从r-s触发器
功能表:
r d s d cp s r q q
0 1 ╳ ╳ ╳ 0 1
1 0 ╳ ╳ ╳ 1 0
0 0 ╳ ╳ ╳ 不 定
1 1 0 0 不 定
1 1 1 0 1 0
1 1 0 1 0 1
1 1 1 1 不 定
cp:控制时钟
特点：由两个r-s型电位触发器级联而成。cp高电位时主触发器接收数据，从触发器保持原态；cp低电位时从触发器接收主触发器的数据，主触发器保持原态。
功能表:
cp:控制时钟
特点：cp高电位时主触发器接收数据，在cp负跳变来到时从触发器接收主触发器的数据。
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1.当j=0,k=1时，不论q、q原来是什么状态，cp上升沿到来时使主触发器置0，待cp下降沿到来时使q=0，q=1。
2.当j=1,k=0时，不论q、q原来是什么状态，cp上升沿到来时使主触发器置1，待cp下降沿到来时使q=1，q=0。
3.当j=0,k=0时，主、从触发器状态不变。
4.当j=1,k=1时，触发器状态翻转。
主从j-k触发器存在的问题：
在cp=1时，j、k端数据若发生变化，就有可能触发器输出不正确的情况。
例如：原q=0, q =1,cp=1时j从0 ---> 1 ---> 0，k从1 ---> 0 ---> 1,主触发器q′从0 ---> 1，
q′ 从1 ---> 0，并保持1与0状态，在cp负跳变沿
到来时从触发器接受主触发器的1、0状态而不是正确的j=0、k=1的数据端状态。因
此，在cp=1期间， j、k
端数据不宜发生变化且cp应以窄正脉冲，宽负脉冲为宜。
二、寄存器和移位寄存器
1、寄存器： 是由若干触发器和控制门组成的逻辑电路，其功能是暂存数据或指令。
如下图，由4个正沿触发的d触发器组成的4d寄存器。
功能：
rd=0时各触发器均置0
rd=1时cp正跳变沿到来各触发器q=d
4d寄存器
2、移位寄存器
（1）右移寄存器
串行输入的移位寄存器
特点：寄存器由4位正沿d触发器组成,寄存器中低位触发器的输出作为高位的输入,
每来一个cp寄存器中的数右移一位
（2）双向并具有左移、右移、并行输入及保持功能的寄存器
主要由下列四通道选一数据选择器根据s0s1的控制来决定。
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s0s1=00时并行接受数据
s0s1=01时进行右移操作
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t phlcp-->q : cp到触发器q端输出1-->0时的传输延迟
电位触发器的传输延迟
t plhe-->q, q : 约定电平e到触发器输出0-->1时的传输延迟
t phle-->q, q : 约定电平e到触发器输出1-->0时的传输延迟
数据建立时间tsu
tsu:对于边沿触发器或主从触发器，就是数据比时钟要早到的最小提前时间；对于电位触发器，就是数据在约定电平e撤除前建立的最小提前时间。
数据保持时间th
th:对于边沿触发器或主从触发器，就是数据在约定时钟跳变来到后数据还要保持的最小时间；对于电位触发器，就是数据在约定电平e撤除后保持的最小时间。
直接置0脉冲宽度 tw r d
直接置1脉冲宽度 tw s d
时钟脉冲的最小宽度 tw cp及最高时钟工作频率 t maxcp
对于正沿d触发器，cp的负脉冲宽度应大于数据建立时间tsu，因为在cp=0期间数据信号置触发器，而正脉冲宽度则应大于cp到输出的传输延迟。
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