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同步时序逻辑电路的分析举例

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:下面通过两个例题来说明同步时序逻辑电路的一般分析方法。图5.2.1[例5.2.1]的逻辑图解:由图可知,该电路各触发器的时钟连接在一起,故为同步时序逻辑电路。[例5.2.2]试分析图5.2.5所示时序逻辑电路的逻辑功能,列出状态转换真值表,画出状态转换图和时序图。图5.2.5[例5.2.2]的逻辑图解:写出驱动方程和输出方程。按的次序可直接画出综合状态卡诺图,如图5.2.6所示。

同步时序逻辑电路的分析举例

下面通过两个例题来说明同步时序逻辑电路的一般分析方法。

[例5.2.1] 试分析图5.2.1所示时序逻辑电路的逻辑功能。

图5.2.1 [例5.2.1]的逻辑图

解:由图可知,该电路各触发器的时钟连接在一起,故为同步时序逻辑电路。

(1)写出驱动方程和输出方程。

根据给定的电路图,可得输出方程为

各触发器的驱动方程为

(2)求状态方程

因为JK触发器的特性方程为:

将各驱动方程组代入特性方程,可得各触发器的状态方程:

图5.2.2 [例5.2.1]的各状态卡诺图

图5.2.2 [例5.2.1]的各状态卡诺图(续)

(a)img的卡诺图;(b)img的卡诺图;(c)img的卡诺图;(d)img综合的卡诺图;(e)Y的卡诺图

(3)画出综合状态卡诺图和输出卡诺图。

或者将电路现态的各种取值组合逐个代入状态方程和输出方程,计算出相应的次态和输出的值,从而列出状态转换真值表,如表5.2.1所示。

表5.2.1 [例5.2.1]的状态转换真值表

(4)画出状态转换图和时序图。

图5.2.3 [例5.2.1]的状态转换图

根据图5.2.2(d) 所示img综合状态卡诺图的状态变化规律,可画出其状态转换图如图5.2.3所示。图中圆圈内的数字表示电路的一个状态,箭头表示电路状态的转换方向,Y为输出值。由图可见,由000~100等5个状态组成有效循环圈,将有效循环圈内的状态称为有效状态,而有效循环之外的状态101、110、111为无效状态。

电路的时序图如图5.2.4所示。

图5.2.4 [例5.2.1]的时序图(www.xing528.com)

(5)确定电路的逻辑功能并分析电路能否自启动。

由状态转换图和时序图可知,每来一个时钟脉冲CP,电路依次加1,分别为000—001—010—011—100—000,每5个时钟脉冲,电路的状态完成一次循环。故该电路为同步5进制加法计数器,Y为进位输出信号

当电路由于某种原因工作在无效状态101、110、111时,在时钟脉冲作用下,电路能自动返回到有效的工作状态,说明该电路具有自启动能力。

[例5.2.2] 试分析图5.2.5所示时序逻辑电路的逻辑功能,列出状态转换真值表,画出状态转换图和时序图。

图5.2.5 [例5.2.2]的逻辑图

解:(1)写出驱动方程和输出方程。

(2)求状态方程。

(3)画出综合状态卡诺图。

img的次序可直接画出综合状态卡诺图,如图5.2.6所示。

图5.2.6 [例5.2.2]的综合状态卡诺图

或者代入状态方程和输出方程计算后列出状态转换真值表,如表5.2.2所示。

表5.2.2 [例5.2.2]的状态转换真值表

(4)画出状态转换图和时序图。

根据图5.2.6所示的综合状态卡诺图可画出X=0和X=1时的状态转换图分别如图5.2.7(a)和图5.2.7(b)所示,时序图如图5.2.8所示。

(5)确定电路的逻辑功能。

从真值表可以看出,当X=0时,电路为四进制加法计数器;当X=1时,电路为四进制减法计数器。因此该电路为同步四进制加/减可逆计数器,具有自启动能力。

图5.2.7 [例5.2.2]的状态转换图

(a)X=0时的状态图;(b)X=1时的状态图

图5.2.8 [例5.2.2]的时序图

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