分析時序邏輯電路也就是找出該時序邏輯電路的邏輯功能,即找出時序邏輯電路的狀態和輸出變量在輸入變量和時鐘信號作用下的變化規律。上面講過的時序邏輯電路的驅動方程、狀態方程和輸出方程就全面地描述了時序邏輯電路的邏輯功能。
因此,只要寫出時序邏輯電路的這3組方程,它的邏輯功能也就描述清楚了。但是用3組方程描述電路的邏輯功能非常不直觀,不能直接看出電路狀態和輸出變量的與輸入變量和時鐘信號之間的對應關系,為了直觀地描述時序電路的邏輯功能,還有其他的表示方法:狀態轉換表、狀態轉換圖和時序圖。下面結合時序電路的分析,具體介紹這3種時序電路邏輯功能的描述方法。
由于觸發器電路中的觸發器元件動作特點不同,在時序邏輯電路中又分為同步時序邏輯電路和異步時序邏輯電路。在同步時序邏輯電路中,各觸發器狀態的變化都是在同一時鐘脈沖的作用下同時發生的。而在異步時序邏輯電路中,各觸發器狀態的變化不是同時發生的。
時序邏輯電路分析步驟
第一步:分析電路結構,寫出各觸發器的驅動方程。
第二步:將驅動方程代入相應觸發器的特性方程,求得各觸發器的次態方程,也就是時序邏輯電路的狀態方程。
第三步:根據電路圖寫出輸出方程。
第四步:根據狀態方程和輸出方程,列出該時序帶電路的狀態表,畫出狀態圖或時序圖。
時序邏輯電路的分析舉例
圖一就是一個時序邏輯電路圖,下面以此為例介紹同步時序電路的分析方法:
第一步:分析電路結構,寫出各觸發器的驅動方程
該時序電路包含3個觸發器FF1,FF2,FF3,這3個觸發器都是上升沿觸發的邊沿JK觸發器,而且它們的時鐘脈沖相同,都是CP脈沖,即3個觸發器的觸發時刻都是CP脈沖的上升沿,因此該時序電路是同步的。該時序電路沒有輸入變量,有輸出變量Y。
列寫方程時,各觸發器的輸入、輸出變量、時鐘脈沖分別用相應字母加觸發器編號的下角標表示。如FF1觸發器的輸入、輸出變量分別表示為J1、K1、Q1、,其時鐘脈沖為C1或CP1。其他以此類推。
根據電路圖寫出各個觸發器的驅動方程
說明:如果觸發器的輸入端懸空,則相當于接高電平“1”,故K1=1。FF3觸發器的J端有兩個輸入,它們“與”運算后作為J端的輸入,故J3=Q1·Q2。Q1n、Q2n、Q3n表示觸發器的現態(原態)。
第二步:將驅動方程代入相應觸發器的特性方程,求得各觸發器的次態方程,也就是時序邏輯電路的狀態方程。
將式(1)代入JK觸發器的特性方程,求得各觸發器的次態方程
第三步:根據電路圖寫出輸出方程
第四步:根據狀態方程和輸出方程,列出該時序帶電路的狀態表,畫出狀態圖或時序圖。
為了形象地描述時序邏輯電路的邏輯功能,可以把電路在一系列時鐘信號作用下狀態轉換的全部過程描述出來。描述時序邏輯電路狀態轉換全部過程的方法有狀態轉換表、狀態轉換圖和時序圖等幾種。
同步時序邏輯電路的分析方法
分析時序電路,即找出給定時序電路的邏輯功能
一、分析步驟:
1 、寫出驅動方程(即觸發器輸入信號的邏輯函數式)
2 、寫出狀態方程(將驅動方程代入相應觸發器的特性方程)
3 、寫出電路的輸出方程(有些電路可能沒有輸出)
4 、列出狀態表(或狀態圖)
5 、確定電路的邏輯功能
二、例 P227 寫出驅動方程、狀態方程和輸出方程
( 1 )驅動方程 J 2 = Q 1 J 3 = Q 1 Q K 1 1
K 3 = Q 2
( 2 )根據 JK 觸發器特性方程 寫出狀態方程
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( 3 )輸出方程 Y = Q 2 Q 3
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