数字逻辑第5章：时序逻辑电路的设计与分析

数字逻辑-时序逻辑电路 数字逻辑电路中，时序逻辑电路是一种特殊的电路结构，它的输出不仅与当前输入信号有关，还与电路的以前状态有关。本章节将详细介绍时序逻辑电路的基本概念、锁存器和触发器的工作原理、功能表、特性方程、状态图等。 时序逻辑电路的基本概念： 时序逻辑电路是一种电路结构，它的输出稳定值不仅与当前输入信号有关，还与电路的以前状态有关。时序逻辑电路的基本结构模型包括输入信号、电路状态和输出信号三个部分。 锁存器： 锁存器是存储单元电路的一种，用于存储一位二进制信号。锁存器有两种类型：锁存器和触发器。锁存器直接由激励信号控制电路状态，而触发器则需要激励信号和时钟信号一起控制电路状态。 锁存器的工作原理： 锁存器的工作原理是基于双稳态电路的原理。双稳态电路有两个稳定的状态，用0和1表示。在无外信号作用时，电路长期处于稳定状态，这两个稳定状态可用来表示一位二进制代码。当外信号激励下，使电路从一个状态转换为另一个状态。 RS锁存器： RS锁存器是一种基本的锁存器电路结构。它有两个输入端：SD（置位端）和RD（复位端）。RS锁存器的逻辑符号为： SDRD=00，保持功能； SDRD=10，置1功能； SDRD=01，置0功能； SDRD=11，不允许 门控锁存器： 门控锁存器是在RS锁存器的基础上，加上控制信号，控制锁存器状态转换的时间。门控锁存器的电路结构如下： S R C •当C=1时，S和R可分别送至SD和RD，可影响锁存器状态。 •当C=0时，SD和RD为0，不影响锁存器状态。 门控锁存器的功能描述： 门控锁存器的功能可以用特性表来描述。特性表描述锁存器次态Qn+1与现态Qn、输入之间的关系。 S R Qn Qn+1 功能 0 0 0 0 保持 0 0 1 1 0 1 0 0 置0 0 1 1 0 1 0 0 1 置1 1 触发器： 触发器是一种特殊的锁存器，它需要激励信号和时钟信号一起控制电路状态。触发器的工作原理是基于锁存器的工作原理，但它需要时钟信号来控制状态的转换。 时序逻辑电路的分析与设计： 时序逻辑电路的分析与设计需要考虑电路的状态转换、时钟信号、激励信号等因素。时序逻辑电路的设计需要根据具体的应用场景和要求来选择合适的锁存器和触发器电路结构。 时序逻辑电路中的冒险： 时序逻辑电路中的冒险是指电路状态的不确定性。冒险可能会导致电路的输出错误或不稳定。为了避免冒险，需要对时序逻辑电路进行详细的分析和设计。