第9章 时序逻辑电路

时序电路逻辑功能描述方式时序电路是一种电子电路，其逻辑功能在不同时间点上发生变化。

在时序电路中，电路的输出不仅依赖于当前的输入信号，还依赖于过去的输入信号和电路的内部状态。

时序电路通常由触发器（Flip-Flop）和组合逻辑门组成。

触发器是一种存储元件，可以存储一个二进制位的状态。

组合逻辑门通过将触发器的输出连接起来，并根据输入信号的条件决定是否改变触发器的状态。

通过这种方式，时序电路可以实现复杂的逻辑功能。

为了描述时序电路的逻辑功能，我们可以使用状态图、状态表和状态方程等方式。

状态图（State Diagram）是时序电路的一种图形表示方法。

它通过节点和有向边来表示电路的不同状态和状态之间的转换关系。

每个节点表示一个电路的状态，每条边表示一种条件下的状态转换。

状态图可以直观地描述时序电路的逻辑功能。

状态表（State Table）是时序电路的一种表格表示方法。

它列出了电路的每个状态和每个状态下的输出。

状态表通常包括当前状态、下一个状态和输出信号等列。

状态表可以清晰地描述电路的逻辑功能，并方便进行状态迁移和输出信号的计算。

状态方程（State Equation）是时序电路的一种数学描述方法。

它通过逻辑代数或布尔代数的形式表示电路的当前状态、输入信号和输出信号之间的关系。

状态方程可以使用逻辑门的真值表或卡诺图来推导得到。

在描述时序电路的逻辑功能时，我们通常需要确定以下几个方面的内容：1.电路的输入信号：输入信号是时序电路的触发条件，决定触发器状态的改变。

输入信号可以是外部输入，如开关和按钮，也可以是其他逻辑电路的输出。

2.电路的内部状态：内部状态是触发器的状态，它存储了电路的前一时刻的信息。

内部状态可以是一个或多个触发器的组合。

3.电路的输出信号：输出信号是根据当前输入信号和内部状态计算得到的结果。

输出信号可以是一个或多个逻辑电平。

4.电路的逻辑功能：逻辑功能是指输入信号和输出信号之间的关系，在不同的状态和条件下，输出信号如何发生改变。

第9章时序逻辑电路习题解答9.1 d R端和d S端的输入信号如题9.1图所示，设基本RS触发器的初始状态分别为1和0两种情况，试画出Q端的输出波形。

题9.1图解：9.2 同步RS触发器的CP、R、S端的状态波形如题9.2图所示。

设初始状态为0和1两种情况，试画出Q端的状态波形。

题9.2图解：9.3 设主从型JK触发器的初始状态为0，J、K、CP端的输入波形如题9.3图所示。

试画出Q端的输出波形（下降沿触发翻转）。

解：如题9.3图所示红色为其输出波形。

第9章时序逻辑电路225题9.3图9.4 设主从型JK触发器的初始状态为0，J、K、CP端输入波形如题9.4图所示。

试画出Q端的输出波形（下降沿触发翻转）。

如初始状态为1态，Q端的波形又如何？解：如题9.4图所示红色为其输出波形。

题9.4图9.5 设维持阻塞型D触发器的初始状态为0，D端和CP端的输入波形如题9.5图所示，试画出Q端的输出波形（上升沿触发翻转）。

如初始状态为1态，Q端的波形又如何？解：如题9.5图所示红色为其输出波形。

第9章时序逻辑电路226题9.5图9.6 根据CP时钟脉冲，画出题9.6图所示各触发器Q端的波形。

（1）设初始状态为0；（2）设初始状态为1。

（各输入端悬空时相当于“1”）题9.6图解：第9章时序逻辑电路2279.7 题9.7图所示的逻辑电路中，有J和K两个输入端，试分析其逻辑功能，并说明它是何种触发器。

题9.7图=⋅⋅⋅=⋅+⋅解：由图得D Q F J Q Q F J QJ K Q n D Q n+10 0 0 0 00 0 1 1 10 1 0 0 00 1 1 0 01 0 0 1 11 0 1 1 11 1 0 1 11 1 1 0 0此电路为D触发器和与非门组成的上升沿触发的JK触发器。

9.8 根据题9.8图所示的逻辑图和相应的CP、d R、D的波形，试画出Q1和Q2端的输出波形。

设初始状态Q1=Q2=0。

题9.8图解：第9章时序逻辑电路2289.9 试用4个D触发器组成一个四位右移移位寄存器。

第1章 直流电路一、 填空题：1. 任何一个完整的电路都必须有 、 和 3个基本部分组成。

电路的作用是对电能进行 、 和 ；对电信号进行 、和 。

2. 电路有 、 和 三种工作状态。

当电路中电流0R U I S 、端电压U ＝0时，此种状态称作 ，这种情况下电源产生的功率全部消耗在 _____上。

3.从耗能的观点来讲，电阻元件为 元件；电感和电容元件为 元件。

4. 电路图上标示的电流、电压方向称为 ，假定某元件是负载时，该元件两端的电压和通过元件的电流方向应为 方向。

二、选择题：1. 当元件两端电压与通过元件的电流取关联参考方向时，即为假设该元件（ ）功率；当元件两端电压与通过电流取非关联参考方向时，即为假设该元件（ ）功率。

A 、吸收；B 、发出。

2. 当电流源开路时，该电流源内部（ ）A 、有电流，有功率损耗；B 、无电流，无功率损耗；C 、有电流，无功率损耗。

3. 某电阻元件的额定数据为“1K Ω、2.5W ”，正常使用时允许流过的最大电流为（ ）A 、50mA ；B 、2.5mA ；C 、250mA 。

三、简答题1. 什么是电流参考方向？什么是关联参考方向？2.为什么不能使实际电压源短路？四、计算题1. 已知电路如图1.4所示，其中E 1=15V ，E 2=65V ，R 1=5Ω，R 2=R 3=10Ω。

试求R 1、R 2和R 3三个电阻上的电压。

2. 试用支路电流法，求图1.6电路中的电流I3。

3. 已知电路如图1.10所示。

试应用叠加原理计算支路电流I和电流源的电压U。

教材P25页24、25、28第2章正弦交流电路一、填空题：1. 表征正弦交流电振荡幅度的量是它的；表征正弦交流电随时间变化快慢程度的量是；表征正弦交流电起始位置时的量称为它的。

三者称为正弦量的。

2. 在RLC串联电路中，已知电流为5A，电阻为30Ω，感抗为40Ω，容抗为80Ω，那么电路的阻抗为，该电路为性电路。

电路中吸收的有功功率为，吸收的无功功率为。

5-1 分析图所示时序电路的逻辑功能，写出电路的驱动方程、状态方程和输出方程，画出电路的状态转换图和时序图。

CLKZ图 题 5-1图解：从给定的电路图写出驱动方程为：00121021()n n nn n D Q Q Q D Q D Q ⎧=⎪⎪=⎨⎪=⎪⎩将驱动方程代入D 触发器的特征方程D Qn =+1，得到状态方程为：10012110121()n n n n n n n n Q Q Q Q Q Q Q Q +++⎧=⎪⎪=⎨⎪=⎪⎩由电路图可知，输出方程为2nZ Q =根据状态方程和输出方程，画出的状态转换图如图题解5-1(a ）所示，时序图如图题解5-1(b ）所示。

题解5-1(a ）状态转换图1Q 2/Q ZQ题解5-1(b ）时序图综上分析可知，该电路是一个四进制计数器。

5-2 分析图所示电路的逻辑功能，写出电路的驱动方程、状态方程和输出方程，画出电路的状态转换图。

A 为输入变量。

YA图 题 5-2图解：首先从电路图写出驱动方程为：()0110101()n n n n nD AQ D A Q Q A Q Q ⎧=⎪⎨==+⎪⎩将上式代入触发器的特征方程后得到状态方程()101110101()n n n n n n nQ AQ Q A Q Q A Q Q ++⎧=⎪⎨==+⎪⎩电路的输出方程为：01n nY AQ Q =根据状态方程和输出方程，画出的状态转换图如图题解5-2所示YA题解5-2 状态转换图综上分析可知该电路的逻辑功能为：当输入为0时，无论电路初态为何，次态均为状态“00”，即均复位；当输入为1时，无论电路初态为何，在若干CLK 的作用下，电路最终回到状态“10”。

5-3 已知同步时序电路如图(a)所示，其输入波形如图 (b)所示。

试写出电路的驱动方程、状态方程和输出方程，画出电路的状态转换图和时序图，并说明该电路的功能。

X(a) 电路图1234CLK5678X(b)输入波形 图 题 5-3图解：电路的驱动方程、状态方程和输出方程分别为：00101100011011011, ,n n n n n n n n n nJ X K X J XQ K XQ X Q XQ XQ XQ Q XQ XQ XQ Y XQ ++⎧==⎪⎨==⎪⎩⎧=+=⎪⎨⎪=+=+⎩= 根据状态方程和输出方程，可分别做出1110,n n Q Q ++和Y 的卡诺图，如表5-1所示。

第5章 半导体器件习题选解 P148-1505.2.1 如题5.2.1图所示电路中，试求下列几种情况下输出端Y 的电位V Y 及各元件中通过的电流：（1）V A =V B =0V ；（2）V A =+3V ，V B =0V ；（3）V A = V B = +3V ；二极管的正向压降可忽略不计。

解：（1）当V A =V B =0时，因二极管正向偏置，而使D A 、D B 处于导通状态，电流相等，电阻R 上的电流为：mA I I I DB DA R 07.39.312==+=，输出端V Y =0V 。

（2）当V A =3V,V B =0时，因二极管D B 正向偏置，而使其处于导通状态，即D B 导通，同时使D A 反向偏置，而使D A 截止，则流过D A 的电流为0；流过D B 和电阻R 上的电流相等，即：mA I I DB R 07.39.312===。

（3）当V A =V B =+3V 时，因二极管正向偏置，而使D A 、D B 处于导通状态，电流相等，电阻R 上的电流为：mA I I I DB DA R 3.29.3312=-=+=，输出端V Y = +3V 。

题5.2.1图5.2.3 题5.2.3图所示，E=5V ，,sin 10tV u i ω= 二极管的正向压降可忽略不计，试分别画出输出电压0u 的波形。

解：利用二极管的单向导电性，分析各个电路，所以它们的输出电压波形分别为：(a)、(b)对应的波形为（a ）；(c)、(d)对应的波形为（b ）。

题5.2.3图5.3.1 现有两个稳压管D Z1、D Z2，稳定电压分别为4.5V 和9.5V ，正向电压均为0.5V ，试求如题5.3.1图所示各电路中的输出电压U 0。

解：（a ）图：VU U U Z Z 145.95.4210=+=+=（b ）图：V U 00= ，因为外加电压小于两个稳压管的稳压值。

（c ）图：V U 15.05.00=+=， 两个稳压管的均正向导通。