第十三章 时序逻辑电路

1第十三章 触发器和时序逻辑电路13.1重点内容提要时序逻辑电路由组合逻辑电路和具有记忆作用的触发器构成。

时序逻辑电路的特点是：其输出不仅仅取决于电路的当前输入，而且还与电路的原来状态有关。

1． 双稳态触发器双稳态触发器的特点：1）.有两个互补的输出端 Q 和Q 。

2）．有两个稳定状态。

“1”状态和“0” 状态。

通常将 Q = 1和Q = 0 称为“1”状态，而把Q = 0和Q = 1称为“0” 状态。

3）．当输入信号不发生变化时，触发器状态稳定不变。

4）．在一定输入信号作用下，触发器可以从一个稳定状态转移到另一个稳定状态。

按其逻辑功能，触发器可分为：RS 触发器，JK 触发器、D 触发器、T 触发器和T ’触发器。

各时钟控制触发器的逻辑符号和逻辑功能见表13.1.1： 名称 逻辑符号次态方程RS 触发器Q R S Q n +=+1=⋅S R 0 （约束方程）JK 触发器1n n n Q JQ KQ +=+D 触发器D Q n =+1T 触发器1n n Q T Q +=⊕T ’ 触发器1n n Q Q +=把一种已有的触发器通过加入转换逻辑电路，可以转换成为另一种功能的触发器。

2．同步时序逻辑电路的分析同步时序逻辑电路的分析步骤如下：1．由给定的逻辑电路图写出下列各逻辑方程式： （1）各触发器的特性方程。

（2）各触发器的驱动方程。

（3）时序电路的输出方程。

2．将驱动方程代入相应触发器的特性方程，求得电路的状态方程（或次态方程）。

3．根据状态方程和输出方程，列出该时序电路的状态表，画出状态转换图或时序图。

4．根据电路的状态转换图说明该时序逻辑电路的逻辑功能。

3．典型的时序逻辑电路在数字系统中，最典型的时序逻辑电路是寄存器和计数器。

1）寄存器寄存器是用来存储数据或运算结果的一种常用逻辑部件。

寄存器的主要组成部分是在双稳态触发器基础上加上一些逻辑门构成。

按功能分，寄存器分为数码寄存器和移位寄存器。

时序电路的逻辑
时序电路是一类特殊的电路，其输出值不仅取决于当前的输入值，还取决于过去的输入值，即输入和输出之间存在一定的时间关系。

因此，时序电路中存在着时钟信号，用于同步和调节电路的工作。

时序电路的逻辑可以分为同步和异步两种类型。

1. 同步逻辑：同步逻辑中，所有的电路元件都根据时钟信号的边沿或电平进行操作。

常见的同步逻辑电路包括触发器、计数器和移位寄存器等。

同步逻辑的优点是稳定性高，能够按照时钟信号进行同步操作，适用于需要精确控制时序的场合。

2. 异步逻辑：异步逻辑中，电路元件的操作不仅受时钟信号的影响，还受到输入信号的变化而变化。

常见的异步逻辑电路包括门电路、电平触发器和边沿触发器等。

异步逻辑的特点是电路元件的操作速度较快，但稳定性较差，可能出现冲突和竞争等问题，适用于对操作速度要求较高的场合。

在具体的时序电路中，通常采用状态图或状态表来表示其逻辑关系。

状态图用状态之间的转换图形化表示，而状态表则用表格形式列出各个状态及其对应的输入和输出值。

时序电路的设计和分析需要考虑时钟信号的频率、时序约束、电路延迟等因素，以确保电路的正确性、稳定性和可靠性。

【电⼯基础知识】时序逻辑电路时序逻辑电路定义时序逻辑电路主要由触发器构成。

在理论中，时序逻辑电路是指电路任何时刻的稳态输出不仅取决于当前的输⼊，还与前⼀时刻输⼊形成的状态有关。

这跟相反，组合逻辑的输出只会跟⽬前的输⼊成⼀种函数关系。

换句话说，时序逻辑拥有储存器件（）来存储信息，⽽组合逻辑则没有。

从时序逻辑电路中，可以建出两种形式的：：输出只跟内部的状态有关。

（因为内部的状态只会在时脉触发边缘的时候改变，输出的值只会在时脉边缘有改变）：输出不只跟⽬前内部状态有关，也跟现在的输⼊有关系。

时序逻辑因此被⽤来建构某些形式的的，延迟跟储存单元，以及有限状态⾃动机。

⼤部分现实的电脑电路都是混⽤组合逻辑跟时序逻辑。

按“功能、⽤途”分为：1. 寄存器；2. 计数（分频）器；3. 顺序（序列）脉冲发⽣器；4. 顺序脉冲检测器；5. 码组变换器；寄存器定义寄存器：能够暂时存放数码、指令、运算结果的数字逻辑部件，称为寄存器。

寄存器的功能是存储，它是由具有存储功能的组合起来构成的。

⼀个触发器可以存储1位⼆进制代码，故存放n位⼆进制代码的寄存器，需⽤n个触发器来构成。

[1]按照功能的不同，可将寄存器分为基本寄存器和两⼤类。

基本寄存器只能并⾏送⼊数据，也只能并⾏输出。

移位寄存器中的数据可以在移位脉冲作⽤下依次逐位右移或左移，数据既可以并⾏输⼊、并⾏输出，也可以串⾏输⼊、串⾏输出，还可以并⾏输⼊、串⾏输出，或串⾏输⼊、并⾏输出，⼗分灵活，⽤途也很⼴。

[1]知识点概述：1、寄存器，就是能够记忆或存储0和1数码的基本部件。

通常都是由各种触发器和门电路来构成的。

2、寄存器分为仅能存储0和1数码的数码寄存器，和既能存储数码同时也能实现数码的左移或右移的寄位移寄存器。

3、在实际中，通常使⽤集成寄存器。

本节讲解了寄存器的电路构成、⼯作原理、对74LS194双向移位寄存器的使⽤进⾏了介绍。

4、有点寄存器具有左移右移的功能寄存器电路如下：（1）由四个D触发器构成，因为每⼀个D触发器可以存放1位⼆进制信息，所以上述电路的寄存器可存放⼀个4位⼆进制数码，⼀般也把这种寄存器称为数码寄存器。

《电工电子技术》课程教学大纲课程名称：电工电子技术二、学分：4三、先修课程：《高等数学》、《线性代数》、《大学物理》电磁学部分。

四、课程的性质、目的和任务：《电工电子技术》是一门具有较强实践性的技术基础课程。

学生通过本大纲所规定的全部教学内容的学习，可以获得电工和电子技术的基本理论和基本技能。

为学习后续课程和专业课打好基础，也为今后从事工程技术工作和科学研究奠定一定的理论基础。

课程的任务在于，培养学生的科学思维能力，树立理论联系实际的工程观点和提高学生分析问题和解决问题的能力。

五、本课程的要求和内容：第一章电路的基本概念与基本定律一、学习要求1、理解电压与电流参考方向的意义；2、理解电路的基本定律并能正确应用；3、了解电路的有载工作、开路与短路状态，理解电功率和额定值的意义；4、会计算电路中各点的电位；5、掌握用支路电流法、叠加原理和戴维宁定理分析电路的方法。

二、课程内容1.1 电路的组成及作用1.2 电路模型1.3 电压和电流的参考方向1.4 理想电路元件1.5 电源有载工作、开路与短路1.6 基尔霍夫定律1.7 电路中电位的概念及计算1.8 支路电流法1.9 叠加原理1.10 戴维南定理1.11 本章小结第二章正弦交流电路一、学习要求1、理解正弦交流电的三要素：相位差、有效值和频率，理解相量表示法；2、理解电路基本定律的相量形式、复阻抗和相量图，掌握用相量法计算简单正弦电路和方法；3、正弦交流电路的瞬时功率，掌握有功功率、功率因数的概念和计算方法，了解无功功率、视在功率的概念和提高功率因数的经济意义；4、理解串联谐振和并联谐振的条件和特征；5、掌握阻抗串联和阻抗并联的计算。

二、教学内容2.1 正弦交流电的基本概念2.2 正弦量的表示方法2.3 单一元件的正弦响应2.4 R、L、C串联电路的正弦响应2.5 阻抗串联与并联2.6 电路中的谐振2.7 功率因数的提高2.8 本章小结第三章三相交流电路一、学习要求1、掌握对称三相交流电路电压、电流和功率的计算方法；2、掌握三相负载的连接方法；3、了解三相电源的产生方法，了解三相四线制供电电路。