电子技术第8章笔记 时序逻辑电路
电子技术第8章笔记
1.双稳态触发器
电路的输出状态不仅取决于当时的输入信号，而且与电路原来的状态有关，当输入信号消失后，电路状态仍维持不变。这种具有存贮记忆功能的电路称为时序逻辑电路
双稳态触发器是构成时序电路的基本逻辑单元
锁存器：触发器的原始形式
触发器：带有时钟控制的锁存器
锁存器与触发器在外界信号作用下都发生状态改变，但锁存器的状态立即改变，触发器的状态要等到时钟到来时改变。
双稳态触发器：是一种具有记忆功能的逻辑单元电路，它能储存一位二进制码。
特点：
- 有两个稳定状态“0”态和“1”态，能根据输入信号将触发器置成“0”或“1”态；
- 有两个互补的输出端 Q 和 Q̅；
- 在外界信号作用下，可以从一个稳态翻转为另一个稳态；
- 输入信号消失后，被置成的“0”或“1”态能保存下来，即具有记忆功能。
1-1 RS触发器
基本RS触发器
| $S_D$ | $R_D$ | 功能 |
|---|---|---|
| 1 | 0 | 复位，$Q=0$ |
| 0 | 1 | 置位，$Q=1$ |
| 1 | 1 | 保持 |
| 0 | 0 | 不允许，状态不定 |
可控RS触发器
$CP=0$时，输入$R$和$S$不起作用；$CP=1$时，触发器状态由$R$和$S$决定
| $S$ | $R$ | $Q^{n+1}$ |
|---|---|---|
| 0 | 0 | $Q^n$ |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 不定 |
时钟脉冲过宽时可能产生空翻现象
1-2 主从JK触发器
| $J$ | $K$ | $Q^{n+1}$ | 功能 |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | $Q^n$ | 保持 |
| 0 | 1 | 0 | 置 0 |
| 1 | 0 | 1 | 置 1 |
| 1 | 1 | $\overline{Q^n}$ | 翻转 |
每来一个时钟脉冲，触发器翻转一次，所以 JK 触发器可用于计数
1-3 维持阻塞D触发器
| $D$ | $Q^{n+1}$ |
|---|---|
| 0 | 0 |
| 1 | 1 |
D 触发器常用于寄存器和移位寄存器
1-4 T触发器与T’触发器
T触发器
$T=0$时保持，$T=1$时翻转
| $T$ | $Q_n$ | $Q_{n+1}$ |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
T’触发器
\[Q_{n+1}=\overline{Q}_n\]1-5 触发器逻辑功能的转换
JK触发器转换为D触发器
令：
\[J=D,\qquad K=\overline{D}\]则 JK 触发器实现 D 触发器功能：
\[Q^{n+1}=D\]JK触发器转换为T触发器
令：
\[J=K=T\]则实现 T 触发器功能。
D触发器转换为T’触发器
令：
\[D=\overline{Q}\]则每来一个时钟脉冲，输出翻转一次：
\[Q^{n+1}=\overline{Q^n}\]即实现 T’ 触发器功能。
2.寄存器
寄存器是数字系统常用的逻辑部件，它用来存放数码或指令等。它由触发器和门电路组成。一个触发器只能存放一位二进制数，存放 n 位二进制时，要 n 个触发器。
寄存器分类: 并行输入 / 并行输出、串行输入 / 并行输出、并行输入 / 串行输出、串行输入 / 串行输出
2-1 数码寄存器
仅有寄存数码的功能，通常由D触发器或RS触发器组成
2-2 移位寄存器
所谓移位，就是每来一个移位脉冲，寄存器中所寄存的数据就向左或向右顺序移动一位。
单向移位寄存器
每来一个移位脉冲，输入端 $D$ 的数据进入$FF_0$，原来各触发器中的数据依次向左移动一位。
双向移位寄存器
双向移位寄存器是在普通移位寄存器的基础上增加了方向控制电路，使寄存器中的数据既可以向左移动，也可以向右移动
3.计数器
3-1 二进制计数器
异步二进制加法计数器
最低位触发器由计数脉冲触发翻转，其他各位触发器有时需由相邻低位触发器输出的进位脉冲来触发，因此各位触发器状态变换的时间先后不一，只有在前级触发器翻转后，后级触发器才能翻转。
异步二进制减法计数器
同步二进制加法计数器
同步计数器：计数脉冲同时接到各位触发器，各触发器状态的变换与计数脉冲同步。
- 异步二进制加法计数器线路联接简单。各触发器是逐级翻转，因而工作速度较慢。
- 同步计数器由于各触发器同步翻转，因此工作速度快。但接线较复杂。
同步计数器组成原则： 根据翻转条件，确定触发器级间连接方式——找出 J、K 输入端的联接方式。
3-2 十进制计数器
它是用四位二进制数表示对应的十进制数，所以又称为二-十进制计数器。
异步十进制加法计数器
同步十进制加法计数器
3-3 集成计数器及应用
反馈置0法：当计数器计到某个指定状态时，把该状态通过组合逻辑反馈到清零端，使计数器立即清零，从而重新开始下一轮计数。
4.555定时器及其应用
4-1 555定时器的结构及工作原理
分压器：由三个等值电阻构成
比较器：由电压比较器 A1 和 A2 构成
R-S 触发器
放电开关管 T
各引脚功能
| 引脚 | 名称 | 作用 |
|---|---|---|
| 1 | GND | 接地 |
| 2 | TRIG | 触发输入端，低于 ( \frac{1}{3}U_{CC} ) 时使输出置高 |
| 3 | OUT | 输出端 |
| 4 | RESET | 复位端，低电平有效 |
| 5 | CONT | 控制电压端，可改变比较基准 |
| 6 | THRES | 阈值输入端，高于 ( \frac{2}{3}U_{CC} ) 时使输出置低 |
| 7 | DISCH | 放电端，连接内部放电管 |
| 8 | $U_{CC}$ | 电源正端 |
功能表
| 复位端 $\overline{RESET}$ | 触发端 $u_{TRIG}$ | 阈值端 $u_{THRES}$ | 输出 $u_o$ | 放电管 $T$ |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 任意 | 任意 | 0 | 导通 |
| 1 | $< \frac{1}{3}U_{CC}$ | $< \frac{2}{3}U_{CC}$ | 1 | 截止 |
| 1 | $> \frac{1}{3}U_{CC}$ | $< \frac{2}{3}U_{CC}$ | 保持 | 保持 |
| 1 | $> \frac{1}{3}U_{CC}$ | $> \frac{2}{3}U_{CC}$ | 0 | 导通 |
4-2 定时器电路的应用
组成单稳态触发器
单稳态触发器只有一个稳定状态。在未加触发脉冲前，电路处于稳定状态；在触发脉冲作用下，电路由稳定状态翻转为暂稳定状态，停留一段时间后，电路又自动返回稳定状态。
暂稳定状态的时间长短，取决于电路的参数，与触发脉冲无关。
单稳态触发器一般用做定时、整形及延时。
组成多谐振荡器
多谐振荡器是一种无稳态触发器，接通电源后，不需外加触发信号，就能产生矩形波输出。由于矩形波中含有丰富的谐波，故称为多谐振荡器。多谐振荡器是一种常用的脉冲波形发生器，触发器和时序电路中的时钟脉冲一般是由多谐振荡器产生的。
组成施密特触发器
