1、(5-1),第九章 时序逻辑电路,9.1 概述,9.2 寄存器,9.4 计数器的设计*,9.5 计数器的应用举例,9.3 计数器的分析,(5-2),时序电路必然具有记忆功能，因而组成时序电路的基本单元是触发器。,、时序逻辑电路的特点,在数字电路中，凡是任一时刻的稳定输出不仅决定于该时刻的输入，而且还和电路原来的状态有关者，都叫做时序逻辑电路，简称时序电路。,概述,(5-3),状态方程：,驱动方程：,输出方程：,(5-4),2、时序逻辑电路的类型,米利型和穆尔型P251,(5-5),3、时序逻辑电路的功能描述,）逻辑方程,）状态转移表,）状态图,）时序图,P252,(5-6),4、时序逻辑电路的
2、一般分析方法：P253,(5-7),寄存器,1 数码寄存器,寄存器是计算机的主要部件之一，它用来暂时存放数据或指令。,四位数码寄存器,(5-8),2 移位寄存器,所谓“移位”，就是将寄存器所存各位 数据，在每个移位脉冲的作用下，向左或向右移动一位。根据移位方向，常把它分成左移寄存器、右移寄存器 和 双向移位寄存器三种：,(5-9),根据移位数据的输入输出方式，又可将它分为串行输入串行输出、串行输入并行输出、并行输入串行输出和并行输入并行输出四种电路结构：,串入串出,串入并出,并入串出,并入并出,(5-10),四位串入 - 串出的左移寄存器,初始状态： 设A3A2A1A0 1011,在存数脉冲作
3、用下，也有 Q3Q2Q1Q0 1011 。,D0 0,D1 Q0,D2 Q1,D3 Q2,下面将重点讨论 兰颜色的 那部分电路的工作原理。,(5-11),D0 0,D1 Q0,D2 Q1,D3 Q2,1 0 1 1,0 1 1 0,0 1 1 0,1 1 0 0,1 1 0 0,1 0 0 0,1 0 0 0,0 0 0 0,0 0 0 0,0 0 0 0,0 0 0 0,0 0 0 0,设初态 Q3Q2Q1Q0 1011,(5-12),用波形图表示如下：,设初态Q3Q2Q1Q0 1011,(5-13),四位串入 - 串出的左移寄存器：,四位串入 - 串出的右移寄存器：,D1 Q2,D2 Q3
4、,D3 0,D0 Q1,(5-14),四位串入 - 串出的左移寄存器：,四位串入 - 串出的右移寄存器：,双向移位寄存器的构成：,只要设置一个控制端S，当S0 时左移；而当S1时右移即可。,“L”即需左移的输入数据,“R”即需右移的输入数据,集成组件 电路74LS194就是这样的多功能移位寄存器。,(5-15),右移串行输入,左移串行输入,并行输入,实验芯片,(5-16),0,1,1,1,1,0 0,0 1,1 0,1 1,直接清零,保 持,右移(从QA向右移动),左移(从QD向左移动),并入,(5-17),3 寄存器应用举例,例：数据传送方式变换电路,1.实现方法:,(1). 因为有7位并行
5、输入，故需使用两片74LS194；,(2). 用最高位QD2作为它的串行输出端。,(5-18),2.具体电路:,(5-19),3.工作效果:,提醒：在电路中，“右移输入”端接 5V。,(5-20),计数器的分析,1 计数器的功能和分类,计数器的功能,记忆输入脉冲的个数；用于定时、分频、产生节拍脉冲及进行数字运算等等。,计数器的分类,同步计数器和异步计数器。,加法计数器、减法计数器和可逆计数器。,有时也用计数器的计数容量(或称模数)来区分各种不同的计数器，如二进制计数器、十进制计数器、二十进制计数器等等。,(5-21),同步计数器的分析,例2. 三位二进制同步加法计数器,三位二进制同步加法计数器
6、,(5-22),分析步骤:,1. 先列写控制端的逻辑表达式：,J2 = K2 = Q1 Q0,J1 = K1 = Q0,J0 = K0 = 1,Q0： 来一个CP，它就翻转一次；,Q1：当Q01时，它可翻转一次；,Q2：只有当Q1Q011时，它才能翻转一次。,(5-23),2. 再列写状态转换表，分析其状态转换过程。,2 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0,1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1,3 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1,4 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0,5 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1,6 1 0 1 0
7、0 1 1 1 1 1 1 0,7 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1,8 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0,(5-24),3. 还可以用波形图显示状态转换表,(5-25),异步计数器的分析,在异步计数器中，有的触发器直接受输入计数脉冲控制，有的触发器则是把其它触发器的输出信号作为自己的时钟脉冲，因此各个触发器状态变换的时间先后不一，故被称为“ 异步计数器 ”。,三位二进制异步加法计数器,例1. 三位二进制异步加法计数器。,(5-26),(5-27),任意进制计数器的分析,1. 写出控制端的逻辑表达式：,J2 = Q1 Q0 ， K2 1,J1 = K1 1,(5-2
8、8),2. 再列写状态转换表，分析其状态转换过程：,1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1,2 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0,3 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1,4 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0,5 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0,(5-29),如前所述，右图电路为异步五进制加法计数器。,3. 还可以用波形图显示状态转换表( 略 ),(5-30),5、状态转换图,(5-31),2 ) 利用集成功能组件设计计数电路,一. 中规模计数器组件介绍及其应用,1. 二 - 五 - 十进制计数器 74LS90,(1). 74L
9、S90的介绍,(5-32),74LS 90原理电路图,2 ) 利用集成功能组件设计计数电路,一. 中规模计数器组件介绍及其应用,1. 二 - 五 - 十进制计数器 74LS90,(5-33),74LS90 内部含有两个独立的 计数电路：一个是模 2 计数器(CPA为其时钟，QA为其输出端)，另一个是模 5 计数器(CPB为其时钟，QDQCQB为其输出端)。,外部时钟CP是先送到CPA还 是先送到CPB，在QDQCQBQA这四个输出端会形成不同的码制。,(5-34),74LS 90管脚分布图,(5-35),74LS 90功能表,(5-36),74LS 90功能表,归纳：,1. 74LS 90在“
10、计数状态”或“清零状态”时，均要求S 9(1)和S 9(2)中至少有一个必须为“0”。,2. 只有在R 0(1)和R 0(2)同时为 “1”时，且R 9(1)和R 9(2有一为零状态，它才进入“清零状态”；否则 它必定处于“计数状态”。,(5-37),分析：计数时钟先进入CPA时的计数编码。,结论：上述连接方式形成 8421 码。,(5-38),再分析：计数时钟先进入CPB时的计数编码。,结论：上述连接方式形成 5421 码。,(5-39),例1. 构成BCD码六进制计数器。,0 0 0 0,CP,0 1 1 0,(2). 74LS90的应用,(5-40),CP,讨论： 下述接法行不行 ? 错
11、在何处 ?,警示：切切不可将输出端相互短路 ！,(5-41),CP,&,只有这样做才是正确的。,(5-42),例2. 用两片74LS 90构成 36 进制8421码计数器。,分析：1. 如何解决片间进位问题 ？,从右面的状态转换表 中可以看到：个位片的 QD可以给十位片提供计数脉冲信号。,(5-43),分析：2. 如何满足“ 36 进制 ”的要求？,3 6,0 0,( 0011 0110 ),(5-44),CPA,CPB,QA,QD,QB,QC,R 9(2),R 9(1),R 0(2),R 0(1),74LS 90(十位),CPA,CPB,QA,QD,QB,QC,R 9(2),R 9(1),R
12、 0(2),R 0(1),74LS 90(个位),&,&,CP,用两片74LS 90构成 36 进制8421码计数器,( 0011 0110 ),(5-45),2十进制同步计数器 74LS160,前面所讲述的74LS 90其清零方式通常称为“ 异步清零 ”，即只要 R 0(1) = R 0(2) = 1，不管有无时钟信号，输出端立即为 0；而且它的计数方式是异步的，即CP不是同时送 到每个触发器。,而下面将要讲述的74LS160，不但 计数方式是同步的，而且它的清零方式 也是同步的：即使控制端CLR0，清零目的真正实现还需等待下一个时钟脉冲的上升沿到来以后才能够变为现实。这就是“ 同步清零 ”
13、的含义。,(5-46),(1). 74LS160 的介绍,(5-47),74LS160功能表,1 1 1 1 计 数,0 1 1 1 X 保持,1 0 1 1 X 保持 ( CO=0 ),X X 0 1 并 行 输 入,X X X 0 清 零,EP ET CLR CP 功 能,P264,(5-48),例1. 用一片74LS160构成六进制计数器。,0 0 0 1,0 0 1 0,0 0 1 1,0 1 0 0,0 1 0 1,六个 稳态,准备清零： 使 CLR 0,+5V,(2) 74LS160 的应用,(5-49),例2. 用74LS161构成二十四进制计数器。,(1). 需要两片74LS1
14、61；,(2). 为了提高运算速度，使用同步计数方式。,(5-50),5.5 计数器的应用举例,例 . 数字频率计原理电路的分析。,1 秒钟,(5-51),数字频率计原理图,1Hz !,(5-52),Q2Q1Q0=001时：,ux作为CPA被送入计数器进行计数,1、计数显示部分,(5-53),Q2Q1Q0=100、000时：,计数器清零,(5-54),Q2Q1Q0=011、111、110时：,ux被封锁，计数器输出保持,(5-55),2、循环计数器部分,自动时,(5-56),Q2Q1Q0组成五进制计数器：,(5-57),2、循环计数器部分,手动时,(5-58),2、循环计数器部分,手动时,Q2
15、Q1Q0的状态转换关系,(5-59),自动测量过程：,(5-60),手动测量过程：,(5-61), 3.6 场效应管放大电路,(1) 静态：适当的静态工作点，使场效应管工作在恒流区，场效应管的偏置电路相对简单。 p113,(2) 动态：能为交流信号提供通路。,组成原则：,分析方法：,(5-62),3.6.1 场效应管的微变等效电路,跨导,漏极输出电阻,(5-63),场效应管的微变等效电路为：,(5-64),3.6.2 场效应管的共源极放大电路,一、静态分析,求：UDS和 ID。,设：UGUGS,则：UGUS,而：IG=0,所以：,(5-65),二、动态分析,(5-66),ro=RD=10k,(5-67),3.6.3 源极输出器,一、静态分析,USUG,UDS=UDD- US =20-5=15V,(5-68),二、动态分析,(5-69),输入电阻 ri,(5-70),输出电阻 ro,加压求流法,(5-71),场效应管放大电路小结,(1) 场效应管放大器输入电阻很大。(2) 场效应管共源极放大器(漏极输出)输入输出反相，电压放大倍数大于1；输出电阻=RD。(3) 场效应管源极跟随器输入输出同相，电压放大倍数小于1且约等于1；输出电阻小。,
