当前课程知识点：数字电子技术基础 > 第八周 > 6.2.1-1 同步时序电路的分析方法1 > Video
在第六章当中我们主要
要希望大家掌握的是
时序电路的分析和设计方法
那主要介绍的是同步时序电路的
因为同步时序电路的
无论是分析还是设计方法
都有一定的规律性
那么首先我们先看一下
同步时序电路的分析方法
所谓分析是要找出
给定时序电路的逻辑功能
也就是找出在输入
和CLK的作用下
电路的次态和输出
一般情况下我们采用这样的
一个步骤
从给定的电路当中
写出我们的三个方程
这三个方程其中驱动方程
和输出方程是组合电路
把驱动方程代入到时序电路当中的
触发器的特性方程
就可以得到状态方程
有了这三个方程之后
我们再根据方程得到它的
状态转换表和状态转换图
那么下边我们就来看一个例子
首先我们来判断一下
这是不是一个同步电路
大家看一下
在整个电路当中
它采用了主从结构的脉冲触发的
JK触发器
工艺是TTL工艺
那么所有的触发器的时钟
注意 所有的触发器的时钟
连在一起
由统一时钟触发
所以这是一个同步电路
那么下边一步呢
就是我们来写它的方程
这是一个TTL工艺的电路
所以悬空端
我们可以作为等同于输入式
高电平来处理
根据这个我们能写得
它的驱动分成分别是
J1等于Q2 Q3与非
K1等于1
J2等于Q1
K2等于Q1' Q3'的与非
J3等于Q1 Q2
K3等于Q2
那么这得到了驱动方程
在写驱动方程的时候
我们反复强调一点
驱动方程是组合电路
那么对于你在写组合电路的时候
要注意你取哪一个Q
仅仅是取Q
不要再往前进行迭代
那么有了驱动方程之后
我们可以把这个驱动方程
代入到JK的特性方程
可以复习一下JK的特性方程是
Q*等于J Q'
再加上一个K'Q
那我们把它代进去
就可以得到我们的状态方程
也就是得到Q*和Q之间的关系
那其实驱动方程写了之后
代入到状态方程之后
驱动方程就放到一边了
那下边我们再来看一下
这个电路的输出方程
这个电路的输出方程写的是
Y等于Q2Q3
那么通过这个方程
我能判断这个电路
是一个摩尔型电路
因为它的输出仅仅取决于
电路的状态
与输入无关
而且这个电路
还有一个有意思的
大家注意一下
这个电路除了触发信号之外
并没有数据输入
那么这是我们要注意的一点
是时序电路和组合电路当中
有一个最大的不同
它可以没有输入变量
好 当我们得到三组方程之后
有两个方程可以帮我们得到
状态转换表
我们把这两个方程拿出来
一个是状态方程
一个是输出方程
那我们能够列出来
状态转换表其实源于
我们前面讲过的真值表
真值表呢是输入变量
和输入变量之间的关系
而状态表跟它最大的不同
就是Q分别与Q*和Q
同时出现在输入和输出
那我们把这个表列出来的话
你会发现无论是状态方程
还是输出方程
它们都以Q作为它的输入
而我的输出这个时候
是Q*和Y
那我们有了方程
得到状态表
其实就是一个真值表的
代入的方程
很简单
我想大家都能完成
那么在这个表格当中
有一个最大的不同
大家注意一下
这个电路当初态取值是000的时候
能够计算出它的次态是001
而当我的次态再次转换成现态
001的时候
我能得到下一个次态是010
依此类推
大家能看到这个表格的关系
一直代到 当我的现态是1 1 0
倒数第二行这个表格当中
现态是1 1 0的时候
我的次态会回到000
那也就是说
如果我这个电路的初态是000
在我的触发脉冲的触发作用下
我会在000到110这个状态之间循环
那么有一个状态
是不在这个循环里的
因为我们知道三个触发器
就会有八个状态
而你所循环的
只覆盖了七个状态
那还有一个状态是谁呢
是111
那如果我们把这个111
作为它的初态
再放回我们的方程当中
也就是说作为初态的话
我能得到它的次态是000
那这时候当我通过特性方程
和我的输出方程
遍历了我所有的状态可能
那这个电路就描述清楚了
在这儿再强调一点
大家看一下这个输出Y
是关于Q的方程
而不是关于Q*的
它是一个组合电路注意了
那我们把刚才的这个描述
如果把这个表格简化一下
在简化的同时
我们引入我们的触发信号CLK
那你可以说在CLK
第一个CLK周期的时候
也就是我初态是0的时候
我输出是0
那么第一个CLK到达的时候
我会转换成状态001
依此类推
那么当我到第七个脉冲的时候
我会回到我的000的状态
那么我 对于我来讲
有一个状态是我没有的
就是刚才说的
如果111作为初态的话
那对于这个特性表
你就要重新再设定一个初态111
下一个状态是000
我们把这个状态表
如果用我们前边学习到的
对于触发器的描述的
状态转换图来表达的话
你可以得到
这么一个状态转换图
在状态转换图的描述当中
首先状态的个数取决于
电路当中触发器的个数
那刚才我们看那个电路
有三个触发器
那么它有八个状态
这个没有什么好讨论的
那要讨论的是什么呢
是根据电路中间的连接电路结构
决定了它在这个状态中间
是怎么转换的
大家在画这个状态转换图的时候
一定要做一个标识
这个标识就是我们在旁边
表达出来的说
在这个状态转换图当中
我的排序是这样的
状态的排序是Q3 Q2 Q1
那么在我的状态之间
转换的标识
大家注意有一个斜杠
斜杠的下方写输出
斜杠的上方写输入
由于我们这个电路当中没有输入
所以上方空缺
有了这个状态转换图之后
大家也可以把它转换成时序图
也就是我们所说的波形图
那么我们可以一起来读一下
在波形图当中
这个状态的转换
是怎么来体现的呢
波形图就是我们在实验室当中
用示波器可以看到的这个图
那我们可以看到在时序图当中
来读这个状态的时候
比方说在初态
大家看 在第一个CLK的时候
初态的时候是000
那么什么时候发生转换呢
在我们的状态转换图当中
看不出来
在我们的特性方程当中
也看不出来
在我们的三个方程当中
也看不出来
这个时候你就要回去看
你的电路图
电路图当中大家看一下
这个电路图采用的是
主从结构的脉冲触发器
那么通过读图
我们能判断出这三个触发器
都是在CLK下降沿的时候
发生变化
那么在CLK下降沿的时候
发生变化
因此我们所有的状态转换
会发生在CLK的下降沿
那我们一起来读一下
初态是000的时候
下一个状态是001
Q3 Q2 Q1从下往上读
好 再下一个状态是010
依此类推
那对于我们大家看到的这个图
其实你可以看到这就是一个
对于我们大家分析完
这个电路之后
你会看到这是一个
七个状态循环的
这么一个功能
那可能有同学会想
这个电路干什么用啊
这个电路可以作为
我们的计数器
是一个七进制的计数器
七进制计数器
我们在日常生活当中
经常接触
比方说我们的周历
星期日 星期一 星期二
一直到星期六
再回到星期日
那么这就是一个七进制的循环
-0.1 数字量和模拟量
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-0.2 电子技术的发展历程
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-0.3 课程的基本任务
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-1.1 信息与编码
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-1.2 二进制的补码
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-1.3 二进制补码运算的符号位
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-1.4 二进制的编码
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-1.5 用电压来表达信息
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-1.6 电压信号的离散化
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-2.1 逻辑代数概述
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-2.2 逻辑代数的三种基本运算
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-第一周--第一周作业
-2.3 几种常用的复合逻辑运算
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-2.4 逻辑代数的基本公式和常用公式
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-2.5 逻辑代数的基本定理
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-2.6 逻辑函数及其表示方法
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-2.7 逻辑函数形式的变换
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-2.8 逻辑函数的化简
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-2.9 逻辑函数的最小项之和
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-2.10 逻辑函数的最大项之积
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-2.11 最小项和最大项的关系
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-2.12 逻辑函数的卡诺图
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-2.13 卡诺图化简法
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-2.14 具有无关项的逻辑函数及其化简
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-2.15 逻辑函数的机器化化简法
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-第二周--第二周作业
-3.0 门电路概述
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-3.1-1 半导体二极管的开关特性
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-3.1-2 二极管与门
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-3.1-3 二极管或门
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-3.1-4 二极管门电路的缺点
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-3.2-1 MOS管的基本构造和工作原理
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-3.2-2 MOS管的开关特性
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-3.2-3 MOS管的工作特性曲线
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-3.3-1 CMOS反相器的电路结构和工作原理
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-3.3-2 CMOS反相器的电压电流传输特性
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-3.3-3 CMOS反相器的静态输入输出特性
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-3.3-4 CMOS反相器的动态特性
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-3.3-5 CMOS反相器的总功耗
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-第三周--第三周作业
-3.4-1 其他逻辑功能的CMOS门电路
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-3.4-2 带缓冲级的CMOS门电路
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-3.4-3 漏极开路的门电路
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-3.4-4 CMOS传输门和三态门
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-3.5-1-1 双极型三极管的输入输出特性
--Video
-3.5-1-2 双极型三极管的基本开关电路
--Video
-3.5-1-3 双极型三极管的开关等效电路、三极管反相器
--Video
-第四周--第四周作业
-3.5-2-1 TTL反相器的电路结构
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-3.5-2-2 TTL反相器的工作原理
--Video
-3.5-2-3 TTL反相器中的几个 问题和输入噪声容限
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-3.5-3-1 TTL反相器的输入输出特性
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-3.5-3-2 TTL反相器的输入端负载特性
--Video
-3.5-3-3 TTL反相器的扇出系数
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-3.5-4-1 TTL反相器的传输延迟时间
--Video
-3.5-4-2 TTL反相器的交流噪声容限
--Video
-3.5-4-3 电源的动态尖峰电流
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-3.5-5-1 其他逻辑功能的TTL门电路
--Video
-3.5-5-2 集电极开路输出的门电路
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-3.5-5-3 三态输出门
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-实验一：与非门电压传输特性曲线的观测
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-实验二：与非门传输延迟时间的测量
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-第五周--第五周作业
-4.1 组合逻辑电路的特点
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-4.2-1 组合逻辑电路的分析方法
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-4.2-2 组合逻辑电路的设计方法
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-4.3-1-1 若干常用组合逻辑电路：普通编码器
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-4.3-1-2-1 优先编码器
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-4.3-1-2-2 优先编码器的扩展
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-4.3-1-3 二-十进制优先编码器
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-4.3-2-1 译码器
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-4.3-2-2 二进制译码器的扩展
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-4.3-2-3-1 显示译码器
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-4.3-2-3-2 显示译码器附加控制端的作用
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-4.3-2-4 用译码器设计组合逻辑电路
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-4.3-3-1 数据选择器
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-4.3-3-2 用数据选择器设计组合电路
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-4.3-4-1 加法器
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-4.3-4-2 多位加法器
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-4.3-4-3 用加法器设计组合电路
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-4.3-5 数值比较器
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-4.4-1_4.4-2 组合逻辑电路中的竞争-冒险现象
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-4.4-3 消除竞争-冒险现象的方法
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-第六周--第六周作业
-4.5 可编程器件及EDA1
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-5.0 触发器的由来
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-5.1 门电路与触发器的关系
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-5.2 基本RS锁存器
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-5.3-1 电平触发的SR触发器
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-5.3-2 电平触发的D触发器1
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-5.3-3 电平触发的D触发器2
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-5.4-1-1 脉冲触发的触发器--主从D触发器
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-5.4-1-2 脉冲触发的触发器--主从SR触发器
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-5.4-1-3 脉冲触发的触发器--主从JK触发器
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-5.4-2 脉冲触发方式的动作特点
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-5.5 边沿触发的触发器
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-5.6-1 触发器的逻辑功能及其描述方法--SR触发器
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-5.6-2触发器的逻辑功能及其描述方法--JK触发器、T触发器、D触发器
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-第七周--第七周作业
-5.7-1 触发器的动态特性1
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-5.7-2 触发器的动态特性2
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-5.7-3 触发器的动态特性3
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-6.1-1 时序逻辑电路概述
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-6.1-2 时序电路的一般结构形式与功能描述方法
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-6.1.3 时序电路的分类
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-6.2.1-1 同步时序电路的分析方法1
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-6.2.1-2 同步时序电路的分析方法2
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-6.2.3 异步时序电路的分析方法
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-6.3.1-1 寄存器
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-6.3.1-2 移位寄存器1
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-6.3.1-3 移位寄存器2
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-6.3.1-4 移位寄存器扩展应用
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-6.3.2-1-1-1 计数器概述、同步二进制加法计数器
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-6.3.2-1-1-2 同步二进制减法计数器
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-6.3.2-1-1-3 同步加减计数器
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-6.3.2-1-2-1 同步十进制加法计数器
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-6.3.2-1-2-2 同步十进制减法计数器、十进制可逆计数器
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-6.3.2-2 异步计数器
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-第八周--第八周作业
-6.3.2-3-1-1 任意进制计数器的构成方法
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-6.3.2-3-1-2 任意进制计数器的构成方法--举例(N>M)
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-6.3.2-3-1-3 任意进制计数器的构成方法--举例(N<M)
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-6.3.2-4 计数器应用举例
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-6.4.1-1 时序逻辑电路的设计方法
--Video
-6.4.1-2 时序逻辑电路的设计方法--举例
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-6.4.2 时序逻辑电路的动态特性分析
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-7.0 半导体存储器绪论
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-7.1 半导体存储器概述和分类
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-7.2-1 ROM的结构和工作原理
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-7.2-2 可编程ROM1
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-7.2-3 可编程ROM2
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-7.3 RAM的结构和工作原理
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-7.4-1 存储器容量的扩展-位扩展
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-7.4-2 存储器容量的扩展-字扩展
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-7.5 用存储器实现组合逻辑电路
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-第九周--第九周作业
-8.1 可编程逻辑器件概述
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-8.2-8.3-8.4 可编程逻辑器件-FPLA/PAL/GAL
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-8.5-8.6-8.7 可编程逻辑器件-EPLD/CPLD/FPGA
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-8.8-8.9 可编程逻辑器件-ISPGDS、PLD的使用
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-10.1-1 脉冲波形的产生和整形概述
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-10.1-2-10.2.1 门电路组成的施密特触发器
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-10.2.2 集成施密特触发器
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-10.2.3 施密特触发器的主要特点和应用
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-10.3.1-1-1 积分型单稳态触发器--结构和工作原理
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-10.3.1-1-2 积分型单稳态触发器--性能参数计算
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-10.3.1-2-1 微分型单稳态触发器--结构和工作原理
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-10.3.1-2-2 微分型单稳态触发器--性能参数计算
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-10.3.2 集成单稳态触发器
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-10.4.1 用施密特触发器构成的多谐振荡器
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-10.4.2 对称式多谐振荡器
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-10.4.3 非对称式多谐振荡器
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-第十周--第十周作业
-10.4.4 环形振荡器
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-10.4.5 石英晶体多谐振荡器
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-10.5 脉冲电路的分析方法
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-10.6.1 555定时器电路的结构与功能
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-10.6.2 用555定时器接成施密特触发器
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-10.6.3 用556定时器接成单稳态触发器
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-10.6.4 用557定时器接成多谐振荡器
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-11.1 数模和模数转换概述
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-11.2.1 权电阻网络D/A转换器
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-11.2.2 倒T型电阻网络D/A转换器
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-11.2.3 具有双极性输出的电阻网络D/A转换器
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-11.2.4 D/A转换器的转换精度和速度
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-11.3.1 A/D转换的基本原理
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-11.3.2 采样保持电路
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-11.3.3 并联比较型A/D转换器
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-11.3.4-1 反馈比较型A/D转换器--计数型
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-11.3.4-2 反馈比较型A/D转换器--逐次渐进型
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-11.3.5 双积分型和V-F型A/D转换器
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-第十一周--第十一周作业
-I-概述、电路设计及功能仿真
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-II-指定芯片及时序仿真
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-III-选外设（自动化）、锁定引脚并生成下载文件
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-IV-电路扩展设计
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-V-用Verilog描述状态机电路
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