Галерея диаграмм связей Основы цифровой электронной техники (последовательные логические схемы)
«Краткое руководство по основам цифровых электронных технологий», Университет Цинхуа, Юй Мэнчан. Четвертое издание (глава 6 «Последовательные логические схемы») с подробным введением и исчерпывающим описанием. Надеюсь, оно поможет заинтересованным друзьям в обучении.
Отредактировано в 2023-11-30 19:34:02Основы технологии цифровой электроники
Глава 6. Последовательные логические схемы.
Обзор
Цифровые схемы делятся на две категории.
Комбинационная логическая схема: базовым элементом является вентильная схема.
Схема последовательной логики: базовым блоком является триггер.
Характеристики последовательных логических схем
Определение: Выход схемы в любой момент времени не только связан с входным сигналом в этот момент, но также зависит от исходного состояния схемы.
Принципиальная схема:
Характеристики схемы
1 Относится к фактору времени (CP)
2 компонента, содержащие память (триггеры)
Метод представления функции последовательной логической схемы
логическое выражение
Выходное уравнение: логическое выражение каждого выходного сигнала последовательной схемы.
Управляющее уравнение: логическое выражение синхронного входного сигнала каждого триггера.
Уравнение состояния:
Таблица состояний, карта Карно, диаграмма состояний, диаграмма последовательности
Классификация последовательных логических схем
Разделено по логической функции
прилавок
регистр
Регистр сдвига
чтение/запись памяти
генератор последовательных импульсов
Разделено по методу управления часами
Синхронная последовательная схема: триггеры совместно используют тактовый CP, и триггеры, статус которых должен обновляться, переключаются одновременно.
Асинхронная последовательная схема: все триггеры в схеме не используют общий тактовый процессор.
По характеристикам выходного сигнала
Тип Мура:
Мучнистый тип:
6.1 Основные методы анализа и проектирования последовательных логических схем
Аналитический метод
Этапы анализа:
Пример анализа: P247 Пример 6.1.1
основная концепция
Допустимое состояние. В последовательной схеме любое используемое состояние называется допустимым состоянием.
Недействительное состояние. В последовательных схемах любое неиспользуемое состояние называется недействительным состоянием.
Эффективный цикл. В последовательных схемах любой цикл, образованный допустимым состоянием, называется эффективным циклом.
Недопустимый цикл: Если недопустимое состояние образует цикл, то цикл такого типа называется недопустимым циклом.
Самозапуск: В последовательной схеме, хотя и существуют недопустимые состояния, они не образуют цикл. Такая последовательная схема называется самозапускающейся последовательной схемой.
Невозможно самозапуск: в последовательной схеме существуют недопустимые состояния, и между ними формируется цикл. Такая последовательная схема называется последовательной схемой, которая не может самозапуститься.
метод проектирования
этапы проектирования
1. Выполните логическую абстракцию и создайте исходную диаграмму состояний.
2. Упростите состояние и найдите простейшую диаграмму состояний.
3. Закодируйте в двоичном формате и нарисуйте закодированную диаграмму состояний.
Определите количество битов в двоичном коде:
4. Выберите тип триггера и найдите уравнение часов, уравнение выхода, уравнение состояния и уравнение управления.
5 Нарисуйте логическую схему
6. Проверьте, может ли спроектированная схема запускаться автоматически.
Пример конструкции: P251 Пример 6.1.2
6.2 Счетчик
Обзор
Определение счетчика: В цифровых схемах операция запоминания количества входных импульсов CP называется счетом, а электронная схема, способная реализовать операцию счета, называется счетчиком.
Применение счетчиков: деление частоты, синхронизация, генерация тактовых импульсов и последовательностей импульсов, выполнение цифровых операций и т. д.
Особенности счетчика
① Обычно последовательная схема типа Мура.
②Основным компонентом является тактовый триггер.
Классификация счетчиков
Классификация по системе счисления
двоичный счетчик
десятичный счетчик
N-базовый счетчик
Сортировать по методу подсчета
Добавление счетчика
Вниз счетчик
Реверсивный счетчик
Классификация по тактовому контролю
счетчик синхронизации
Асинхронный счетчик
Классификация по переключению компонентов
КМОП-счетчик
TTL-счетчик
двоичный счетчик
Двоичный синхронный счетчик
Количество эффективных состояний схемы M: количество входных импульсов, которые может запомнить счетчик.
3-битный двоичный счетчик синхронного сложения:
4-битный двоичный счетчик синхронного сложения:
n-битный двоичный счетчик синхронного сложения:
3-битный двоичный счетчик синхронного сложения
Правила подсчета:
Серийный перенос:
Параллельный перенос:
3-битный двоичный синхронный обратный счетчик
Правила подсчета:
Серийный перенос:
Встроенный двоичный синхронный счетчик сложения
74ЛС161
Логическая функциональная схема:
Список функций:
Асинхронный клиринг:
74ЛС163
Логическая функциональная схема: такая же, как 74LS161.
Список функций:
Двоичный асинхронный счетчик
3-битный двоичный асинхронный счетчик сложения
Диаграмма состояний:
Параллельный перенос:
Встроенный двоичный асинхронный счетчик
Счетчик две-восьмерка: 74197, 74LS197
Логическая функциональная схема:
Список функций:
Десятичный счетчик (код 8421BCD)
Десятичный синхронный счетчик
Десятичный счетчик синхронного сложения
Диаграмма состояний:
Десятичный синхронный обратный счетчик
Диаграмма состояний:
Встроенный десятичный синхронный счетчик сложения
74ЛС160
Логическая функциональная схема:
Список функций:
74162, 74С162, 74ЛС162
Логическая функциональная схема: такая же, как 74LS160.
Список функций:
десятичный асинхронный счетчик
Встроенный десятичный асинхронный счетчик: 74LS290
N-базовый счетчик
Как получить счетчик с основанием N, синхронно очищая нулевой конец или устанавливая конец числа в ноль
Основные шаги
Пример применения: P289 Пример 6.2.1
Как получить счетчик с основанием N, используя асинхронную очистку или установив конец числа в ноль
Основные шаги
Пример применения: P290 Пример 6.2.2
Расширение емкости счетчика
Интегрированные счетчики обычно оснащены входными и выходными клеммами для каскадирования. При правильном подключении можно получить счетчик большей емкости.