南邮数电第5章-异步时序电路的分析和设计.ppt

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1、异步计数器的分析和设计1一、异步计数器的分析特点：各触发器的CP脉冲不是同一个，以至状态翻转不在同一时刻发生。优点：同样性能的计数器，异步计数器结构比同步计数器简单。缺点：分析与设计比同步计数器复杂些。2例1：分析下图所示的异步计数器：C1R1J1KA3C1R1J1KA2C1R1J1KA1&A4Q1Q2Q3ZRDCP3解：1）Ji=Ki=12）Q1n+1=[Q1n]·CPQ2n+1=[Q2n]·Q1nQ3n+1=[Q3n]·Q2nZ=Q3Q2Q1C1R1J1KA3C1R1J1KA2C1R1J1KA1&A4Q1Q2Q3ZRDCP43）列状态转移表：序号Q3nQ2nQ1nQ

2、3n+1Q2n+1Q1n+1Z0000001010010100201001103011100041001010510111006110111071110001C1R1J1KA3C1R1J1KA2C1R1J1KA1&A4Q1Q2Q3ZRDCP5电路的工作波形图CPQ1Q2Q3Z123456780101010100110011000011110002分频4分频8分频逢八进一6M=2n的异步二进制加法计数器的一般规律；M=2n的异步二进制减法计数器的一般规律。7例2：分析下图异步计数器的功能RC11K&1JC1R1J1KC1R1J1KCPRD8解：1）激励方程：J1=Q3nK1=1J2=

3、K2=1J3=Q1n·Q2nK3=Q1n2）状态方程：Q1n+1=[Q3nQ1n]·CPQ2n+1=[Q2n]·Q1n=[Q2n]·Q1nQ3n+1=[Q2nQ3nQ1n+Q1nQ3n]·CPRC11K&1JC1R1J1KC1R1J1KCPRD9CPQ3Q2Q101234000011010101100偏离状态0010001100101111100103）列状态转移表：Q1n+1=[Q3nQ1n]·CPQ2n+1=[Q2n]·Q1n=[Q2n]·Q1nQ3n+1=[Q2nQ3nQ1n+Q1nQ3n]·CP4）该计数器为M=

4、5具有自启动性的异步计数器。10二、异步计数器的设计在异步二进制计数器的基础上，用脉冲反馈法实现任意进制计数器。11例：用脉冲反馈法设计异步8421BCD码计数器。解：1）首先用4个T’FF实现M=16的异步计数器；2）用异步复0法实现M=10的计数器，用基本SRFF实现可靠复位；12C3R3J3KC2R2J2KC1R1J1KQ1Q2Q3RDCPC4R4J4KQ4&&&SRQQDD13）电路图：13一般异步时序电路的分析和设计14脉冲型异步时序电路的分析与设计1.分析1DRC1QAA1DC1QBBZ1xCPQAZ=QBCPx12345678逻辑图波形图152.设计：可采用与同步时序

5、电路设计的方法，应注意时钟脉冲的选取。例：用D触发器设计x1-x2-x3序列检测器（如下图），它有三个输入x1，x2，x3，一个输出z。x1，x2，x3各为串行的随机输入信号，并且它们不会有两个或两个以上同时为1，仅在x1，x2，x3分别依次来正脉冲（即逻辑1）时，输出z才为1，其它情况z为0时序电路zx1x2x3设S0为起始状态，未依次接收x1，x2，x3来1；S1为首先接收到x1=1；S2为依次接收到x1=1，x2=1；S3为依次接收x1，x2，x3来1。16x1x2x3Z=0S0010Z=0S2Z=1S3Z=0S100110010010001000100110001001000

6、1状态图17181920x1y1C11D1x2x31&1&2y2C11Dz&脉冲型异步时序电路21异步时序电路结构图y1ykY1Ykz1z2zmx1x2xn内部输入内部输出输入信号输出信号组合逻辑电路记忆电路t1tk状态变量激励信号电位型异步时序电路的分析与设计1.电位型异步时序电路和流程表22&&Q12&&Qz2z1t2t121Y1Y2Y1Y2(z2z1)y1y2232.分析写出状态方程和输出方程列出流程表，标出稳定状态选定起始状态，画出状态图和波形图试分析维持阻塞电路。C为时钟端，D为输入信号，两者不允许同时改变维持－阻塞电路&&Y1Z2(Y2)t2t

7、1DC&&Y2y1y2Z1(Y1)组合电路24next25用S11，S01，S10分别表示y2y1＝11，01，10CD/z2z1S11S10S0101/1100/1100/1101/1111/1011/1010/1000/1101/1110/0110/0111/01CDz2z1S11S11S11S11S11S10S10S01S01back26时序逻辑电路小结1.分析方法对于一般的异步时序电路，可采用与同步时序电路相同的分析方法，但要注意每个触发器的时钟脉