第38講第二十二章：時(shí)序邏輯電路二及第二十三章：脈沖電路一2010年新版

1、2、雙向移位寄存器 74LS194四位雙向移位寄存器具有左移、右移、并行數(shù)據(jù)輸入、保持、清除功能。1）從圖1中74LS194的圖形符號(hào)和引腳圖分析。SRG4是4位移位寄存器符號(hào)，D0D3并行數(shù)據(jù)輸入端、DSL左移串行數(shù)據(jù)輸入端、DSR右移串行數(shù)據(jù)輸入端、SA （M0）和SB （M1）（即9腳和10腳）工作方式控制端分別接電平開(kāi)關(guān)，置1或置0，CP時(shí)鐘輸入端接正向單次脈沖，清零端接負(fù)向單次脈沖，Q0Q3輸出端。表1 圖12）從試驗(yàn)結(jié)果（表1）74LS194的功能表分析。R=1（即=0）輸出腳15、14、13、12被復(fù)“0”，即清零。 =1時(shí)：SASB=00，M=0，輸出保持。SASB=10，M=

2、1，2腳被選中，CP上升沿時(shí)“1”右移輸入。SASB=01，M=2，7腳被選中，CP上升沿時(shí)“2”左移輸入SASB=11，M=3，腳3、4、5、6被選中，CP上升沿時(shí)數(shù)據(jù)并行輸入。因此，74LS194四位雙向移位寄存器具有左移、右移、并行數(shù)據(jù)輸入、保持、清除功能。題5.1 試用負(fù)邊沿JK觸發(fā)器和“與-或-非”門(mén)構(gòu)成一個(gè)四位數(shù)碼并行寄存和一個(gè)四位數(shù)碼串行輸入右移移位寄存器。解：令C是并行寄存數(shù)據(jù)和實(shí)現(xiàn)右向移位操作的控制端，其用JK觸發(fā)器構(gòu)成的框圖如圖所示： 令C=1并行存數(shù)，C=0時(shí)為右移串入后，得出各組合電路的邏輯函數(shù)，現(xiàn)以1J3和1K3函數(shù)為例,列出真值表，求出函數(shù)式，其它式子也照

3、此類(lèi)推。輸 入輸 出C Q2 D31J3 1K30 000 10 010 10 101 00 111 01 000 11 011 01 100 11 111 0D1DSR1J Q C11K 1 1J Q C11K 1 1J Q C11K 1 1J Q C11K 1  CPCQ3Q2Q1Q0D3D2D01&1&1&1&由四個(gè)函數(shù)式畫(huà)出的電路圖如圖所示：    題5.3 (1)試分析圖題 (a)、(b)所示計(jì)數(shù)器的模是多少?采用什么編碼進(jìn)行計(jì)數(shù)?(2)若計(jì)數(shù)脈沖頻率fCP為700Hz時(shí)，

4、從Q2端、Q0端輸出時(shí)的頻率各為多少?圖題5.20解：分析計(jì)數(shù)器電路有多種方法，列表法：以CP為順序，依次列出觸發(fā)器的初態(tài)、輸入，和次態(tài)，可以得出結(jié)論。但在異步計(jì)數(shù)器時(shí)，要注意有無(wú)CP 脈沖。寫(xiě)出各觸發(fā)器的狀態(tài)方程，依次設(shè)定初態(tài)，用計(jì)算方法求得次態(tài)，得出結(jié)論。同樣注意，狀方程有效必須有CP脈沖。寫(xiě)出各觸發(fā)器的狀態(tài)方程后，用填卡諾圖的方法，得出結(jié)論。下面用寫(xiě)出各觸發(fā)器狀態(tài)方程后，依次設(shè)定初態(tài)計(jì)算法為例：(a) 是一個(gè)同步計(jì)數(shù)器，各觸發(fā)器激勵(lì)方程觸發(fā)器激勵(lì)方程代入各自的特性方程求得狀態(tài)方程：依次設(shè)定初態(tài)，計(jì)算出次態(tài)如下：初態(tài)設(shè)定從開(kāi)始，001010011100001010， 000，000有狀態(tài)轉(zhuǎn)

5、換圖為：111000110 所以電路的模是M4，采用余1碼進(jìn)行計(jì)數(shù) 四分頻后，最高位的輸出頻率為 0010101017004175Hz，電路能自啟動(dòng)。 100 011(b) 電路是一個(gè)異步計(jì)數(shù)器，寫(xiě)出狀態(tài)方程的方法同上，但每個(gè)狀態(tài)方程后面要帶CP 方程，該狀態(tài)方程才有效。各級(jí)觸發(fā)器的狀態(tài)方程為：依次設(shè)定初態(tài)后，計(jì)算求得結(jié)果如下：111000001010011 所以電路的模為M7，采用421編碼進(jìn)行計(jì)數(shù)， 能自啟動(dòng)，最高位的輸出頻率為110101100 7007100Hz第23章 脈沖電路23.1 門(mén)電路組成的脈沖電路（多諧振蕩器）多諧振蕩器是一種自激振蕩器電路，該電路在接通電源后無(wú)需外接觸發(fā)信

6、號(hào)就能產(chǎn)生一定頻率和幅值的矩形脈沖或方波。由于矩形脈沖中含有豐富的高次諧波，故稱(chēng)為多諧振蕩器。另外多諧振蕩器在工作過(guò)程中不存在穩(wěn)定狀態(tài)，故又稱(chēng)為無(wú)穩(wěn)態(tài)電路。由門(mén)電路組成的多諧振蕩器有多種電路形式，但它們均具有如下共同特點(diǎn): 首先，電路中含有開(kāi)關(guān)器件，如門(mén)電路、電壓比較器、BJT 等。這些器件主要用來(lái)產(chǎn)生高、低電平；其次，具有反饋網(wǎng)絡(luò), 將輸出電壓恰當(dāng)?shù)胤答伣o開(kāi)關(guān)器件使之改變輸出狀態(tài)；另外，還有延遲環(huán)節(jié)，利用RC電路的充、放電特性可實(shí)現(xiàn)延時(shí)，以獲得所需要的振蕩頻率。在許多實(shí)用電路中，反饋網(wǎng)絡(luò)兼有延時(shí)作用。 一種由CMOS門(mén)電路組成的多諧振蕩器如下圖所示。其原理圖和工作波形分別如圖 (a

7、)、(b)所示。圖(a)中D1、D2、D3、D4均為保護(hù)二極管。圖由CMOS門(mén)電路組成的多諧振蕩器(a)多諧振蕩器原理圖（b)多諧振蕩器波形圖為了討論方便，在電路分析中，假定門(mén)電路的電壓傳輸特性曲線(xiàn)為理想化的折線(xiàn)，即開(kāi)門(mén)電平(VON) 和關(guān)門(mén)電平(VOFF)相等，這個(gè)理想化的開(kāi)門(mén)電平或關(guān)門(mén)電平稱(chēng)為門(mén)檻電平(或閾值電平)，記為Vth且設(shè)Vth=VDD/2。(1)第一暫穩(wěn)態(tài)及電路自動(dòng)翻轉(zhuǎn)的過(guò)程假定在t=0時(shí)接通電源，電容C尚未充電，電路初始狀態(tài)為vO1=VOH，v1=vO2=VOL 狀態(tài)，即第一暫穩(wěn)態(tài)。此時(shí)，電源VDD經(jīng)G1的TP管、R和G2的TN管給電容C充電，如圖(a)所示。隨著充電時(shí)間的增加

8、，v1的值不斷上升，當(dāng)v1達(dá)到Vth時(shí)，電路發(fā)生下述正反饋過(guò)程:這一正反饋過(guò)程瞬間完成，使vO1=VOL  vO2=VOH，電路進(jìn)入第二暫穩(wěn)態(tài)。   (2)第二暫穩(wěn)態(tài)及電路自動(dòng)翻轉(zhuǎn)的過(guò)程 電路進(jìn)入第二暫穩(wěn)態(tài)瞬間，v02由0V上跳至VDD，由于電容兩端電壓不斷突變，則v1也將上跳VDD，本應(yīng)升至VDD+Vth ，但由于保護(hù)二極管的鉗位作用，v1僅上跳至VDD+V+。隨后，電容C通過(guò)G2的TP、電阻R 和G1的TN放電，使v1下降，當(dāng)v1降至Vth后，電路又產(chǎn)生如下正反饋過(guò)程：從而使電路又回到第一暫穩(wěn)態(tài)，vO1=VOH，vO2=VOL。此后，電路重復(fù)上述過(guò)程，周而復(fù)始的從一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到另一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，在G2的輸出端得到方波。由上述分析不難看出，多諧振蕩器的兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)的轉(zhuǎn)換過(guò)程是通過(guò)電容C充、放電作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 在振蕩過(guò)程中，電路狀態(tài)的轉(zhuǎn)換主要取決于電容的充、放電，而轉(zhuǎn)換時(shí)刻則取決于v1的數(shù)值。根據(jù)以上分析所得電路在狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)v1的幾個(gè)特征值，可以計(jì)算出圖(b)中的 T1、T2的值。(1)T1的計(jì)算 對(duì)應(yīng)于第一暫穩(wěn)態(tài)，將圖10.1.2(b)中T1、T2作為時(shí)間起點(diǎn)，T1=t2-t1，v1(0+)=-V-0V,v1()=VDD