【数电】常见时序逻辑电路设计和分析
本文目的:一是对真题常考题型总结,二是对常见时序电路设计方法进行归纳,给后面看这个文档的人留有一点有价值的东西。
1.不同模计数器设计




2.序列信号产生和检测电路
2.1序列信号产生电路
2.1.1设计思路
主要设计思路有三种
1)移位寄存器型
移位寄存器型+门电路/数据选择器
2)计数型
计数器+门电路/数据选择器
3)触发器
下面以一道经典例题为例,分别按照上述三种方法设计一个序列信号产生电路
2.1.2设计方法
2.1.2.1移存型





用D触发器或74194的设计思路一样,因为74194本身也可基于D触发器实现。
2.1.2.2计数型

实际上可用74161+MUX设计更长的序列。
2.1.2.3触发器


需要注意有效状态小于总状态个数时,需要注意检查自启动!
2.1.3相关真题

真题常考「移存型」或「计数型」,解题首先需要充分理解题意,再根据题意确定要产生的序列信号。
2.1.3.1移存型
1)题一


注意是上升沿触发,有一个序列信号是CP信号。
2)题二


相当于将74194换成用D触发器实现,实质上没区别。
2.1.3.2计数型
23年Q8



2.2序列信号检测电路
2.2.1设计思路
设计步骤:
1)画状态图
根据序列是可重复还是不可重复,画状态图,有Mealy和Moore型两种设计方法
2)列状态表
3)状态分配
4)确定激励方程和输出方程
5)电路实现
2.2.2设计方法

用Moore型至少需要三个触发器,而用Mealy型只需要两个,所以这里选择用后者来实现。



2.2.3相关真题
2.2.3.1真题一
15年Q9

2.2.3.2真题二
23年Q9




3.分频器设计
21年Q8





4.异步时序电路分析
4.1分析方法
分析步骤:
1)写时钟信号方程组
确定每个触发器的时钟触发信号表达式(这也是和同步时序电路分析最大的不同)
2)确定驱动方程组、状态方程组和输出方程组
其中状态方程组触发态配合cpn,原始状态配合cpn非。
只有前面的时钟触发信号满足情况下,cpn=1,表示进入下一个状态。否则维持cpn非=1,表示维持原样。
3)列转换表和画状态图
检查电路是否可以自启动。
4.2实例讲解
以《电子技术基础 数字部分》第7版 康华光 书上6.4.1题为例,介绍异步时序电路分析步骤。


注意两点:
1)Q2=0时,clk上升沿,cp1和cp0为1;
Q2=1,clk下降沿,cp1和cp0为1;
2)只有Q1从1->0时,cp2=1。

经检查可以满足自启动的要求。
5.参考资料
序列信号产生电路
1.[数字电路基础]序列信号发生器 数电期末必备,真的不难33_哔哩哔哩_bilibili
2.序列信号发生电路_哔哩哔哩_bilibili
3.https://zhuanlan.zhihu.com/p/659677889
序列信号检测电路
1.同步时序逻辑电路设计(序列检测器)_哔哩哔哩_bilibili
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