《電工與電子技術》觸發(fā)器和時序邏輯電路

觸發(fā)器和時序邏輯電路第一節(jié)脈沖信號與脈沖電路第二節(jié)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器第三節(jié)

寄存器第四節(jié)計數(shù)器第五節(jié)D/A轉(zhuǎn)換器和A/D轉(zhuǎn)換器觸發(fā)器和時序邏輯電路觸發(fā)器是時序邏輯電路的基本單元，而時序邏輯電路是數(shù)字系統(tǒng)中非常重要的一類電路，具有記憶功能。本章主要介紹脈沖信號與脈沖電路、雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、時序邏輯電路、A/D及D/A轉(zhuǎn)換器。重點討論RS觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、D觸發(fā)器以及常見時序邏輯電路（計數(shù)器、寄存器）的電路結(jié)構，基本工作原理和邏輯功能。觸發(fā)器和時序邏輯電路

1．了解脈沖信號與脈沖電路、雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、時序邏輯電路、A/D及D/A轉(zhuǎn)換器的主要應用。

2．掌握觸發(fā)器以及常見時序邏輯電路（計數(shù)器、寄存器）的電路結(jié)構及使用方法。3．能夠掌握觸發(fā)器以及常見時序邏輯電路（計數(shù)器、寄存器）的基本工作原理和邏輯功能。第一節(jié)脈沖信號與脈沖電路一、脈沖信號脈沖這個詞包含著脈動和短促的意思，日常生活中處處存在著脈沖，例如脈搏、撥盤式電話、電視機的幀輸出等。脈沖信號是指一種持續(xù)時間極短的電壓或電流形式。從廣義上講，凡不具有連續(xù)正弦形狀的波形，幾乎都可以稱為脈沖信號。如圖12-1所示各種常見的脈沖信號。在數(shù)字電路中，用得最多的是矩形波脈沖信號，它的實際波形如圖12-2所示。第一節(jié)脈沖信號與脈沖電路實際矩形脈沖波形的主要參數(shù)如下：脈沖幅度：脈沖信號變化的最大值。脈沖前沿：脈沖信號從0.1上升到0.9所需的時間。脈沖后沿：脈沖信號從0.9下降到0.1所需的時間。脈沖寬度：從脈沖前沿的0.5處到后沿的0.5處的時間間隔，也稱為脈沖持續(xù)時間。脈沖周期：周期性脈沖信號，相鄰兩個脈沖信號出現(xiàn)的時間間隔。脈沖頻率：周期性脈沖信號，每秒出現(xiàn)的脈沖次數(shù)。頻率與周期的關系為：第一節(jié)脈沖信號與脈沖電路脈沖信號有正脈沖和負脈沖之分。如果脈沖信號躍變后的值比初始值高，則為正脈沖，如圖12-3（a）所示；反之，則為負脈沖，如圖12-3（b）所示。第一節(jié)脈沖信號與脈沖電路二、脈沖電路脈沖電路是用來處理脈沖信號的電路。脈沖電路可以用分立元件晶體管、場效應晶體管作為開關和或電路構成，也可以由集成邏輯門電路或集成運算放大器和電路構成。對于脈沖電路，分析的重點不在于電路的放大倍數(shù)、頻率響應以及非線性失真等，而是著重分析輸入、輸出波形的形狀、幅度及周期等。1.脈沖電路與數(shù)字電路的關系當數(shù)字電路的基本單元不斷地在0和1兩種狀態(tài)之間快速轉(zhuǎn)換時，其信號波形將是一系列的矩形脈沖波。由于這種矩形波也是一種脈沖信號，所以從這個意義上說，數(shù)字電路也是一種脈沖電路。但是，從電路分析研究的方法來說，脈沖電路與數(shù)字電路屬于不同范疇的電路。數(shù)字電路分析的重點是電路的邏輯功能，分析的方法是邏輯分析，所用的數(shù)學工具是邏輯代數(shù)。第一節(jié)脈沖信號與脈沖電路2.脈沖電路的發(fā)展和應用脈沖的廣泛應用，還是在雷達、電視等出現(xiàn)以后，在這些設備里，脈沖已成為主要波形。隨著雷達、電視和電子測量技術的發(fā)展，應用的波形種類越來越多，對脈沖波形的要求也越來越嚴格，因而對脈沖的研究逐漸成為電子技術的一個重要分支，稱為脈沖技術?，F(xiàn)在不僅在雷達、電視中，而且在數(shù)字通信、測量儀表、自動控制和一系列電子設備中，都廣泛采用了脈沖技術。第二節(jié)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一、RS觸發(fā)器1.基本RS觸發(fā)器第二節(jié)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器第二節(jié)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器第二節(jié)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器第二節(jié)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器第二節(jié)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器2.同步RS觸發(fā)器第二節(jié)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器第二節(jié)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器第二節(jié)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器第二節(jié)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器第二節(jié)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器第二節(jié)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器二、JK觸發(fā)器第二節(jié)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器第二節(jié)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器第二節(jié)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器第二節(jié)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器第二節(jié)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器三、D觸發(fā)器第二節(jié)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器它的邏輯功能是：當時針脈沖的前沿到來后，它的輸出將成為輸入D的狀態(tài)。第二節(jié)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器四、T觸發(fā)器在某些應用場合下，需要這樣一種邏輯功能的觸發(fā)器，當控制信號T＝1時，每來一個CP信號它的狀態(tài)就翻轉(zhuǎn)一次；而當T＝0時，CP信號到達后它的狀態(tài)保持不變。具備這種邏輯功能的觸發(fā)器叫做T觸發(fā)器。它的邏輯狀態(tài)表如表12-5所示。第二節(jié)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器第三節(jié)寄存器邏輯門和觸發(fā)器可以組成各種邏輯部件，如寄存器，它可以用來暫時存放參與運算的數(shù)碼和運算結(jié)果。一個觸發(fā)器只能寄存一位二進制數(shù)碼，有n個觸發(fā)器就可以寄存n位二進制數(shù)碼，常用有4位、8位、16位寄存器。寄存器存放數(shù)碼的方式有并行和串行兩種。并行方式就是數(shù)碼各位從各對應位輸入端同時輸入到寄存器中，串行方式就是數(shù)碼從一個輸入端逐位輸入到寄存器中。從寄存器取出數(shù)碼的方式也有并行和串行兩種。在并行方式中，被取出的數(shù)碼各位在對應的各位的輸出端上同時出現(xiàn)；在串行方式中，被取出的數(shù)碼在一個輸出端逐位出現(xiàn)。寄存器通常分為兩大類：數(shù)碼寄存器和移位寄存器，下面分別進行介紹。第三節(jié)寄存器一、數(shù)碼寄存器數(shù)碼寄存器只有寄存數(shù)碼和清除數(shù)碼的功能。圖12-13是采用基本RS觸發(fā)器構成的4位并行輸入數(shù)碼寄存器。第三節(jié)寄存器第三節(jié)寄存器二、移位寄存器第三節(jié)寄存器第三節(jié)寄存器第四節(jié)計數(shù)器在數(shù)字系統(tǒng)中，常需要對時鐘脈沖的個數(shù)進行計數(shù)，以實現(xiàn)測量、運算和控制等功能。具有計數(shù)功能的電路，稱為計數(shù)器。計數(shù)器的種類繁多，按計數(shù)器中數(shù)字的變化規(guī)律可分為加法計數(shù)器、減法計數(shù)器和可逆計數(shù)器；按計數(shù)器中觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)的時序異同可分為同步計數(shù)器和異步計數(shù)器；按計數(shù)體制可分為二進制計數(shù)器和任意進制計數(shù)器。下面分別討論異步二進制加法計數(shù)器和異步十進制加法計數(shù)器。第四節(jié)計數(shù)器一、二進制計數(shù)器第四節(jié)計數(shù)器第四節(jié)計數(shù)器第四節(jié)計數(shù)器二、十進制計數(shù)器第四節(jié)計數(shù)器第四節(jié)計數(shù)器第五節(jié)D/A轉(zhuǎn)換器和A/D轉(zhuǎn)換器在電子技術中，模擬量和數(shù)字量的互相轉(zhuǎn)換是很重要的。例如用電子計算機對生產(chǎn)過程進行控制時，首先要將被控制的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，才能送到數(shù)字計算機中去進行運算和處理；然后又要將處理得出的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量，才能實現(xiàn)對被控制的模擬量進行控制。數(shù)/模轉(zhuǎn)換器和模/數(shù)轉(zhuǎn)換器是計算機與外部設備的重要接口，也是數(shù)字測量和數(shù)字控制系統(tǒng)的重要部件。隨著微機和集成電路的發(fā)展，數(shù)/模轉(zhuǎn)換器和模/數(shù)轉(zhuǎn)換器應用越來越普遍。將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的裝置稱為—數(shù)轉(zhuǎn)換器（簡稱A/D轉(zhuǎn)換器或ADC），將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量的裝置稱為數(shù)—模轉(zhuǎn)換器（簡稱D/A轉(zhuǎn)換器或DAC）。下面對數(shù)/模和模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的基本概念和基本原理作簡要介紹。第五節(jié)D/A轉(zhuǎn)換器和A/D轉(zhuǎn)換器一、D/A轉(zhuǎn)換器第五節(jié)D/A轉(zhuǎn)換器和A/D轉(zhuǎn)換器第五節(jié)D/A轉(zhuǎn)換器和A/D轉(zhuǎn)換器第五節(jié)D/A轉(zhuǎn)換器和A/D轉(zhuǎn)換器第五節(jié)D/A轉(zhuǎn)換器和A/D轉(zhuǎn)換器第五節(jié)D/A轉(zhuǎn)換器和A/D轉(zhuǎn)換器第五節(jié)D/A轉(zhuǎn)換器和A/D轉(zhuǎn)換器第五節(jié)D/A轉(zhuǎn)換器和A/D轉(zhuǎn)換器二、A/D轉(zhuǎn)換器模/數(shù)轉(zhuǎn)換器與數(shù)/模轉(zhuǎn)換器相反，它的任務是將模擬量輸入信號（如電壓或電流信號）轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸出。模/數(shù)轉(zhuǎn)換器類型也較多，目前，一般用的大多是單片集成模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，其種類很多，例如ADC0801、ADC0804、ADC0809等。ADC0809是8位逐次逼近型模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，