同步時序邏輯電路的主要工作特點是,隨著時間的推移和外部輸入的不斷變化,在時鐘脈沖作用下電路的狀態(tài)和輸出將發(fā)生相應變化。因此,分析的關鍵是找出電路狀態(tài)和輸出隨輸入變化而變化的規(guī)律,以便確定其邏輯功能。
分析同步時序電路有兩種常用的方法,一種是表格法,另一種是代數(shù)法。
例如 采用表格法分析圖1所示同步時序邏輯電路。
圖1
解 由圖1可知,該電路的存儲電路是兩個j-k觸發(fā)器,組合電路是一個異或門,電路的輸入為x,電路的狀態(tài)y2、y1即電路的輸出,因此,它屬于moore型電路的特例。
① 寫出輸出函數(shù)表達式和激勵函數(shù)表達式
該電路的輸出即為狀態(tài),故只需寫出激勵函數(shù)表達式。由邏輯電路圖可知,各觸發(fā)器的激勵函數(shù)表達式為
② 列出電路的次態(tài)真值表
填寫次態(tài)真值表時,應首先依次列出電路輸入和現(xiàn)態(tài)的所有取值組合;然后根據激勵函數(shù)表達式,填寫出每一組輸入和現(xiàn)態(tài)取值下各激勵函數(shù)的相應函數(shù)值;最后,根據表中的現(xiàn)態(tài)和激勵函數(shù)值以及相應觸發(fā)器的功能表填出每一種輸入和現(xiàn)態(tài)下的次態(tài)。該電路的次態(tài)真值表如表1所示?!?br>
表1
輸入
x
現(xiàn)態(tài)
y2 y1
激勵函數(shù)
j2 k2 ji k1
次態(tài)
0
0
0
0
1
1
1
1
00
01
10
11
00
01
10
11
0011
1111
0011
1111
1111
0011
1111
0011
0 1
1 0
1 1
0 0
1 1
0 0
0 1
1 0
③ 作出狀態(tài)表和狀態(tài)圖
根據表5.1所示的次態(tài)真值表,可作出該電路的狀態(tài)表如表2所示,狀態(tài)圖如圖2所示。
表2
現(xiàn)態(tài)
y2 y1
次態(tài)
x=0
x=1
00
01
10
11
0 1
1 0
1 1
0 0
1 1
0 0
0 1
1 0
圖2
④ 用時間圖和文字描述電路的邏輯功能
時間圖反映了時序電路在某一給定初始狀態(tài)下,對典型輸入序列的響應。作時間圖時,一般先假設電路初始狀態(tài)并擬定一典型輸入序列,然后畫出在輸入序列作用下狀態(tài)和輸出響應序列的波形圖。
設給定電路的初始狀態(tài)為y2y1=00,輸入x為電平信號,典型輸入序列為111100000,則根據狀態(tài)表或狀態(tài)圖可作出電路的時間圖如圖3所示。
圖3
功能:由狀態(tài)圖和時間圖可以看出,該電路是一個2位二進制數(shù)可逆計數(shù)器。當電路輸入x=0時,可逆計數(shù)器進行加1計數(shù);當輸入x=1時,可逆計數(shù)器進行減1計數(shù)。