时序逻辑电路.doc

1简介在数字电路通常分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类,组合逻辑电路的有关内容在前面的章节里已经作了介绍,组合逻辑电路的特点是输入的变化直接反映了输出的变化,其输出的状态仅取决于输入的当前的状态,与输入、输出的原始状态无关,而时序电路是一种输出不仅与当前的输入有关,而且与其输出状态的原始状态有关,其相当于在组合逻辑的输入端加上了一个反馈输入,在其电路中有一个存储电路,其可以将输出的状态保持住,我们可以用下图的框图来描述时序电路的构成。从上面的图上可以看出,其输出是输入及输出前一个时刻的状态的函数,这时就无法用组合逻辑电路的函数表达式的方法来表示其输出函数表达式了,在这里引入了现态(Presentstate)和次态(NextState)的概念,当现态表示现在的状态(通常用Qn来表示),而次态表示输入发生变化后其输出的状态(通常用Qn1表示),那么输入变化后的输出状态表示为Qn1=f(X,Qn)其中:X为输入变量。下面通过两个波形图来帮助建立时序电路中存储器的概念:从上图a图中可以看出,其图中有四段输入RS都为0的情况,但其输出Q的状态不同,这取决于输出的原始状态;而b图中的输入与图a相同,但多了一个CP,这时输出Q不仅取决于输入RS、输出Q2的原始状态,而且取决CP的状态,仅当CP为高电平时,输入的状态才能影响输出的状态。通常将上面的两种类型分为两种形式的存储器电路:锁存器(Latch)和触发器(Flip-flop),其两者的区别在于其输出状态的变化是否取决于CP(时钟脉冲ClockPlus)。将图a所有的电路称为锁存器,而b图所示的电路称为触发器电路。时序逻辑电路的特点:任意时刻的输出不仅取决于该时刻的输入,而且还和电路原来的状态有关,所以时序电路具有记忆功能。编辑本段特点时序逻辑电路其任一时刻的输出不仅取决于该时刻的输入,而且还与过去各时刻的输入有关。常见的时序逻辑电路有触发器、计数器、寄存器等。由于时序逻辑电路具有存储或记忆的功能,检修起来就比较复杂。带有时序逻辑电路的数字电路主要故障分析::时钟是整个系统的同步信号,当时钟出现故障时会带来整体的功能故障。时钟脉冲丢失会导致系统数据总线、地址总线或控制总线没有动作。时钟脉冲的速率、振幅、宽度、形状及相位发生变化均可能引发故障。:含有微处理器(MPU)的设备,即使是最小系统,一般都具有复位功能。复位脉冲在系统上电时加载到MPU上,或在特定情况下使程序回到最初状态(例如,看门狗Watchdog程序)。当复位脉冲不3能发生、信号过窄、信号幅度不对、转换中有干扰或转换太慢时,程序就可能在错误的地址启动,导致程序混乱。:总线传递指令系列和控制事件,一般有地址总线、数据总线和控制总线。当总线即使只有一位发生错误时,也会严重影响系统功能,出现错误寻址、错误数据或错误操作等。总线错误可能发生在总线驱动器中,也可能发生在接收数据位的其它元件中。:带微处理器(MPU)的系统一般都能够响应中断信号或设备请求,产生控制逻辑,以暂时中断程序执行,转到特殊程序,为中断设备服务,然后自动回到主程序。中断错误主要是中断线路粘附(此时系统操作非常缓慢)或受到干扰(系统错误响应中断请求)。:长的并行总线和控制线可能会发生交互串扰和传输线故障,表现为相邻的信号线出现尖峰脉冲(交互串扰