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什么是时序电路 它的工作原理是什么及如何分类

来源:电子之家 作者:华仔 浏览:8456

标签: 时序电路

摘要: 虽然每个数字电路系统可能包含有组合电路,但是在实际应用中绝大多数的系统还包括存储元件,我们将这样的系统描述为时序电路。

时序电路  

虽然每个数字电路系统可能包含有组合电路,但是在实际应用中绝大多数的系统还包括存储元件,我们将这样的系统描述为时序电路。  

时序电路,是由最基本的逻辑门电路加上反馈逻辑回路(输出到输入)或器件组合而成的电路,与组合电路最本质的区别在于时序电路具有记忆功能。 

时序电路的原理

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由图1知,时序电路由组合变换电路、存储电路和对外输出的组合电路三部分组成。一般情况下,称存储电路中保存的数据为时序电路的状态;外部输出Z有两种形式,一种是Z只与电路的现态相关,称为Moore型电路,一种是与电路的状态和外部输入相关,称为Mealy型电路。 

要分析时序电路,很多教材上要写第一步做什么、第二步做什么之类的,这种方法很容易让童鞋们死记硬背,误入歧途,较为合理的方法应该是抓住时序电路的本质,即是什么导致电路状态发生改变?电路的状态如何改变?电路的对外输出是什么规律?这三个问题搞清楚了,画出电路的状态迁移图,根据状态迁移图对其功能进行说明,简单的分析就算完成了。 

时序电路的分类 

时序逻辑电路通常可以按照电路的工作方式、电路输出对输入的依从关系或者输入信号的形式进行分类。 

按电路的工作方式分类  

一、按照电路的工作方式,时序逻辑电路可分为同步时序逻辑电路(简称同步时序电路)和异步时序逻辑电路(简称异步时序电路)两种类型。  

1.同步时序电路  

电路中所有触发器的CP脉冲都连接在同一个输入CP脉冲上。  

2.异步时序逻辑电路  

异步时序逻辑电路的存储电路可由触发器或延时元件组成,电路中没有统一的时钟信号同步,电路输入信号的变化将直接导致电路状态的变化。 

二、时序电路按输出信号的特点又可以分为米里(Mealy)型和摩尔(Moore)型时序电路两种。  

1、Mealy型时序电路的输出函数为 Z= F(X,Q),即某时刻的输出决定于该时刻的外部输入X和内部状态Q,如图所示的Mealy型串行加法器电路。在该电路中,ai、bi为串行数据输入,si为串行数据输出,si=ai+bi+ci-1,或si= ai+bi+Q。

1.jpg 

2、Moore型时序电路的输出函数为 Z = F(Q),如图所示的Moore型串行加法器电路。在该电路中串行数据输出si=Q1。Mealy型串行加法器电路和Moore型串行加法器电路具有相同的逻辑功能,但Moore型串行加法器电路的输出比Mealy型串行加法器的输出迟一个节拍。

2.jpg

三、按输入信号形式分类  

时序逻辑电路的输入信号可以是脉冲信号也可以是电平信号。根据输入信号形式的不同,时序逻辑电路通常又被分为脉冲型和电平型两种类型。 

四、按功能分类  

时序电路在功能上大致有以下三大类时序电路:控制型时序电路、检测型时序电路、计数型时序电路        

OTL电路 

OTL电路为推挽式无输出变压器功率放大电路。通常采用单电源供电,从两组串联的输出中点通过电容耦合输出信号。省去输出变压器的功率放大电路通常称为OTL(Output TransformerLess)电路。

OTL(Output transformerless )电路是一种没有输出变压器的功率放大电路。过去大功率的功率放大器多采用变压器耦合方式,以解决阻抗变换问题,使电路得到最佳负载值。

OTL电路特点 

它的特点是:采用互补对称电路(NPN、PNP参数一致,互补对称,均为射随组态,串联,中间两管子的射极作为输出),有输出电容,单电源供电,电路轻便可靠。 

“两组串联的输出中点”可理解为采用互补对称电路(NPN、PNP参数一致,互补对称,均为射随组态,串联,中间两管子的射极作为输出)。 

OTL电路的优点是只需要一组电源供电。缺点是需要能把一组电源变成了两组对称正、负电源的大电容;低频特性差。 

OTL电路的工作原理

OTL电路OTL电路为推挽式无输出变压器功率放大电路。通常采用单电源供电,从两组串联的输出中点通过电容耦合输出信号。OTL(Output transformerless )电路是一种没有输出变压器的功率放大电路。过去大功率的功率放大器多采用变压器耦合方式,以解决阻抗变换问题,使电路得到最佳负载值。但是,这种电路有体积大、笨重、频率特性不好等缺点,目前已较少使用,现在主流是BTL电路与OCL电路。OTL电路不再用输出变压器,而采用输出电容与负载连接的互补对称功率放大电路,使电路轻便、适于电路的集成化,只要输出电容的容量足够大,电路的频率特性也能保证,是最基础的一种功率放大电路。(右图的电路中有错误,二极管D1的存在是为了抬高T4基极电压,从而使T4处于预导通状态,防止交越失真,这样一个二极管在实际电路中往往是不够的,应该在原电路中再串接一个二极管,或者将二极管换为一个较大的电阻)。

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如图所示为OTL低频功率放大器。其中由晶体三极管T1组成推动级,T2、T3是一对参数对称的NPN和PNP型晶体三极管,他们组成互补推挽OTL功放电路。由于每一个管子都接成射极输出器形式,因此具有输出电阻低,负载能力强等优点,适合于作功率输出级。T1管工作于甲类状态,它的集电极电流Ic1的一部分流经电位器RW2及二极管D,给T2、T3提供偏压。调节RW2,可以使T2、T3得到适合的静态电流而工作于甲、乙类状态,以克服交越失真。静态时要求输出端中点A的电位UA=1/2UCC,可以通过调节RW1来实现,又由于RW1的一端接在A点,因此在电路中引入直流电压并联负反馈,一方面能够稳定放大器的静态工作点,同时也改善了非线性失真。 

当输入正弦交流信号Ui时,经T1放大、倒相后同时作用于T2、T3的基极,Ui的负半周使T2管导通(T3管截止),有电流通过负载RL,同时向电容C0充电,在Ui的正半周,T3导通(T2截止),则已充好的电容器C0起着电源的作用,通过负载RL放电,这样在RL上就得到完整的正弦波。  

C2和R构成自举电路,用于提高输出电压正半周的幅度,以得到大的动态范围。   

型号 厂商 价格
EPCOS 爱普科斯 /
STM32F103RCT6 ST ¥461.23
STM32F103C8T6 ST ¥84
STM32F103VET6 ST ¥426.57
STM32F103RET6 ST ¥780.82
STM8S003F3P6 ST ¥10.62
STM32F103VCT6 ST ¥275.84
STM32F103CBT6 ST ¥130.66
STM32F030C8T6 ST ¥18.11
N76E003AT20 NUVOTON ¥9.67