??????? (Latch and Flip-Flop)

							   閂鎖器與正反器
(Latch and Flip-Flop)
組合邏輯電路(Combinational Logic):
 輸出的信號完全由輸入信號來決定。
序向邏輯電路(Sequential Logic):
 輸出的信號是由輸入信號與電路本身的狀態
 來共同決定，電路中的記憶體記憶電路的狀
 態。邏輯電路的記憶體以正反器為主。
正反器(Flip-Flop)的種類:
1, S-R 正反器。

2, J-K 正反器。

3, D type 正反器。

4, T type 正反器。

5, 主僕式正反器。
1, RS閂鎖器(NAND)




      (a) 邏輯電路圖




      ( b) 波形圖
2. RS閂鎖器(NOR)




     (a) 邏輯電路圖




      ( b) 波形圖
           S   R   次狀態輸出 Qn1

R     Q    0   0       Q    n
                                     記憶

           0   1        0            清除
S     Q
           1   0        1            設定

           1   1        X            無效

(a) 邏輯符號
               (b) SR Flip Flop真值表
     3,有致能控制的RS閂鎖器
               NAND2
S      INPUT                 NAND2
        VCC
                                     OUTPUT   Q
               inst2
                             inst


CP     INPUT
        VCC



                             NAND2
               NAND2
                                     OUTPUT   Qb
R      INPUT
        VCC                  inst1
               inst3


                       (a) 邏輯電路圖




                        ( b) 波形圖
                CP   S   R    次狀態輸出 Qn1

                 0   X   X        Q    n
                                             狀態不變

     R     Q     1   0   0        Q    n
                                              記憶
CP
                 1   0   1         0          清除
     S     Q
                 1   1   0         1          設定

                 1   1   1         X          無效

     (a) 邏輯符號
                             (b) 時脈 SR 真值表
時脈   現狀態輸出         輸入       次狀態輸出

CP    Q    n   S        R    Qn 1



0      0       X        X      0
0      1       X        X      1
1      0       0        0      0
1      0       0        1      0
1      0       1        0      1
1      0       1        1   X(不允許)
1      1       0        0      1
1      1       0        1      0
1      1       1        0      1
1      1       1        1   X(不允許)

      時脈控制 SR 正反器真值表
正反器之觸發(Triggered)

正緣                  負緣




      正緣與負緣時脈訊號
觸發信號產生器
      正緣觸發SR正反器.
                              NAND2
S     INPUT                           NAND2
       VCC
                                                 OUTPUT   Q
              trig            inst1
                                      inst3
CLK   INPUT
       VCC           CP   A


                                         NAND2
              inst            NAND2
                                                 OUTPUT   Qb
R     INPUT
       VCC                               inst4
                              inst2


                              (a) 邏輯電路圖




                              ( b) 波形圖
      負緣觸發SR正反器.
                            NAND2
S     INPUT                         NAND2
       VCC
                                                OUTPUT   Q
              ntrig         inst1
                                    inst3
CLK   INPUT
       VCC       CLK   CP


                                        NAND2
              inst          NAND2
                                                OUTPUT   Qb
R     INPUT
       VCC                              inst4
                            inst2


                            (a) 邏輯電路圖




                             ( b) 波形圖
     SR F.F. 邏輯符號


 S     Q            S     Q

 CLK                CLK

R      Q            R     Q


(a)正緣觸發邏        (b)負緣觸發邏
   輯符號             輯符號
  SR F.F. 真值表與激勵表




特性方程式:   Qn 1  S  RQn
JK Flip-Flop 電路




      (a) 邏輯電路圖




       ( b) 波形圖
 JK F.F.邏輯符號


J      Q        J     Q
 CLK            CLK

K      Q        K     Q

(a)正緣觸發邏       (b)負緣觸發邏
   輯符號            輯符號
  JK F.F. 真值表與激勵表




特性方程式:   Qn1  J Qn  KQn
              D type F.F.電路
                                             NAND2
D     INPUT                                          NAND2
       VCC
                                                             OUTPUT   Q




                                       NOT
                               inst5
                                             inst2
                                                     inst
              trig

CLK   INPUT
       VCC           CP   A
                                                     NAND2
                                             NAND2
                                                             OUTPUT   Qb

              inst4                                  inst1
                                             inst3


                              (a) 邏輯電路圖




                                       ( b) 波形圖
D type F.F.邏輯符號


D      Q    D     Q
 CLK        CLK

       Q          Q

(a)正緣觸發邏   (b)負緣觸發邏
   輯符號        輯符號
D type F.F. 真值表與激勵表




特性方程式:   Qn 1  D
      T type F.F.電路圖
                            VCC


                  TFF
         INPUT
                            PRN       OUTPUT
T                       T         Q            Q
          VCC
CLK      INPUT
          VCC

                         CLRN
                  inst


                         VCC




                 (a) 邏輯電路圖




                 ( b) 波形圖
T type F.F. 真值表與激勵表




特性方程式:   Qn1  TQn  T Qn
        主僕式JK正反器

                                                         OUTPUT   X
              JKFF                      JKFF
      INPUT
                     PRN                       PRN       OUTPUT
J                J          Q             J          Q            Y
       VCC
CLK   INPUT
       VCC
K     INPUT                     NOT
       VCC       K                        K
                     CLRN                    CLRN
              inst              inst2   inst1

               NOT

                inst3
模擬波形
  序向邏輯電路設計步驟

1,使用狀態圖表示電路功能.

2,根據電路需求,決定所需的要的正反器種類及數量

3,把狀態圖用狀態表來表示,並寫出其激勵表.

4, 使用卡諾圖化簡,求其最簡電路.

5, 劃出其邏輯電路.
           狀態圖

狀態圖(State Diagram)是以圖形來描述序向邏輯電路
之狀態轉換過程、輸入與輸出之間關係。


                     輸入/輸出
              x/y
     A                   B
            狀態轉移方向
   狀態名稱
For example 1:
   設計一個MOD8的計數器. (0~7)

1, 其狀態圖如下:
2, 需要3個正反器,我們選用D type

 Flip-Flop來設計此電路.
3,狀態表,激勵表及卡諾圖
4, 卡諾圖化簡




     Dc  Qc QbQa  Qc Qb  Qc Qa
    Db  Qb Qa  Qb Qa
    Da  Qa
5, 邏輯電路圖
6, 模擬波形
2a, 我們選用 JK Flip-Flop來設計
此電路.
3a, 狀態表,激勵表及卡諾圖
4a, 卡諾圖化簡




 J c  K c  Qb Q a   J b  K b  Qa   Ja  Ka  1
5a, 邏輯電路圖
6a, 模擬波形
 For example 2:
 試設計一電路,其計數方式為
 13571 循環.
其狀態圖如下:
2, 需要3個正反器,我們選用 JK
Flip-Flop來設計此電路.
3, 狀態表,激勵表及卡諾圖
3, 狀態表,激勵表及卡諾圖




    J c  Qb   K c  Qb
    Ka  0     Jb  Kb  J a  1
4, 邏輯電路圖
5, 模擬波形
2a, 我們選用 T type Flip-Flop來設計
此電路.
3a, 狀態表,激勵表及卡諾圖




 Tc  Qb   Tb  1   Ta  0
4a, 邏輯電路圖
5a, 模擬波形
H.W.:

1,設計一電路,可循環展示你/妳的學號.

2,有一序向邏輯電路具一輸入x與輸出y之變數，
當電路偵測到輸入訊號之序列為1011時，則電
路會在接收到最後一個1之同時，在輸出端得到
1之訓訊號，而在其他之情況，電路之輸出皆為
0，試繪出可實現上述序向邏輯電路。