引言

??時(shí)序邏輯電路分為同步時(shí)序邏輯電路和異步時(shí)序邏輯電路兩大類。

一、時(shí)序邏輯電路的相關(guān)概念

??同步時(shí)序邏輯電路：有一個(gè)公共的時(shí)鐘信號(hào)（共享的系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào) Sys_Clk）（從一到多，可以理解為時(shí)鐘樹 Clock Tree），電路中各記憶元件受它嚴(yán)格的統(tǒng)一控制，只有在該時(shí)鐘信號(hào)有效沿（上升沿或者下降沿）到來時(shí)，記憶元件的狀態(tài)才會(huì)統(tǒng)一發(fā)生變化，從而使得時(shí)序電路的輸出發(fā)生變化，并且一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)有效沿只對應(yīng)一次記憶元件的狀態(tài)和電路輸出狀態(tài)的改變。也就是說，改變后的狀態(tài)將一直保持到下一個(gè)時(shí)鐘脈沖的到來，此時(shí)無論外部輸入 X 有無變化，狀態(tài)表中的每個(gè)狀態(tài)都是穩(wěn)定的；（比如 Ｄ 觸發(fā)器，只有當(dāng)上升沿到來時(shí)，寄存器才把 D 輸入端的數(shù)據(jù)（高低電平）傳到 Q 輸出端。）

??同步時(shí)序邏輯中最基本的儲(chǔ)存元件是觸發(fā)器。同步邏輯是時(shí)鐘之間有固定的因果關(guān)系。同步時(shí)序邏輯的核心邏輯用觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)，電路的主要信號(hào)、輸出信號(hào)都由時(shí)鐘信號(hào)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生，可以很好的避免毛刺、有利于器件移植、有利于 STA 等等。

??異步時(shí)序邏輯電路：不存在單一的主控時(shí)鐘，工作節(jié)奏不一致。主要是用于產(chǎn)生地址譯碼器、FIFO 和異步 RAM 的讀寫控制信號(hào)脈沖。除了可以使用帶時(shí)鐘的觸發(fā)器外，還可以使用不帶時(shí)鐘的觸發(fā)器和延遲元件作為存儲(chǔ)元件。由于異步電路沒有統(tǒng)一的時(shí)鐘，所以狀態(tài)變化的時(shí)刻不穩(wěn)定，因?yàn)殡娐窢顟B(tài)的改變除了可以由部分時(shí)鐘控制，還可以由外部輸入的變化直接引起。而通常輸入信號(hào)只在電路處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)才發(fā)生變化，也就是說一個(gè)時(shí)刻允許一個(gè)輸入發(fā)生變化，以避免輸入信號(hào)之間造成的競爭 - 冒險(xiǎn)現(xiàn)象。

??異步時(shí)序邏輯中最基本的元件是鎖存器。異步邏輯是時(shí)鐘之間沒有固定的因果關(guān)系。異步時(shí)序邏輯的核心邏輯使用組合電路實(shí)現(xiàn)，電路的主要信號(hào)、輸出信號(hào)不依賴于任何一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)。容易產(chǎn)生毛刺、不利于器件移植、不利于 STA 等等。

二、同步時(shí)序邏輯電路的分析方法

??分析一個(gè)時(shí)序邏輯電路（如下），就是要通過分析找出時(shí)序電路的邏輯功能來，具體地說，就是要求找出電路的狀態(tài)和輸出的狀態(tài)在輸入變量和時(shí)鐘信號(hào)作用下的變化規(guī)律。

時(shí)序邏輯電路

1、從給定的邏輯圖中寫出每個(gè)觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程（存儲(chǔ)電路中每個(gè)觸發(fā)器輸入信號(hào)的邏輯函數(shù)式）。

驅(qū)動(dòng)方程

2、將以上驅(qū)動(dòng)方程帶入相應(yīng)的觸發(fā)器的特性方程（例如 Q* = JQ' + K'Q），得出每個(gè)觸發(fā)器的狀態(tài)方程。

狀態(tài)方程

3、從給定的邏輯圖中寫出電路的輸出方程。

輸出方程

4、以上三個(gè)方程組成了時(shí)序電路的邏輯功能的描述方程，時(shí)序電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換全部過程的描述方式還有狀態(tài)轉(zhuǎn)換（真值）表、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、時(shí)序圖（波形圖）。

狀態(tài)轉(zhuǎn)換表

狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖

時(shí)序圖

三、異步時(shí)序邏輯電路的分析方法

??與同步時(shí)序邏輯電路的分析方法不同的是，在異步時(shí)序邏輯電路中，每次電路狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)換時(shí)并不是所有的觸發(fā)器都有時(shí)鐘信號(hào)（你需要找出每次電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)哪些觸發(fā)器被觸發(fā)哪些不被觸發(fā)），而只有那些有 “時(shí)鐘信號(hào)” 的觸發(fā)器才需要用特性方程去計(jì)算次態(tài)，沒有 “時(shí)鐘信號(hào)” 的觸發(fā)器將保持原來的狀態(tài)不變。