时序逻辑电路任一时刻的输出状态不仅取决于当时的输入信号,还与电路原来的状态有关,即时序逻辑电路具有“记忆”的功能。因而时序逻辑电路中必须含有记忆能力的存储器件,最常用的是触发器。
一般说来,时序逻辑电路由两部分组成:一部分是组合逻辑电路,由逻辑门电路组成;另一部分是触发器电路,由触发器组成,具有储存功能。对于简单的时序逻辑电路可以没有组合逻辑电路,但不能没有触发器电路,触发器元件是时序逻辑电路的基本元件。时序逻辑电路的结构框图如图1所示。
图1 时序逻辑电路的结构框图
图中,x1,…,xi表示输入信号;y1,…yj表示输出信号;d1,…,dm表示触发器电路的输入信号;q1,…,qk表示触发器电路的输出信号;cp表示时钟脉冲。触发器是在时钟信号的控制下动作。这些信号之间的逻辑关系可用下列3个方程组来描述,即
(1)
(2)
(3)
式(1)是各触发器的输入方程,称为时序逻辑电路的驱动方程,式(2)是各触发器的输出方程,称为时序逻辑电路的状态方程,式(3)称为时序逻辑电路的输出方程。其中,q1n,…,qkn表示各触发器的原态,q1n+1,…,qkn+1表示各触发器的次态。