3.创建电路
(1)在元器件库中单击TTL74LS,选中74LS138D,单击OK确认。 (2)在元器件库中单击MICS,选中四输入与非门NAND4,单击OK确认。 (3)在元器件库中单击显示器件,选择小灯泡显示数据。为了便于观察,可将输入输出信号均接入小灯泡。
(4)在元器件库中单击字信号发生器,用它产生数码。
(5)在元器件库中选中电源和地,连接电路如图5-25所示。 4.观测输出
双击字信号发生器图标,在Control区,点击Cycle按钮,选择循环输出方式。单击Set按钮,在弹出的对话框内点击Up Counter,按逐个加一的递增方式进行编码。在Buffer Size中输入0008,单击Accept,接受设置。
在Trigger区,点击Internal,选择内部触发方式。 在Frequency区,设置输出频率为50Hz。
运行仿真开关,可以看到输入端的三个灯泡按000—111不停的闪亮,输出端在输入端为000、010、100、111时,灯泡变亮。符合逻辑函数的设计要求。
图5-25 74LS138译码器构成函数发生器
5.3.4竞争与冒险现象
由于组合逻辑电路的设计是在输入输出都处于稳定状态下进行的,因此,为了保证系统可靠的工作,还应该考查在输入信号逻辑电平发生变化的瞬间,电路的工作状况。在较为复杂的电路中,如果竞争冒险产生的尖峰脉冲使后级电路产生错误动作,就会破环原有的设计功能。由于引线和器件的传输与变换时存在延时,输出不一定在能立即达到预定的状态,会产生瞬间的错误输出。通过用示波器观察电路的竞争冒险想象可以加深对其的理解和认识,避免在实际电路设计中出现此现象。
例如:观察逻辑函数F?BC?AB?BC的竞争冒险。 1.产生原理
因为电路的逻辑表达式F?BC?AB?BC在A=C=0时,F?B?B,所以存在竞争,B的变化,可能产生冒险现象。
2.创建电路
(1)在元器件库中单击TTL,选中非门74LS04D和二输入与门74LS08J。 (2)在元器件库中单击MISC,选中三输入或门OR3。 (3)在元器件库中单击Sources(信号源),选中方波发生器。为了观察冒险现象,用方波发生器输出作为变量的B的输入,将输入变量A、C接地。
(4)B变量输入端和电路输出端F信号送到示波器。创建5-26所示的非门、与门、或门构成的逻辑函数F?BC?AB?BC的组合逻辑电路。
图5-26数字逻辑电路
3.观察输出
双击方波发生器图标,设置电压为5V,频率为1KHz。将方波发生器和输出分别接入示波器的A、B通道,双击示波器图标,启动仿真开关,可得到示波器的输出波形,如图5-27所示。
图5-27 输入及输出波形
5.4时序逻辑电路
时序逻辑电路是由逻辑门和触发器组成,输出不仅与目前的逻辑输入变量有关,而且与电路的历史状态有关。常见的时序逻辑电路计数器、寄存器等。下面将结合上述内容来介绍Multisim9种某几个菜单的使用方法,方便地使用Multisim9来分析和设计数字电路中的时序逻辑电路。 5.4.1触发器的功能测试
触发器具有两个稳定的状态,只有在一定的外加触发信号的作用下,它才能翻转到另一个稳定状态。大多数集成触发器都在CP的边沿触发。下面将通过RS触发器、JK触发器来验证触发器的功能和特点。
一、基本RS触发器的功能测试 1.创建电路
由两个与非门构成的基本RS触发器如图5-28所示。7400N中的管脚1、5为RS触发器的输入R、S;管脚3、6为RS触发器的输出Q、Q。
(1)在元器件库中点击TTL,再点击74系列,选择与非门7400N。在元器件库中单击Basic,单击SWITCH,再单击SPDT,选取两个单刀双掷开关J1、J2。
(2)因为开关J1和 J2 “Key=Space”,所以按空格键可改变开关位置。为
了便于控制,打开SWITCH对话框,在对话框Value页中的Key for Switch栏下拉菜单选择字母A,则“Key=A”。也可以选择不同字母符号或者数字符号,来表示对应的开关键。
(3)在元器件库中点击指示器件,选择小灯泡来显示数据。连接电路如图5-28所示。
图5-28 基本RS触发器
2.观察输出
通过两个开关改变输入数据,按对应的开关的开关键符号,即可改变开关位置,来改变输入数据。灯泡亮表示输出数据为“1”,灯泡灭,表示输出数据为“0”。当触发器的输入R=0,S=1时,触发器的输出Q=0,Q?1。只要不改变开关的状态,输出将保持不变。测出的RS触发器的真值表如表5-4所示。
表5-4 RS触发器真值表 R 0 1 1 0 S 1 0 1 0 Q 0 1 不变 禁止 二、JK触发器的功能测试 JK触发器的电路图如图5-29所示。
VCC5VJ1U3AKey = AXLA11J2V11kHz 5 V Key = B141321J1CLK1K~1CLR1Q~1Q1213J374LS73NKey = CFCQT 图5-29 JK触发器
1.创建电路
(1)在元器件库中点击TTL,再单击74系列,选中JK触发器74LS73N。 (2)在元器件库中选择电源、地、开关,并分别设置为A、B、C来控制。 (3)在仪器库中选择逻辑分析仪。
(4)在图5-29中,JK触发器的输入端1J、1K,清零端1CLR分别由开关J1、J2、J3控制。1CLR是清零端,低电平时清零。时钟信号由方波发生器提供。为了方便观察,将时钟信号和输出信号Q、Q分别接至逻辑分析仪的管脚1、2、3。
2.观测输出
通过三个开关改变输入数据,按对应开关的开关键符号,改变开关的位置,以改变输入的数据。
(1)改变开关J3,使1CLR=0,观察清零,输出波形如图5-30所示。