1、解決邏輯電路自啟動問題的方法 在時序邏輯電路中，當邏輯電路可能出現的總狀態數不等于有效 狀態時，就會有無效狀態。 如果無效狀態能回到有效狀態時，稱電路 能夠自啟動。反之，則不能自啟動。能自啟動的電路不會對電路工作狀態造成影響，但不能自啟動的 電路會對電路的可靠性及穩定性形成較大的隱患。 當電路加電時就可 能偶然落入無效狀態 ，這時電路將不能正常工作 . 在電路正常工作 時 ,如果受外部意外的干擾 ,也可能落入無效狀態 ,此時電路的正常工 作將被終止、 并出錯 .所以自啟動問題是數字電路系統設計中必須解 決的問題.（ 1） 自啟動問題的典型解決方法自啟動問題是設計過程中必須考慮的問題 .自啟動問

2、題在相關書籍 和文章中 ,都有較經典的解決方法 . 為敘述方便 , 以時序電路設計中 的典型設計，計數器電路的設計為例來說明 .在計數器中 , 如果無效狀 態形成循環 （無效循環 ） ,則電路不能自啟動 （無效狀態不能回到有效 狀態 ） .解決方法通常是修改無效循環中的狀態轉換關系 ,斷開無效循 環并把無效狀態引導至有效狀態 ,使電路的狀態圖形成能自啟動的狀 態圖 ,從而解決不能自啟動的問題 .現用 3 位扭環形計數器 （圖 1）為 例來說明 :無效狀態 010 和 101 形成一個無效循環 ,所以電路不能自 啟動 .解決的方法是斷開無效循環 ,把無效狀態 101 引導至有效狀態110 上,

3、完成自啟動 , 最后設計結果如圖 2 所示.Qo1Dr>cl1D廠C1ID 一ClFFi圖1扭壞形計數器IDL>ciQ。FFft Q。1D>clWlID>C15廠FFtQiFF20Q2圖2自啟動扭環形計數器此方法直接、徹底的解決了自啟動問題但這個方法有一個很大 的局限性：當無效循環較多時，把無效狀態一個一個的引導至有效狀態 的步驟可能很繁雜，要有一定的經驗和技巧，雖然最后都能解決自啟 動問題，但最終的設計結果可能會很復雜對于設計過程困難、 設計結 果復雜的設計，是否還有另外的設計方法呢？這就是本文討論的要點.（2）加電預置電路和檢測復位電路解決自啟動問題首先想到的是加電

4、預置，在打開電源的瞬間，使電路處在一個有效 狀態下，從而避免進入無效狀態，來解決自啟動問題圖3電路在打開 電源的瞬間，電路處在111狀態（可任選一個有效狀態來預置.由于 加電瞬間電容電壓為零，異步置位端使觸發器瞬間置“ 1”加電后、電 容電壓很快升高為“ 1 ”觸發器異步置位端的置位作用消失，電路開 始正常工作）.電阻R的阻值應能保證觸發器的異步置位端為“ 1 ” 電容C的容量由置位時間的長短決定 （T二RC），只要置位時間大于 觸發器的翻轉時間就可以使電路正常工作.圖3加電預置電路加電預置的方法雖然簡單，但它無法避免電路受外部意外干擾， 落入無效狀態的可能也就是電路的可靠性還有一定的問題.如

5、何解決這個問題？在工業邏輯控制電路中，為使邏輯電路的可靠性得到 充分的保證,采用了一個稱之為”看門狗電路”的技術,基本原理是”看 門狗電路”定時采集邏輯電路的工作信息，當電路工作不正常時，立即 發出一個中斷申請，使邏輯電路初始化重起，恢復電路的正常工作.按照上面的思路，只要在不能自啟動電路上加裝檢測復位電路 ，就 能解決電路的自啟動問題.例如：在圖1上加裝檢測復位電路后，圖 4所示電路就能很好的解決邏輯電路的自啟動問題 圖4電路在打開 電源的瞬間，電容C使電路處在一個有效狀態 111（與加電預置電路 相似,可任選一個有效狀態來預置由于加電瞬間電容電壓為零，異步 置位端使觸發器瞬間置”1”，而采

6、集電路采集到的111狀態，又使電容電壓瞬間升高為”1”，異步置位端的置位作用消失，電路開始正常工 作），解決了自啟動的預置問題檢測邏輯電路工作是否正常的信息，由 采集電路：三輸入端與門和二極管 D完成；電路正常工作時，采集電 路能循環采集到有效狀態 111 ,并能定時對電容 C充電，使觸發器 的異步置位端始終為”1 ”，不影響電路的正常工作；當電路工作不正常 時，電容C通過電阻R放電，使觸發器的異步置位端電壓下降為”1 ”,電路重新預置，恢復電路正常工作.FF1r>cl-IDr>clSpFFziQj3fa ID>C1%圖4殮測復位電路電阻R的阻值應能保證觸發器的異步置位端為“

7、 0” ；電容C決定電 路的放電時間，它必須保證在一個有效循環的整個周期內 ，電容兩端 的電壓始終保持為“ 1” ,所以RC必須大于一個有效周期 T一般只要 等于2T ,電路就能可靠工作.如果太大,當電路工作不正常時，會使 電路的恢復響應時間增大.3總結加電預置電路、 檢測復位電路與常規典型解決方法相比較 ，各有所 長、各有所短加電預置電路解決自啟動問題：電路結構簡單，設計容 易，但電路工作的穩定性稍差，但只要解決電路布線干擾問題，也能滿 足一般電路的要求 .檢測復位電路解決自啟動問題 : 電路結構可能會 復雜一點 ,但設計容易 ,并可以保證電路工作的高可靠性 .常規典型解 決方法 :電路結構

8、有時會很復雜 ,設計過程繁雜、 并有一定的難度 .電 路工作同樣也具有高可靠性 .檢測復位電路的方法是一種非常規的解 決方案 ,由于它借鑒了提高工業邏輯控制穩定性的方法 ,設計出來的電 路穩定可靠 ,并能方便的完成設計工作 .這在典型解決方法較困難時 , 就更能發揮出它的優勢 . 檢測復位電路的方法要應用到其它方面的知 識, 知識相對比較綜合 . 在借鑒時 , 也不是完全照搬原來的方法 ,而只 是借鑒了它的思路 ,把原來的邏輯處理方法進行了電路化處理 . 它使 解決自啟動問題的設計方法更加多樣化 .參考文獻 : 1 清華大學電子學教研組編 , 余孟嘗主編 . 數字電子技術基礎簡明 教程 （第二版 ） M . 北京:高等教育出版社 , 2000 . 329 . 2 華中工學院電子學教研室編 , 康華光 . 電子技術基礎數字部分 （第三版 ） M . 北京:高等教育出版社 , 1988 . 3 清華大學電子學教研組編 ,閆石 . 數字電子技術基礎 （第三版 ） M . 北京:高等教育出版社 , 1989 . 4 童詩白 , 徐振英 .現代電子學及應用 M