数电课件 第五章触发器.ppt

主要内容1各种触发方式的触发器所具有的动作特点2触发器逻辑功能的分类和触发器逻辑功能的描述方法 第五章触发器 5 1概述 1触发器的概念 具有记忆功能2触发器的两个基本特点 自行保持输出可以置成0 1状态3触发器的分类按照电路结构和触发方式分类 电平触发 脉冲触发 边沿触发等 按照触发器逻辑功能不同分类 RS JK T D触发器 按照存取数据的原理不同分类 静态 动态触发器 5 2SR锁存器 以往介绍的门电路不具备记忆功能触发器的0 1状态 1状态指Q 1 Q 0 0状态指Q 0 Q 1工作原理 缺点 存在约束条件SDRD 0即不允许输入SD RD 1 用或非门组成的SR锁存器 a b 电路结构 c 图形符号 用或非门组成的SR锁存器的特性表 次态 新的状态Q现态 原来的状态Q 保持 置0 置1 不定 用与非门组成的SR锁存器 a 电路结构 b 图形符号 同样存在约束条件 SDRD 0即不应加以SD RD 0的输入信号 a 电路结构 b 电压波形图 特点 输入信号直接加在输出门上 所以输入信号在全部作用时间里都能直接改变输出端Q和Q的状态 正因为如此 将SD SD 叫做直接置位端 将RD RD 叫做直接复位端 例题 5 3电平触发的触发器 同步触发器 电平触发SR触发器 a 电路结构 b 图形符号 1电路结构与工作原理CP 0时 门G3 G4截止 输入信号S R不会影响输出端的状态CP 1时 S R信号通过门G3 G4反相后加到由G1 G2组成的基本RS触发器上 必须遵守SR 0的约束条件 时钟信号 CLK CP 引入目的 使触发器只有在时钟信号到达时才按输入信号改变状态 带异步置位 复位端的电平触发SR触发器 a 电路结构 b 图形符号 电平触发SR触发器的特性表 实用电路 加专门的异步置位输入端SD 和异步复位输入端RD 可以不受CP和输入信号的控制 立即将触发器置0或1 电压波形图 动作特点1 只有当CLK变为有效电平时 触发器才能接受输入信号 并按照输入信号将触发器的输出置成相应的状态 2 在CLK 1的全部作用时间里 S和R状态的变化都将引起触发器输出端状态的变化 在CLK回到0以后 触发器保存的是CLK回到0以前瞬间的状态 缺点 如果CLK 1期间内输入信号多次发生变化 触发器的状态也会发生翻转 降低了电路的抗干扰能力 例题 画出Q Q 端的电压波形触发器的初始状态Q 0 适用于单端输入的场合 电平触发D触发器 D型锁存器电路 a 基本形式 b 7475采用的电路 工作原理分析 5 4脉冲触发的触发器 图形符号 希望在每个CP周期里输出端的状态只能改变一次 一电路结构与工作原理 CP 1时 门G7 G8打开 门G3 G4封锁 主触发器根据S R的状态翻转 从触发器保持原来的状态不变CP 0时 门G7 G8封锁 主触发器状态不变 而从触发器按照与主触发器相同的状态翻转因此 CP的一个变化周期里 触发器输出端的状态只可能改变一次 主从SR触发器 主从RS触发器的特性表 表示延迟输出 即CP返回0以后输出状态才改变 例题 初始状态Q 0 主从JK触发器 为了实现当S R 0时 触发器的次态也是可以确定的 有必要对电路结构进行改进 为了与主从RS触发器相区别 以J K表示两输入端 构成主从JK触发器 相当于S JQ R KQ加反馈线之后 约束条件自然满足 功能分析 CP J 1 K 0相当于S JQ Q R KQ 0 若Q 1 则S 0 R 0保持1若Q 0 则S 1 R 0置1 J 0 K 1相当于S JQ 0 R KQ Q 若Q 1 则S 0 R 1置0若Q 0 则S 0 R 0保持0J K 0相当于S JQ 0 R KQ 0 保持不变即Q Q J K 1相当于S JQ Q R KQ Q 若Q 0 则S 1 R 0置1若Q 1 则S 0 R 1置0 置1即Q 1 置0即Q 1 反相即Q Q 主从JK触发器的特性表 例题 画出波形 初始状态Q 0 分析输入信号的情况 具有多输入端的主从JK触发器 脉冲触发方式的动作特点 1触发器的动作翻转分两步动作 第一步 CP 1主触发器动作 第二步 CP下降沿到达时 从触发器动作 2CP 1的全部时间里输入信号都对主触发器起控制作用 主从JK触发器的一次翻转问题 在Qn 0时 主触发器只能接受置1信号 在Qn 1时 主触发器只能接受置0输入信号 带来的结果是CP 1期间主触发器只有可能翻转一次 一旦翻转 就不会再回到原来的状态 主从JK触发器的缺点 当CP 1时 外来干扰信号会影响主触发器的状态 当CP下降沿到来时 从触发器也会发生错误翻转 例题 画出波形 初始状态Q 0 边沿触发器 目的 为了提高抗干扰能力 希望触发器的次态仅仅取决于CP下降沿 或上升沿 到达时刻输入信号的状态常用的有三种 利用CMOS传输门的边沿触发器 维持阻塞触发器 利用传输门延迟时间的边沿触发器 以CMOS传输门为主介绍 一利用CMOS传输门的边沿触发器 原理分析 CP 0 CP 1当CP的上升沿到达时 CP跳变为1 CP跳变为0 利用CMOS传输门的边沿触发器动作特点 输出端状态的转换发生在CP的上升沿 而且触发器保存下来的状态仅仅取决于CP上升沿到达时的输入状态 这是一个上升沿触发的边沿触发器 带异步置位 复位端的CMOS边沿触发器 二维持阻塞结构的触发器 三利用传输延迟时间的边沿触发器 例4 2 6的电压波形图 假定触发器的初始状态为Q 0 4 3触发器的逻辑功能及其描述方法 按照逻辑功能的不同特点 将时钟控制的触发器分为RS触发器 JK触发器 T触发器 D触发器等 一RS触发器 同步 主从等 特性表 逻辑函数式 1 RS触发器的特性方程 状态转换图的含义 圆圈 触发器的状态箭头 状态转换的方向标注 转换的条件描述触发器逻辑功能的三种方法 特性表 特性方程 状态转换图 状态转换图 二JK触发器 主从 边沿 特性表 JK触发器的特性方程 状态转换图 三T触发器 JK触发器的两个输入端连在一起作为T端 功能特点 T 1 翻转 T 0 保持特性表 3特性方程 4状态转换图 T 触发器逻辑符号 将T触发器控制端接高电平即可 在CP信号作用下 翻转 四D触发器 1特性表 2特性方程 3状态转换图 触发器的电路结构和逻辑功能的关系 同一种逻辑功能的触发器可以用不同的电路结构实现 同一种电路结构形式可以作成不同逻辑功能的触发器 触发器的逻辑功能和电路结构是两个不同的概念 所谓逻辑功能 指触发器的次态和现态及输入信号之间在稳态下的逻辑关系 这种逻辑关系可以用特性表 特性方程 状态转换图的形式给出 而基本RS触发器 同步RS触发器 主从触发器 边沿触发器等是指电路结构的不同形式 由于不同的电路结构 带来了不同的动作特点 第四章总结 触发器是构成各种复杂数字系统的一种基本逻辑单元 掌握各触发器的电路 原理及动作特点 掌握触发器逻辑功能的分类和逻辑功能的描述方法 包括特性表 特性方程 状态转换图 按电路结构分类 按功能类型分类 补充完整 第五章作业 P2507 11 17 23 25 26 第三章作业答案 P179题3 1分析电路的逻辑功能 功能分析 这是一个全加器电路 A B C为加数 被加数和来自低位的进位 Y1是和 Y2是进位输出 题3 3用与非门设计四变量的多