自动化电子线路触发器.ppt

第四章触发器 4 1概述4 2RS触发器4 3JK触发器4 4D触发器 其他触发器4 5触发器的相互转换 4 1概述 能够存储1位二进制型号的基本电路单元称为触发器 按功能分类 RS触发器JK触发器D触发器T触发器T 触发器 按结构分类 基本RS触发器同步RS触发器主从RS JK触发器边沿触发器 触发器是构成时序逻辑电路的基本逻辑部件 它有两个稳定的状态 0状态和1状态 在不同的输入情况下 它可以被置成0状态或1状态 当输入信号消失后 所置成的状态能够保持不变 由于存在记忆 存储 触发器的输出 状态 具有时间性 我们把分析问题时立足点的输出状态称为现态 而把下一个时间点时的输出状态称为次态 4 2RS触发器 1基本RS Q和Q是触发器的输出端 触发器的0状态 触发器的1状态 假设现在的触发器状态为0状态 现态 1 当RD 0 SD 1时 将得到一个新的触发器状态 次态 1状态 一 基本RS触发器电路结构与工作原理 实际上 无论现态是0状态还是1状态 只要RD 1 SD 0 次态就是0状态 RD 0 SD 1 次态就是1状态 所以 RD叫做复位输入端 也叫置0端 SD叫做置位输入端 也叫置1端 例如现态为0状态 且RD 1SD 0时 次态仍为0状态 显然 现态和次态相同 也就是状态没有改变为了区分现态和次态 规定 2 接着 当RD 1 SD 0时 也将得到一个新的状态 次态 0状态 表示现态 表示次态 此例中 保持不变 3 RD SD 0时 不管现态是0状态还是1状态 次态都保持原状 即 4 当RD SD 1时 不管现态是0状态或是1状态 输出为 非法状态 因此RD SD 1是不允许输入的信号 即有输入约束条件 RDSD 0 总结得到基本RS触发器的真值表 状态变量 输入 状态输出 设 基本RS触发器的特性表 与非门组成的基本RS触发器的特性表 与非门组成的基本RS触发器 次态卡诺图 Qn RDSD Qn 1 次态方程 约束条件 考虑约束条件时 二 基本RS触发器的动作特点RD和SD是直接加在输出门上 在输入信号的作用时间内 都能直接改变输出状态 例如 输入信号如图 看看输出信号情况 SD RD Q 2同步RS触发器 CP是同步信号 叫做时钟脉冲信号 简称时钟信号或时钟 当CP 0时 两个输入与门被封锁 触发器的状态不变 当CP 1时 两个输入与门被打开 触发器的状态由RS决定 当第一个CP 1时决定的触发器状态 只有到下一个CP 1到来时才有可能改变 一电路结构 例如输入信号如图 Q 同步RS触发器的特性表 约束条件 RS 0 带异步置位 复位端的同步RS触发器 a 电路结构 b 图形符号 注意图形符号 二同步RS的动作特点时钟电平控制 当CP 0时 触发器的状态不受RS的直接控制 RS的变化不能改变触发器的输出状态 当CP 1时 RS的变化直接影响Q 且RS变化多少次 Q相应地变化多少次 即 多次变化现象 R S之间有约束 不能允许出现R和S同时为1的情况 否则会使触发器处于不确定的状态 Q CP 0时最后留下的状态是由最后一个不等于00的RS决定 3主从触发器 RS JK 一主从RS触发器的结构及工作原理 1 当CP 1 主触发器打开 从触发器被封锁主触发器输出由RS决定从触发器输出保持原状整个触发器的输出状态保持不变2 当CP从1变到0的时刻 主触发器被封锁 从触发器被打开 主触发器的输出保持了CP 1时由RS决定的最后状态 且在整个CP 0期间主触发器的输出保持不变 从触发器的输出由主触发器的输出决定 则从触发器的输出在整个CP 0期间保持不变 所以 整个触发器的输出变化只发生在CP信号的下降沿 主从RS触发器的特性表 Q Q CP回到低电平后输出状态不定 波形图 时序图 1主从RS触发器采用主从控制结构 从根本上解决了输入信号直接控制的问题 具有CP 1期间接收输入信号 CP下降沿到来时触发翻转的特点 下降沿触发 但其主触发器存在多次翻转现象 而使触发器 空翻 2仍然存在着约束问题 即在CP 1期间 输入信号R和S不能同时为1 二 主从RS触发器动作特点 CP R S Q 下降沿到来后的状态由CP 1时最后一个不为00的RS决定 4 3JK触发器 三 从RS到JK触发器 J K 主从JK触发器 1 J 1 K 0 若现态为0 则 CP 1时主触发器置1 到CP 0时从触发器也置1 J 1 K 0 若现态为1 则 CP 1时主触发器不变 到CP 0时从触发器也不变所以 J 1 K 0时触发器置1 即 2 J 0 K 1时 触发器置0 即 四 主从JK触发器工作原理 3 J K 0时 触发器保持原状不变 即 4 J K 1时 如 则 CP 1时主触发器置1 CP 0时从触发器也置1即 同理 如 触发器置0 所以 J K 1时触发器翻转 即 主从JK触发器的符号 主从JK触发器的特性表 次态卡诺图 特性方程 五主从触发器的动作特点 1 触发器的动作分成两步 一步是CP 1 主触发器接受输入 S R或J K 被置成响应的状态 一步是CP下降沿到来时 从触发器根据主触发器的状态翻转 2 因主从触发器都是同步RS触发器 在CP 1期间输入信号都将对主触发器起控制作用 因此会导致主从触发器的一次变换现象 已知CP J K的波形 试确定主从JK触发器的输出波形 Q 例 主从触发器只有在CP 1时 输入信号保持不变的情况下 触发器的输出才和特性表一致 4 4D触发器 其他触发器 4 边沿触发器 触发器的状态仅取决于CP的上升沿或下降沿到达时的输入信号状态 种类有 维持阻塞触发器CMOS传输门边沿触发器传输延迟边沿触发器 CMOS传输门边沿触发器结构 当CP 0时 TG1导通 TG2截止 Q D 且随D变而变当CP 1时 TG1截止 TG2导通 Q 由于TG2的反馈而被保持 同时TG3也导通则Q Q 严格遵守 沿前的输入决定沿后的输出 D触发器的特性表 试确定D触发器的输出波形 Q 例 4 3触发器的逻辑功能及描述方法 1 RS触发器 从特性表得到 约束条件 特性方程 状态转换图 2 JK触发器 0 1 S 1R 0 S 0R 1 S XR 0 S 0R X 用卡诺图表示 表示成状态图 得特性方程 0 1 J 1K x J xK 1 J XK 0 J 0K X 3 D触发器 得特性方程 用卡诺图表示 用状态转换图表示 0 1 D 1 D 0 D 1 D 0 4 T触发器 状态图 T触发器的特性表 状态方程 0 1 T 1 T 1 T 0 T 0 电路符号 4 5触发器的相互转换 4 4触发器功能的相互转换 在实际的使用过程中 经常需要把一种触发器转换成另一种触发器 转换方法如下 现有触发器 Q 新触发器的输入 转换电路 1 D触发器到其他触发器的转换 一 从D到JK的转换已知D触发器的逻辑功能 从而可以转换电路 且JK触发器的逻辑功能 由转换方法知 新的JK触发器的次态就是原有D触发器的次态 所以 转换电路 D触发器转换成JK触发器的电路图 CP 二 从D到RS RS的逻辑功能是 即有 则转换图 CP 三 从D到T T T触发器的特性方程 显然有 所以 转换图 2 从JK触发器到其他触发器的转换 一 从JK到D已知JK触发器的特性方程为 对照等式两边有 D触发器的特性方程 所以 变形 从而得到转换电路 D CP 二 从JK到T T 由T触发器的特性方程 因为当T 1时 T触发器就是T 触发器 所以转换成T 触发器的电路为 对照JK触发器的特性方程 显然有 所以 T触发器的转换电路图为 T CP 4 5小结 本章主要内容讲述了RS JK D T等触发器的内部电路 工作方式 特性及其表示方法触发器是时序逻辑电路的基础 要求熟练掌握这几种触发器的特性表 特性方程 状态图表示方法要掌握状态图的画法 和几种触发器的相互转换正确理解现态和次态的时间关系 仔细区别组合逻辑电路和时序逻辑电路 为学习下一章做好准备 小结 触发器是数字电路的极其重要的基本单元 触发器有两个稳定状态 在外界信号作用下 可以从一个稳态转变为另一个稳态 无外界信号作用时状态保持不变 因此 触发器可以作为二进制存储单元使用 触发器的逻辑功能可以用真值表 卡诺图 特性方程 状态图和波形图等5种方式来描述 触发器的特性方程是表示其逻辑功能的重要逻辑函数 在分析和设计时序电路