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河南工业大学电气学院 第5章触发器 5 1 3应用举例 5 1 1或非门实现的SR锁存器 5 1 2与非门组成的SR锁存器 5 1RS锁存器的电路结构与动作特点 返回 结束放映 河南工业大学电气学院 复习 MSI组合逻辑电路的分析的特点 步骤 MSI组合逻辑电路的设计特点 步骤 用译码器 数据选择器实现组合逻辑电路 编码器 译码器 数据选择器的扩展 2020 3 22 3 第5章触发器 触发器是构成时序逻辑电路的基本单元电路 触发器具有记忆功能 能存储一位二进制数码 触发器有三个基本特性 1 有两个稳态 可分别表示二进制数码0和1 无外触发时可维持稳态 2 外触发下 两个稳态可相互转换 称翻转 3 有两个互补输出端 河南工业大学电气学院 按结构可分为 触发器分类 按逻辑功能可分为 河南工业大学电气学院 5 1触发器的电路结构与动作特点 一 SR锁存器 1 或非门构成 RD Reset直接复位端 置0端 SD Set直接置位端 置1端 基本RS触发器 河南工业大学电气学院 或非门组成的基本RS触发器的特性表 0 0 1 1 1 1 0 0 初态 次态 河南工业大学电气学院 或非门组成的基本RS触发器的特性表 0 0 1 河南工业大学电气学院 或非门组成的基本RS触发器的特性表 0 0 1 河南工业大学电气学院 或非门组成的基本RS触发器的特性表 当SD RD同时撤去时 输出端Q和Q 状态不定 河南工业大学电气学院 与非门组成的基本RS触发器 a 逻辑电路 b 逻辑符号 1状态 Q 1Q 00状态 Q 0Q 1 Reset为置0端 或复位端 Set为置1端 或置位端 非号 表示低电平有效 表示低电平有效 返回 电路组成及逻辑符号 2 与非门实现的SR锁存器 动画 河南工业大学电气学院 与非门组成的基本RS触发器的特性表 0 0 1 1 1 0 1 0 河南工业大学电气学院 与非门组成的基本RS触发器的特性表 1 1 0 0 河南工业大学电气学院 与非门组成的基本RS触发器的特性表 1 1 0 0 河南工业大学电气学院 与非门组成的基本RS触发器的特性表 当SD RD 同时撤去时 输出端Q和Q 状态不定 设计电路时此种情况应避免 仿真 河南工业大学电气学院 例1 河南工业大学电气学院 应用举例 利用RS锁存器的记忆功能消除机械开关振动引起的干扰脉冲 机械开关 a 电路 b 输出电压波形 干扰脉冲 返回 2020 3 22 17 A有0就置1 B有0就置0 利用RS锁存器消除机械开关振动的影响 a 电路 b 电压波形 河南工业大学电气学院 5 2电平触发的触发器 同步触发器 5 2 1同步RS触发器 5 2 2同步D触发器 5 2 3脉冲触发的触发器 5 2 4边沿D触发器 返回 结束放映 河南工业大学电气学院 复习 锁存器有什么特点 请画出与非门实现的 锁存器的电路图 请列出 锁存器的功能表 什么叫现态 次态 RS锁存器的触发方式 2020 3 22 20 5 2同步触发器 RS锁存器的触发方式 动作特点 逻辑电平直接触发 由输入信号直接控制 在实际工作中 要求触发器按统一的节拍进行状态更新 措施 同步触发器 时钟触发器或钟控触发器 具有时钟脉冲CLK控制的触发器 该触发器状态的改变与时钟脉冲同步 CLK 控制时序电路工作节奏的固定频率的脉冲信号 一般是矩形波 同步触发器的状态更新时刻 受CLK输入控制 触发器更新为何种状态 由触发输入信号决定 河南工业大学电气学院 5 2 1同步RS触发器1 电路组成及逻辑符号 同步RS触发器 a 逻辑电路 b 逻辑符号 返回 在CLK 0期间 G3 G4被封锁 触发器状态不变 在CLK 1期间 由R和S端信号决定触发器的输出状态 结论 触发器的动作时间是由时钟脉冲CLK控制的 触发方式 电平触发方式只有CLK 1时 高电平有效 触发器的状态才由输入信号R和S来决定 高电平有效 动画 河南工业大学电气学院 2 工作原理 仿真运行图 3 功能表 在CLK 1期间有效 现态 CLK脉冲作用前触发器的原状态 用Q表示 次态 CLK脉冲作用后触发器的新状态 用Q 表示 同步RS触发器功能表 R为高电平有效触发 S为高电平有效触发 R S不允许同时有效 仿真 河南工业大学电气学院 4 工作波形 又称为时序图 设初态为0 同步RS触发器的时序图 置1 保持 置0 置1 仿真 河南工业大学电气学院 5 同步触发器的空翻 同步触发器在一个CLK脉冲作用后 出现两次或两次以上翻转的现象称为空翻 同步RS触发器的空翻现象 1 2 3 下面介绍几种能克服空翻的触发器 仿真 河南工业大学电气学院 带异步置位 复位端的电平触发SR触发器 异步置位端 低电平有效 异步复位端 低电平有效 河南工业大学电气学院 5 2 2同步D触发器 当CLK 1时 Q D 同步D触发器功能表 河南工业大学电气学院 例1 Q D 置1 置0 置1 置0 河南工业大学电气学院 5 2 3脉冲触发的触发器1 主从RS触发器电路组成及逻辑符号 主从RS触发器 a 逻辑电路 b 逻辑符号 返回 主触发器 同步RS触发器 其状态由输入信号决定 从触发器 同步RS触发器 其状态由主触发器的状态决定 表示主从触发方式 表示触发器靠CLK下降沿触发 河南工业大学电气学院 2 工作原理 1 当CLK 1时 从触发器的输出状态保持不变 主触发器的输出状态由R和S来决定 2 当CLK由1跳到0时 或称CP脉冲下降沿到来时 主触发器的输出状态保持不变 从触发器的输出状态由主触发器的状态决定 此时 由于CLK 0 输入信号R和S被封锁 可知 主从触发器分两步工作 第一步 CLK 1期间 主触发器的输出状态由输入信号R和S的状态确定 从触发器的输出状态保持不变 第二步 当CLK从1变为0时 主触发器的输出状态送入从触发器中 从触发器的输出状态由主触发器当时的状态决定 在CLK 0期间 由于主触发器的输出状态保持不变 因而受其控制的从触发器的状态也保持不变 触发方式 主从触发方式 CLK下降沿有效 主从触发器状态的更新只发生在CLK脉冲的下降沿 触发器的新状态由CLK脉冲下降沿到来之前的R S信号决定 优点 克服了空翻 提高了工作的可靠性 河南工业大学电气学院 3 功能表 只在CLK从1变为0时有效 主从RS触发器功能表 S和R为高电平有效触发 功能与同步RS触发器完全相同 河南工业大学电气学院 4 工作波形 又称为时序图 设初态为0 图4 10主从RS触发器的时序图 置1 置0 置1 河南工业大学电气学院 2 主从JK触发器 河南工业大学电气学院 J 1K 0时 CLK 1期间主触发器置1 CLK下降沿到达时 从触发器置1 Q 1 1 1 河南工业大学电气学院 J 0K 1时 CLK 1期间主触发器置0 CLK下降沿到达时 从触发器置0 Q 0 0 0 河南工业大学电气学院 J 0K 0时 触发器保持原来状态不变 Q Q 河南工业大学电气学院 J 1K 1时 Q 0 G7输出0 主触发器置1 CLK Q 1 Q 1 G8输出0 主触发器置0 CLK Q 0 河南工业大学电气学院 JK触发器的特性表 00保持11翻转相异时取决于J 河南工业大学电气学院 具有多输入端的主从JK触发器 输入端J1和J2 K1和K2是与的关系 河南工业大学电气学院 集成主从JK触发器 河南工业大学电气学院 例 在主从JK触发器电路中 若CLK J K的波形如图所示 试画出Q Q 端对应的电压波形 假定触发器的初始状态为Q 0 河南工业大学电气学院 例2 河南工业大学电气学院 脉冲触发方式的动作特点 1 触发器翻转分两步动作 第一步 在CLK 1期间主触发器接收输入端信号 被置成相应的状态 从触发器不变 第二步 CLK下降沿到来时从触发器按照主触发器的状态翻转 输出端Q和Q 的状态改变发生在CLK下降沿 2 在CLK 1的全部时间里输入信号都将对主触发器起控制作用 河南工业大学电气学院 例3 第二个CLK 1期间 Q 1 J 0 K 1 主触发器被置0 虽然CLK下降沿到达时又回到K 0 但从触发器输出Q 0 0 第三个CLK 1期间 Q 0 J K 1 主触发器被置1 虽然CLK下降沿到达时又回到J 0 从触发器保持输出Q 1 河南工业大学电气学院 5 2 4COMS边沿D触发器1 电路组成及逻辑符号 CMOS边沿D触发器 a 逻辑电路 b 逻辑符号 返回 边沿触发方式 边沿触发器 靠CLK脉冲上升沿或下降沿进行触发 正边沿触发器 靠CLK脉冲上升沿触发 负边沿触发器 靠CLK脉冲下降沿触发 触发方式 边沿触发方式 可提高触发器工作的可靠性 增强抗干扰能力 河南工业大学电气学院 2 工作原理 1 当CLK 0时 CLK1 1 CLK2 0 FF1工作 G1 D FF2保持原态 河南工业大学电气学院 2 当CLK由0跳变到1时 CLK1 0 CLK2 1 G1保持 FF2工作 Q G1 河南工业大学电气学院 可知 工作过程分为两步 第一步 CLK 0时 FF1接收D的信号 并有G1 D 而FF2是维持原来的状态不变 第二步 CLK从0变为1 FF1的状态送入FF2 使Q G1 在CLK 1期间 输入信号不能进入FF1 触发方式 边沿触发方式 CLK上升沿有效 该触发器是靠CLK上升沿沿触发的 触发器的新状态由CLK脉冲上升沿到来之前输入信号D的状态决定 河南工业大学电气学院 3 功能表 只在CLK上升沿有效 CMOS边沿D触发器的功能表 河南工业大学电气学院 带异步置位 复位端的CMOS边沿触发D触发器 异步置位端 高电平有效 异步复位端 高电平有效 河南工业大学电气学院 2 维持阻塞边沿触发器 多输入端 上升沿触发 低电平有效 河南工业大学电气学院 3 利用门电路传输延迟时间的边沿触发器 下降沿触发 特性表 河南工业大学电气学院 边沿触发器动作特点 触发器的次态仅仅取决于时钟信号的上升沿 下降沿 到达时输入的逻辑状态 而在这以前或以后 输入信号的变化对触发器输出的状态没有影响 边沿触发器有效地提高了触发器的抗干扰能力 因而也提高了电路的工作可靠性 河南工业大学电气学院 集成边沿D触发器 注意 CC4013的异步输入端RD和SD为高电平有效 河南工业大学电气学院 集成边沿JK触发器 74LS112为CP下降沿触发 CC4027为CP上升沿触发 且其异步输入端RD和SD为高电平有效 注意 河南工业大学电气学院 5 3触发器的逻辑功能 5 3 1RS触发器 5 3 2D触发器 5 3 3JK触发器 5 3 4T触发器 5 4集成触发器及其应用 5 4 1集成JK触发器 5 4 2集成D触发器 5 4 3集成触发器的应用举例 本章小结 返回 结束放映 河南工业大学电气学院 复习 同步触发器的触发方式 什么是同步触发器的空翻 主从触发器的触发方式 边沿触发器的触发方式 触发器的逻辑功能 2020 3 22 57 触发器的分类 按逻辑功能不同 RS锁存 D触发器 JK触发器 T触发器和T 触发器等 按触发方式不同 电平触发器 边沿触发器和主从触发器等 按电路结构不同 RS锁存器 同步触发器 维持阻塞触发器 主从触发器和边沿触发器等 5 3触发器的逻辑功能 触发器的逻辑功能通常用功能表 时序图 状态转换表 特性方程和状态转换图表示 河南工业大学电气学院 SR触发器 1 特性表 2 特性方程 约束条件 RS触发器的特性方程为 河南工业大学电气学院 3 状态转换图 状态转换图 表示触发器状态转换的图形 它是触发器从一个状态变化到另一个状态或保持原状不变时 对输入信号 R S 提出的要求 河南工业大学电气学院 JK触发器 1 特性表 JK触发器是一种多功能触发器 在实际中应用很广 JK触发器是在RS触发器基础上改进而来 在使用中没有约束条件 常见的JK触发器有主从结构的 也有边沿型的 河南工业大学电气学院 2 特性方程 3 状态转换图 JK触发器的特性方程为 河南工业大学电气学院 T触发器 1 特性表 3 状态转换图 具有保持和翻转功能 2 特性方程 河南工业大学电气学院 把T 1时的T触发器称为计数型触发器 又叫做T 触发器 每来一个CLK脉冲 T 触发器就翻转一次 显然能实现计数功能 仿真 1 特性表 2 特性方程 T 触发器 河南工业大学电气学院 D触发器 1 特性表 2 特性方程 3 状态转换图 河南工业大学电气学院 例1 时钟CLK波形如图所示 试画出各触发器输出端Q的波形 设Q的初始状态为0 河南工业大学电气学院 河南工业大学电气学院 例2 时钟CP波形如图所示 试画出各触发器Q端的波形 设各输出端Q的初始状态Q 0 河南工业大学电气学院 河南工业大学电气学院 二 不同逻辑功能触发器之间的相互转换 利用已有触发器和待求触发器的特性方程相等的原则 求出转换逻辑 得到被转换触发器的驱动方程 关键 找出被转换触发器的激励条件 河南工业大学电气学院 转换步骤 1 写出已有触发器和待求触发器的特性方程 2 变换待求触发器的特性方程 使之形式与已有触发器的特性方程一致 3 比较已有和待求触发器的特性方程 根据两个方程相等的原则求出转换逻辑 4 根据转换逻辑画出逻辑电路图 河南工业大学电气学院 JK触发器 RS触发器 RS触发器特性方程 变换RS触发器的特性方程 使之形式与JK触发器的特性方程一致 河南工业大学电气学院 比较 得 电路图 河南工业大学电气学院 T触发器特性方程 与JK触发器的特性方程比较 得 电路图 JK触发器 T触发器 河南工业大学电气学院 D触发器 T触发器 河南工业大学电气学院 D触发器 T 触发器 河南工业大学电气学院 三 触发器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 反过来 用同一种电路结构形式可以作成不同逻辑功能的触发器 电路的结构形式决定了其触发方式 河南工业大学电气学院 目前市场上出售的集成触发器产品通常为JK触发器和D触发器两种类型 常用集成触发器 返回 河南工业大学电气学院 1 触发器是具有记忆功能的的逻辑电路 每个触发器能存储一位二进制数据 2 按照逻辑电路结构的不同 可以把触发器分为基本RS触发器 同步RS触发器 主从触发器和边沿触发器 按照触发方式不同 可以把触发器分为异步电平触发 同步电平触发 主从触发 边沿触发 按照逻辑功能不同 可以把触发器分为RS触发器 JK触发器 D触发器 T触发器和T 触发器 本章小结 返回 河南工业大学电气学院 3 RS触发器具有