RS触发器ppt课件

1,本章基本要求1.掌握RS触发器、JK触发器和D触发器、T触发器、T触发器的逻辑功能。2.掌握触发器功能的描述方法：特性表（功能表）、特性方程（状态方程、次态方程）、状态转换图、波形图（时序图）。3.理解各种触发器的工作原理，熟悉它们的逻辑符号及动作特点。4.了解触发器的电路结构及不同功能触发器之间的相互转换。,第4章触发器,2,触发器是具有记忆功能，能存储数字信号的基本逻辑单元。触发器具有两个稳定状态，1状态和0状态。在输入触发信号作用下，两个稳定状态可以相互转换（从10或从01），并且在触发信号消失后能保持信号作用时的稳态不变。,按逻辑功能的不同可分为RS触发器、D触发器、JK触发器、T触发器、T触发器等；按其结构不同可分为基本型、主从型和维持阻塞型、边沿型等。在触发方式上有电平触发、主从触发和边沿触发等。,3,4.1.1基本RS触发器,1.电路结构与逻辑符号,电路结构：由两个与非门和反馈线交叉连接而成。,称为置位状态或1态；,Q的状态即为触发器的状态。,称为复位状态或0态。,2.工作原理,4,0,0,1,1,5,1,1,可见，由与非门组成的基本RS触发器在低电平信号作用下,触发器可以从一个稳态转换到另一个稳态。,6,约束条件,注意,3.逻辑功能的描述方法,(1)特性表（真值表）,Qn：现态(触发信号到来之前的状态)；Qn+1：次态(触发信号到来之后的状态)。,7,由特性表可画出Qn+1的卡诺图：,（2）特性方程（状态方程）：,8,（3）时序图（波形图）,1,0,1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,1,0,0,0,1,1,1,不定,在基本RS触发器中，只要输入信号有变化，就可能直接引起触发器动作，使触发器的状态改变，这就是基本RS触发器的动作特点。,设触发器的初态为“0”。,9,4.由或非门组成的基本RS触发器,RS触发器还可用或非门组成,不同之处:一是R、S的位置对换,二是R、S无反号,即输入高电平有效。,工作原理：,当R=0，S=0时触发器的状态保持不变;,10,特性表,由特性表可画Qn+1的卡诺图,约束条件,11,输入端各自取反，即它们的触发电平相反。其特性表相同，表明它们具有相同的逻辑功能。,12,驱动表和状态转换图,根据触发器的现态Qn和次态Qn+1的取值来确定输入信号取值的关系表，称为触发器的驱动表，又称激励表。,驱动表,13,状态转换图,在状态转换图中，用两个圆圈分别代表触发器的两种稳定状态，用带箭头的孤线表示状态转换的方向，在弧线旁边标注状态转换的条件。,状态转换图表示触发器从一个状态变化到另一个状态或保持原状态不变时，对输入信号（R、S）提出的要求。,14,5.RS触发器的应用,这是一个简单开关电路，从理论上讲，合上开关,输出一个低电平“0”，但由于机械开关在扳动过程瞬间存在接触抖动，使得A端电压不能从5V直接跃变到0V，而是会发生多次电压抖动，在几十毫秒的时间内产生多个脉冲后才能稳定下来。如果用这种电路产生的信号去驱动数字电路，可能导致电路发生误动作。,15,要消除上示电路中因开关抖动而产生不止一个输出脉冲的现象，可在开关S与输出端A之间接一个基本RS触发器。,当开关S在图示位置时，A端输出为高电平。在开关S被向下扳动过程中一旦出现低电平，立即使触发器的输出A点跳变到低电平，即使在开关S处会出现抖动脉冲，但对触发器来说也是无效电平，其状态不会发生变化，A端会出现边沿陡峭的阶跃信号。,16,在数字电路中为了协调各有关逻辑部件的动作，通常要求各触发器按一定的时间节拍协调动作，即触发器翻转的状态仍由输入控制端的电平情况决定，但翻转的时刻应由统一的脉冲信号来进行控制，这一控制信号称为时钟脉冲，用CP(ClockPulse)表示，CP为一个正脉冲序列。这类触发器称为同步触发器,4.1.2同步RS触发器,同步触发器分为两大类:一类叫做脉冲（电平）触发器，其CP的全部作用时间内触发器的输入信号都可能影响输出状态；另一类叫做边沿触发器。其触发器输出的状态仅仅取决于CP脉冲沿（可能是上升沿，也可能是下降沿）到达时刻输入信号的状态。,CP,17,门G1、G2组成基本RS触发器，G3、G4为控制门，CP为控制信号（时钟信号）,2电路特点,1电路结构与逻辑符号,18,3工作原理,1,0,0,1,1,1,0,0,1,0,1,1,0,1,0,1,0,1,（1）特性表（CP=1）,（2）特性方程：（状态方程）CP=1期间有效,19,（3）波形图,（设初态为0）,同步RS触发器动作特点为：在CP=1期间的所有时间内，只要输入信号有变化，就可能产生触发器的状态改变。在CP=0时，输入驱动信号对触发器的状态没有影响。,20,例：初始状态Q=1，画出Q的波形。,Q,21,5.D锁存器,在同步RS触发器中，RS存在约束，为了解决这个问题，可将同步RS触发器接成D锁存器，它只有一个输入端D。可用来锁存一位的二值信息。,（1）电路构成与逻辑符号,门G3的输出送到G1，同时又送回到G4。,22,（2）工作原理,CP=0时，Q保持原状态。,0,1,1,CP=1时，Q转移,可见，D触发器永远满足约束条件。,23,（3）特性表与特性方程,1）特性表（CP=1期间）,2）特性方程,Qn+1=D（CP=1期间有效）,（4）状态转换图,CP=1期间有效,24,（5）波形图,（初态为0）,在CP=1期间，Q随D的变化而变化；在CP=0期间，Q保持不变。,D触发器的动作特点为：,25,6.同步触发器的空翻,（1）空翻的概念,如果在CP=1期间，输入信号多次变化会引起触发器输出状态多次变化（翻转）。在一个时钟脉冲作用下（CP=1期间）,输入信号变化使触发器状态变化多次的现象，称为空翻。,例：初态为0,26,（2）空翻的危害,在数字系统中，特别是计数器中，触发器的CP端实质上是一个计数脉冲输入端，此时触发器作为一个二进制计数单元，每接收一个计数脉冲CP，计数器状态变化一次，如出现空翻，将使计数器无法正常计数，故要克服空翻。,CP=1期间有效,27,4.1.3主从RS触发器,为了解决同步RS触发器的空翻现象，引入主从RS触发器。,1.电路组成和逻辑符号,由两个同步RS触发器组成主从RS触发器。主触发器接收信号，其状态直接由输入信号决定。,从触发器的输入与主触发器的输出相连，其状态由主触发器的状态决定。从触发器的输出状态为主从触发器的状态。,28,2电路特点,29,3工作原理,0,1,01,10,30,10,01,31,4特性表与特征方程（CP由10下降沿有效）,显然：从特性表中可知，其特性与同步RS触发器相同。但注意：同步RS为CP=1期间有效；主从RS为CP由10有效。,主从RS触发器的特性方程为,（CP下降沿有效）,主从RS触发器解决了空翻问题，但在CP=1期间，RS仍存在约束条件。,主从RS触发器状态转换图与同步RS触发器相同。,32,主从RS触发器的动作特点：,主从RS触发器的动作分两步完成。首先在CP=1期间，主触发器接收输入驱动RS信号进行主触发器的状态修改，但从触发器不动作。第二步，在CP时刻，从触发器按照此时主触发器的状态进行动作。,需要注意的是，由于主触发器本身是一个同步RS触发器，所以在CP=1的全部时间里，输入RS信号都将对主触发器起控制作用，而且RS信号在CP=1时仍然有约束条件。,触发方式：主从触发方式（CP下降沿有效）。主从触发器状态的更新只发生在CP脉冲的下降沿，触发器的新状态由CP脉冲下降沿到来之前的R、S信号决定。,33,显然：主从RS触发器输出状态的改变，发生在CP的负向跳变时刻，即CP时钟的下降沿（CP由10）。,Q,5波形图,初始状态：Q=0,习题：4-6、4-7,34,对三人抢答逻辑电路的要求为：