第四部分触发器.ppt

2020/5/16,第1页,第四部分触发器,绪论基本RS触发器同步RS触发器（钟控RS触发器）D型锁存器主从RS触发器主从JK触发器边沿D触发器边沿JK触发器T触发器触发器逻辑功能的转换触发器的应用,2020/5/16,第2页,4.1绪论,Y（t）=FA(-，t）,Y（t）=FA(t）,要求电路有记忆能力，记忆t时刻以前的输入,最基本的记忆单元，能够记忆一位二进制信号的基本单元电路.,1.触发器定义,2.触发器特点：,具有两个的稳定状态，用来表示逻辑状态的0和1。,根据不同的输入信号可以置0或1,在输入信号消失后，能将获得的新状态保存下来,记忆输入信号,3.触发器分类,电路结构,逻辑特性,数字电路分类,2020/5/16,第3页,4.2基本RS触发器,一、电路结构,1.电路组成,置0端,置1端,2.逻辑符号,3.结构特点：,反馈,存在“相同输入，不同输出”的现象,当SD=RD=0时，电路有两种稳态输出,4.“状态”概念：,、Q0：触发器0状态,、Q1：触发器1状态,“1”稳态,“0”稳态,4.2.1或非门基本RS触发器,2020/5/16,第4页,二、原理：,1.未加触发信号，RD=SD=0,电路处于稳态，保持不变,2.接收置位信号，SD=1，RD=0,结论：,Q,接收置位信号,置1,保持,2020/5/16,第5页,4.同时接收置0和置1信号，SD=RD=1,Q,结论：,（2）SD、RD同时撤消时，状态不定。,3.接收置0信号，SD=0，RD=1,Q,结论：,比快？,先到0，停止变换。,2020/5/16,第6页,三、特性表和特性方程：,1.触发器的现态、次态,现态：输入信号作用前的状态，用Qn表示；,次态：输入信号作用后的状态，用Qn+1表示；,2.特性表,反映触发器在输入信号的作用下，电路状态转换的关系。,3.特性方程,用表达式描述电路状态发生转换的关系。,特性方程,2020/5/16,第7页,4.2.1与非门基本RS触发器,一、电路结构,1.电路组成,2.逻辑符号,3.特性表,3.特性表方程,约束条件,与“或非门”组成的RS触发器相同,低电平有效,2020/5/16,第8页,4.2.3基本RS触发器的动态特性,&,Q,G1,G2,一、输入信号的宽度,二、传输延时,注意：或非门构成的RS基本触发器,2020/5/16,第9页,4.3同步RS触发器,同步的必要性,数字系统中，为了协调各部分电路的动作，要求某些触发器在同一时刻动作,同步的实现,引入CP信号（周期性矩形波），由CP信号控制触发器的动作。,一、电路结构,2.逻辑符号,1.电路组成,3.特点：,CP=0时，保持状态不变；CP=1时，接收输入信号。,时间离散化。,2020/5/16,第10页,二、原理：,波形分析,只有在同步信号到达时才按输入信号改变状态,2020/5/16,第11页,三、特性表和特性方程：,1.同步RS触发器特性表,2.同步RS触发器特性方程,四、激励表,2020/5/16,第12页,五同步RS触发器的动态特性,一、输入信号的宽度,二、传输延时,整体延时1个tpd,2020/5/16,第13页,六、动作特点：,（1）动作特点：,（2）缺点：,空翻现象：在一个CP同期内，触发器出现的多次翻转现象,抗干扰能力差,在CP1的时间里，S或R的变化都能引起触发器输出端状态的改变,在整个CP=1期间内，R、S的干扰信号都会使触发器误动作。,2020/5/16,第14页,七、D型锁存器（同步D触发器）,D型锁存器,1.原理：,CP=1时，Qn+1=D：将输入数据D存入触发器中,CP=0时，Qn+1=Qn：存入触发器的数据保持不变,1.逻辑符号：,从输入到输出的通道是透明,也称透明寄存器,2020/5/16,第15页,4.4主从触发器,4.4.1主从RS触发器,目的：提高触发器的工作可靠性，希望它的状态在每次CP作用期间只能变化一次。,1.电路组成,因此，在CP的一个周期中触发器的输出状态只能改变一次。,3.电路结构特点：,CP=1时，主触发器根据R和S的状态翻转，从触发器保持原来的状态不变（cp=1时，接收激励信号）,CP10时，主触发器在CP=0期间状态不变，从触发器按照与主触发器相同的状态翻转。（cp=10时，状态转换）,2.逻辑符号,主、从触发器的时钟信号相位相反,2020/5/16,第16页,4.原理,5.主从RS触发器功能表,6.主从RS触发器特性方程,所有RS触发器特性相同，只是作用区间不同。,2020/5/16,第17页,4.4.2主从JK触发器,解决主从RS触发器的输入约束问题,一.电路结构,同步RS触发器,1.电路组成,2020/5/16,第18页,2.逻辑符号,3.电路结构特点：,主、从触发器的时钟信号相位相反，解决“空翻”问题,二.原理,1.特性方程,从触发器：同步D,主触发器：同步RS,无约束条件,特性方程,主触发器,从触发器,2020/5/16,第19页,三、特点：,优点：解决主从触发器的输入约束和空翻问题,缺点：抗干扰能力差（一次翻转问题）,解决方法：边沿触发,四、动态特性,要求输入信号在CP高电平内保持不变。,当CP的下降沿到达时，从触发器的状态并不一定按此时刻输入信号的状态翻转。,2020/5/16,第20页,4.5边沿触发器,目的：提高触发器的工作可靠性，增强抗干扰能力,维持阻塞触发器,利用传输延迟时间的边沿触发器,方法：,利用CMOS传输门延迟时间,2020/5/16,第21页,4.5.1利用CMOS传输门的边沿D触发器,一、电路结构,二、原理：,1.CP=0时,2.CP上升沿时,3.CP=1时,从触发器：TG3通，TG4止，,结论：,上升沿有效,2020/5/16,第22页,四、特性表和特性方程：,1.特性方程,上升沿有效,三、逻辑符号,2.特性表,五、激励表,六、状态图,2020/5/16,第23页,七、触发器的异步输入,1.电路组成,2.逻辑符号,3.特性表,说明：,1.同步RS、主从JK和边沿JK等触发器也有异步输入,2.若异步置位信号与同步置位信号相矛盾，触发器按异步置位信号动作。,3.异步置位信号作用速度快。（因为不需CP）,2020/5/16,第24页,4.5.2维持阻塞触发器,一、维持阻塞RS触发器,1.结构,G1,G2,G3和G4是一个同步RS触发器,G5和G3，G6和G4是基本RS触发器,2020/5/16,第25页,（1）CP=0时：,（a）,触发器保持不变,G3输出低电平，其作用：,1,0,1,1,01,0,1,置1维持线,置0阻塞线,一是能通过置1维持线，保持S=1不变。（此时信号可撤消）,二是能置0阻塞线L1将G4封锁，阻止G4再输出低电平，以避免将触发器置0（此时信号可改变）,2.原理,0,1,可撤消,可改变,2020/5/16,第26页,G4输出低电平，其作用：,0,1,1,0,置1阻塞线,置0维持线,一是能通过置0维持线，保持R=1不变。（此时信号可撤消）,二是能置1阻塞线L2将G3封锁，阻止G3再输出低电平，以避免将触发器置1（此时信号可改变）,1,可改变,1,0,可撤消,触发器保持不变,2020/5/16,第27页,S=0，R=1，触发器被置0。,二、维持阻塞结构的D触发器,当CP从低电平变成高电平,1.电路组成,2.原理,（1）D=1,S=1，R=0，触发器被置1；,（2）D=0,上升沿有效,结论：,3.逻辑符号、功能等与前面介绍的CMOS传输门边沿D一样，不再介绍。,2020/5/16,第28页,*4.5.3利用传输延迟时间的边沿JK触发器,1,G3和G4为输入控制门，其传输延迟时间大于基本RS触发器的翻转时间。,与或非门G1和G2组成基本RS触发器,一.电路结构,只有CP=0且P=0或CP=0且P=0时，状态才可能改变,1.电路组成,2.逻辑符号,2020/5/16,第29页,1.先假设Qn=0:画波形时未考虑基本RS触发器的延时,只有CP=0且P=0或CP=0且P=0时，状态才可能改变,二、原理,（1）J=1,2020/5/16,第30页,只有CP=0且P=0或CP=0且P=0时，状态才可能改变,（2）J=0（Qn=0）,2020/5/16,第31页,2.先假设Qn=1:画波形时未考虑基本RS触发器的延时,只有CP=0且P=0或CP=0且P=0时，状态才可能改变,（1）K=1,2020/5/16,第32页,只有CP=0且P=0或CP=0且P=0时，状态才可能改变,2020/5/16,第33页,三、边沿JK触发器的特性表,根据上述原理分析可得到：,四、边沿JK触发器的特性表,下边沿有效,五、边沿JK触发器的激励表、状态转换图与主从JK触发器相同,六、特点,与主从JK触发器的区别：,触发器的次态仅取决于CP信号的下降沿（或上升沿）时输入端的逻辑状态，而在此之前或以后，输入信号的变化对触发器的状态没有影响。,优点：这种动作特点有效地提高了触发器电路的抗干扰能力，从而提高了电路的工作可靠性。,2020/5/16,第34页,4.5.4、边沿触发器的动态特性,1.建立时间tset、保持时间tH,对输入信号的要求：,输入信号在作用沿前tset和作用沿后tH的时间内不能变化,边沿触发器抗干扰能力：,只要干扰（包括冒险）不要发生在作用沿前tset和作用沿后tH的时间内，就还会对电路发生影响。,例：,2020/5/16,第35页,4.6T触发器,一、定义,反转触发器，有一同步输入T，T=1时，触发器状态反转；T=0时，触发器状态不变,二、逻辑符号,三、T触发器的特性方程,2020/5/16,第36页,四、T触发器激励表,五、状态图,1、DT,特性方程：,六、T的实现,2、JKT,特性方程：,2020/5/16,第37页,4.7触发器逻辑功能的转换,转换电路,一、DJK,特性方程：,输入信号为双端的情况下，JK触发器的逻辑功能最为完善。输入信号为单端的情况下，D触发器用起来最方便。,2020/5/16,第38页,二、DT,特性方程,转换电路,2020/5/16,第39页,转换电路,三、DRS,特性方程：,RS=1，Qn+1=1,无约束条件,2020/5/16,第40页,四、JKD,特性方程,转换电路,2020/5/16,第41页,JKT,特性方程,JKRS,特性方程,JKT,特性方