第四章+触发器.ppt

1,电子技术,数字电路部分,第四章触发器,更多电子资料请登录赛微电子网,2,第四章触发器,4.1概述4.2触发器的基本形式4.3触发器按逻辑功能的分类4.4触发器逻辑功能的转换4.5触发器的触发方式4.6触发器的应用举例,3,4.1概述,触发器的功能：形象地说，它具有“一触即发”的功能。在输入信号的作用下，它能够从一种状态(0或1)转变成另一种状态(1或0)。,触发器的特点：有记忆功能的逻辑部件。输出状态不只与现时的输入有关，还与原来的输出状态有关。,触发器的分类：,按功能分：有R-S触发器、D型触发器、JK触发器、T型等；按触发方式划分：有电平触发方式、主从触发方式和边沿触发方式。,4,4.2触发器的基本形式,反馈,基本RS触发器,反馈,正是由于引入反馈，才使电路具有记忆功能!,5,输入RD=0,SD=1时,若原状态：,1,1,0,0,1,0,1,0,输出仍保持：,若原状态：,0,1,1,1,1,0,1,0,输出变为：,置“0”！,6,输入RD=1,SD=0时,若原状态：,1,0,1,0,1,0,0,1,输出变为：,若原状态：,0,0,1,1,0,1,0,1,输出保持：,置“1”！,7,输入RD=1,SD=1时,若原状态：,1,0,1,1,1,0,0,1,输出保持原状态：,若原状态：,1,1,0,1,1,0,输出保持原状态：,保持！,8,输入RD=0,SD=0时,输出：全是1,注意：当RD、SD同时由0变为1时，翻转快的门输出变为0，另一个不得翻转。因此，该状态为不定状态。,基本触发器的功能表,9,1.触发器是双稳态器件，只要令RD=SD=1，触发器即保持原态。稳态情况下，两输出互补。一般定义Q为触发器的状态。,2.在控制端加入负脉冲，可以使触发器状态变化。SD端加入负脉冲，使Q=1，SD称为“置位”或“置1”端。RD端加入负脉冲，使Q=0，RD称为“复位”或“清0”端。,小结,10,4.3触发器按逻辑功能的分类,4.3.1同步RS触发器,“同步”的含义：由时钟CP决定R、S能否对输出端起控制作用。,直接清零端,直接置位端,11,直接清零端,直接置位端,直接清零端、置位端的处理：,12,CP=0时,0,触发器保持原态,CP=1时,13,RS触发器的功能表,简化的功能表,Qn+1-下一状态（CP过后）,Qn-原状态,14,简化的功能表,由它的功能表可见：在R、S不相等时，Q服从于S!,这是一个值得重视的规律，有必要进一步归纳和进行形象化的表达。,15,R、S不相等时，信息传送路径的形象化表达：,该电路的信息传送规律在今后的学习过程中，将会多次使用。,16,例：画出RS触发器的输出波形。假设Q的初始状态为0。,CP,R,S,Q,使输出全为1,CP撤去后状态不定,17,同步R-S触发器的小结,1.当CP=0时,无论R、S为何种取值组合，输出端均“保持原态”；,2.只有当CP=1时,将c门和d门打开，控制端R、S的取值组合才会在输出端有所反映，即有所谓“功能表”。,18,19,4.3.2D触发器,20,CP=0时，a、b门被堵，输出保持原态：,0,21,CP=1时，a、b门被打开，输出由D决定：,若D=0,1,0,1,1,0,0,1,若D=1,1,1,0,0,1,1,0,结论：Qn+1=D,22,功能表,Q,例：画出D触发器的输出波形。,23,D触发器也称D锁存器，有集成组件的产品，如74LS77(4位锁存器)、74LS75(4位双稳态锁存器)，等等。,24,4.3.3T和T触发器,一、T触发器,逻辑功能：每来一个时钟脉冲，输出的状态就翻转一次，也叫计数器。,R,S,25,工作原理：,显然，当时钟CP=0时，触发器必然处于保持状态。,CP=0时,26,归纳：在CP1期间，下状态Qn+1必然对其原状态作一次否定!,CP=1时,RQn,1,=Qn,Qn,T触发器的功能就是每来一个脉冲翻转一次。,若Qn=0，则Qn+1=1,若Qn=1，则Qn+1=0,27,由同步RS触发器构成的T触发器存在的问题：计数脉冲必须严密配合，CP脉冲不能太长，否则触发器将产生空翻现象(CP=1期间，输出状态翻转若干次)。,10,1,0,01,0,1,0,1,0,1,1,1,28,F主,F从,CP1时：主触发器打开，从触发器封锁。,克服“空翻”的办法：用主从RS触发器构成T触发器。,CP0时：主触发器封锁，从触发器打开。,动作特点：F主、F从轮流工作。,29,小结：R1、S1之值向上传送一级，抵达Q；,主从触发方式T触发器的工作原理,F主被打开，进入工作状态。,F从被封锁，输出端保持原状态不变。,CP=1时，,30,0,F主被封锁，输出端保持原状态不变。,1,F从被打开，进入工作状态。,小结：R1、S1又向上传送一级，抵达Q端。,CP=1时，,31,综合上述分析，主从触发器一个CP只能翻转一次。,前沿处，输出交叉反馈到F主。,后沿处，输出传递到F从翻转完成。,逻辑符号：,时序图：,32,RS触发器的电路结构演变过程,由两个与非门构成基本RS触发器,由四个与非门构成同步RS触发器,由九个与非门构成主从RS触发器,公共结构,让其接受时钟控制,克服空翻,33,二、T触发器,T触发器与T触发器无本质区别，只是加入了控制端T。,T,R1=TQ,34,T=0时：将F主封锁，输出端维持原态。,T=1时：右图电路即为T触发器，当cp到来时，输出端将正常翻转。,35,功能表,36,三、JK触发器,JK触发器的功能最完善，有两个控制端J、K。,37,JK触发器的工作原理：,被封锁,保持原态,J=K=0时：,相当于T触发器T=0,38,相当于T触发器T=1,J=K=1时：,39,Qn=0时,Qn+1=1,J=1，K=0时：,40,Qn=1时,F主被封保持原态,Qn+1=1,J=1，K=0时：,41,Qn+1=0,同样原理：,J=0，K=1时：,42,功能表,JK触发器的功能小结：,1.当J=0、K=0时，具有保持功能；,2.当J=1、K=1时，具有翻转功能；,3.当J=0、K=1时，具有复位功能；,4.当J=1、K=0时，具有置位功能。,43,时序图,保持,T,44,例1：画出主从JK触发器输出端波形图。,45,例2：假设初始状态Qn=0，画出Q1和Q2的波形图。,Q1,Q2,看懂逻辑符号；,熟练使用功能表。,46,常用“专业术语”介绍,数据锁定：,触发器的输出状态固定不变，这就称作“数据锁定”。它相当于“保持”功能。,47,主从JK触发器的小结,1.熟练掌握JK触发器逻辑符号的全部含义。,2.熟练掌握并正确运用JK触发器的功能表。,48,4.4触发器逻辑功能的转换,被转换的触发器的功能包含目的触发器的功能。,例如：JK触发器,1.当J=0、K=0时，具有保持功能；,2.当J=1、K=1时，具有翻转功能；,3.当J=0、K=1时，具有复位功能；,4.当J=1、K=0时，具有置位功能。,因此，JK触发器可以转换成其他多种触发器。,49,一、JK触发器转换成D触发器,50,二、JK触发器转换成T触发器,51,三、D触发器转换成T触发器,52,4.5触发器的触发方式,触发方式？,研究翻转时刻与时钟脉冲间的关系,4.5.1电位触发方式,电位触发,正电位触发,负电位触发,CP=1期间翻转,CP=0期间翻转,53,例如：下图所示的D触发器就是电位触发方式。,“高电平触发”,“低电平触发”,优点:结构简单；动作较快。,缺点：容易空翻。,适用范围：只能用作数据锁存器。,54,4.5.2主从触发方式,主从触发方式的翻转过程：,前沿处，输出交叉反馈到F主。,后沿处，输出传递到F从翻转完成。,CP,？,55,以主从触发的D触发器为例：设Qn=0,CP,D,Q,正确的输出波形,假设在CP=1期间D有一干扰,出现干扰后，主从型的D触发器的输出波形如何？,主从触发方式存在其固有的缺陷一次翻转”问题。,56,1,1,0,1,0,1,0,0,0,0,1,1,0,保持,解释如下:,设Qn=0,保持,跟随D端,初始状态,Q实际,保持,57,归纳,产生上述输出结果的根本原因是：主触发器是一个同步RS触发器，在CP=1期间当输入信号变化时，其状态能，且只能改变一次；于是导致CP下降沿到来时Q状态跟随Q状态改变。,58,逻辑符号,59,在使用主从结构触发器时必须注意：只有在CP=1的全部时间里输入始终保持不变的条件下，用CP下降沿到来时的输入状态决定触发器的下态才肯定是对的。否则，必须考虑CP=1期间输入端状态的全部变化过程，才能确定CP降沿到来时触发器的下态。,结论,60,4.5.3边沿触发方式,为了免除CP=1期间输入控制电平不许改变的限制，可采用边沿触发方式。其特点是：触发器只在时钟跳转时发生翻转，而在CP=1或CP=0期间，输入端的任何变化都不影响输出。,如果翻转发生在上升沿就叫“上升沿触发”或“正边沿触发”。如果翻转发生在下降沿就叫“下降沿触发”或“负边缘触发”。下面以边缘触发的D触发器为例讲解。,61,设原态Q=0，并设D=1。,1,CP=0期间：(1)c、d被锁，c、d的输出均为1。,0,0,0,62,1,(2)c=1、d=1反馈到a、b的输入，a、b输出为0、1。,0,0,0,CP=0期间：,63,CP正沿到达时:c、d开启，使c=1，d=0。,Q翻转为1,1,1,置0阻塞线,置1维持线,64,CP正沿过后：d=0将c封锁,并使b=1，维持d=0。,1,因此以后CP=1期间D的变化不影响输出。,0,0,1,D=0时的翻转，请大家自己分析。,65,置0阻塞线,置1阻塞线,置1维持线,置0维持线,该上升沿触发的D触发器是维持阻塞型D触发器。,66,边沿触发的D触发器功能表,触发方式在逻辑符号中的表示：,67,1.在应用触发器时，要特别注意触发形式，否则很容易造成整个数字系统工作不正常。,2.边沿触发抗干扰能力强，且不存在空翻，应用较广泛。,小结,68,4.6应用举例,例：四人抢答电路。四人参加比赛，每人一个按钮，其中一人按下按钮后，相应的指示灯亮。并且，其它按钮按下时不起作用。,电路的核心是74LS175四D触发器。它的内部包含了四个D触发器，各输入、输出以字头相区别，管脚图见下页。,69,1Q,1D,2Q,2D,GND,4Q,4D,3Q,3D,时钟,清零,USC,公用清零,公用时钟,74LS175管脚图,70,+