第五章-集成触发器PPT课件

第5章集成触发器,5.1概述,Flip-Flop，简写为FF，又称双稳态触发器。,一个触发器可存储1位二进制数码,一、触发器的基本特点和作用,触发器的作用,触发器有记忆功能，由它构成的电路在某时刻的输出不仅取决于该时刻的输入，还与电路原来状态有关。而门电路无记忆功能，由它构成的电路在某时刻的输出完全取决于该时刻的输入，与电路原来状态无关。,触发器和门电路是构成数字电路的基本单元。,根据逻辑功能不同分为,根据触发方式不同分为,根据电路结构不同分为,三、触发器逻辑功能的描述方法,主要有特性表、特性方程、激励表(又称驱动表)、状态转换图和波形图(又称时序图)等。,二、触发器的类型,5.2基本RS触发器,5.2.1由与非门组成的基本RS触发器,一、电路组成,BasicFlip-Flop,二、逻辑功能,0,1,1,11,0,触发器被置0,二、逻辑功能,1,0,0,11,1,触发器被置1,二、逻辑功能,G1门输出,G2门输出,二、逻辑功能,触发器次态Qn+1与输入信号和电路原有状态（现态Qn）之间关系的真值表。,三、特性表,触发器次态Qn+1与输入信号和电路原有状态（现态Qn）之间关系的真值表。,三、特性表,触发器次态Qn+1与输入信号和电路原有状态（现态Qn）之间关系的真值表。,两个信号输入端信号名上的非号与信号名构成一个不可拆分的的符号，仅表示输入低电平有效，而不能参与非运算。,注意,三、特性表,四、特性方程,解：,初态为0，故保持为0。,1.电路组成,5.2.2由或非门组成的基本RS触发器,2.逻辑功能,0,1,0,00,1,触发器被置1,2.逻辑功能,1,0,1,00,0,触发器被置0,2.逻辑功能,G1门输出,G2门输出,2.逻辑功能,输出既非0状态，也非1状态。当RD和SD同时由1变0时，输出状态是不确定的。所以，这种情况也是不允许的。为保证触发器能正常工作，要求RDSD=0。,注意,3.特性表,3.特性方程,基本RS触发器的两种形式比较,一、TTL锁存器,1.电路组成,5.2.3集成锁存器,2.逻辑功能,二、CMOS锁存器,1.由与非门组成的锁存器,5.2.3集成锁器,2.逻辑功能,二、CMOS锁存器,2.由或非门组成的锁存器,5.2.3集成锁器,2.逻辑功能,5.3同步触发器,SynchronousFlip-Flop,在数字系统中，为了协调各部分有节拍地工作，常常要求一些触发器在同一时刻动作。为此，必须采用同步脉冲，使这些触发器在同步脉冲作用下根据输入信号同时改变状态，而在没有同步脉冲输入时，触发器保持原状态不变，这个同步脉冲称为时钟脉冲CP。,具有时钟脉冲控制的触发器称为时钟触发器，又称同步触发器。,同步触发器,工作原理,CP=0时，G3、G4被封锁，输入信号R、S不起作用。基本RS触发器的输入均为1，触发器状态保持不变。,一、电路组成,5.3.1同步RS触发器,工作原理,CP=0时，G3、G4被封锁，输入信号R、S不起作用。基本RS触发器的输入均为1，触发器状态保持不变。,CP=1时，G3、G4解除封锁，将输入信号R和S取非后送至基本RS触发器的输入端。,一、电路组成,5.3.1同步RS触发器,RS功能,二、逻辑功能,R、S信号高电平有效,同步RS触发器Qn+1的卡诺图,三、特性表、特性方程,特性表,状态转换图,四、驱动表及状态转换图,驱动表,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。,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，对信号(R、S)提出的要求。,一、电路组成,D,5.3.2同步D触发器,二、逻辑功能,称为D功能,特点：Qn+1跟随D信号变化,同步D触发器功能表,工作原理,CP=0时，触发器不受D端输入信号的控制。保持原状态不变，,CP=1时，触发器可接受D端输入的信号，其状态翻到和D的状态相同。,三、特性表和特性方程,四、驱动表及状态转换图,一、电路结构,5.3.3同步JK触发器,功能表,二、逻辑功能,称为JK功能，即JK=00时，保持；JK=11时，翻转；JK时Qn+1值与J相同。,工作原理,CP=0时，G3、G4被封锁，都输出1，触发器保持原状态不变。,CP=1时，G3、G4解除封锁，输入J、K端的信号可控制触发器的状态。,特性表,三、特性表和特性方程,四、驱动表及状态转换图,同步触发器在CP=1期间接收输入信号，如输入信号在此期间发生多次变化，其输出状态也会随之发生翻转，这种现象称为触发器的空翻。空翻现象限制了同步触发器的应用。,5.3.4同步触发器的空翻,5.4边沿触发器,Edge-TriggeredFlip-Flop,边沿触发器只能在时钟脉冲CP上升沿(或下降沿)时刻接收输入信号，因此，电路状态只能在CP上升沿(或下降沿)时刻翻转。在CP的其他时间内，电路状态不会发生变化，这样就提高了触发器工作的可靠性和抗干扰能力。边沿触发器没有空翻现象。,边沿触发器主要有边沿JK触发器、维持阻塞D触发器、CMOS边沿触发器等。,边沿触发器,5.4.1TTL边沿JK触发器,一、电路结构,CP=0、CP=1、CP由0正跃到1三种情况下，触发器状态均不变。,CP由1负跃到0时，触发器的状态根据J、K端的输入信号翻转。,二、逻辑功能,特性方程,CP下降沿到达时刻有效,二、逻辑功能,例如图所示为下降沿出发边沿JK触发器CP、J、K端的输入电压波形，试画出输出Q端的电压波形。设触发器的初始状态为Q=0。,解：,Q,三、集成边沿JK触发器CT74LS112介绍,CT74LS112逻辑符号,CT74LS112功能表,三、集成边沿JK触发器CT74LS112介绍,CT74LS112逻辑符号,CT74LS112功能表,解：,Q,5.4.2维持阻塞D触发器,一、逻辑功能,特性方程,CP上升沿到达时刻有效,功能表,Q,0,1,解：,1,0,0,二、集成维持阻塞D触发器CT74LS74介绍,CT74LS74逻辑符号,CT74LS74功能表,由JK触发器或D触发器构成，主要是用来简化集成计数器的逻辑电路。,T触发器是根据T端输入信号的不同，在时钟脉冲CP作用下具有翻转和保持功能的电路。,T触发器是指每输入一个时钟脉冲CP，状态变化一次的电路。它实际上是T触发器的翻转功能。,5.4.3T触发器和T触发器,一、JK触发器构成T和T触发器,特性方程,特性方程,二、D触发器构成T和T触发器,特性方程,特性方程,一、CMOS边沿D触发器,Q,5.4.4CMOS边沿触发器,Q,一、CMOS边沿D触发器,5.4.4CMOS边沿触发器,Q,一、CMOS边沿D触发器,5.4.4CMOS边沿触发器,Q,一、CMOS边沿D触发器,5.4.4CMOS边沿触发器,特性方程,二、CMOS边沿JK触发器,5.5主从触发器,了解触发器各种逻辑功能间的转换方法。,Master-SlaveFlip-Flop,为了提高触发器的工作可靠性，要求在CP的每个周期内触发器的状态只能变化一次，因此，常采用主从结构的触发器。,主从触发器,一、电路组成,5.5.1主从RS触发器,表示时钟触发沿为下降沿,一、电路组成,5.5.1主从RS触发器,主从RS触发器工作原理,因此QM=0时，Q置0；QM=1时，Q置1，即Q=QM，从触发器翻转到与主触发器相同的状态。,二、逻辑功能,表示时钟触发沿为下降沿,特性方程,5.5.2主从JK触发器,5.5.3主从JK触发器的一次翻转现象,主从触发器避免了空翻现象，却出现了一次翻转现象。为了避免产生错误的一次翻转，要求在CP=1期间J、K端的输入信号保持不变。无论克服这个缺点，在主从触发器之后，出现了边沿触发器。边沿触发器既没有空翻现象，也没有一次翻转现象。,指在CP=1期间，J、K端的输入信号不论变化多少次，主触发器的状态只能变化一次。,一次翻转,误翻转,(一)触发器五种逻辑功能的比较,(二)不同逻辑功能间的相互转换,讨论与练习,(一)触发器五种逻辑功能的比较,无约束，但功能少,无约束，且功能强,令J=K=T即可,令J=K=1即可,(二)不同逻辑功能间的相互转换,因此，令,已有Qn+1=D欲得Qn+1=,因此，令D=,5.6触发器的应用举例,触发器由门电路构成，因此，门电路的应用注意事项在这里都适用。例如，TTL触发器的输入端悬空相当于输入高电平，而CMOS触发器的输入端不允许悬空。,应用注意,实际工作中，应根据需要选定触发器的功能和触发方式。例如：同步电平触发器通常只用于数据锁存，而构成计数器、移位寄存器时一般要用同步边沿触发器。,一、同步单脉冲产生电路,由此可见，每按一次按钮开关S1，FF1的Q1端便输出一个正脉冲。,CP,按钮开关S1按下,二、多路控制公共照明灯电路,Q=0,V截止,继电器触点断开，灯L熄灭。,二、多路控制公共照明灯电路,Q=1,V导通,继电器触点闭合，灯L点亮。,按下S0Sn任一个开关，触发器置1，Q=1，V导通，继电器触点闭合，灯L亮。再按任一开关，Q=0，灯L熄灭。为安装在不同处的按钮开关，用以控制同一个照明灯L的点亮和熄灭。,三、数字抢答器电路,三、数字抢答器电路,触发器和门电路是构成数字系统的基本逻辑单元。前者具有记忆功能，用于构成时序逻辑电路；后者没有记忆功能，用于构成组合逻辑电路。,本章小结,触发器的两个基本特点：有两个稳定状态；在外信号作用下，两个稳定状态可相互转换，没有外信号作用时，保持原状态不变。因此，触发器具有记忆功能，常用来保存二进制信息。,一个触发器可存储1位二进制码，存储n位二进制码则需用n个触发器。,触发器的逻辑功能是指触发器的次态与现态及输入信号之间的逻辑关系。其描述方法主要有特性表、特性方程、驱动表、状态转换图和波形图(又称时序图)等。,触发器根据逻辑功能不同分为,根据触发方式不同分为,根据是否受时钟控制分为,基本RS触发器是构成各种触发器的基础。它的输出受输入信号直接控制，不能同步控