数字电路基础课件：第4章 触发器

1、2021-10-1014.1.14.1.1 与非门实现的基本与非门实现的基本rs触发器触发器2021-10-102msi组合逻辑电路的分析特点？步骤？2021-10-103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。 以下按触发器的电路结构、触发方式、逻辑功能分别进行介绍。2021-10-104图4-1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：q1、 q 0 0状态

2、：q0、 q 1reset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1. 电路组成及逻辑符号 4.1.14.1.1 与非门实现的基本与非门实现的基本rs触发器触发器 2. 工作原理(仿真运行图41)表 4-1 与非门组成的基本rs触发器的功能表仿真仿真 3. 功能表 2021-10-1064状态转换表（特性表）现态：指触发器输入信号变化前的状态，用qn表示；次态：指触发器输入信号变化后的状态，用qn+1表示。特性表：次态qn+1与输入信号和现态qn之间关系的真值表。与非门组成的基本rs触发器的状态转换表 2021-10-107通常用虚线或阴影表

3、示触发器处于不定状态。 仿真仿真 2021-10-108触发器的不定状态有两种含义：一、q= q =1时，触发器既不是0状态，也不是1状态；二、r、s 同时从0回到1时，触发器的新状态不能预先确定。2021-10-109图4-3或非门组成的基本rs触发器（a） 逻辑电路 （b）逻辑符号 仿真仿真 2021-10-1010或非门组成的基本rs触发器的状态转换表 2021-10-1011利用基本rs触发器的记忆功能消除机械开关振动引起的干扰脉冲。 图4-4 机械开关 （a）电路 (b)输出电压波形2021-10-1012图4-5利用基本rs触发器消除机械开关振动的影响（a）电路 （b）电压波形20

4、21-10-1013思考题：基本rs触发器如何实现了记忆功能？2021-10-10144.2.14.2.1 同步同步rs触发器触发器4.2.24.2.2 主从主从rs触发器触发器4.2.34.2.3 cmos主从主从d触发器触发器 4.2.44.2.4 边沿边沿d触发器触发器 2021-10-1015触发器有什么特点？请画出与非门实现的基本触发器的电路图。请列出基本触发器的功能表。什么叫现态？次态？基本rs触发器的触发方式？2021-10-1016 基本rs触发器的触发方式（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

5、器（时钟触发器或钟控触发器）：具有时钟脉冲cp控制的触发器。该触发器状态的改变与时钟脉冲同步。 cp：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cp输入控制。 触发器更新为何种状态：由触发输入信号决定。2021-10-10174.2.14.2.1 同步同步rs触发器触发器1.电路组成及逻辑符号图4-6 同步rs触发器 （a） 逻辑电路 （b）逻辑符号 在cp=0期间，g3、g4被封锁，触发器状态不变。在cp=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cp控制的。 触发方式：电平触发方式 只有cp=1时（高电平有效）

6、，触发器的状态才由输入信号r和s来决定。 2021-10-10182. 工作原理(仿真运行图46)3. 功能表（在cp=1期间有效）现态：cp脉冲作用前触发器的原状态，用qn表示；次态：cp脉冲作用后触发器的新状态，用qn+1表示。表4-2 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2021-10-10194. 工作波形（又称为时序图， ） 图4-7 同步rs触发器的时序图 仿真仿真 2021-10-1020同步触发器在一个cp脉冲作用后，出现两次或两次以上翻转的现象称为空翻。图4-8 同步rs触发器的空翻现象 下面介绍几种能克服空翻的触发器。仿真仿真 2

7、021-10-10214.2.24.2.2 主从主从rs触发器触发器 1.电路组成及逻辑符号图4-9 主从rs触发器 （a） 逻辑电路 （b）逻辑符号 仿真仿真 主触发器：同步rs触发器（ff2），其状态由输入信号决定 从触发器：同步rs触发器（ff1），其状态由主触发器的状态决定 表示触发器靠cp下降沿触发 表 示 主 从触发方式 2021-10-10222. 工作原理(仿真运行图49)（1）当cp=1时，从触发器ff1的输出状态保持不变，主触发器ff2的输出状态由r和s来决定。（2）当cp由1跳到0时（或称cp脉冲下降沿到来时），主触发器ff2的输出状态保持不变，从触发器ff1的输出状态由

8、ff2的状态决定。此时，由于cp=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，cp=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cp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cp=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（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。 优点：克服了空翻，提高了工作的可靠性。 2021-10-10233. 功

9、能表（只在cp从1变为0时有效）表4-3 主从rs触发器功能表 s和r都为高电平有效触发 功能与同步rs触发器完全相同 。2021-10-10244. 工作波形（又称为时序图， ） 图4-10主从rs触发器的时序图 2021-10-10254.2.34.2.3 cmos主从主从d触发器触发器 1.电路组成及逻辑符号图4-11cmos主从d触发器 （a） 逻辑电路 （b）逻辑符号 表示触发器靠cp上升沿触发 2021-10-10262. 工作原理（1）当cp=1时，主触发器的tg1导通、tg2截止，输入信号d送入主触发器。从触发器的tg3截止，tg4导通，从触发器保持原态。2021-10-102

10、7 （2）当cp由1跳变到0时，tg1截止、tg2导通，输入信号通道被封锁，主触发器的状态不变。从触发器的tg3导通、tg4截止，主触发器的状态送入从触发器。 2021-10-1028可知，工作过程分为两步：第一步，cp=1时，主触发器接收d的信号，并有q=d，而从触发器是维持原来的状态不变。第二步，cp从1变为0，主触发器的状态送入从触发器，使q =q。在cp=0期间，输入信号不能进入主触发器。 触发方式：主从触发方式（cp下降沿有效）。该触发器是靠cp的下降沿触发的，触发器的新状态由cp脉冲下降沿到来之前输入信号d的状态决定。 2021-10-10293. 功能表（只在cp下降沿有效 ）表

11、4-4 cmos主从d触发器的功能表 dqn+100112021-10-10304. 工作波形（又称为时序图， ） 图4-12 cmos主从d触发器的时序图 2021-10-1031边沿触发器：靠cp脉冲上升沿或下降沿进行触发。正边沿触发器：靠cp脉冲上升沿触发。负边沿触发器：靠cp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。 4.2.44.2.4 边沿边沿d触发器触发器 图4-9 主从rs触发器 （a） 逻辑电路 （b）逻辑符号仿真仿真 表示触发器靠cp上升沿触发 表示cp为边 沿 触 发方式 1.电路组成及逻辑符号2021-10-10322. 工作原理

12、（1）当cp=0时，g3、g4被封锁，触发器的输出状态保持不变。（2）当cp从0变为1时，g3、g4打开，它们的输出由g5、g6决定。此瞬间，若d=0，触发器被置为0状态；若d=1，触发器被置为1状态。（3）当cp从0变为1之后，虽然cp=1，门g3、g4是打开的，但由于电路中几条反馈线的维持阻塞作用，输入信号d的变化不会影响触发器的置1和置0，使触发器能够可靠地置1和置0。因此，该触发器称为维持阻塞触发器。 可见，该触发器的触发方式为：在cp脉冲上升沿到来之前接受d输入信号，当cp从0变为1时，触发器的输出状态将由cp上升沿到来之前一瞬间d的状态决定。 由于触发器接受输入信号及状态的翻转均是

13、在cp脉冲上升沿前后完成的，故称为边沿触发器。 2021-10-10333. 时序图 图4-14维持阻塞边沿d触发器时序图 当cp从0变为1时，q将由cp上升沿到来之前一瞬间d的状态决定。 2021-10-10344-32021-10-10354.3.14.3.1 rs触发器触发器4.3.4.3.2 2 d触发器触发器4.3.4.3.3 3 jk触发器触发器 4.3.4.3.4 4 t触发器触发器 4.4.14.4.1 集成集成jkjk触发器触发器 4.4.24.4.2 集成集成d触发器触发器4.4.34.4.3 集成触发器的应用举例集成触发器的应用举例2021-10-1036同步触发器的触发

14、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？2021-10-1037 触发器的分类： 按逻辑功能不同：rs触发器、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：基本rs触发器，同步触发器、维持阻塞触发器、主从触发器和边沿触发器等。 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。2021-10-10384.3.4.3.1 1 rs触发器触发器表4-5 rs触发器状态转换表 以主从rs触发器为例分析rs触发器的逻辑功能。 状态转换表是表示触发器的现态

15、qn、输入信号和次态qn+1之间转换关系的表格。1.状态转换表s rqnqn+1000 00101010 10100101 001111 11 101r有效置0 s有效置1 r、s不允许同时有效r、s同时无效保持2021-10-10392.特性方程（又称为状态方程） 由状态转换表得到qn+1的状态转换卡诺图。图4-15 rs触发器的qn+1卡诺图 进一步可写出qn+1的表达式。 s rqnqn+1000 00101010 10100101 001111 11 101约束条件，表示不允许将r、s同时取为1 2021-10-10403.状态转换图 图4-16 rs触发器的状态转换图 状态转换图：表

16、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。 两个圆圈表示状态0和1 箭头表示状态转换的方向 在箭头旁边用文字或符号表示实现转换所必备的条件 2021-10-10414.3.24.3.2 d触发器触发器 1.状态转换表 表4-6 d触发器的状态转换表 dqnqn+10000101011112.特性方程 qn+1=d 3. 状态转换图 图4-17 d触发器的状态转换图 2021-10-10424.3.34.3.3 jk触发器触发器 图4-18 jk触发器的逻辑符号（a）下降沿触发 （b）上升沿触发 jk触发器是一种多功能触发器，在

17、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。 2021-10-10432. 状态转换表 1. 功能表 表4-7 jk触发器功能表 表4-8 jk触发器状态转换表 2021-10-10443. 特性方程4. 状态转换图 图4-19 jk触发器的状态转换图 2021-10-10455. 时序图（以cp下降沿触发的jk触发器为例）图4-20 jk触发器的时序图 2021-10-1046具有保持和翻转功能。 4.3.44.3.4 t触发器触发器表4-9 t触发器的功能表 1.功能表 2. 状态转换表 表4-10 t触发器

18、的状态转换表 2021-10-10473. 特性方程4. 状态转换图 图4-21 t触发器的状态转换图 令jk触发器的jkt，就可实现t触发器。 图4-22 jk触发器接成t触发器 2021-10-10485. t触发器 （1）t触发器的功能 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cp脉冲，t触发器就翻转一次，显然能实现计数功能。 表4-11 t触发器的状态转换表特性方程为 2021-10-1049（2）jk触发器的计数形式令jk触发器的j= k =1，就可以构成t触发器。 图4-23 jk触发器的计数形式 （a）电路 （b）工作波形 仿真仿真 2021-10-105

19、0（3）d触发器的计数形式 令d=qn，d触发器就可以构成t触发器。 图4-24 接成计数形式的d触发器（a）电路 （b）工作波形 仿真仿真 2021-10-1051 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。 表4-12 常用集成触发器2021-10-10524.4.4.4.1 1 集成集成jk触发器触发器 图4-25 集成jk触发器74ls112(a) 外引脚图 (b) 逻辑符号 常用的有74ls112、cc4027等。 74ls112为负边沿触发的双jk触发器。sd、rd分别为异步置1端和异步置0端，均为低电平有效。 1. 74ls112的外引脚图和逻辑符号 20

20、21-10-10532. 逻辑功能 表4-13 74ls112的功能表 2021-10-10543. 时序图图4-26 74ls112的时序图2021-10-10554.4.24.4.2 集成集成d触发器触发器 图4-27 双d触发器74ls74(a) 外引脚图 (b)逻辑符号 1. 双d触发器74ls74外引脚图和逻辑符号 2021-10-10562. 逻辑功能 表4-14 双d触发器74ls74的功能表 触 发 方 式为cp上升沿触发。 低电平有效的异步置0端和异步置1端 2021-10-10573. 时序图图4-28 74ls74的时序图2021-10-1058 单按钮电子转换开关电路，

21、该电路只利用一个按钮即可实现电路的接通与断开。4.4.34.4.3 集成触发器的应用举例集成触发器的应用举例 图4-29 74ls112的应用电路1. 74ls112的应用实例 用触发器f1构成无抖动开关，s为按钮开关。 触发器f2接成计数形式，每按一次按钮s，相当于为触发器f2提供一个时钟脉冲下降沿。 q2端经三极管vt驱动继电器ka，利用ka的触点转换即可通断其它电路。 2021-10-1059图4-30 同步单脉冲发生电路（a）电路图 （b）工作波形 2. 74ls74的应用实例 同步单脉冲发生电路。 该电路借助于cp产生两个起始不一致的脉冲，再由一个与非门来选通，便组成一个同步单脉冲发

22、生电路。 从波形图可以看出，电路产生的单脉冲与cp脉冲严格同步，且脉冲宽度等于cp脉冲的一个周期。电路的正常工作与开关s的机械触点产生的毛刺无关，因此，可以应用于设备的起动，或系统的调试与检测。2021-10-1060 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。2021-10-1061 3. rs触发器具有约束条件。 t 触发器和d触发器比较简单。 t触发器是一种计数型触发器。 jk触发器是多功能触发器，它可