数字电路课件第五章触发器

1、第第第1 1 1页页页5.1 概述概述 5.2 sr锁存器锁存器5.35.5 电平触发、脉冲触发及边沿触发电平触发、脉冲触发及边沿触发的触发器（内部结构一般了解）的触发器（内部结构一般了解）5.6 触发器的逻辑功能及描述方法触发器的逻辑功能及描述方法第五章 第第第2 2 2页页页5.1概述概述一、定义：一、定义： 触发器（触发器（flip flop，简写为，简写为ff）是一能够存储）是一能够存储一位二值信号的基本单元电路。一位二值信号的基本单元电路。 二、基本特点：二、基本特点：（1）有两个能自行保持的稳定状态，即稳定状态）有两个能自行保持的稳定状态，即稳定状态0、1。（2）可以置）可以置1或

2、或0状态。状态。三、分类三、分类1. 按触发方式（电平，脉冲，边沿）按触发方式（电平，脉冲，边沿）2. 按逻辑功能（按逻辑功能（sr, jk, d, t）3. 按存储数据的原理不同分：静态和动态触发器。按存储数据的原理不同分：静态和动态触发器。第第第3 3 3页页页一、电路结构一、电路结构正是由于正是由于引入反馈，引入反馈，才使电路具有才使电路具有记忆功能记忆功能 !两个输入端两个输入端两个输出端两个输出端反馈反馈反馈反馈5.2sr锁存器锁存器逻辑符号逻辑符号第第第4 4 4页页页输入输入rd=0, sd=0时时0001qq10qq00设设q为触发器的原状态（初态），即触发信号输入前的状态；为

3、触发器的原状态（初态），即触发信号输入前的状态；q*为触发器的新状态（次态），即触发信号输入后的状态。为触发器的新状态（次态），即触发信号输入后的状态。二、功能分析二、功能分析101001输出保持原状态：输出保持原状态：*01qq010110输出保持原状态：输出保持原状态：*10qq保持！保持！00第第第5 5 5页页页01qq10qq输入输入rd=0, sd=1时时01010110输出变为：输出变为：11001010输出保持：输出保持：置置“1” ！*10qq*10qq第第第6 6 6页页页01qq10qq输入输入rd=1, sd=0时时00110101输出仍保持：输出仍保持：1001010

4、1输出变为：输出变为：置置“0”！*01qq*01qq第第第7 7 7页页页输入输入rd=1, sd=1时时1100输出：全是输出：全是0注意：注意：当当rd、sd同时由同时由1变为变为0时，时，翻转快的门输出变为翻转快的门输出变为1，另一个不，另一个不得翻转。因此，该状态为不定状得翻转。因此，该状态为不定状态。态。sr锁存器的锁存器的特性表特性表约束条件：约束条件：rd .sd=0 不不定定保保持持置置1置置000110011000011110101010101110000*qqrsdd第第第8 8 8页页页三、动作特点三、动作特点 sd：直接置：直接置1端；端； rd：直接置：直接置0端。

5、（均是高电平有效）端。（均是高电平有效）在任何时刻，输入都能直接改变输出的状态在任何时刻，输入都能直接改变输出的状态。11001100111100000101010101110011特性表特性表*ddsrq q1、输入端信号变化，输出随之变化，无法在时间上加以控制；、输入端信号变化，输出随之变化，无法在时间上加以控制；2、存在约束条件：即、存在约束条件：即rd .sd=0 。第第第9 9 9页页页10同为同时为和qqrsdd,保保持持不不定定置置111111100100001010001111010100011*ddsrq q 置置0第第第101010页页页一、电路结构与工作原理一、电路结构与

6、工作原理00xx011xx01100110011011111101101110011110110010001*qqrsclk在在clk=1的全部时间里，的全部时间里，s和和r的变化才会引起输出状态的变化。的变化才会引起输出状态的变化。输入控制门输入控制门+sr锁存器锁存器第第第111111页页页带有异步端的带有异步端的同步同步sr触发器触发器的电路结构的电路结构异步置异步置0端端异步置异步置1端端平时常平时常为为 1平时常平时常为为 1在在clk=1期间存在期间存在第第第121212页页页二、动作特点二、动作特点在在clk=1的全部时间里，的全部时间里，s和和r的变化都将引起输出状态的变化。的

7、变化都将引起输出状态的变化。变化多次翻转、可能随和期间，在rsqqclk1第第第131313页页页5.4 脉冲触发的触发器脉冲触发的触发器 二、二、触发器的状态的变化发生在触发器的状态的变化发生在clk 信号的信号的下降沿（或上升沿）；下降沿（或上升沿）；2、clk有效的全部时间内输入信号的任何变化都可能会影响输出。有效的全部时间内输入信号的任何变化都可能会影响输出。第第第141414页页页sr(1)clk1,(2)clkclks r对于主从触发器时，“主”按翻转，“从”保持下降沿到达时，“主”保持，“从”根据“主”的状态翻转所以每个周期，输出状态只可能改变一次xx00110011x00001

8、111x010101010111001*1*qqrsclknq第第第151515页页页 动作特点：动作特点：触发器的次态仅仅取决于触发器的次态仅仅取决于clk 信号的信号的下降沿（或上升沿）到达时刻输入信号的状态，下降沿（或上升沿）到达时刻输入信号的状态，而在而在clk=1或或clk=0期间，输入端的任何变化都期间，输入端的任何变化都不影响输出。不影响输出。5.5边沿触发器的电路结构与动作特点边沿触发器的电路结构与动作特点第第第161616页页页 5.6 触发器的逻辑功能描述及其转换方法触发器的逻辑功能描述及其转换方法5.6.1 触发器按逻辑功能的分类触发器按逻辑功能的分类5.6.2 触发器按

9、逻辑功能与电路结构的关系触发器按逻辑功能与电路结构的关系5.6.3 触发器的逻辑功能转换触发器的逻辑功能转换触发器的逻辑功能触发器的逻辑功能是指触发器的次态和初态及输入是指触发器的次态和初态及输入信号之间在稳态下的逻辑关系。信号之间在稳态下的逻辑关系。逻辑功能可采用逻辑功能可采用特性表特性表、特性方程特性方程、状态转换图状态转换图和和波形图（或称时序图）波形图（或称时序图）来描述。来描述。 第第第171717页页页时钟控制的触发器，介绍的是边沿触发器。时钟控制的触发器，介绍的是边沿触发器。5.6.1 触发器按逻辑功能的分类触发器按逻辑功能的分类1、sr触发器触发器上升沿触发上升沿触发（2）特性

10、表）特性表约束条件：约束条件：r .s=0 11000111001101100010110110010000*sr q q第第第181818页页页（3）特性方程：）特性方程：*0 srqqsr（4）状态转换图）状态转换图约束条件：约束条件：r .s=0 11000111001101100010110110010000*sr q q第第第191919页页页（5）波形图）波形图qclkrs第第第202020页页页2、jk触发器触发器下降沿触发下降沿触发（2）特性表）特性表（3）特性方程：）特性方程：*jqk qq00110011000011110101010101110010*qqkj保保持持置置

11、1翻翻转转置置0第第第212121页页页（4）状态转换图）状态转换图（5）波形图）波形图q第第第222222页页页3、d触发器触发器（4）状态转换图）状态转换图（5）波形图）波形图q(3):* 特性方程 qd（2）特性表）特性表000010101111*qqd第第第232323页页页4、t触发器触发器(3):*特性方程 qtqt q（1）逻辑符号）逻辑符号（4）状态转换图）状态转换图（5）波形图）波形图qclk（2）特性表）特性表000011101110tqq*第第第242424页页页例例1：已知：已知clk波形，试画波形，试画q端波形。（设触发器初态为端波形。（设触发器初态为0）p253 5

12、.15 clk5、t触发器触发器t=1的的t触发器即为触发器即为t触发器。触发器。故其特性方程是：故其特性方程是：*qqq*jqk qq第第第252525页页页例例2：已知：已知clk波形，试画波形，试画q端波形。（设触发器初态为端波形。（设触发器初态为0）p254 5.19dab解：解：*qdabqclk第第第262626页页页5.6.2 触发器按逻辑功能与电路结构的关系触发器按逻辑功能与电路结构的关系 从上面的学习可知，触发器按逻辑功能可以分从上面的学习可知，触发器按逻辑功能可以分为为sr、jk、d、t等类型。等类型。 而按电路结构分，则有电平触发、脉冲触发、而按电路结构分，则有电平触发、

13、脉冲触发、边沿触发器等类型。边沿触发器等类型。 二者没有固定的对应关系。二者没有固定的对应关系。 不同逻辑功能的触发器可以是同一电路结构，不同逻辑功能的触发器可以是同一电路结构，如都是边沿触发器；不同电路结构的触发器可如都是边沿触发器；不同电路结构的触发器可以是有相同的逻辑功能，如电平触发以是有相同的逻辑功能，如电平触发sr、脉冲、脉冲触发触发sr有相同的特性表。有相同的特性表。第第第272727页页页5.6.3 触发器的逻辑功能转换触发器的逻辑功能转换触发器逻辑功能转换的触发器逻辑功能转换的步骤步骤：1、写出已知触发器和待求功能的触发器二者的特性方程。、写出已知触发器和待求功能的触发器二者的

14、特性方程。2、令二者特性方程相等、令二者特性方程相等,得出逻辑功能转换的表达式。得出逻辑功能转换的表达式。3、画逻辑图。、画逻辑图。目前生产的时钟控制触发器只有目前生产的时钟控制触发器只有jk触发器触发器和和d触发器触发器。第第第282828页页页*qjqkq1、djk d：q*=d； jk：djqk q令即可实现转换。即可实现转换。*qtqtq2、dt、t d：q*=d； t：dtqt q令即可实现转换。即可实现转换。一、由一、由d触发器触发器其他触发器其他触发器第第第292929页页页二、由二、由jk触发器触发器其他触发器其他触发器*jkqjqk q：1、jkd *dqddqdq：令令jd，kd 即可实现转换。即可实现转换。 *jkqjqk q：2、jkt*tqtqt q：令令jkt 即可实现转换。即可实现转换。 第第第30