数字电路基础D-同步触发器

1、数字电路基础_D04-02同步触发 器作者:日期:4.2同步触发器在数字系统中，为使各部件协调动作，常常要求某些部件同时动作。为此需要引入控制信号，只有控制信号到达时，这些部件的输出才按输入信号状态而改变，这种控制信号习惯 上叫同步信号。在数字电路的分析中，通常将控制信号叫做时钟脉冲，简称时钟，用CP(ClockPulse)表示。实际使用中，时钟信号必须是高频率稳定度的信号。能被时钟信号控制的触发器统称为钟控触发器，后面介绍的触发器均为钟控触发器。与 基本RS触发器那样的直接置位、复位触发器是有区别的。本节介绍钟控触发器的两种基本形式：同步RS触发器和同步 D触发器。4.2.1同步RS触发器1

2、 电路结构及工作原理同步RS触发器是在基本 RS触发器的基础上增加两个钟控门(G3, G4)实现的，同步 RS触发器的电路结构如图4-2-1(a)所示。(b)逻辑符号图4吃同步RSM发器当CP= 0时，G3, G4被封锁，SD = 1 , Rd = 1，所以不论输入信号 S、R如何变化，都 不会影响触发器的输出状态。当CP= l时，G3, G4开放，输入信号 S、R通过门G3, G4作用到基本 RS触发器的输入 端，使触发器的输出状态随输入信号S、R的改变而变化。可见同步RS触发器的翻转时刻由 CP控制，CP上升沿至CP= 1的整个期间可接收输入信号。图4-2-1(b)所示是同步RS触发器的逻

3、辑符号。2.同步RS触发器逻辑功能的描述(1)特性表及状态图由于CP= l时，输入信号S、R分别与基本RS触发器的输入SD , RD反相，所以只要 将表4-1-2的输入值取反，再加上钟控信号的作用，就可以得到同步 RS触发器的特性表，如表4-2-1 所示。表4-2T同步RS触发器特性表CPSRQ”十】功能0*0Q"保持1010置01101置1100保持111不允许表中Q是CP来到之前，触发器的原态；Qn 1是CP来到之后，触发器的次态；S、R是CP到达时，触发器的输入值。且规定在CP= I期间S、R保持不变。由表4-2-1可画出同步 RS触发器的状态图，如图 4-2-2所示。(2)特

4、性方程同得到特性表的方法类似，在CP= 1时，将输入信号Sd = S , Rd = R代人基本RS触发器的特性方程，就可以得到同步RS触发器的特性方程。Qn 1 = S RQnSR = O(4-21)其中，SR= 0为需满足的约束条件。当然也可以由表 4-2-I填得次态Qn1 “的卡诺图，进而得到同步 RS触发器的特性方程。(3)波形图n+1例4-21同步RS触发器；其输入CPS、R的波形如图4-2-3所示，试画出输出Q 的 波形。设触发器的初始状态为“1”态，且忽略门的传输延迟时间。J - - R Q -QL _ - 1;I !1= 一 亠I I. 1 1 . 1 IL I 1- fl 1

5、1;狀态不定图A-2-3同歩R5触发器输入输出波形图解输出Q Q非的波形如图4-2-3所示。由图4-2-3可见同步RS触发器的翻转时刻由CP控制，CP上升沿至CP= I的整个期间可以接收输入信号，在 CP= I期间，触发器的输出状态随输入信号的改变而变化。即触发器的 输出状态转换发生在 CP= 1期间，高电平起触发作用，故属于电平触发方式。4.2.2同步D触发器1 电路结构为了从根本上避免同步，RS触发器的输入 S、R同时为“ I ”的情况出现，可在同步RS触发器的输入S和R之间接一非门，信号只从S端输入，并改称S端为D端，如图4-2-4(a)所示。这种单端输入的触发器称为同步D触发器(或称D

6、锁存器)。它的逻辑符号如图4-2-4(b)所示。(町电路结构(h)逻辑符号图4-2-4同步门触发器2 同步D触发器逻辑功能的描述(1)特性表及状态图由同步D触发器电路结构可知：CP = 0时，触发器保持现态不变。n+1n+1CP = 1 时，若 D= l，则 Q = 1;若 D= 0,贝y Q = 0。 同步D触发器的特性表如表 4-2-2所示。丢4-2-2同步n触发器特性表CPDQn+10Qrt100111对同步D触发器来说，CP= 1时，将输人数据存人触发器；CP= 0时，保持该数据不变。只有下一个CP来到时，才能改变原存数据。它也要求CP=l时D保持不变。由表4-2-2可画出同步D触发器

7、的状态图，如图 4-2-5所示。图4-2-5同步D触发器的状态图(2)特性方程/由特性表可以直接列出同步D触发器的特性方程。(4-2-2)n+1Q = D(3)波形图例4-2-2同步D触发器，其输入CP D的波形如 图4-2 -6所示，试画出输出Q的波形。 设触发器的初始状态为“ 0”态，且忽略门的传输延迟时间。D Q -Q图4-2 同步I触发器输入输出波形图解：输出Q的波形如图4-2-6所示。由图可见，同步 D触发器的翻转时刻由 CP控制，CP上升沿至CP= I的整个期间可接收 输入信号。在 CP= I期间，触发器的输出状态随输入信号的改变而变化。即触发器的输出状 态转换发生在 CP= 1期间，高电平起触发作用，故也属于电平触发方式。4.2.3同步触发器的空翻现象上述同步触发器在 CP高电平期间，触发器都可以接收输入信号而翻转。因此，同步触发器也称为电平触发型触发器。这种触发器在 CP= 1期间，如果输入信号发生多次变化，输出状态也会发生多次翻转， 如图4-2-7所示。如果窄的正脉冲是干扰，就会使输出端作出错误的翻转。这种在CP= 1期间，因输入信号发生变化而引起输出状态的翻转，称为触发器的空翻。CP图4-2-7同步D触发器