数字电子技术基础(Liu)-Chapter4-触发器

1、第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院教材：数字电子技术基础（第四版）周良权 方向乔1第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院基本基本RSRS触发器触发器第第4 4章章 集成触发器集成触发器触发器的综合应用举例触发器的综合应用举例同步触发器同步触发器时钟脉冲边沿触发的触发器时钟脉冲边沿触发的触发器T T触发器和触发器和TT触发器触发器2第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院本章教学基本要求本章教学基本要求 要知道：要知道：触发器的工作特点、基本触发器的工作特点、基本RS触发器功能，同步触发器特触发器功能，同步触发器特点，脉冲边沿触发器工作特点，点，脉冲边沿触发器工作特点，T和和T触发器的功能。触

2、发器的功能。 会画出：会画出：与非与非门、门、或非或非门组成基本门组成基本RS触发器的电路及逻辑符号触发器的电路及逻辑符号图，上升边沿触发的图，上升边沿触发的D触发器、下边沿触发的触发器、下边沿触发的JK触发器和逻辑符号图触发器和逻辑符号图及其输出波形图，用及其输出波形图，用JK和和D触发器构成触发器构成T触发器的连线图。触发器的连线图。 会写出：会写出：RS触发器、触发器、D触发器、触发器、JK触发器的状态方程式。触发器的状态方程式。 会背出：会背出：JK触发器的输出触发器的输出Q的次态在的次态在CP下降沿作用下与输入下降沿作用下与输入JK状态的关系。状态的关系。 会使用：会使用：集成触发器

3、直接置位、复位端集成触发器直接置位、复位端SD、RD和和 的状的状态在各种情况下的设置方法。态在各种情况下的设置方法。SD、RD3第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院 概 述 在数字电路系统中，经常采用触发器以及由它在数字电路系统中，经常采用触发器以及由它们与各种门电路一起组成的时序逻辑电路。们与各种门电路一起组成的时序逻辑电路。 时序逻辑电路的特点是：时序逻辑电路的特点是：输出状态不仅取决于输出状态不仅取决于当时的输入信号状态，而且还与原输出状态有关当时的输入信号状态，而且还与原输出状态有关。 电路结构上电路结构上存在反馈存在反馈，使时序逻辑电路具有记，使时序逻辑电路具有记忆功能，即在输入

4、信号作用撤消后，能保持在输入忆功能，即在输入信号作用撤消后，能保持在输入信号作用时所具有的输出状态。信号作用时所具有的输出状态。4第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院概述概述一、触发器的基本特性一、触发器的基本特性1. 有两个稳定的状态有两个稳定的状态(0、1)，以用来存储内容；，以用来存储内容；2. 能够接收、保存和输出信号。能够接收、保存和输出信号。二、现态和次态二、现态和次态1. 现态：现态：触发器接收输入信号之前的状态。触发器接收输入信号之前的状态。nQ2. 次态：次态：触发器接收输入信号之后的状态。触发器接收输入信号之后的状态。1nQ三、分类三、分类在输入信号作用下，触发器的两个在

5、输入信号作用下，触发器的两个稳定状态可相互转换稳定状态可相互转换(称为状态的翻称为状态的翻转转)。输入信号消失后，新状态可长。输入信号消失后，新状态可长期保持下来，因此具有记忆功能，期保持下来，因此具有记忆功能，可存储可存储二进制信息。二进制信息。 1. 按按有无动作的统一时间节拍有无动作的统一时间节拍（时钟脉冲（时钟脉冲CP）来分）来分:有有基本基本触发器（无时钟触发器）和触发器（无时钟触发器）和时钟时钟触发器。触发器。2. 按按电路的结构电路的结构来分来分:有有主从主从触发器、触发器、维持阻塞维持阻塞触发器、触发器、边边沿沿触发器和触发器和主从型边沿主从型边沿触发器等。触发器等。3. 按按

6、逻辑功能逻辑功能来分来分:有有 RS 触发器、触发器、D 触发器、触发器、JK 触发器、触发器、T 触发器、触发器、T触发器。触发器。5第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院4.1 基本触发器基本触发器G24.1.1 由与非门组成由与非门组成一、电路及符号一、电路及符号QG1R&SQQQRSRSQ = 0Q = 10 态态Q = 1Q = 01 态态100101106第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院G2QG1R&SQQSQ QRQ 二、工作原理二、工作原理1 RSQ = QQQ “保持保持”0, 1 RS1001Q = 0Q = 10 态态“置置 0”或或“复位复位” (Reset)1,

7、 0 RS0110Q = 1Q = 01 态态“置置 1”或或“置位置位” (Set)0 RSQ和和Q 均为均为UHR 先撤消：先撤消：1 态态S 先撤消：先撤消：0 态态信号同时撤消：信号同时撤消：状态不定状态不定 ( (随机随机) )7第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院简化波形图简化波形图状态翻转过程需要一定的延迟时间状态翻转过程需要一定的延迟时间,如如 1 0，延迟时间为延迟时间为 tPHL； 0 1，延迟时间为延迟时间为 tPLH 。 实际中翻转延迟时间相对于脉冲的实际中翻转延迟时间相对于脉冲的宽度和周期很小，故可视为宽度和周期很小，故可视为0。QG1R&SQ设触发器初始状态为设触

8、发器初始状态为0：SRQQSRQQ信号同时撤消信号同时撤消,出出现不确定状态现不确定状态信号不同时撤信号不同时撤消，状态确定消，状态确定8第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院三、现态、次态、特性表和特性方程三、现态、次态、特性表和特性方程1. 现态和次态现态和次态现态现态Qn：触发器接收输入信号之前的状态。触发器接收输入信号之前的状态。次态次态Qn+1：触发器接收输入信号之后的新状态。触发器接收输入信号之后的新状态。2. 特性表和特性方程特性表和特性方程R S QnQ n+10 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1011100不用不用不用不用特性表特性

9、表简化特性表简化特性表R SQ n+10 00 11 01 1Q n保持保持1置置 10置置 0不用不用 失效失效RS0100011110nQQ n+1011100特性方程特性方程Q n+1= S + RQ n0 RS9第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院 例例 SRQQRSQQ10第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院4.1.2 由或非门组成由或非门组成一、电路及符号一、电路及符号QQSRSR二、工作原理二、工作原理0 SRnnnnQQQQ 11 ,1, 0 SR0, 111 nnQQ0, 1 SR1, 011 nnQQ1 SRL11UQQnn均均为为、 “保持保持”“置置 0”“置置 1

10、”“”若高电平同时撤消，则状态若高电平同时撤消，则状态不定不定。G2QG1RSQ1111第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院 触发器输出与输入的逻辑关系触发器输出与输入的逻辑关系1 10 01 1设触发器原态为设触发器原态为“1”1”态。态。翻转为翻转为“0”0”态态(1) R=(1) R=1 1，S S = = 0 0. .G1G1. .G2G2111112第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院设原态为设原态为“0”0”态态1 10 0触发器保持触发器保持“0”0”态不变态不变复位复位 结论结论: : 不论不论 触发器原来触发器原来 为何种状态，为何种状态， 当当 R R=1=1， S S

11、=0=0时时， 将使将使触发器触发器 置置“0”0”或称或称 为为复位复位。. .G1G1. .G2G21111R=R=1 1，S S = = 0 013第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院设原态为设原态为“0”0”态态0 0翻转为翻转为“1”1”态态(2)(2) R R= =0 0，S S= = 1 1. .G1G1. .G2G2111114第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院设原态为设原态为“1”1”态态0 01 1触发器保持触发器保持“1”1”态不变态不变置位置位 结论结论: : 不论不论 触发器原来触发器原来 为何种状态，为何种状态， 当当 R R=0=0， S S=1=1时时，

12、将使将使触发器触发器 置置“1”1”或称或称 为为置位置位。. .G1G1. .G2G21111R R= =0 0，S S= = 1 115第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院设原态为设原态为“0”0”态态1 1保持为保持为“0”0”态态(3) R=(3) R=0 0，S S = = 0 0. .G1G111. .11G2G216第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院设原态为设原态为“1”1”态态0 01 1触发器保持触发器保持“1”1”态不变态不变 当当 R R=0=0， S S=0=0时时， 触发器保持触发器保持 原来的状态，原来的状态， 即即触发器具触发器具 有保持、记有保持、记 忆功

13、能忆功能。. .G1G1. .G2G21111R=R=0 0，S S = = 0 017第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院0 00 00 00 01 11 10 00 00 01 1若若G G1 1先翻转，则触发器为先翻转，则触发器为“1”1”态态“0”“0”态态(4) (4) R R= =1 1，S S= = 1 1 当信号当信号R R= = S S= 1= 1同时同时变为变为0 0时，由于与非时，由于与非门的翻转时间不可能门的翻转时间不可能完全相同，触发器状完全相同，触发器状态可能是态可能是“1”1”态，态，也可能是也可能是“0”0”态，态，不能根据输入信号确不能根据输入信号确定。定。

14、. .G1G1. .G2G20 01 1111118第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院SRQQ三、特性表和特性方程三、特性表和特性方程R SQ n+10 00 11 01 1Q n保持保持置置 1置置 0失效失效10禁用禁用G2QG1RSQ11波波形形图图特性表特性表（下页说明）（下页说明）19第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院逻辑符号逻辑符号Q QQ QR RS SR RS SQ Q1 0 0 1 0 0 置置0 00 1 1 0 1 1 置置1 10 0 0 0 不变不变 保持保持1 1 1 1 同时变同时变 0 0后不确定后不确定功能功能20第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院

15、 Qn 00 01 11 10 0 0 1 0 1 1 1 0 Qn+1 RS SRQn100Q n+1= S + RQ n0 RS约束条件约束条件2. 次态卡诺图次态卡诺图3. 特性方程特性方程21第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院四、【总结】四、【总结】“与非门与非门”、“或非门或非门”构构成的成的基本基本RS 触发器主要特点触发器主要特点1. 优点：优点：结构简单，结构简单， 具有置具有置 0、置、置 1、保持功能。、保持功能。2. 问题问题：（1）输入电平直接控制输出状态，使用不便，）输入电平直接控制输出状态，使用不便，抗干扰能力差；抗干扰能力差；（2）R、S 之间之间须须有约束。

16、有约束。22第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院例例1：用：用RS触发器构成无抖动开关触发器构成无抖动开关4.1.3 应用实例应用实例 在机械开关扳动或按动过程中在机械开关扳动或按动过程中,一般都存在接触抖动一般都存在接触抖动,在几十毫秒的在几十毫秒的时间里连续产生多个脉冲时间里连续产生多个脉冲,如图如图(a)、(b)所示。这在数字系统中会造成电所示。这在数字系统中会造成电路的误动作。为了克服电压抖动，可在电源和输出端之间接入一个基本路的误动作。为了克服电压抖动，可在电源和输出端之间接入一个基本RS触发器，在开关动作时，使输出产生一次性的阶跃，如图（触发器，在开关动作时，使输出产生一次性的阶

17、跃，如图（c）、）、（d）所示，这种无抖动开头称为逻辑开关。若将开关）所示，这种无抖动开头称为逻辑开关。若将开关S来回扳动一次，来回扳动一次，即可在输出端即可在输出端Q得到无抖动的负的单拍脉冲。如图（得到无抖动的负的单拍脉冲。如图（c）输出端的波形。）输出端的波形。23第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院例例2：用基本：用基本RS触发器构成水位控制电路触发器构成水位控制电路 如图所示是一个水位自动控制电路。水箱中放入两个探测水位的电极如图所示是一个水位自动控制电路。水箱中放入两个探测水位的电极Ea和和Eb，分别对应水位，分别对应水位a和和b的位置。控制电路由基本的位置。控制电路由基本RS触发

18、器（触发器（G2、G3）输）输入信号引导电路（入信号引导电路（G1、R1、R2、R3、R4、C1、C2）和继电器驱动电路（）和继电器驱动电路（KA、T、R5、C3、D）构成。电容）构成。电容C1、C2、C3在电路中起去耦抗干扰作用。在电路中起去耦抗干扰作用。R5为为T的基极限流电阻。的基极限流电阻。R1R4为门电路为门电路G1、G3输入端限流电阻。输入端限流电阻。 两电极两电极Ea、Eb在不同时入水的情况下应有足够大的绝缘电阻。三极管在不同时入水的情况下应有足够大的绝缘电阻。三极管T选用选用3DG130作为继电器作为继电器KA线圈电流驱动电路，二极管线圈电流驱动电路，二极管D构成构成KA断电瞬

19、间的断电瞬间的续流回路，防止出现过高的感应电压。续流回路，防止出现过高的感应电压。24第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院工作原理如右：工作原理如右： （1）当水位低于）当水位低于a时，时，Ea、Eb均不在水中，门均不在水中，门G1、G3入端由电源入端由电源Vcc经经电阻电阻R3、R4确定，为高电平。门确定，为高电平。门G3入端入端R=1，门，门G1出端出端S=0，基本，基本RS触发器触发器输出端输出端Q置置1，三极管，三极管T导通，继电器线圈有电流，其常开触点闭合，通过接导通，继电器线圈有电流，其常开触点闭合，通过接触器使电动机运转，水泵向水箱注水。触器使电动机运转，水泵向水箱注水。 （2

20、）当水位高于）当水位高于a低于低于b时，时，Ea在水中，使在水中，使G1入端为低电平，入端为低电平，S变为变为1，Eb仍然为高阻，仍然为高阻，R仍为仍为1，Q的状态不变，仍为的状态不变，仍为1，水泵继续往水箱中注水。，水泵继续往水箱中注水。 这种情况下如因用户用水使水位低于这种情况下如因用户用水使水位低于b高于高于a，又会出现，又会出现 S=R=1 的情况，的情况，Q保持保持0不变，仍然不往水箱中注水，待水位降到不变，仍然不往水箱中注水，待水位降到a以下，再重新启动电机进以下，再重新启动电机进行注水。行注水。 （3）当水位高于）当水位高于b时，时，Ea 、Eb均在水中，使均在水中，使R=0、S

21、=1，Q为为0，三极，三极管管T截止，截止，KA断电，其触点断开电动机停止运转，水泵停止注水。断电，其触点断开电动机停止运转，水泵停止注水。25第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院集成基本触发器集成基本触发器一、一、CMOS 集成基本触发器集成基本触发器1. 由与非门组成：由与非门组成：CC4044&1TGRSENENQ11ENENEN三态三态 RS 锁存触发器特性表锁存触发器特性表R S ENQ n+1 注注 0 Z 高阻态高阻态0 0 10 1 11 0 11 1 1Q n保保 持持 置置 1 置置 0不允许不允许10不用不用内含内含 4 个个基本基本 RS 触发器触发器2. 由或非门组

22、成：由或非门组成：CC4043( (略略) )+VCC1R1SA1SB2R2S3R3SA3SB4R4S1Q2Q3Q4Q12356101112141547913Q1Q2Q3Q4816R1S11S12R2S2R3S31S32R4S426第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院二、二、TTL 集成基本触发器集成基本触发器74279、74LS279QR&SQR&S1S2+VCC1R1SA1SB2R2S3R3SA3SB4R4S1Q2Q3Q4Q12356101112141547913Q1Q2Q3Q4816R1S11S12R2S2R3S31S32R4S427第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院4.2 同步触

23、发器同步触发器同步触发器：同步触发器： 触发器的工作状态不仅受输入端触发器的工作状态不仅受输入端 (R、S)控制，而且还受时钟脉冲控制，而且还受时钟脉冲(CP) 的控制。的控制。CP (Clock Pulse): 等周期、等幅的脉冲串。等周期、等幅的脉冲串。 基本基本 RS 触发器：触发器：S 直接置位端；直接置位端；R 直接复位端。直接复位端。(不受不受 CP 控制控制)同步触发器：同步触发器：同步同步 RS 触发器触发器同步同步 D 触发器触发器4.2.1 同步同步 RS 触发器触发器 28第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院一、电路组成及工作原理一、电路组成及工作原理1. 电路及逻辑符

24、号电路及逻辑符号QG1R&SQG3R&SG2G4曾用符号曾用符号QQRSRS CPCP国标符号国标符号QQRSRS CPC12. 工作原理工作原理当当 CP = 01 RSnnQQ 1保持保持当当 CP = 1SSCPS 1与基本与基本 RS 触发器功能相同触发器功能相同RRCPR 129第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院时钟触发器逻辑功能的表时钟触发器逻辑功能的表示方法除使用真值表（特示方法除使用真值表（特性表）、符号图、时序图性表）、符号图、时序图（波形图）以外，还用特（波形图）以外，还用特性方法、状态转换图（或性方法、状态转换图（或转换表）来表示。转换表）来表示。3.3.逻辑功能分析

25、逻辑功能分析分析电路可知，在分析电路可知，在 CP=0 CP=0 期间，期间， 触发器不动作。在触发器不动作。在CP=1 CP=1 期间，期间，R R 和和 S S 端的信号经倒相后被引导到基本端的信号经倒相后被引导到基本RSRS触发器触发器的输入端的输入端 端和端和 端。在端。在 CPCP 作用下，新状态作用下，新状态 是输入信号是输入信号R R 和和 S S 及原状态及原状态 的函数，即的函数，即 = = F(R,S, )F(R,S, )1 SR1nQ1nQRSnQnQ01111输入端全为输入端全为1的基本的基本RS触发器触发器输入状态保持不变输入状态保持不变.30第四章 集成触发器曲阜远

26、东职业技术学院(1)真值表真值表 同步同步 RSRS 触发器的真值表如表所示。其功能与基本触发器的真值表如表所示。其功能与基本 RS RS 触发器相同，触发器相同，但只能在但只能在 CP=1 CP=1 到来时状态才能翻转。到来时状态才能翻转。 输输 入入 S R 初初 态态 次次 态态 功能说明功能说明 0 0 0 0 0 1 0 1 保持保持 0 1 0 1 0 1 0 0 置置0 1 0 1 0 0 1 1 1 置置1 1 1 1 1 0 1 不定不定 不定不定 失效失效（禁用状态）（禁用状态）nQ1nQ1nQ同步同步RS触发器的真值表触发器的真值表31第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学

27、院是指不允许将是指不允许将R和和S同时取为同时取为1，所以，所以称为约束条件。称为约束条件。（3）状态转换图状态转换图 将触发器两个稳态将触发器两个稳态0 0和和1 1用两用两个圆圈表示，用箭头表示由现态个圆圈表示，用箭头表示由现态到次态的转换方向，在箭头旁边到次态的转换方向，在箭头旁边用文字符号及其相应信号表示实用文字符号及其相应信号表示实现转换所必备的输入条件，这种现转换所必备的输入条件，这种图称为图称为状态转换图状态转换图。(2)(2)卡诺图与特性方程卡诺图与特性方程01RSQRSQnn（约束条件）（约束条件） 将将 作为输出变量作为输出变量,把把S、R和和 作为输入变量填入卡诺图，作为

28、输入变量填入卡诺图，经化简得特性方程经化简得特性方程1nQnQ32第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院4 4、同步、同步RSRS触发器的触发器的问题问题 P133P133 给时序逻辑电路加时钟脉冲的目的是统一电路动作的节拍。对触发器给时序逻辑电路加时钟脉冲的目的是统一电路动作的节拍。对触发器而言，在一个时钟脉冲作用下，要求触发器的状态只能翻转一次。而同步而言，在一个时钟脉冲作用下，要求触发器的状态只能翻转一次。而同步RSRS触发器在一个时钟脉冲作用下，触发器的状态可能发生两次或两次以上触发器在一个时钟脉冲作用下，触发器的状态可能发生两次或两次以上的翻转，这种现象称为的翻转，这种现象称为空翻空

29、翻。出现空翻现象有以下两种情况：。出现空翻现象有以下两种情况：（1 1）在）在CP=1CP=1期间，如果输入端的信号期间，如果输入端的信号R R和和S S再有变化，可能引起输出端再有变化，可能引起输出端Q Q翻翻转两次或两次以上。转两次或两次以上。 如如图图所示，保证在所示，保证在CP=1CP=1期间只变化一次，则要求在期间只变化一次，则要求在CP=1CP=1期间不允许期间不允许R R和和S S的输入信号发生变化。的输入信号发生变化。33第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院01010001111（2 2）当同步）当同步RSRS触发器接成触发器接成计数状态计数状态时，容易发生时，容易发生空翻空

30、翻。 设设Q=0Q=0，当，当CP=1CP=1脉冲到来时，脉冲到来时，G4G4输出输出0 0，G2G2输出输出1 1，Q Q由由0 0变为变为1 1。如果。如果CP=1CP=1继续保持继续保持，G3G3输出输出0 0，引起，引起 由由0 0变以变以1 1，而而Q Q由由1 1变以变以0 0。此时出现空翻。此时出现空翻。Q34第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院1. 特性表：特性表：CP R S Q nQ n+1注注 0 Q n保持保持 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1011100不用不用不用不用保持

31、保持置置1置置0失效失效2. 特性方程特性方程:nnQRSQ 1约束条件约束条件0 RSCP = 1期间有效期间有效3. 主要特点主要特点(1) 时钟电平控制时钟电平控制CP = 1 期间接受输入信号；期间接受输入信号；CP = 0 期间输出保持不变。期间输出保持不变。（抗干扰能力有所增强）（抗干扰能力有所增强）(2) RS 之间有约束之间有约束同步同步RS小结小结(3) CP=1期间，同步期间，同步RS触发器接成计数状态时，触发器接成计数状态时，容易发生空翻。容易发生空翻。35第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院4.2.2 同步同步 D 触发器触发器 一、电路组成及工作原理一、电路组成及工

32、作原理QG1R&SQG3R&SG2G41DRDS ,nnQRSQ 1nDQD D （CP = 1期间有效）期间有效）简化电路：省掉反相器。简化电路：省掉反相器。二、主要特点二、主要特点1. 时钟电平控制，无约束问题；时钟电平控制，无约束问题；2. CP = 1 时跟随。时跟随。)(1DQn 下降沿到来时锁存下降沿到来时锁存)(1nnQQ 36第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院三、集成同步三、集成同步 D 触发器触发器1. TTL 74LS375QG1QG3R&SG2G4111G5RSnnQRSQ 1nDQD D +VCC1D01LE1D12D02LE2D11Q01Q01Q11Q12Q02Q

33、02Q12Q114791215236510111413Q1Q1Q2Q2Q3Q3Q4Q4D1CP1、2D2D3CP3、4D481637第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院2. CMOS：CC4042CG1QG3G2G41TGCQTGC111CG5G611CC=10 1CP = 1保持保持CP = 0CP = 1CP = 0保持保持当当 POL=1 CP 下降沿下降沿锁存信号锁存信号当当 POL=0 CP 上升沿上升沿锁存信号锁存信号38第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院+VCCD0D1D2D3CPPOLQ0Q0Q1Q1Q2Q2Q3Q347131456329101211151Q0Q0Q1Q1

34、Q2Q2Q3Q3D0D1D2D3CPPOL816VSSD CP POL QnQn+1注注 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 01010101保持保持接收接收接收接收保持保持特性表特性表真值表真值表 D CP POL Q注注 D 0 0 D 0 D 1 1 D 1 D锁存锁存D锁存锁存接接 收收CP 上升沿锁存上升沿锁存接接 收收CP 下降沿锁存下降沿锁存39第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院4.3 边沿触发器边沿触发器4.3.1 主从型主从型CMOS边沿边沿 D 触发器触发器 一、电路组成及工作原理一、电路组成及工作原理QMQM

35、CPRSQQS C1 R R S C1111G7Q&QG3&DG2G4&G6G81G1G511QMQM曾用曾用符号符号国标国标符号符号QQCPC11D QQCPC11D QQ1. 电路组成及逻辑符号电路组成及逻辑符号40第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院2. 工作原理工作原理(1)接收信号：接收信号：CP = 1主触发器接收输入信号主触发器接收输入信号DQn 1M主触发器跟随主触发器跟随D变化变化(2) 输出信号：输出信号：CP = 0主触发器保持不变；主触发器保持不变；从触发器由从触发器由CP到来之前的到来之前的 QnM 确定。确定。QMQMCPRSQQS C1 R R S C1111即

36、：即：DQn 1下降沿时刻有效下降沿时刻有效41第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院3. 异步输入端的作用异步输入端的作用 P136G7Q&QG3&DG2G4&G6G81G1G511D 同步输入端同步输入端受时钟受时钟 CP 同步控制同步控制SDRDDD SR 、 异步输入端异步输入端不受时钟不受时钟 CP 控制控制10直直接接置置位位端端直直接接复复位位端端异异步步置置位位端端异异步步复复位位端端国标符号国标符号曾用符号曾用符号SD D CP RD QQ111010100100110111 SD RDD CP QQ42第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院4. 波形波形QQCPC11D 触

37、发器的初始触发器的初始 0 状态可利用异步复位端接低电平实现状态可利用异步复位端接低电平实现43波形变化特点，可参照波形变化特点，可参照P137例题例题4.3.1及其图及其图4.3.2学习学习第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院集成边沿集成边沿D 触发器触发器1. CMOS 边沿边沿 D 触发器触发器CC4013 (双双 D 触发器触发器)符号符号引出端引出端功能功能Q1 Q1VDD SD1 CP1 SD2 CP2 D1 RD1 D2 RD2Q2 Q2VSS6 5 3 4 8 9 11 101 2 13 12147特性表特性表CP D RD SDQn+1注注 0 0 0 1 0 0 0 0

38、0 1 1 0 1 101Qn 10不用不用同步置同步置0同步置同步置1保持保持( ( 无效无效) )异步置异步置1异步置异步置0不允许不允许CP 上升沿触发上升沿触发QQCPC11D S RSD RD44第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院2. TTL 边沿边沿 D 触发器触发器7474 (双双 D 触发器触发器)符号符号引出端引出端功能功能特性表特性表CP D RD SDQn+1注注 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 101Qn 01不用不用同步置同步置0同步置同步置1保持保持( ( 无效无效) )异步置异步置0异步置异步置1不允许不允许Q1 Q1VCC SD1 CP1

39、 SD2 CP2 D1 RD1 D2 RD2Q2 Q2地4 2 3 1 10 12 11 135 6 9 8147 3. 主要特点主要特点 CP 的的上升沿上升沿(正正边沿边沿)或或下降沿下降沿(负负边沿边沿)触发；触发； 抗干扰能力极强；抗干扰能力极强； 只有置只有置 1、置、置 0 功能。功能。QQCPC11D S RSD RD45第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院4.3.2 边沿边沿 JK 触发器触发器（下降沿（下降沿or负边沿）负边沿）nnnQKQJQ 1CP 下降沿下降沿有效有效“一次翻转一次翻转”，克服，克服“空翻空翻”问题问题RS：存在约束条件：存在约束条件“RS=0” CP

40、=1期间，存在期间，存在“空翻空翻” 存在存在“失效失效” “不定不定”D型：存在型：存在“空翻空翻”第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院4.3.2 边沿边沿 JK 触发器触发器（下降沿（下降沿or负边沿）负边沿）一、电路组成及符号一、电路组成及符号二、工作原理二、工作原理QMQMCPRSQQS C1 R R S C111111&DQn 1nnKQQJ )(nnQKQJ nnQKQJKJ nnnQKQJQ 1冗余项冗余项国国标标符符号号QQCPC11J IKQQCPCP J K曾曾用用符符号号CP 下降沿下降沿有效有效47大家也可对比参照大家也可对比参照P138图图4.3.3逻辑图，逻辑图，

41、及及P139工作原理（动作特点）分析工作原理（动作特点）分析第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院 J K Qn RD SD CPQn+1功能说明功能说明 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 01001110保保 持持同步置同步置0同步置同步置1翻翻 转转 0 0 0 1 0 0 01不不 变变 0 1 1 0 1 1 10不用不用异步置异步置1异步置异步置0不允许不允许JK触发器触发器48第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院JK触发器简化特性表触发器简化特性表JK触发

42、器波形图触发器波形图【举例举例】已知已知JK-FF电路和其输入波形，试画出输出电路和其输入波形，试画出输出Q端的波形端的波形JK触发器状态转换图触发器状态转换图第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院 集成边沿集成边沿 JK 触发器触发器1. CMOS 边沿边沿 JK 触发器触发器CC4027国国标标符符号号曾曾用用符符号号QQCPC1 1J IKS RSD RDQQCPCP J KSD RD SD RD引出端功能引出端功能JK触发器工作特性表触发器工作特性表Q1 Q1VDD J1 K1 SD2 CP2 RD2SD1 CP1 RD1 J2 K2 Q2 Q2VSS7 6 3 5 4 9 10 13

43、 11121 2 15 1416850第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院2. TTL 边沿边沿 JK 触发器触发器 CP 下降沿触发下降沿触发 异步复位端异步复位端 RD、异步置位端、异步置位端 SD 均为低电平有效均为低电平有效74LS112 (双双 JK 触发器触发器)3. 主要特点主要特点 CP 的上升沿或下降沿触发；的上升沿或下降沿触发； 抗干扰能力极强，工作速度很高，在触发沿瞬间，抗干扰能力极强，工作速度很高，在触发沿瞬间，按按 的规定更新状态；的规定更新状态；nnnQKQJQ 1功能齐全功能齐全(保持、置保持、置 1、置、置 0、翻转、翻转)，使用方便。，使用方便。51第四章

44、集成触发器曲阜远东职业技术学院设输出端设输出端初态为初态为 0QJ = K = 0保持保持J = K = 1翻转翻转524. 波形图波形图第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院4.3.3 边沿触发器功能分类、功能表示方法及转换边沿触发器功能分类、功能表示方法及转换一、边沿触发器功能分类一、边沿触发器功能分类定义定义在在CP作用下，作用下，J、K取值不同时，取值不同时， 具有具有保持保持、置置0、置置1、翻转、翻转功能的电路，都叫做功能的电路，都叫做JK型时钟型时钟触发器触发器。1. JK 型触发器型触发器符号符号特性表特性表J KQ n+1功能功能 0 0 0 0 1 0 1 1Q n01保持

45、保持置置0置置1翻转翻转特性方程特性方程nnnQKQJQ 1CP下降沿下降沿 时刻有效时刻有效QQCPC11J IKQ n53第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院2. D 型触发器型触发器符号符号特性表特性表特性方程特性方程CP 上升沿上升沿 时刻有效时刻有效QQCPC11DDQ n+1功能功能 0 0 1 1置置 0置置 1DQn 1定义定义在在CP作用下，作用下，D 取值不同时，取值不同时， 具有具有置置0、置置1功能的电路，都叫做功能的电路，都叫做 D 型时钟型时钟触发器触发器。54第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院3. T 型触发器型触发器QQCPC11TTQ n+1功能功能 0

46、 Q n 1 Q n保持保持翻转翻转nnnnQTQTQTQ 1CP 下降沿下降沿时刻有效时刻有效4. T 型触发器型触发器QQCPC1Q n Q n+1功能功能 0 1 1 0翻转翻转nnQQ 1 CP 下降沿下降沿时刻有效时刻有效 在在CP作用下，当作用下，当T = 0时时保持保持状态不变，状态不变，T =1 时状态时状态翻转翻转的电路，叫的电路，叫T 型时钟型时钟触发器触发器。每来一个每来一个CP就就翻转翻转一次的电路叫一次的电路叫T 型时钟触发器型时钟触发器.55第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院T和和T触发器的逻辑功能触发器的逻辑功能 T和和T触发器是一种可控翻转触发器，广泛应用触

47、发器是一种可控翻转触发器，广泛应用各类各类。 在在CP的作用下，根据输入信号的作用下，根据输入信号T情况的不同，情况的不同，决定触发器是否翻转。当决定触发器是否翻转。当T=0时，时，CP作用沿到来触作用沿到来触发器并不翻转，保持原状态；当发器并不翻转，保持原状态；当T=1时，时，CP作用沿作用沿到来，触发器将发生翻转。到来，触发器将发生翻转。 T触发器，触发器，CP作用沿到来时，其状态一定发生作用沿到来时，其状态一定发生翻转，所以其功能就是令翻转，所以其功能就是令T=1的的T触发器。触发器。T和和T触发器无独立产品。触发器无独立产品。关于T和T触发器几点说明：56第四章 集成触发器曲阜远东职业

48、技术学院用用JK、D触触发发器器转转换换实实现现T和和T触触发发器器输入输入为为T输入输入全为全为1 由由 JKJK 触触发器构成的发器构成的 T,T T,T 触发触发器器 用用 D D 触发器触发器构成的构成的 T,TT,T 触发器触发器57第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院二、边沿触发器逻辑功能表示方法二、边沿触发器逻辑功能表示方法1.1. 特性表、卡诺图、特性方程特性表、卡诺图、特性方程特性表、特性表、卡诺图卡诺图、特性方程、特性方程、状态图状态图和时序图。和时序图。(1) (1) 特性表特性表( (真值表真值表) )DQ n+1功能功能 0 0置置 0 1 1置置 1J KQ nQ

49、 n+1功能功能 0 0 0 001Q n保持保持 0 1 0 101 0置置 0 1 0 1 0011置置 1 1 1 1 101 Q n翻转翻转58第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院(2) 卡诺图卡诺图D 触发器：触发器：单变量的函数，其卡诺图无意义。单变量的函数，其卡诺图无意义。JK 触发器：触发器：nnnQKQJQ 110011100Qn+1Qn J K0100 01 11 10(3) 特性方程特性方程D 触发器：触发器：DQn 1JK 触发器：触发器：nnnQKQJQ 159第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院2. 状态图和时序图状态图和时序图(1)(1)状态图状态图D 触发器

50、：触发器：01D = 0 D = 1 D = 1D = 0JK 触发器触发器:01J = 0 K = J = 1， K = J = K= 0 J = ， K = 1 60第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院(2) 时序图时序图D 触发器：触发器： 特点：特点：表述了表述了CP 对输入和触发器状态在时间上的对应对输入和触发器状态在时间上的对应 关系和控制或触发作用。关系和控制或触发作用。CP 上升上升沿触发沿触发JK 触发器：触发器：CP 下降下降沿触发沿触发61第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院三、三、边沿边沿触发器逻辑功能表示方法间的转换触发器逻辑功能表示方法间的转换1.1.特性表特性

51、表 卡诺图、特性方程、状态图和时序图卡诺图、特性方程、状态图和时序图Qn+1Qn J K0100 01 11 10J K Q n+1功能功能 0 0 Q n保持保持 1置置 0置置 1 1 Q n翻转翻转0100111001 0 /1 / 0 / 1 /(1) 特性表特性表 卡诺图、状态图卡诺图、状态图(2) 特性表特性表 特性方程特性方程nnnQKQJQ 1向时序图的转换向时序图的转换(略略)62第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院2. 状态图状态图 特性表、卡诺图、特性方程和时序图特性表、卡诺图、特性方程和时序图01 0 /1 / 0 / 1 / 00/ 01/10 /11 /00/ 1

52、0/ 01 /11 /J KQ nQ n+1Qn+1Qn JK01 00 01 11 100 00 0010101 0 1 0 1 0 1 0000 1 0 1 0011111 1 1 1 1011010 1nQKJQnJKQn KJQn KJQn nnnQKQJQ 163第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院状态图状态图 时序图时序图 例例 4.3.1 已知已知 CP、J、K 波形，波形，画输出波形。画输出波形。 假设初始状态为假设初始状态为 0。CPJK01 00/ 01/10 /11 /01 /11 /00/ 10/ 1001110000Q01001164第四章 集成触发器曲阜远东职业技

53、术学院4.5 触发器的综合应用触发器的综合应用-举例举例一、触摸式密码电子锁电路一、触摸式密码电子锁电路触摸式密码电子锁电路图触摸式密码电子锁电路图门锁结构示意图门锁结构示意图65第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院二、二、8位抢答电路位抢答电路66第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院触发器的电气特性触发器的电气特性静态特性静态特性一、一、CMOS 触发器触发器 由于由于 CMOS 触发器的输入、输出以触发器的输入、输出以 CMOS反相器反相器作为缓冲级，故特性与作为缓冲级，故特性与 CMOS 反相器相同，不赘述。反相器相同，不赘述。二、二、TTL 触发器触发器与与 TTL 反相器相同，不

54、赘述。反相器相同，不赘述。67第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院动态特性动态特性一、一、输入信号的建立时间和保持时间输入信号的建立时间和保持时间1. 建立时间建立时间 tset指要求触发器输入信号指要求触发器输入信号 先于先于 CP 信号的时间。信号的时间。2. 保持时间保持时间 th 指保证触发器可靠翻转，指保证触发器可靠翻转， CP 到来后输入信号需保到来后输入信号需保持的时间。持的时间。边沿边沿 D 触发器的触发器的 tset 和和 th 均在均在 10 ns 左右。左右。setthtsettht0 1 01 0 168第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院二、时钟触发器的传输延迟时

55、间二、时钟触发器的传输延迟时间 指从指从 CP 触发沿到达开始，到输出端触发沿到达开始，到输出端 Q、Q 完成状完成状态改变所经历的时间。态改变所经历的时间。1. tPHL为输出端由高电平变为低电平的传输延迟时间。为输出端由高电平变为低电平的传输延迟时间。TTL 边沿边沿 D 触发器触发器7474， tPHL 40 ns。2. tPLH为输出端由低电平变为高电平的传输延迟时间。为输出端由低电平变为高电平的传输延迟时间。7474， 25 ns。三、时钟触发器的最高时钟频率三、时钟触发器的最高时钟频率 fmax 由于每一级门电路的传输延迟，使时钟触发器的由于每一级门电路的传输延迟，使时钟触发器的最

56、高工作频率受到限制。最高工作频率受到限制。7474， fmax 15 MHz。69第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院触发器的选择和使用触发器的选择和使用 各种触发器具有不同的逻辑功能，即使功能相同，不同各种触发器具有不同的逻辑功能，即使功能相同，不同系列的触发器在结构、性能等方面也有差异，在使用中注系列的触发器在结构、性能等方面也有差异，在使用中注意处理好一些实际问题，综述如下：意处理好一些实际问题，综述如下： 基本基本RS触发器及其性质是触发器电路的基础。同步触发器及其性质是触发器电路的基础。同步RS触触发器，在基本发器，在基本RS触发器的基础上加入时钟脉冲，缺点是有触发器的基础上加入时

57、钟脉冲，缺点是有空翻现象。实用的集成时钟触发器分为主从型、边沿型和空翻现象。实用的集成时钟触发器分为主从型、边沿型和主从边沿型。主从边沿型。 同步触发器有空翻现象，只能用在脉冲高或低有效电平同步触发器有空翻现象，只能用在脉冲高或低有效电平作用期间输入信号不变的场合。作用期间输入信号不变的场合。70第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院 边沿触发方式分上升、下降沿触发，无空翻，抗干扰能力边沿触发方式分上升、下降沿触发，无空翻，抗干扰能力强，但使用这种触发器时，对时钟脉冲的边沿要求严格。时强，但使用这种触发器时，对时钟脉冲的边沿要求严格。时间不能长，防止电路无法正常工作。间不能长，防止电路无法正常

58、工作。 主从触发器也无空翻，但采取双拍工作方式，主触发器可主从触发器也无空翻，但采取双拍工作方式，主触发器可能误动作，抗干扰能力依然较弱，能误动作，抗干扰能力依然较弱， 由于电路实际上存在延迟时间，所以由于电路实际上存在延迟时间，所以 ，时钟输入和信号输，时钟输入和信号输入在作用时间上应当很好配合，否则就不能可靠地工作。要入在作用时间上应当很好配合，否则就不能可靠地工作。要求信号输入在求信号输入在CP 有效作用沿前、后各有一段时间保持不变。有效作用沿前、后各有一段时间保持不变。 在选用时根据需要从速度、功耗、功能、触发方式等方面在选用时根据需要从速度、功耗、功能、触发方式等方面考虑。考虑。 设

59、置直接置设置直接置0、置、置1为使用触发器提供了方便。为使用触发器提供了方便。71第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院 本章小结本章小结触发器构成数字系统的基本逻辑单元，具有触发器构成数字系统的基本逻辑单元，具有记忆功能，用于构成时序逻辑电路。记忆功能，用于构成时序逻辑电路。触发器有两个基本特性：触发器有两个基本特性：有两个稳定状态；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。具有记忆功能，常用来保存二进制信息。72第

60、四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院1 0Qn+110DQn+1 = DQnQnQn+110TnnQTQ 1不定不定01 QnQn+111011000SRQn+1 = S + RQnRS = 0( (约束条件约束条件) )Qn10 QnQn+111011000KJQn+1 =JQn + KQn只有只有 CP 输入端，输入端，无数据输入端。无数据输入端。来一个来一个CP翻转一次翻转一次Qn+1 = QnD 触发器触发器 T 触发器触发器 RS 触发器触发器 JK 触发器触发器 T触发器触发器触发器根据逻辑功能不同分为触发器根据逻辑功能不同分为73第四章 集成触发器曲阜远东职业技术学院不同触发方式