数字电路与逻辑设计--第四章

1、电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院第四章第四章 集成触发器集成触发器4.1 时序电路的特点时序电路的特点4.2 触发器的基本特性及其记忆作用触发器的基本特性及其记忆作用4.3 基本基本RS触发器触发器4.4 各种钟控触发器的逻辑特点各种钟控触发器的逻辑特点4.5 TTL集成主从触发器集成主从触发器4.6 TTL边沿触发器边沿触发器4.7 CMOS触发器触发器4.8 集成触发器的参数集成触发器的参数电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院4.1 时序电路的特点时序电路的特点数数字字电电路路组合电路组合电路时序电路时序电路时序电路的特征：电路的时序电路的特征：

2、电路的输出不仅和输出不仅和当前的输入有关当前的输入有关，而且，而且也和以前的输也和以前的输入有关入有关。组合电路的特征：电路的组合电路的特征：电路的输出仅和当输出仅和当前的输入有关前的输入有关，与以前的输入无关与以前的输入无关。时序时序电路电路=组合组合电路电路+存储记忆存储记忆电路电路常用的记忆元件是常用的记忆元件是双稳态触发器（双稳态触发器（F-F:Flip-Flop)电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院4.2触发器的基本特性及其记忆作用触发器的基本特性及其记忆作用2.2.有两个能够保持的稳定状态有两个能够保持的稳定状态。若输入不发生变。若输入不发生变化，触发器必定处于

3、其中的某一个稳定状态，并化，触发器必定处于其中的某一个稳定状态，并且可以长期保持下去。且可以长期保持下去。触发器的特性：触发器的特性：1.1.有有两个互补的输出和两个互补的输出和。定定义义0, 1QQ1, 0QQ状态状态状态状态。时，；而当时，当1001QQQQ电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院4.2触发器的基本特性及其记忆作用触发器的基本特性及其记忆作用. .在输入信号的作用下在输入信号的作用下，触发器可以从一个稳定状态转换触发器可以从一个稳定状态转换到另一个稳定状态到另一个稳定状态，并再继续稳定下去，直到下一次输入发，并再继续稳定下去，直到下一次输入发生变化，才生变化

4、，才可能可能再次改变状态。再次改变状态。定义定义：把输入信号发生变化之前（：把输入信号发生变化之前（tn时刻）的触发器状态称时刻）的触发器状态称为为现在状态现在状态（原状态原状态、当前状态当前状态），用），用n表示，把输入信表示，把输入信号发生变化后（号发生变化后（ tn+1时刻）触发器达到稳定时的输出状态称时刻）触发器达到稳定时的输出状态称为为下一状态下一状态（新状态新状态、次态次态）用）用n表示。表示。现在状态和下一状态是相对于输入变化而言的现在状态和下一状态是相对于输入变化而言的，在某一个时，在某一个时刻输入变化后电路进入的下一状态，对于下一次输入变化而刻输入变化后电路进入的下一状态，对

5、于下一次输入变化而言，就是触发器的现在状态。即下一状态是对某一时刻而言言，就是触发器的现在状态。即下一状态是对某一时刻而言的，过了这个时刻就应看作现在状态。的，过了这个时刻就应看作现在状态。电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院4.2触发器的基本特性及其记忆作用触发器的基本特性及其记忆作用触发器的下一状态是它现在状态和输入信号触发器的下一状态是它现在状态和输入信号（用（用X表示输入信号的集合）的函数，即：表示输入信号的集合）的函数，即：Qn+1=f（Qn，X）触发器具有两个稳定状态，可以记忆一位二触发器具有两个稳定状态，可以记忆一位二进制数的两个状态。通过多个触发器的连接进制

6、数的两个状态。通过多个触发器的连接可以获得多种记忆状态。可以获得多种记忆状态。下一状态方程下一状态方程（状态方程状态方程、特征方程特征方程）电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院触发器的分类触发器的分类按按触发方式触发方式分类：分类：按按逻辑功能逻辑功能分类：分类：电位触发电位触发、主从触发主从触发和和边沿触发边沿触发方式。方式。R-SR-S触发器、触发器、D D触发器、触发器、J-KJ-K触发器和触发器和T T触发器。触发器。按按存储数据的原理存储数据的原理分类：分类：静态静态触发器：靠电路状态的自锁来存储数据。触发器：靠电路状态的自锁来存储数据。动态动态触发器：通过在触发

7、器：通过在MOSMOS管栅极输入电容上存管栅极输入电容上存储电荷来存储数据。储电荷来存储数据。本章介绍本章介绍静态触发器静态触发器电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院4.34.3基本触发器基本触发器4.3.1 电路结构及工作原理电路结构及工作原理1、结构、结构反馈使得反馈使得vO1、vO2的状态能够保持。的状态能够保持。10010保持保持不变不变逻辑符号逻辑符号11S SR RQ QQ保持保持不变不变电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院基本触发器基本触发器& & &11R RS SQ QQQ QQRS(A)(A)(B)(B)RS触

8、发器触发器RS触发器触发器触发器的下一状触发器的下一状态是其输入与现态是其输入与现在状态的函数。在状态的函数。电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院2、原理、原理& & &11R RS SQ QQQ QQRS(A)(A)(B)(B)SR=0011RS保持原状态保持原状态SR=0110RS0状态、置状态、置0、复位、复位SR=1001RS1状态、置状态、置1、置位、置位SR=1100RS不允许不允许11111001011011011000不符合互不符合互补输出补输出若若SR=11 00，应保持原状态，应保持原状态，但但S和和R的变化有快有慢。的变化有快有

9、慢。若若R先变，先变，SR=11 10 0000 ，则次态为，则次态为1状态。状态。若若S先变，先变，SR=11 01 0000 ，则次态为，则次态为0状态。状态。次态不确定次态不确定基本基本RS触发器触发器不允许不允许S=R=1出现出现，称为约束，称为约束条件，即条件，即RS=0。 电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院1、状态表、状态表4.3.2 描述触发器（时序电路）的方法描述触发器（时序电路）的方法将将输入输入信号称为信号称为外输入外输入，触发器的，触发器的原状态原状态Qn称为称为内输入内输入。SR=11，不允许不允许，为约束条件，为约束条件，处理为任意项处理为任意项

10、。0 01101Qn0100011110SR状态表状态表以卡诺图的形式表示以卡诺图的形式表示所有可能的输入（包括当前所有可能的输入（包括当前状态）与输出之间的关系状态）与输出之间的关系。Qn+1电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院4.3.2描述触发器（时序电路）的方法描述触发器（时序电路）的方法2、功能表、功能表简化的状态表，简化的状态表，只列出只列出外输入与外输入与Qn+1的关系的关系，多用于器件手册。多用于器件手册。S RS RQ Qn+1n+1功能说明功能说明0 00 00 10 11 01 01 11 1Qn01 保持保持置置0置置1不允许不允许外输入取外输入取值的

11、组合值的组合与输入对应的与输入对应的输出状态输出状态电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院4.3.2描述触发器（时序电路）的方法描述触发器（时序电路）的方法3、状态方程（特征方程）、状态方程（特征方程）将所有可能的输入（包括将所有可能的输入（包括当前状态）与输出之间的当前状态）与输出之间的关系用函数式表示出来关系用函数式表示出来。0 0 11 01Qn0100011110SRnnQRSQ1R S=0RS触发器的状触发器的状态方程（特征态方程（特征方程）方程）约束条件约束条件11R RS SQQ Q(A)(A)nnQRQ1nQSR)(nQSRRSQRSRnnQRS nQRSR

12、Qn+1电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院4.3.2描述触发器（时序电路）的方法描述触发器（时序电路）的方法& & &Q QQRS(B)(B)nnQRSQ11 RS约束条件约束条件与非门构成的与非门构成的 触发器的状态方程（特征方程）触发器的状态方程（特征方程）SR电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院R RQ QQS S4.3.2描述触发器（时序电路）的方法描述触发器（时序电路）的方法4 4、波形图（时序图）、波形图（时序图）表示表示输入信号和输出输入信号和输出Q之间对应之间对应关系关系的工作波形图称作的工作波形图称作时序图时序

13、图。理想触发器波形图理想触发器波形图不确定不确定不确定不确定0111R RS SQQ Q(A)(A)电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院S SR RQ QQ触发器的延迟触发器的延迟11R RS SQQ Q(A)(A)tpdtpd2tpd2tpd为了保证输出的稳定变化，基本为了保证输出的稳定变化，基本RS触发器触发器输入输入信号信号的的持续时间应大于持续时间应大于2tpd。学了本章应会画时序图。学了本章应会画时序图。已知输入信号和初始状已知输入信号和初始状态态，能画出与输入对应的输出信号波形能画出与输入对应的输出信号波形。01电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工

14、程学院4.3.2描述触发器（时序电路）的方法描述触发器（时序电路）的方法5、状态图（状态转移图）、状态图（状态转移图）以图形的方式表示输出状态转换的条件和规律以图形的方式表示输出状态转换的条件和规律。在。在状态图中，以圆圈表示各个状态，圈内标明状态名状态图中，以圆圈表示各个状态，圈内标明状态名或取值，用或取值，用带箭头的线表示状态的转换带箭头的线表示状态的转换，箭头指向箭头指向新状态新状态，线上标注状态转换的条件线上标注状态转换的条件/输出输出。0 01 1SR=10/SR=01/0SR/0SR每一个状态在每一个状态在所有可能的输所有可能的输入取值下的下入取值下的下一状态都应标一状态都应标注出

15、来。注出来。电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院4.3.2描述触发器（时序电路）的方法描述触发器（时序电路）的方法6、激励表、激励表列出列出已知的状态转换已知的状态转换和和所要求所要求的输入条件的输入条件的表格叫的表格叫激励表激励表。 S RS RQ Qn+1n+10 00 00 10 11 01 01 11 1Q Qn n010010状态转状态转换情况换情况输入激输入激励条件励条件以以Qn和和Qn+1为变量为变量，以对应以对应的输入信号为函数的关系表的输入信号为函数的关系表。即在什么激励条件下，发生即在什么激励条件下，发生什么样的状态变化。什么样的状态变化。电路中心电路中

16、心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院4.3.3基本触发器的特点基本触发器的特点动作特点：动作特点：输入信号输入信号S或或R为高电平为高电平时，都能直接改变输出端时，都能直接改变输出端的状态（因为输入信号直的状态（因为输入信号直接加到了输出门上）。接加到了输出门上）。直接置（复）位触发器直接置（复）位触发器11R RS SQQ Q(A)(A)1、状态转换由、状态转换由R、S决定，属于异步时序电路。决定，属于异步时序电路。2、输入有限制，使用不便；、输入有限制，使用不便；电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院钟控触发器钟控触发器在一些数字系统中，要求触发器的状态不是在一些数

17、字系统中，要求触发器的状态不是在输入信号变化时立即转换，而是等待一个在输入信号变化时立即转换，而是等待一个控制脉冲到达时才转换，这个控制脉冲称为控制脉冲到达时才转换，这个控制脉冲称为时钟脉冲时钟脉冲CP。用一个时钟信号用一个时钟信号CP保持整个时序系统协调保持整个时序系统协调工作工作的电路称为的电路称为同步时序电路同步时序电路。转换时刻受时钟信号控制转换时刻受时钟信号控制的触发器称为的触发器称为钟控钟控触发器触发器。电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院4.4 各种钟控触发器的逻辑功能各种钟控触发器的逻辑功能4.4.1 钟控钟控RS触发器触发器0CP=0时，时，Qn+1=Qn

18、，触发器保持原状态。，触发器保持原状态。CP=1时，电路为基本时，电路为基本RS触发器。触发器。1CPQRSQnn)(1R S=0CP=0时，触发器状态不变；时，触发器状态不变； 在在CP=1时，时，触发器状态跟随输入触发器状态跟随输入S、R的变化而变化。的变化而变化。S RS RQ Qn+1n+10 00 00 10 11 01 01 11 1CPCP0 01 11 11 11 1Q Qn nQ Qn n0 01 1不允许不允许电位触发电位触发约束条件约束条件11输入控制门输入控制门基本基本RS触发器触发器CPQQnn1CPQCPQRSQnnn)(1SR电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工

19、程学院电子工程学院钟控钟控RS触发器的逻辑功能波形图触发器的逻辑功能波形图CP=1期间，期间，SR保持不变。保持不变。S RS RQ Qn+1n+10 00 00 10 11 01 01 11 1CPCP0 01 11 11 11 1Q Qn nQ Qn n0 01 1不允许不允许缺点：对输入有限制，使用不方便。缺点：对输入有限制，使用不方便。0电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院4.4.2 钟控钟控D触发器触发器DS DR nnQRSQ1nQDD DD DQ Qn+1n+10 01 1CPCP0 01 11 1Q Qn n0 01 1CP=1时，把数据传给时，把数据传给Q

20、，CP=0时，保持输出不变。时，保持输出不变。钟控钟控D触发器的功能：触发器的功能：在时在时钟信号作用下，将输入的数钟信号作用下，将输入的数据接收并保存。据接收并保存。 钟控钟控D触发器的状态方程触发器的状态方程电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院4.4.3锁存器锁存器完成数据存储功能的电路称为完成数据存储功能的电路称为锁存器锁存器（Latch）。）。由于由于D触发器有直接存储数据的功能，一般都是触发器有直接存储数据的功能，一般都是用用D触发器构成锁存器。触发器构成锁存器。 把若干个钟控把若干个钟控D触发器的控制端触发器的控制端CP连接起来，用一连接起来，用一个公共的控制信

21、号来控制，而各个数据端仍然是各个公共的控制信号来控制，而各个数据端仍然是各自独立地接收数据，自独立地接收数据， 可以构成多位锁存器。可以构成多位锁存器。电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院8位位D锁存器锁存器74LS3731D1D2D2D3D3D4D4D5D5D6D6D7D7D8D8D1Q1Q2Q2Q3Q3Q4Q4Q5Q5Q6Q6Q7Q7Q8Q8Q74LS37374LS3731 11D1D2D2D3D3D4D4D5D5D6D6D7D7D8D8D1Q1Q2Q2Q3Q3Q4Q4Q5Q5Q6Q6Q7Q7Q8Q8Q74LS37374LS3732 2OEOEOEOEG GG GE E

22、1 1E E2 2输出控制C输出控制C1 1输出控制C输出控制C2 2双双向向数数据据总总线线1双双向向数数据据总总线线201高阻高阻10高阻高阻CP电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院4.4.3 锁存器锁存器锁存器锁存器仍然是一种电位控制的触发器，在控制信号仍然是一种电位控制的触发器，在控制信号有效时，输出随输入数据的变化而变化。有效时，输出随输入数据的变化而变化。有的资料将由脉冲边沿触发的有的资料将由脉冲边沿触发的D触发器构成的数据触发器构成的数据寄存器也称为寄存器也称为锁存器锁存器。锁存器锁存器不能用在同步时序系统中构成计数器、不能用在同步时序系统中构成计数器、移位寄

23、存器或其它同步电路。移位寄存器或其它同步电路。透明式锁存器透明式锁存器非透明式锁存器非透明式锁存器电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院4.4.4 钟控钟控JK触发器触发器CP=0时，时，Qn+1=Qn，保持原状态。，保持原状态。011CP=1时，输入控制门被打开。时，输入控制门被打开。1nQJS nKQR nnQRSQ1nnnQKQQJnnQKQJnnKQQJRS 0约束条件约束条件自动满足自动满足输入没有限制，并且有两个输入端。输入没有限制，并且有两个输入端。J KJ KQ Qn+1n+10 00 00 10 11 01 01 11 1CPCP0 01 11 11 11

24、1Q Qn nQ Qn n0 01 1nQ功能说明功能说明保持保持保持保持置0置0置1置1翻转翻转钟控钟控JK触发器触发器的状态方程的状态方程电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院4.4.5 钟控钟控T触发器触发器将将JK触发器的触发器的J和和K接在一起接在一起作为作为T输入端，构成输入端，构成T触发器触发器。J=K=TnnnQKQJQ1nnQTQTnQT T TQ Qn+1n+10 01 1CPCP0 01 11 1Q Qn nnQQ Qn n说明说明保持保持保持保持翻转翻转若若T1或没有或没有T输入端，所构成输入端，所构成的触发器称为的触发器称为T触发器触发器。nnQQ1

25、T触发器触发器来一个时钟脉冲就翻来一个时钟脉冲就翻转一次转一次，因此又叫，因此又叫计数触发器计数触发器。钟控钟控T触发器触发器的状态方程的状态方程钟控钟控T触发器触发器的状态方程的状态方程1电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院T触发器的时序波形图触发器的时序波形图CPCPQ QTQ=2TCPfCP=2fQT 触发器可以实现对时钟信号的触发器可以实现对时钟信号的2分频。分频。0电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院4.4.6 各种触发器之间的转换各种触发器之间的转换转换的原因：实际产品以转换的原因：实际产品以JK和和D触发器为多，其它类型很少。触发器为多，其

26、它类型很少。关键：关键：求已有触发器的激励方程求已有触发器的激励方程。QQCPQQ已有触发器已有触发器转换转换逻辑逻辑电路电路CP输输入入待求触发器待求触发器转换前后的触转换前后的触发方式不变。发方式不变。 电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院4.4.6 各种触发器之间的转换各种触发器之间的转换转换的依据：转换的依据：转换前后的状态方程相等转换前后的状态方程相等。1、公式法公式法：利用特征方程联立：利用特征方程联立求解转换逻辑。求解转换逻辑。例：将例：将D触发器转换为触发器转换为T触发器。触发器。DQn1nnQTQ1nQTDQQDCPCPQQ= = 1TCP=1时：时：以以

27、T和和Qn为输入变量求为输入变量求D的表达式。的表达式。QQDCPCPT触发器触发器电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院4.4.6 各种触发器之间的转换各种触发器之间的转换2、真值表法真值表法：利用触发器的状态表求出转换逻辑。：利用触发器的状态表求出转换逻辑。Q Qn+1n+1Q Qn nT TD D0 00 01 11 10 01 10 01 10 01 11 10 00 01 11 10 0nnQTQTDnQT 过渡量过渡量请同学们自己完成其它触发器之间的转换。请同学们自己完成其它触发器之间的转换。例：将例：将D触发器转换为触发器转换为T触发器触发器。1、列出待求触发器

28、的状态表、列出待求触发器的状态表2、由、由Qn+1反推已有触发器输入反推已有触发器输入通用方法通用方法3、以、以Qn和待求触发器的输和待求触发器的输入为变量，写出已有触发器入为变量，写出已有触发器的输入表达式（激励方程）。的输入表达式（激励方程）。电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院4.4.7 钟控触发器的缺点钟控触发器的缺点动作特点：动作特点： 在在CP1的全部时间里，触发器输出的全部时间里，触发器输出状态随输入的变化而改变，为使这类触发状态随输入的变化而改变，为使这类触发器工作稳定可靠，要求在器工作稳定可靠，要求在CP=1期间，输入期间，输入信号不变，这限制了它们的应用

29、。信号不变，这限制了它们的应用。 CP=1时，若输入信号多次发生变化，时，若输入信号多次发生变化，则触发器状态也会多次发生翻转，因此其则触发器状态也会多次发生翻转，因此其抗干扰能力差。抗干扰能力差。 电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院钟控触发器的空翻现象钟控触发器的空翻现象钟控钟控JK触发器的波形图触发器的波形图C CP PJ JK K1 1Q Q对于钟控对于钟控T和和JK触发器触发器J=K=1时，时，即使输入信号即使输入信号不发生变化不发生变化，如果如果CP=1的时间较长的时间较长，超过了触发超过了触发器内部门的延迟器内部门的延迟，触发器触发器状态也可能多次发生翻转状态

30、也可能多次发生翻转，这种现象称为这种现象称为空翻空翻，是时，是时序电路的一种险象。序电路的一种险象。0电位触发式触发器工作不可靠，在使用时有两个限制：电位触发式触发器工作不可靠，在使用时有两个限制：1.脉冲信号脉冲信号CP1时的宽度要窄。时的宽度要窄。2.CP1时，输入信号必须保持不变。时，输入信号必须保持不变。电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院4.5 TTL集成主从触发器集成主从触发器4.5.1 基本工作原理基本工作原理主、从触发器的时钟反相。主、从触发器的时钟反相。 假设在假设在CP=1期间，期间，J、K保持不变。保持不变。电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院

31、电子工程学院4.5.1 基本工作原理基本工作原理主触发器主触发器从触发器从触发器R2nQS12R1S1nQR12nnnQRSQQ222121nnnQQQ211nQ1CP=0时，时，主触发器主触发器被封锁被封锁，输入信号不，输入信号不会影响主触发器的状会影响主触发器的状态，而对于从触发器态，而对于从触发器则输入门被打开。则输入门被打开。CP=0时，时，主触发器状态不变主触发器状态不变，并且，并且把状态传给从触发器把状态传给从触发器，使从触使从触发器的状态与主触发器一致发器的状态与主触发器一致，并，并且在且在CP=0期间期间一直一直保持不变保持不变。0111CP&KJ&QQ&

32、;Q11Q2QQ21S2电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院CP&KJ&QQ&Q11Q2QQ214.5.1 基本工作原理基本工作原理CP=1时，时，从触发器从触发器被封锁被封锁，对外输出，对外输出状态不变，而主触状态不变，而主触发器工作。发器工作。nQJS 1nKQR 1nnQRSQ11111nnnQKQQJ1nnnnQQQKQJ11CP=1之前，主、从触发器状态是之前，主、从触发器状态是一致的，所以一致的，所以Q1n=Qn。JKJKQ Qn+1n+10000010110101111Q Qn n0 01 1nQ1011nnQKQJJK触发器的特征方程

33、触发器的特征方程S1R1电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院主从主从JK触发器输出波形触发器输出波形在在CP=1期间，若期间，若JK的值保持不变的值保持不变，主从，主从JK触发器的动作分两步：触发器的动作分两步：1、在、在CP1时，主触发器接收输入信号，而从触发器状态不变；时，主触发器接收输入信号，而从触发器状态不变；2、在、在CP下降沿下降沿()到来时，主触发器将状态传给从触发器，输出到来时，主触发器将状态传给从触发器，输出状态发生变化。在状态发生变化。在CP=0=0期间，输出状态保持不变。期间，输出状态保持不变。CPCPK KJ JQ Q主从主从JK触发器输出变化的时刻

34、在时钟的下降沿，输出变化触发器输出变化的时刻在时钟的下降沿，输出变化的方向由的方向由CP时刻的时刻的J、K的值和的值和JK触发器的特性决定。触发器的特性决定。0电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院4.5.2 主从主从JK触发器的一次翻转触发器的一次翻转CP=1期间，期间，J、K的值有变化的值有变化会怎样？会怎样？CPCPJ JK KQ Q1 1Q QnQJS 1nKQR 1t0t1在在t0时刻时刻， CP=1，JK=10，Qn=0，则，则S1R1 =10，Q1由由0变变为为1，但，但Q仍然保持为仍然保持为0不变。不变。在在t1时刻时刻， CP=1，JK=01，Qn=0，则，

35、则S1R1 =00，Q1保持为保持为1。在在CP ，Q1把状态传给把状态传给Q，使，使Q从从0变为变为1。00电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院4.5.2 主从主从JK触发器的一次翻转触发器的一次翻转CP=1时，从触发器保时，从触发器保持输出状态不变，主持输出状态不变，主触发器工作。触发器工作。nQJS 1nKQR 1若若Qn=0，则，则K不起作用，不起作用，R1=0，S1R1只能出现只能出现00和和10两种两种情况，因此主触发器只能保持为情况，因此主触发器只能保持为0或由或由0到到1翻转一次，而不翻转一次，而不可能再次翻转，这就是主从可能再次翻转，这就是主从JK触发器的

36、触发器的一次翻转现象一次翻转现象。CP=1时，若时，若Qn=0，则，则K不起作用不起作用，若，若J=0则输出保持，若则输出保持，若J=1，则输出翻转。，则输出翻转。&KJ&CP&QQ&Q11Q2QQ2主触发器主触发器从触发器从触发器R2S2R1S11电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院4.5.2 主从主从JK触发器的一次翻转触发器的一次翻转若若Qn=1，则，则J不起作用，不起作用，S1=0，S1R1只能出现只能出现00和和01两种情两种情况，因此主触发器只能保持为况，因此主触发器只能保持为1或由或由1到到0翻转一次，而不可翻转一次，而不可能再

37、次翻转。能再次翻转。CP=1时，若时，若Qn=1，则，则J不起作用，若不起作用，若K=0则输出保持，若则输出保持，若K=1，则输出翻转。，则输出翻转。CPCPK KJ JQ QCPCPK KJ JQ Q00电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院主从主从JK触发器的特点触发器的特点输出变化的时刻在时钟的输出变化的时刻在时钟的下降沿下降沿(用用表示表示)；输出变化的方向：输出变化的方向：若在若在CP=1期间期间，JK信号不变信号不变，由，由CP下降沿的下降沿的JK值决定值决定输出状态输出状态；若若在在CP=1期间期间，JK信号发生了变化信号发生了变化，这时可按以下方，这时可按以下

38、方法来处理：法来处理：CP1以前，若以前，若Q=0，则看，则看CP1期间的期间的J信号，若信号，若J有有1出现，则出现，则CP下降时下降时Q 一定为一定为1。否则，。否则，Q保持保持0。CP1以前，若以前，若Q=1，则看，则看CP1期间的期间的K信号，若信号，若K有有1出现，则出现，则CP下降时下降时Q一定为一定为0。否则，。否则，Q保持保持1。电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院4.5.3 异步置异步置0置置1输入输入异步置异步置0置置1输入端输入端RD和和SD的作用是使触发器的作用是使触发器在任何时刻强在任何时刻强迫输出置迫输出置0或置或置1，而，而与当时的与当时的CP

39、、J、K值没有关系值没有关系。RD和和SD是是低电平有效低电平有效，它们的作用与时钟无关它们的作用与时钟无关，所以被称为，所以被称为异异步置位输入端步置位输入端，当，当不需要强迫置位时不需要强迫置位时应将它们应将它们都接高电平都接高电平。J KJ KQ Q0 00 00 10 11 01 01 11 1CPCPQ Qn nQ Qn n0 01 1nQS SD DR RD DQ0 01 10 01 11 11 11 11 11 10 00 01 11 11 11 11 11 1 1 11 10 00 0nQnQ1 11 11 1Q Qn n0 0CPCPK KJ JQ QR RD DS SD D

40、0不允许状态（不稳不允许状态（不稳定状态）定状态）电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院4.5.4 主从触发器的特点主从触发器的特点主从主从JK触发器只在触发器只在CP下降沿下降沿改变一次状态，改变一次状态，满足了来一个时钟只翻转一次的要求，可以满足了来一个时钟只翻转一次的要求，可以用于同步时序电路用于同步时序电路 。主从主从JK触发器的触发器的缺点缺点： 在在CP1的全部时间的全部时间里，输入信号对主触发器都起控制作用，容里，输入信号对主触发器都起控制作用，容易引入干扰易引入干扰 。在使用时应减少。在使用时应减少CP1的宽度，的宽度，减少触发器可能接收干扰的时间。减少触发器

41、可能接收干扰的时间。电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院4.6 集成边沿触发器集成边沿触发器 边沿触发器边沿触发器不仅只在不仅只在CP信号的某一边沿（上升沿信号的某一边沿（上升沿或或下降沿下降沿 ）才改变一次状态，而且状态转换方向仅取）才改变一次状态，而且状态转换方向仅取决于决于CP有效边沿（有效边沿（或或 ）前一瞬间的数据输入前一瞬间的数据输入。也就是说，只有在也就是说，只有在CP的有效边沿附近的输入信号才是的有效边沿附近的输入信号才是真正有效的，其他时间的输入不影响触发器的输出，真正有效的，其他时间的输入不影响触发器的输出，因而大大地提高了抗干扰能力，工作更可靠因而大大

42、地提高了抗干扰能力，工作更可靠 。边沿触发器从电路结构上可分为两类：边沿触发器从电路结构上可分为两类：1、利用门的延迟，来达到边沿触发的目的。、利用门的延迟，来达到边沿触发的目的。2、维持阻塞型电路。、维持阻塞型电路。电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院4.6.1 负边沿负边沿JK触发器触发器KJCPQQ&1&1SRCP=0时，时，SR=11，Qn+1=Qn，触发器的，触发器的输出保持不变输出保持不变。0111CP=1时：时：nQJS nKQR nnnQCPQSQ1nnQQSnQnnnQCPQRQ1nnQQRnQCP=1时，触发器的时，触发器的输出保持不变输

43、出保持不变。电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院KJCPQQ&1&1SR4.6.1 负边沿负边沿JK触发器触发器CP从从1变为变为0时时：S和和R要经过一个与非门的要经过一个与非门的延迟延迟tpd才能变为才能变为1，在没有变之前在没有变之前，仍然维持仍然维持CP下降沿前的值下降沿前的值：nQJS nKQR nnnQSQQ01nnnQKQQJ00RQQJnn触发器几乎在触发器几乎在CP的整个周期内都是对外的整个周期内都是对外隔离的，只在隔离的，只在CP从从1变为变为0之后的短暂时之后的短暂时间间内，由于门的延迟使内，由于门的延迟使J、K信号进入触信号进入触发器

44、，引起触发器状态的变化。发器，引起触发器状态的变化。 只有只有CP前的前的J、K值对触发器起作用值对触发器起作用并引起翻转，实现了边沿触发的功能。并引起翻转，实现了边沿触发的功能。nQSnnQKQJnnnQKQQJ电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院& & & & & & &CPCPQ QQ QSR4.6.2 维持维持阻塞阻塞D触发器触发器CP=0时，时，Qn+1=Qn，输出维持不变。，输出维持不变。011DDCP=1时：时：1DDDS DR nnQRSQ1nDQDD1DDD在在CP=1期间，如果期间，如果D发生变发生

45、变化，触发器的输出不会改变。化，触发器的输出不会改变。只有在只有在CP的上升沿的上升沿前的前的 D信号信号才能进入触发器并引起翻转，才能进入触发器并引起翻转，而其它时间的而其它时间的D信号对输出都信号对输出都不发生影响。不发生影响。DD正边沿型正边沿型D触发器触发器电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院带异步置入端的边沿带异步置入端的边沿D触发器触发器正边沿型正边沿型D触发器功能表触发器功能表74LS17174LS17174LS17474LS17474LS27374LS27374LS37474LS37474AS57574AS57574ALS7474ALS744D正边沿4D正边

46、沿6D正边沿6D正边沿4D正边沿4D正边沿8D正边沿8D正边沿8D正边沿8D正边沿8D正边沿8D正边沿型 号型 号特 性特 性输入输入 输 出输 出 时钟时钟 置1置1置0置0D DD DD DD DD DD D公共公共独立独立公共公共公共公共公共公共公共公共公共公共公共公共公共公共公共公共独立独立独立独立 Q QQ QQ QQ QQ三态三态三态三态Q不使用状态不使用状态P155表表4.6.2和表和表4.6.3。电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院4.6.4 触发器的逻辑符号触发器的逻辑符号S SR RQ QQSR1S1S1R1RQ QQSRC1C1CPCP1D1DC1C1

47、Q QQCPCPD D1 1J J1 1K KQ QQC CP PC C1 11J1J1K1K& & &S SR RQ QQS SD DR RD DCPCPC1C1基本基本RS触发器触发器钟控钟控RS触发器触发器钟控钟控D触发器触发器带置带置0置置1端的下降沿端的下降沿JK触发器触发器主从主从JK触发器触发器电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院4.6.4 触发器的逻辑符号触发器的逻辑符号1D1D& &S SR RQ QQS SD DR RD DCPCPC1C1带置带置0置置1端的上升沿端的上升沿D触发器触发器带置带置0置置1端的下降沿

48、端的下降沿D触发器触发器1 1D D& &S SR RQ QQS SD DR RD DC CP PC C1 1电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院4.7 CMOS触发器触发器TTL触发器以钟控触发器以钟控RS触发器为基础，触发器为基础，CMOS触发器触发器以以钟控钟控D触发器触发器为基础。为基础。CMOS钟控钟控D触发器由触发器由反反相器相器和和传输门传输门组成。组成。CP=1，TG1截止，截止，TG2导通，导通，Qn+1=Qn，状态保持。，状态保持。1 11 11 1TGTG1 1TGTG2 2D DCPCPQ QQCP=0，TG1导通，导通，TG2截止，

49、截止，Qn+1=D。D DQ Qn+1n+10 01 1CPCP0 00 01 1Q Qn n0 01 11001截止截止导通导通导通导通截止截止电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院4.7.2 CMOS主从主从D触发器触发器异步置异步置1端，端，高电平有效高电平有效异步置异步置0端，端，高电平有效高电平有效SR=00时，置位端不起作用，或非门相当于反相器。时，置位端不起作用，或非门相当于反相器。主触发器主触发器从触发器从触发器Q1S=1时，若时，若CP=0，则，则TG4导通，导通，Q=1；若若CP=1，则，则TG3导通，导通，Q1=0， Q=1 。不管不管CP怎样，只要怎样

50、，只要S=1，触发器输出就被置触发器输出就被置1 。100101电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院TGTG1 1TGTG2 2CPCPCPCP11CPCPTGTG3 3TGTG4 4CPCPCPCP11CPCPQ QQD DS SR R1 11 14.7.2 CMOS主从主从D触发器触发器CP=1时，时， TG1 、TG4截止，截止，TG2 、TG3导通，导通，主触发器保持，从触发器跟随主触发器状态。主触发器保持，从触发器跟随主触发器状态。DQQn11CP=0时，时，TG1 、TG4导通，导通，TG2 、TG3截止，主截止，主触发器工作，接收数据，从触发器状态保持。触发器

51、工作，接收数据，从触发器状态保持。DQ 1Q1DDD000 1不使用状态不使用状态导通导通截止截止截止截止导通导通截至截至截止截止导通导通导通导通Qn+1=Qn电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院4.7.2 CMOS主从主从D触发器触发器CMOS主从主从D触发器不存在触发器不存在TTL主从触发器的一次翻转现象。主从触发器的一次翻转现象。因此，虽然电路是主从结构的，因此，虽然电路是主从结构的，但从性能上看，但从性能上看，CMOS主从触主从触发器应属于发器应属于边沿触发器边沿触发器。主触发器是一个主触发器是一个D触发器，只有置触发器，只有置0和置和置1功能，没有在某种功能，没有

52、在某种D信号下保持状态不变的功能。在信号下保持状态不变的功能。在CP=0期间，主触发器对期间，主触发器对输入信号是完全开放的，输入输入信号是完全开放的，输入D信号变化，主触发器的输出信号变化，主触发器的输出Q1就跟着变化，不存在只变化一次的问题。但真正能传送就跟着变化，不存在只变化一次的问题。但真正能传送到从触发器的只是到从触发器的只是CP上升沿前的上升沿前的D信号。信号。只需根据只需根据CP上升沿上升沿前的前的D信号，就可以决定信号，就可以决定Q的变化。的变化。TGTG1 1TGTG2 2CPCPCPCP11CPCPTGTG3 3TGTG4 4CPCPCPCP11CPCPQ QQD DS S

53、R R1 11 1电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院4.7.3 CMOS主从主从JKJK触发器触发器 nnnQKQJQ1DQn1nnQKQJDnnKQQJJ JK K& &1 1D DC C1 1Q QQ11C CP PCMOS主从触发器使用注意：主从触发器使用注意：1、异步、异步置置1置置0端端是是高电平高电平有效的。有效的。2、虽然是主从结构触发器，但从性能上看是边沿型、虽然是主从结构触发器，但从性能上看是边沿型触发器，而且是触发器，而且是上升沿触发上升沿触发的边沿型触发器。的边沿型触发器。nnnnQQKJQKQJ)()(JQKQQJnnn)(KQQJ

54、nn电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院4.8 集成触发器的选用和参数集成触发器的选用和参数实际中应从实际中应从逻辑功能逻辑功能、触发方式触发方式和和参数参数等三个方面等三个方面来考虑触发器的选择问题。来考虑触发器的选择问题。4.8.1 逻辑功能的选择逻辑功能的选择（1）要求单端形式的输入信号时，可选用）要求单端形式的输入信号时，可选用D触发器。触发器。（2）要求双端形式的输入信号时，可选用）要求双端形式的输入信号时，可选用JK触发器。触发器。（3）如果用触发器进行计数，宜选用）如果用触发器进行计数，宜选用T触发器。触发器。它可以由它可以由JK或或D触发器转换而来。触发器转

55、换而来。电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院4.8.2 触发方式的选择触发方式的选择只作存储数据用，可选主从触发方式。只作存储数据用，可选主从触发方式。如果要求触发器的状态不受干扰，工作稳定，如果要求触发器的状态不受干扰，工作稳定，最好选择边沿触发方式。最好选择边沿触发方式。注意：有注意：有上升沿上升沿和和下降下降沿沿两种触发方式。两种触发方式。电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院4.8.3 触发器的参数触发器的参数1、直流参数、直流参数输出高电平输出高电平VOH输出低电平输出低电平VOL输入高电平（开门电平）输入高电平（开门电平）VON输入低电平（关门

56、电平）输入低电平（关门电平）VOFF低电平输入电流（输入短路电流）低电平输入电流（输入短路电流）IIL高电平输入电流（交叉漏电流）高电平输入电流（交叉漏电流）IIH电源电流（功耗）电源电流（功耗） ICC这些参数的定义和指这些参数的定义和指标与标与TTL与非门的直与非门的直流参数类似。流参数类似。电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院1、直流参数、直流参数不同的输入端不同的输入端，其，其输入电流指标是不同的输入电流指标是不同的。不同种类的集成触发器，其各个输入不同种类的集成触发器，其各个输入端电流值的比例关系可能是不同的。端电流值的比例关系可能是不同的。高电平输高电平输入电流

57、入电流输入端输入端 参参 数数低电平输低电平输入电流入电流输入端输入端 参参 数数IIHJ，K RD SD CP40A80 A80 A40 AIILJ，K RD SD CP1.6mA3.2mA3.2mA1.6mA7472触发器的电流指标触发器的电流指标电路中心电路中心 张咏梅张咏梅 电子工程学院电子工程学院2、时间参数、时间参数虽然集成触发器的状态只在时钟的某一虽然集成触发器的状态只在时钟的某一边沿发生变化，但由于触发器内部电路边沿发生变化，但由于触发器内部电路存在延迟，输入信号不能在时钟边沿出存在延迟，输入信号不能在时钟边沿出现时才来到，而应当适当提前。现时才来到，而应当适当提前。由于集成触发器的翻转需要一定的时间，因此输入信号不能在由于集成触发器的翻转需要一定的时间，因此输入信号不能在时钟有效边沿之后立即消失，应当稳定一段时间。时钟有效边沿之后立即消失，应当稳定一段时间。1、输入信号（、输入信号（J、K、D等）的时间参数等）的时间参数CPCPD Dtsuth建立时间建立时间tsu ：输入信号在时钟有效边沿之前提前到来的时间。：输入信号在时钟有效边沿之前提前到来的时间。保持时间保持时间th ：输入信号必须在时钟有效：输入信号必须在时钟有效边沿之后继续保持不变的时间。边沿