集成门电路讲课教案

1、集成门电路52集成触发器的基本形式集成触发器的基本形式 基本RS触发器又称直接复位置位（Reset Set）触发器，是构成各种触发器的最基本单元。 （1 1）电路结构）电路结构: :5.2.1 基本基本RS触发器触发器1用与非门组成的基本用与非门组成的基本RS触发器触发器 （1 1）电路结构）电路结构: :由两个门电路交叉连接而成。由两个门电路交叉连接而成。置0端置1端低电平有效&GGQQ12RDSDQSRQRDSD52集成触发器的基本形式集成触发器的基本形式 5.2.1 基本基本RS触发器触发器触发器有两个互补的输出端，触发器有两个互补的输出端，QGGQSD00&RD12当当

2、Q=1=1， =0=0时，称为触发器的时，称为触发器的1 1状态。状态。Q当当 =1=1，Q=0=0时，称为触发器的时，称为触发器的0 0状态。状态。Q 0 11110置置0 000011R称为置称为置0输入端输入端低电平有效低电平有效Qn+1RD SD功能功能Qn功能表功能表（2）工作原理工作原理&GGQQ12SDQn+1RD SD功能功能Qn功能表功能表 0 1置置0 00001触发器有两个互补的输出端，触发器有两个互补的输出端，当当Q=1=1， =0=0时，称为触发器的时，称为触发器的1 1状态。状态。Q当当 =1=1，Q=0=0时，称为触发器的时，称为触发器的0 0状态。状态。

3、Q1 01000111置置1 11101S称为置称为置1输入端输入端低电平有效低电平有效RD&GGQQ12RDSDQn+1RD SD功能功能Qn功能表功能表 0 1置置0 01001触发器有两个互补的输出端，触发器有两个互补的输出端，当当Q=1=1， =0=0时，称为触发器的时，称为触发器的1 1状态。状态。Q当当 =1=1，Q=0=0时，称为触发器的时，称为触发器的0 0状态。状态。Q1 0置置1 111011 1111100001011保持保持&GGQQ12RDSDQn+1RD SD功能功能Qn功能表功能表 0 1置置0 00001触发器有两个互补的输出端触发器有两个互补的

4、输出端当当Q=1=1， =0=0时，称为触发器的时，称为触发器的1 1状态。状态。Q当当 =1=1，Q=0=0时，称为触发器的时，称为触发器的0 0状态。状态。Q1 0置置1 111011 1001111000011保持保持0 0不定不定01这种输入状态会造成Q=Q=1，既不是0态也不是1态，而且若R=S=1同时变成R=S=0时无法预测Q的变化，所以这种输入组合应避免（3）基本基本RS触发器的功能描述触发器的功能描述 触发器的主要描述方式与组合电路的逻辑功能描述相似。触发器特有的描述方法是状态转换图、激励方程、激励表等。 触发器与组合电路的逻辑功能描述比较组合电路触发器真值表状态转换真值表表达

5、式特征方程波形图波形图（1）状态转换真值表（又称“状态表”） 触发器的次态不仅与触发信号有关,还与触发器的原来状态有关；将它们与次态的关系用表格的形式来描述，这种表格称为状态转换真值表（又称触发器的特性表）。 基本RS触发器状态表说明00110100置011000111置111110101保持000001不 定态应 避免DRDSnQ1nQ 基本RS触发器状态简表 01置010置111保持00不定态DRDS1nQ（2）特性方程（又称状态方程） 基本RS触发器的特性方程：约束条件 1 1DDnDDnSRQRSQ特性表和特性方程，全面地描述了触发器的逻辑功能。其中 是基本RS触发器的约束条件，表示

6、、不能同时为0。1DDSRDRDS例例5.1 5.1 在基本在基本RSRS触发器电路中，已知和的电压波形如图所触发器电路中，已知和的电压波形如图所示，试画出和端对应的电压波形。示，试画出和端对应的电压波形。 QQRDSD基本基本RSRS触发器的特点总结：触发器的特点总结：（1 1）有两个互补的输出端，有两个稳定的状态。）有两个互补的输出端，有两个稳定的状态。（2 2）有复位（）有复位（Q=0Q=0）、置位（）、置位（Q=1Q=1）、保持原状态三）、保持原状态三种功能。种功能。（3 3）R R为复位输入端，为复位输入端，S S为置位输入端，可以是低电为置位输入端，可以是低电平有效，也可以是高电平

7、有效，取决于触发器的结平有效，也可以是高电平有效，取决于触发器的结构。构。（4 4）由于反馈线的存在，无论是复位还是置位，有）由于反馈线的存在，无论是复位还是置位，有效信号只需要作用很短的一段时间，即效信号只需要作用很短的一段时间，即“一触即一触即发发”。（4）集成基本RS触发器74LS279 输入端所标的小尖角相当于带圈的输入符号，为输入端低电平有效 （5）基本基本RS触发器的应用触发器的应用 利用基本RS触发器的记忆作可以消除上述开关振动所产生的影响。用触发器输出的信号作为开关信号就不会导致误动作。 5.2.2 触发器的各种触发方式的实现触发器的各种触发方式的实现 触发脉冲CP的组成脉冲不

8、同时刻触发的符号高电平低电平上升沿下降沿1电平触发方式 电平触发方式：在CP=1或CP=0期间，输入信号可以控制输出信号。 （1 1） 同步同步RS触发器触发器只有在时钟控制只有在时钟控制CP端上出现时钟脉冲时，触发器的状态才端上出现时钟脉冲时，触发器的状态才能改变。这种触发器称为能改变。这种触发器称为同步触发器同步触发器。 1 1同步同步RS触发器的电路结构触发器的电路结构&GGQQ12&RSCP3G4GQQ1S1R C1CP2 2逻辑功能逻辑功能当当CP0 0时，控制门时，控制门G3 3、G4 4关闭，触发器的状态保持不变。关闭，触发器的状态保持不变。当当CP1 1时，时，

9、G3 3、G4 4打开，其输出状态由打开，其输出状态由R、S端的输入信端的输入信号决定。号决定。同步同步RS触发器的状态转换分别由触发器的状态转换分别由R、S和和CP控制，其中，控制，其中，R、S控制状态转换的方向；控制状态转换的方向；CP控制状态转换的时刻。控制状态转换的时刻。&GGQQ12&RSCP3G4GQn+1R S功能功能Qn功能表功能表 0 1 0 1输出状态输出状态同同S S状态状态1001 1 0 1 0输出状态输出状态同同S S状态状态10011 11 101不定不定0 00 0保持保持0101100101101 3.波形图波形图 已知同步已知同步RS触发器的

10、输入波形，画出输出波形图。触发器的输入波形，画出输出波形图。SRCPQQ2边沿控制触发 电平触发在CP=1期间，只要输入信号状态变化，可能造成一个时钟周期内翻转两次或两次以上，以致逻辑动作混乱。利用只在控制信号的上升沿或下降沿那一时刻翻转的边沿触发器就可以解决这个问题。边沿触发又分为上升沿触发和下降沿触发。 在集成电路内部，通过电路的反馈控制就可以实现边沿触发。常用的电路形式有主从型和维持阻塞型。想一想：计算机系统中有哪些时钟？改变CPU的主频会有什么效果？ 5.3 各种功能的触发器各种功能的触发器 RS触发器具有“置1”、“置0”和“保持”的功能。还有具有其他功能的触发器。 市面上触发器的类

11、型除了RS触发器外，还有JK触发器、D触发器、T触发器和T触发器，其中JK触发器的功能是最全面的，除具有“置1”、“置0”和“保持”功能外，还有“翻转”功能。掌握各种触发器的符号及功能是正确使用触发器的基础。531 JK触发器 1JK触发器的基本特性 JK触发器具有“置1”、“置0”、“保持”和“翻转”的功能。 JK触发器在脉冲下降沿到来时刻触发。 CP1KQ1JQC1JKJK触发器逻辑功能的几种表示方法触发器逻辑功能的几种表示方法(1(1）功能表：）功能表：（2 2）特性方程：）特性方程：Qn+1J K功能功能QnJK触发器触发器功能表功能表 0 1 0 1输出状态输出状态同同J J状态状态

12、0001 1 0 1 0输出状态输出状态同同J J状态状态11011 11 101100 00 0保持保持0101Qn+1=QnnnnQKQJQ 1110100J00111Kn0100QQn+1101（3 3）状态转换图）状态转换图0 00 11 01 1Qn Qn+10 1 1 0J K JK触发器的驱动表触发器的驱动表 01J=K=0J=K=1K=J=K=01J=图中圈内是Q的状态，箭头的起点对应的圈表示触发器的现态Qn，箭头指向的圈表示触发器的次态Qn+1。箭头旁边J、K表示获得箭头所示翻转所需的JK取值组合。 2典型的JK触发器集成电路7473 例例5.35.3：设下降沿触发的：设下降

13、沿触发的JKJK触发的时钟脉冲和触发的时钟脉冲和J J、K K信号的波信号的波形如图，画出输出端形如图，画出输出端Q Q的波形。设触发器的初始状态为的波形。设触发器的初始状态为0 0。 3JK触发器的波形分析触发器的波形分析 61KCPJ5423Q4. JK触发器连接成计数器 5.3.2 T触发器和T触发器将将JK触发器的触发器的J和和K相连作为相连作为T输入端就构成了输入端就构成了T触发器触发器。CPQ1J1KQC1TQQC1 1TnnnQTQTQ 1T触发器特性方程：触发器特性方程：0 00 11 01 1 T Qn 0 1 1 0 Qn+1 功能功能 T触发器的功能表触发器的功能表 Qn

14、+1= QnQn+1= Qn 当当T触发器的输入端为触发器的输入端为T=1时，时， 称为称为T触发器。触发器。nnQQ 1T触发器的特性方程：触发器的特性方程：CPQQQC11T15.3.3 D触发器 D触发器的特性方程为：触发器的特性方程为：Qn+1=D 1.D触发器的基本特性 D触发器具有“置1”、“置0” 和“保持”的功能。 Qn+10011D0101Qn0011输出状态输出状态同同D状态状态 功能功能D触发器的功能表触发器的功能表RDC1SQSRQD1DRD直接置直接置0端，低电平有效；端，低电平有效；SD直接置直接置1端；低电平有效。端；低电平有效。 RD和和SD不受不受CP和和D信

15、号的信号的影响，具有最高的优先级。影响，具有最高的优先级。2波形分析 例5.4：画出上升沿翻转的D触发器的输出端Q的波形。解：解：在波形图时，应注意以下两点：在波形图时，应注意以下两点：（1 1）触发器的触发翻转发生在）触发器的触发翻转发生在CPCP的上升沿。的上升沿。（2 2）判断触发器次态的依据是）判断触发器次态的依据是CPCP上升沿前一瞬间输入端上升沿前一瞬间输入端D D的状态。的状态。24135CPDQ3D触发器74175 4D触发器的应用 （1）构成计数器 构成的4进制计数器。想一想:比较用JK触发器构成的4进制计数器和用D触发器构成的计数器，其连接方法主要差异是什么？ 设触发器的初

16、态为Q2Q1=01，其后输入数据发生变化，在脉冲的上升沿变为D2D1=11，使得存储的数据Q2Q1=11。 （2）构成寄存器 （3）抢答电路 本单元学习指导 触发器由于具有记忆存储作用，它可以将各种数字信息存储起来，供信息处理时使用，从而在数字系统中运用极为广泛。触发器的类型，从逻辑功能上区分，有RS触发器，D触发器，JK触发器，T触发器，T触发器。从结构上区分，有：基本RS触发器，钟控触发器，主从触发器，边沿触发器。触发器的结构往往包含反馈结构，这一结构使得电路的输出不仅与当前的输入信号有关，而且与电路原来的输出状态有关。为表征不同时间段的相互影响，在触发器的分析过程中，通常会用到Qn来表示

17、于某一状态，而用Qn+1来表示其下一种状态。本单元学习指导 触发器运用于数字电路中时，其工作通常要按一定的时钟频率进行，控制触发器工作频率的脉冲称为时钟脉冲。有时钟脉冲作控制信号的触发器可以通过时钟脉冲控制触发器的翻转时刻，常见的翻转时刻有CP=1或CP=0期间、上升沿或下降沿四种，翻转时刻可以从触发器逻辑符号中CP输入线的表示方法中了解。本单元学习指导 对一个触发器逻辑功能的分析，通常通过状态转换真值表、特征方程、状态转换图和工作波形几种形式。常用的几种触发器性能方程。 CP触发方式 各种触发器的特性方程、触发方式名称特性方程基本RS触发器同步RS触发器同步D触发器JK触发器D触发器T触发器

18、T触发器)( 1SRQRSQDDnDD1n约束条件)( 0SRRQSQn1n约束条件DQ1nnn1nQKQJQDQ1nnn1nQTQTQDQ1n实验五 基本RS触发器的构成,抢答器和二四分频电路 一、实验目的 1. 熟悉并掌握RS触发器的构成，工作原理和功能测试方法。 2. 学会正确使用触发器集成芯片。 二、实验仪器及材料 1. 双踪示波器。 2. 器件： 74LS00 二输入端四与非门 1片 74LS175 4D触发器 1片 74LS74 双JK触发器 1片 三、实验内容 1. 基本RSFF功能测试 基本RS连接图2四人抢答电路 参见实验电路，试用不同的时钟频率输入，用手按动按钮，说明为保证报答成功，输入时钟脉冲的频率为什么要大于10KHz以上。 3.利用JK触发器触发器实现四分频电路 （1）实验电路参照下,图有两种接法，实现输出脉冲的频率只有输入脉冲频率的四分之一。比较两种接法的不同之处。然后画出实际利用74LS73的实际连接线图。注意CLR端的连接。认真观察灯变化的规律。 （2）画出波形图，注意翻转时刻。比较两种接法画波形的依据有何不同。 四进制计数器4利用2个D触发器连接成四进制计数器 要求自行画出两种连接电路。其中一种是2个D触发器的CP端连接在一起接外来CP，另一种是分开连接不同的CP脉冲。观察实现现象并分析。 四、实验报告 1.