集成触发器-(2)

1、 第五章第五章 触发器触发器5.2 5.2 触发器的电路结构与动作特点触发器的电路结构与动作特点5.3 5.3 触发器的逻辑功能及描述方式触发器的逻辑功能及描述方式5.1 5.1 概述概述5.1 概述 与门电路一样，触发器是组成数字电路的另一类基本逻辑单元电路。一、什么是触发器 能存储一位二进制信号的基本单元电路。 1、有两个稳定的状态，0状态和1状态。二、触发器的特点 2、能根据不同的输入信号将输出端清0或置1 3、输入信号消失后，能将状态保存下来5.2 触发器的电路结构 与动作特点触发器当其逻辑功能相同时、其动作特点并不相同，也就是说同样逻辑功能的触发器，当电路结构不一样时，在相同的输入下

2、，有着不一样的输出。四种电路结构：1、基本2、同步（钟控）3、主从4、边沿&GGQQ12RS1 1用与非门组成的基本用与非门组成的基本RSRS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_QSRQ_电路符号一、基本一、基本RSRS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，（2 2）逻辑功能）逻辑功能&GGQQ12RS当当QQ=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，QQ=0=0时，称为触发器的时，称为触发器的0 0状态。状态。QQQn

3、+1n+1R SR S功能功能QQn n功能表功能表 0 10 10 01 11 10 00 01 1R R称为置称为置0 0输入端输入端低电平有效低电平有效_ 0 00 01 1 1 1 0 01 10 01 1&GGQQ12RSQQn+1n+1R SR S功能功能QQn n功能表功能表 0 10 1置置0 00 00 00 01 1触发器有两个互补的输出端，触发器有两个互补的输出端，（2 2）逻辑功能）逻辑功能当当QQ=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，QQ=0=0时，称为触发器的时，称为触发器的0 0状态。状态。Q1 01 01

4、 10 00 00 01 11 11 1置置1 11 11 10 01 1S S称为置称为置1 1输入端输入端低电平有效低电平有效_&GGQQ12RSQQn+1n+1R SR S功能功能QQn n功能表功能表 0 10 1置置0 00 00 00 01 1触发器有两个互补的输出端，触发器有两个互补的输出端，（2 2）逻辑功能）逻辑功能当当QQ=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，QQ=0=0时，称为触发器的时，称为触发器的0 0状态。状态。Q1 01 0置置1 11 11 10 01 11 11 11 11 11 10 0_0 00 0

5、_1 11 10 00 0 &GGQQ12RSQQn+1n+1R SR S功能功能QQn n功能表功能表 0 10 1置置0 00 00 00 01 1触发器有两个互补的输出端，触发器有两个互补的输出端，（2 2）逻辑功能）逻辑功能当当QQ=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，QQ=0=0时，称为触发器的时，称为触发器的0 0状态。状态。Q1 01 0置置1 11 11 10 01 11 11 11 11 11 10 0_0 0_1 11 10 00 01 10 0 1 1保持保持&GGQQ12RSQQn+1n+1R SR S功

6、能功能QQn n功能表功能表 0 10 1置置0 00 00 00 01 1触发器有两个互补的输出端，触发器有两个互补的输出端，（2 2）逻辑功能）逻辑功能当当QQ=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，QQ=0=0时，称为触发器的时，称为触发器的0 0状态。状态。Q1 01 0置置1 11 11 10 01 11 11 10 00 01 11 11 11 10 00 01 11 1保持保持0 00 0不定不定_用与非门组成的基本用与非门组成的基本RSRS触发器不允许触发器不允许R R、S S端同时输入端同时输入0 0。QQn+1n+1R SR

7、S功能功能QQn n功能表功能表 0 10 1置置0 00 00 00 01 11 01 0置置1 11 11 10 01 11 11 10 00 01 11 1保持保持0 00 0不定不定0 01 1（3 3）特性方程）特性方程nnQRSQ 10 RS（约束条件）（约束条件）_Qn+1RSQn00 01 11 100 1011100_以上是由与非门构成的基本RS触发器, 也可以用或非门构成的基本RS触发器,同学们下课后自己分析它们的功能。QQn+1n+1R SR S功能功能QQn n功能表功能表 0 10 1置置0 00 00 00 01 11 01 0置置1 11 11 10 01 11

8、11 10 00 01 11 1保持保持0 00 0不定不定0 01 1_R SR S 0 10 11 01 01 11 10 00 0不定不定置置0 0置置1 1功能功能保持保持功能表功能表_R SR S 0 10 11 01 01 11 10 00 0保持保持置置1 1置置0 0功能功能不定不定功能表功能表与S端相同（4 4）波形分析）波形分析例：例： 在用与非门组成的基本在用与非门组成的基本RSRS触发器中，设初始状态为触发器中，设初始状态为0 0，已，已知输入知输入R R、S S的波形图，画出两输出端的波形图。的波形图，画出两输出端的波形图。RSQQ000011111111111111

9、11（5 5）基本）基本RSRS触发器的动作特点触发器的动作特点R R、S S直接控制输出，故称直接控制输出，故称R R端为直接复位端，端为直接复位端，S S为直为直接置接置1 1端端由于由于RSRS直接控制输出，若有干扰信号，则会直接影直接控制输出，若有干扰信号，则会直接影响输出。响输出。 给触发器加一个时钟控制端给触发器加一个时钟控制端CPCP，只有在，只有在CPCP1 1时，触发器的状时，触发器的状态才能改变。这种触发器称为态才能改变。这种触发器称为同步触发器同步触发器。 1 1同步同步RSRS触发器的电路结构触发器的电路结构&GGQQ12&RSCP3G4GQQ1S1R

10、C1CP二、同步二、同步RSRS触发器触发器2 2逻辑功能逻辑功能当当CPCP0 0时，控制门时，控制门G G3 3、G G4 4输出均为输出均为1 1，当当CPCP1 1时，时，G G3 3、G G4 4打开，打开，同步同步RSRS触发器的状态转换分别由触发器的状态转换分别由R R、S S和和CPCP控制，其中，控制，其中，R R、S S控制状态转换的方向；控制状态转换的方向；CPCP控制状态转换的时刻。控制状态转换的时刻。&GGQQ12&RSCP3G4GQQn+1n+1R SR S功能功能QQn n功能表功能表 0 10 1 0 1 0 1输出状态输出状态同同S S状态状态

11、1 11 10 01 1 1 01 0 1 0 1 0输出状态输出状态同同S S状态状态0 00 00 01 11 11 11 11 10 01 1不定不定0 00 00 00 0保持保持0 01 10 01 10 01 11 1触发器的状态保持不变。触发器的状态保持不变。1 1其输出状态由其输出状态由R R、S S端的输入信号决定。端的输入信号决定。 3 3同步触发器存在的问题同步触发器存在的问题空翻空翻 由于在由于在CPCP=1=1期间期间,G,G3 3，G G4 4门都是开着的，都能接收门都是开着的，都能接收R R、S S信号，所信号，所以以, ,如果在如果在CPCP=1=1期间期间R

12、R、S S发生多次变化，则触发器的状态也可能发生多次变化，则触发器的状态也可能发生多次翻转。发生多次翻转。 在一个时钟脉冲周期中，触发器发生多次翻转的现象叫做空翻。在一个时钟脉冲周期中，触发器发生多次翻转的现象叫做空翻。&GGQQ12&RSCP3G4GRSCPQ 有效翻转有效翻转 空翻空翻QQ1S1RC1CP4 4、同步、同步RSRS触发器的动作特点触发器的动作特点CP = 1 CP = 1 输出受输出受R R、S S控制控制CP = 0 CP = 0 输出维持原态，不受输出维持原态，不受R R、S S控制控制11000100100111001110RS 5 5、波形分析、波形

13、分析例：例： 已知输入已知输入R R、S S的波形图，画出两输出端的波形图的波形图，画出两输出端的波形图, ,触发器触发器初始值为初始值为0 0。CP不定基本基本钟控钟控由两级同步由两级同步RSRS触发器触发器串联组成。串联组成。G G1 1G G4 4组成从触发器，组成从触发器，G G5 5G G8 8组成主触发器。组成主触发器。CPCP 与与CPCP互补，使两互补，使两个触发器工作在两个触发器工作在两个不同的时区内。个不同的时区内。1 1电路结构电路结构器&G1&2触G&G发4G3Q从QQ&G &G&触器主发CPQR&S57G6GCP

14、1G9CPQQ1S1R C1QQ1S1R C1CPG91RS三、主从三、主从RSRS触发器触发器&GCP器G&G6G9G1&2触触G&器主G发发4G3QCPQRQ从&S8Q57G12 2工作原理工作原理QQn+1n+1R SR S功能功能QQn n功能表功能表 0 10 1 0 1 0 1输出状态输出状态同同S S状态状态1 11 10 01 1 1 01 0 1 0 1 0输出状态输出状态同同S S状态状态0 00 00 01 11 11 11 11 10 01 1不定不定0 00 00 00 0保持保持0 01 10 01 1主从触发器的触发翻转分为

15、两个节拍：主从触发器的触发翻转分为两个节拍： （1 1）当）当CPCP1 1时，时，CPCP0 0，”从从“保持。保持。”主主”工作，接收工作，接收R R和和S S端的输入信号。端的输入信号。（2 2）当）当CPCP 时，即时，即CPCP=0=0、CP CP 1 1。 ” ”主主“保持，不再接收保持，不再接收R R、S S信号；信号； ”从从”工作，接收主触发器输出端的状态。工作，接收主触发器输出端的状态。 0 01 13 3、主从触发器的特点：、主从触发器的特点：（1 1）触发器的翻转发生在）触发器的翻转发生在CPCP脉冲的下降沿，输出脉冲的下降沿，输出有有CPCP脉冲前一瞬间的脉冲前一瞬间

16、的R R、S S值确定。值确定。（2 2）从根本上解决了直接控制作用，提高了抗干从根本上解决了直接控制作用，提高了抗干扰能力。扰能力。 主从主从RS RS 触触发器的符号：发器的符号： CPQQ1SC11R 4 4、波形分析、波形分析例：例： 已知输入已知输入R R、S S的波形图，画出两输出端的波形图的波形图，画出两输出端的波形图, ,触发器触发器初始值为初始值为0 0。主从主从基本基本钟控钟控11000100100111001110RSCP不定CPQQ123456SRRS1 1电路结构电路结构置置0 0维维持持线线置置1 1维维持持线线0 0阻阻塞塞线线1 1阻阻塞塞线线在钟控RS触发器的

17、基础上加了维持阻塞线四、维持阻塞四、维持阻塞RSRS触发器触发器CPQQ123456SRRS置置0 0维维持持线线1 1阻阻塞塞线线2 2工作原理工作原理1）CP=0: 输出维持原态，但R、S可以变化2）CP由0到1 若 R=0 S=1则：R=1 S=00101正跳变后：G4111G3001Q110Q00置0维持线保证了R始终为1不受R的影响。01阻塞线的存在保证了G4始终为1不受S的影响。CP=1期间 始终有： Q0Q1输出信号的变化发生在CP脉冲的正跳变沿，输出由跳变前瞬间的RS确定。RSCPQQ123456SRRS置置1 1维维持持线线0 0阻阻塞塞线线2 2工作原理工作原理 若 R=1

18、 S=0则：R=0 S=11010正跳变后：G3100G4010Q011Q10置1维持线保证了S始终为1不受S的影响。10阻塞线的存在保证了G3始终为1不受R的影响。CP=1期间 始终有：Q1 Q0输出信号的变化发生在CP脉冲的正跳变沿，输出由跳变前瞬间的RS确定。2 2工作原理工作原理分析后我们也可以得到，当RS00时，输出维持原态3 3、维持阻塞、维持阻塞 触发器的特点：触发器的特点：维持阻塞维持阻塞RS RS 触触发器的符号：发器的符号： QQ1SC11R输出信号的变化发生在CP脉冲的正跳变沿，输出由跳变前瞬间的RS确定。 4 4、波形分析、波形分析例：例： 已知输入已知输入R R、S

19、S的波形图，画出两输出端的波形图的波形图，画出两输出端的波形图, ,触发器触发器初始值为初始值为0 0。维持阻塞维持阻塞主从主从基本基本钟控钟控11000100100111001110RSCP不定小结小结1、RS触发器逻辑功能R SR S 0 10 11 01 01 11 10 00 0保持保持置置1 1置置0 0QQn+1n+1不定不定功能表功能表nnQRSQ 10 RS（约束条件）（约束条件）特性方程特性方程2、不同结构触发器的特点基本：钟控：主从：维持阻塞：输出随时受输入影响CP=0 保持CP负跳变 ，输出的变化，由负跳变前瞬间的输入确定输出值CP=1 输出受输入影响维持阻塞属于边沿触发

20、器CP正跳变 ，输出发生变化，由负跳变前瞬间的输入确定输出值边沿触发器还有：延时（负跳变触发） CMOS传输门（正跳变触发）注：CPQ1Q11S1RC1QQ1S1RC1CP1RS主从触发器的输出信号虽是的CP脉冲的下降沿发生变化，但它不是边沿触发器。在CP脉冲的下降沿的前一瞬间，若输入信号R、S相异，则输出就由R、S直接确定；若同时为0，则要进一步分析CP1期间的RS信号。CPQ1(1S)SRQ5.3 触发器的逻辑功能及描述方式一、一、RSRS触发器触发器1、功能表R SR S 0 10 11 01 01 11 10 00 0保持保持置置1 1置置0 0QQn n1 1不定不定2、特性方程nn

21、QRSQ 10 RS（约束条件）（约束条件）3、状态转换图 状态图状态图是反映触发器的状态转换与输入信号取值之间关系的几何图形，是描述触发器逻辑功能的另一种方法。 图中圆圈内的数字表示触发器的状态，箭头表示触发器状态的转换方向，箭头旁边标注的是实现相应转换的输入信号取值，表示任意取值。 01S = 1 R0S = 0R =R = 0S =R = 1 S0二、二、JKJK触发器触发器主从主从RSRS触发器的缺点：触发器的缺点：使用时有约束条件使用时有约束条件 RS=0RS=01 1主从主从JKJK触发器电路结构触发器电路结构 为此，将触发器为此，将触发器的两个互补的输出的两个互补的输出端信号通过

22、两根反端信号通过两根反馈线分别引到输入馈线分别引到输入端的端的G G7 7、G G8 8门，这门，这样，就构成了样，就构成了JKJK触触发器。发器。器Q9发触&主Q2G3从G触Q1G器Q发1GGG&G5&4&6GCP8G&7R&SKJ2 2工作原理工作原理QQn+1n+1J KJ K功能功能QQn nJKJK触发器触发器功能表功能表 0 10 1 0 1 0 1输出状态输出状态同同J J状态状态0 00 00 01 1 1 01 0 1 0 1 0输出状态输出状态同同J J状态状态1 11 10 01 11 11 11 11 10 01 11 1

23、0 00 00 00 00 0保持保持0 01 10 01 1QQn n=QQn n1 11 10 01 10 01 11 10 01 10 01 10 01 11 10 01 11 10 0器Q9发触&主Q2G3从G触Q1G器Q发1GGG&G5&4&6GCP8G&7K&JCP1KQ1JQC13 3JKJK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：nnnQKQJQ 1110100J00111Kn0100QQn+1101卡诺图卡诺图K JK J 0 10 11 01 01

24、11 10 00 0保持保持置置1 1置置0 0Qn1取反取反01J = 1 KJ = 0K =K = 0J =K = 1 J（3 3）状态转换图：）状态转换图：QQn+1n+1J KJ KQQn n 0 10 1 0 1 0 10 00 00 01 1 1 01 0 1 0 1 01 11 10 01 11 11 11 11 10 01 11 10 00 00 00 00 00 01 10 01 1器Q9发触&主Q2G3从G触Q1G器Q发1GGG&G5&4&6GCP8G&7K&J* *4 4主从主从JKJK触发器的主触发器一次翻转现象触发器的主

25、触发器一次翻转现象CPQJKQ0011010011100011111010101101001011010CPQJKQ1、CP=1期间若J、K没有变，则输出按特性方程分析。2、CP=1期间若J、K发生变化，则输出不可按特性方程分析此时，输出波形按下面的规律分析：1）CP=1期间，没有出现J、K同时为1的情况CP负跳变前，找到最后J、K相异，输出与J相同。2）CP=1期间，出现J、K同时为1的情况找到第一个J、K同时为1的位置，再找到之前的最后J、K相异，输出与K相同。* *4 4主从主从JKJK触发器输出波形分析触发器输出波形分析三、三、T T与与TT触发器触发器1 1T T触发器触发器1) 1

26、) 电路结构电路结构将将JKJK触发器的的触发器的的JKJK端连接在一起端连接在一起2) 2) 特性方程特性方程nnnQKQJQ 1nnQTQT即：即：J=K=TJ=K=T=T=T Qn3) 3) 功能表功能表T Q T Q n nQ Q n n1 10 00 00 01 10 01 11 11 10 01 11 10 0T TQ Q n n1 10 01 1Q Q n nQ Q n n4) 4) 状态转换图状态转换图01T = 1T = 0T = 0T = 12 2T T触发器触发器1) 1) 电路结构电路结构2) 2) 特性方程特性方程1nQT=1T=1=T T Qn=1=1 Qn=Qn1

27、1DC 1U?B74F741DC 1U?B74F74C PC PC PC PQQQQQQQQ( a )( b )( c )( d )C 11K1JU?A74LS112AC 11K1JU?A74LS112A1. . CP0t 1234. Q0t 四、四、D D触发器触发器1 1、 电路结构电路结构2) 2) 特性方程特性方程nnQRSQ1nDQD=D(1+=D(1+Qn)3) 3) 功能表功能表D DQ Q n n1 10 01 11 1OO4) 4) 状态转换图状态转换图01D = 1D = 0D = 1D = 0S=D R=DS=D R=D=D=D例例 已知维持已知维持阻塞阻塞D D触发器的

28、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DCP12345五、五、 触发器的异步复位、置位端触发器的异步复位、置位端异步置位端，也可称为直接置“1”端，用Sd表示，异步复位端，也可称为直接置“0”端，用Rd表示。异步置位端与异步复位端的作用优先于输入控制端， 即Rd或Sd起作用时，触发器的功能失效，状态由Rd和Sd决定。 1DC1RSRdCPDSdQQ1234567CPRdSdDQ(b)(a)例：电路如图，已知例：电路如图，已知D触发器为正边沿翻转的边沿触发器，触发器为正边沿翻转的边沿触发器，JK触发触发器为负边沿翻转的边沿触发器。试画出器为负边沿翻转的边沿触发器。试画出 Q 端的波形，设触发器的初端的波形，设触发器的初态为态为Q=0。11DC1U?B74F741DC1U?B74F74CPCPCPCPQQQQQQQQ( a )( b )( c )( d )C11K1JU?A74LS112AC11K1JU?A74LS112A1. .11DC1U?B74F741DC1U?B74F74CPCPCPCPQQQQQQQQ( a )( b )(