模电复习-数字电路触发器

第五章触发器5.1

基本触发器一、基本RS触发器1．用与非门组成的基本RS触发器（1）电路结构:由门电路组成的，它与组合逻辑电路的根本区别在于，电路中有反馈线，即门电路的输入、输出端交叉耦合。&&G1G2RSR

S（2）逻辑功能触发器有两个互补的输出端，&&G1G2RS（3）波形分析例5.1.1

在用与非门组成的基本RS触发器中，设初始状态为0，已知输入R、S的波形图，画出两输出端的波形图。解：由表5.1.1知，当R、S都为高电平时，触发器保持原状态不变；当S

变低电平时，触发器翻转为1

状态；当R变低电平时，触发器翻转为

0状态；不允许R、S同时为低电平。

RSQ

Q2．用或非门组成的基本RS触发器S

R这种触发器的触发信号是高电平有效，因此在逻辑符号的输入端处没有小圆圈。G1G2≥1≥1RS波形分析：R

S

Q

Q基本触发器的特点总结：有两个互补的输出端，有两个稳定的状态。有复位（Q=0）、置位（Q=1）、保持原状态三种功能。R为复位输入端，S为置位输入端，可以是低电平有效，也可以是高电平有效，取决于触发器的结构。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“一触即发”。二、同步RS触发器给触发器加一个时钟控制端CP，只有在CP端上出现时钟脉冲时，触发器的状态才能变化。这种触发器称为同步触发器。1．同步RS触发器的电路结构&&CPG3G&&G1G2SR1S1R

C1CP2．逻辑功能当CP＝0时，控制门G3、G4关闭，触发器的状态保持不变。当CP＝1时，G3、G4打开，其输出状态由R、S端的输入信号决定。同步RS触发器的状态转换分别由R、S和CP控制，其中，R、S控制状态转换的方向；CP控制状态转换的时刻。&&CPG3G&&G1G2R

S3．触发器功能的几种表示方法触发器的功能除了可以用功能表表示外，还有几种表示方法：（1）特性方程由功能表画出 图得特性方程：011100××R010001

11

10n（2）状态转换图状态转换图表示触发器从一个状态变化到另一

个状态或保持原状不变时，对输入信号的要求。01R=0S=1R=1S=0R=×S=0R=0S=×（3）驱动表驱动表是用表格的方式表示触发器从一个状态变化到另一个状态或保持原状态不变时，对输入信号的要求。（4）波形图触发器的功能也可以用输入输出波形图直观地表示出来。CPRS

QQ4．同步触发器存在的问题——空翻由于在CP=1期间，G3、G4门都是开着的，都能接收R、S信号，所以，如果在CP=1期间R、S发生多次变化，则触发器的状态也可能发生多次翻转。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。&&CPG3G&&G1G2R

SCPSRQ

有效翻转空翻5.2

主从触发器G1～G4组成从触发器，G5～G8组成主触发器。CP

与CP’互补，使两个触发器工作在两个不同的时区内。一、主从RS触发器1．电路结构由两级同步RS触发器串联组成。&&3G4GG8G7CP&&G6&G5&1

9G主触发器从触发器'&&G1G2RS┌

┌1R

C1

1SCP2．工作原理，保持原状态不变：主触发器主从触发器的触发翻转分为两个节拍：（1）当CP＝1时，CP’＝0，从触发器被工作，接收R和S端的输入信号。（2）当CP由1跃变到0时，即CP=0、CP’＝1。主触发器被，输入信号R、S不再影响主触发器的状态；从触发器工作，接收主触发器输出端的状态。特点：（1）主从触发器的翻转是在CP由1变0时刻（CP下降沿）发生的。（2）CP一旦变为0后，主触发器被 ，其状态不再受R、S影响，因此不会有空翻现象。二、主从JK触发器主从RS触发器的缺点：使用时有约束条件RS=0。1．电路结构&GG2Q

'&&G1&CP5&G4&&&Q

'16GG7QG8GG3Q

9JK为此，将触发器的两个互补的输出端信号通过两根反馈线分别引到输入端的G7、

G8门，这样，就构成了JK

触发

器。CPQ┌

┌1K

C1

1JQ2．逻辑功能(1）功能表：（2）特性方程：1

100

1

001J010001

11

10n（3）状态转换图（4）驱动表01J=0K=×J=1K=×J=×K=

1J=×K=0例5.2.1

已知主从JK触发器J、K的波形，画出输出Q的波形图（设初始状态为0）。在画主从触发器的波形图时，应注意以下两点：触发器的触发翻转发生在时钟脉冲的触发沿（这里是下降沿）判断触发器次态的依据是时钟脉冲下降沿前一瞬间输入端的状态。CP

J

K123456Q3．主从T触发器和T’触发器如果将JK触发器的J和K相连作为T输入端就构成了T触发器。T触发器特性方程：

TQnQn1

TQnCPQ┌

┌1K

C1

1JQTQ┌Q┌C1

1T当T触发器的输入控制端为T=1时，称为T’触发器。T’触发器的特性方程为：1

4．主从JK触发器存在的问题——一次变化现象由此看出，主从JK触发器在CP=1期间，主触发器只变化（翻转）一次，这种现象称为一次变化现象。例5.2.2

已知主从JK触发器J、K的波形

，画出输出Q的波形图（设初始状态为0）。CPJK

=0Q5.3

边沿触发器一、维持—阻塞边沿D触发器1．D触发器的逻辑功能D触发器只有一个触发输入端D，因此，逻辑关系非常简单；D触发器的特性方程为：Qn+1=DD触发器的状态转换图：D触发器的驱动表：0D=01D=0D=1D=12．维持—阻塞边沿D触发器的结构及工作原理（1）同步D触发器：该电路满足D触发器的逻辑功能，但有同步触发器的空翻现象。（2）维持—阻塞边沿D触发器为了克服空翻，并具有边沿触发器的特性，在原电路的基础上引入三根反馈线L1、L2、L3。&&&&5G6G3G43

4

6&&G1G2DQQL1CPG

L2L3例5.3.1

已知维持—阻塞D触发器的输入波形，画出输出波形图。解：在波形图时，应注意以下两点：触发器的触发翻转发生在CP的上升沿。判断触发器次态的依据是CP上升沿前一瞬间输入端D的状态。根据D触发器的功能表，可画出输出端Q的波形图。CPD

12345Q（3）触发器的直接置0和置1端RD——直接置0端，低电平有效；SD——直接置1端；低电平有效。&Q&G3G1Q&&G2&Q5Q3CP&G5L2DQ6Q4G4G6SDRDRC11D

S∧RD

SDRD和SD不受CP和D信号的影响，具有最高的优先级。二、CMOS主从结构的边沿触发器1．电路结构:由CMOS逻辑门和CMOS传输门组成主从D触发器。CP

CP由于引入了传输门，该电路虽为主从结构，却没有一次变化问题，具有边沿触发器的特性。2．工作原理触发器的触发翻转分为两个节拍：（1）当CP变为1时，TG1开通，TG2关闭。主触发器接收D信号。同时，TG3关闭，TG4开通，从触发器保持原状态不变。（2）当CP由1变为0时，TG1关闭，TG2开通，主触发器自保持。同时，TG3开通，TG4关闭，从触发器接收主触发器的状态。CP

CP3

．具有直接置0端RD和直接置1端SD的CMOS边沿D触发器5.4

集成触发器一、集成触发器举例1．TTL主从JK触发器74LS72特点：（1）有3个J端和3个K端，它们之间是与逻辑关系。带有直接置0端RD和直接置1端SD，都为低电平有效，不用时应接高电平。为主从型结构，CP下跳沿触发。┌

┌

1K

1 R&C1&RD

K1

K2

K3J1CP2．高速CMOS边沿D触发器74HC74特点：（1）单输入端的双D触发器。它们都带有直接置0端RD和直接置1端SD，为低电平有效。为CMOS边沿触发器，CP上升沿触发。2SD2D

2CP

2RD2Q2Q二、触发器功能的转换1.用JK触发器转换成其他功能的触发器（1）JK→D分别写出JK触发器和D触发器的特性方程比较得：画出逻辑图：1J1K

C1┌┌CPD

KQnQn1

JQnQn1

D

D(n（2）JK→T（T’）写出T触发器的特性方程：与JK触发器的特性方程比较，得：J=T，K=T。┌

┌1K

C1

1JCPT┌

┌1K

C1

1J1CP令T=1，即可得T’触发器。

TQnQn1

TQn2．用D触发器转换成其他功能的触发器（1）D→JK写出D触发器和JK触发器的特性方程：比较两式，得：画出逻辑图。1D

C1∧≥1&&1CPJK（2）D→T图（b）（3）D→T’图（c）CP（b）1DC1∧=1C1∧1DCP（c）T三、触发器应用举例例5.4.1

设计一个3人抢答电路。3人A、B、C各控制一个按键开关

KA、KB、KC和一个发光二极管DA、DB、DC。谁先按下开关，谁的发光二极管亮，同时使其他人的抢答信号无效。

R

R+Vcc+5VAB

RCKADCDB330Ω330Ω330ΩDAKBKC&VGA&VOAVOBGC&GBOC”作用，使抢答电路工作更可靠、稳利用触发器的“定。