数字电路第四章触发器

数字电路第四章触发器第1页，共58页，2023年，2月20日，星期六§4.1概述时序电路现时的输出不仅取决于现时的输入,还取决于电路原来的状态。也就是说时序电路能记住电路的原有状态,这种忆功能是靠“双稳态触发器”（flip-flop)来实现的，所以在讨论具体时序电路之前，要先介绍触发器。

flipflop第2页，共58页，2023年，2月20日，星期六&a&b反馈两个输入端两个输出端01?010?011?Q00??保持原状态不允许记忆功能的实现第3页，共58页，2023年，2月20日，星期六基本RS触发器的功能表保持原状态0110不允许QRDSD11011000RDSDdirectlyResetSet第4页，共58页，2023年，2月20日，星期六1.基本RS触发器是双稳态器件，只要令RD=SD=1，触发器即保持原态。稳态情况下，两输出互补。一般定义Q为触发器的状态。2.在控制端加入负脉冲，可以使触发器状态变化。SD端加入负脉冲，使Q=1，SD称为“置位”或“置1”端。RD端加入负脉冲，使Q=0，RD称为“复位”或“清0”端。小结第5页，共58页，2023年，2月20日，星期六&a&b保持原状态0110不定状态QRDSD110110001基本RS触发器

§4.2触发器的基本形式第6页，共58页，2023年，2月20日，星期六2同步RS触发器（时钟RS)&c&d&a&bCP时钟信号直接置0或置1第7页，共58页，2023年，2月20日，星期六&c&d&a&bCPCP=0时011触发器保持原态CP=1时1&c&d&a&bCP第8页，共58页，2023年，2月20日，星期六简化的功能表Qn+1---下一状态（CP过后）Qn---原状态RDSDRSCQ逻辑符号Qn+1=S+RQnRS=0特性方程疑团阵阵第9页，共58页，2023年，2月20日，星期六例：画出RS触发器的输出波形。CPRSQSet使输出全为1CP撤去后状态不定Reset第10页，共58页，2023年，2月20日，星期六电平触发触发器的计数状态空翻&c&d&a&bCPRS01001T’触发器第11页，共58页，2023年，2月20日，星期六100101110假设起始Q=010&c&d&a&bCP101010空翻第12页，共58页，2023年，2月20日，星期六电平触发的触发器在接成计数状态时会产生空翻现象(即CP=1期间，输出状态翻转若干次，因而不能正常计数。)。克服空翻现象的方法之一是:采用主从触发方式。注意第13页，共58页，2023年，2月20日，星期六R2S2CF从CPR1S1CF主反相，不能同时工作主从触发方式T'触发器的电路结构互补脉冲第14页，共58页，2023年，2月20日，星期六主从触发方式T'触发器的工作原理10F主打开F从关闭输出反馈到F主R2S2CF从CPR1S1CF主CP第15页，共58页，2023年，2月20日，星期六01F主输出送到F从CPF主关闭F从打开0R2S2CF从R1S1CF主CP第16页，共58页，2023年，2月20日，星期六综合上述分析，主从触发器来一个CP只能翻转一次。前沿处，输出交叉反馈到F主。后沿处，输出传递到F从翻转完成。CPRDSDCQCP边沿处翻转CP负沿处翻转逻辑符号：时序图：QCP第17页，共58页，2023年，2月20日，星期六3.T触发器R2S2CF从R1S1CF主CPTT=0时CP不起作用，不计数；T=1时与T´相同。CP第18页，共58页，2023年，2月20日，星期六功能表RDSDCQT逻辑符号:时序图：CPQT特性方程第19页，共58页，2023年，2月20日，星期六4.JK触发器R2S2CF从R1S1CF主CPKJJK触发器的功能最完善，有两个控制端J、K。第20页，共58页，2023年，2月20日，星期六JK触发器的工作原理：=0=0被封锁保持原态J=K=0时：R2S2CF从R1S1CF主CPKJCP第21页，共58页，2023年，2月20日，星期六=1=1相当于T触发器T=1R2S2CF从R1S1CF主CPKJJ=K=1时：CP第22页，共58页，2023年，2月20日，星期六=0=1Qn=0时01Qn+1=11J=1，K=0时：分两种情况（Q=0,Q=1）R2S2CF从R1S1CF主CPKJCP第23页，共58页，2023年，2月20日，星期六=0=1Qn=1时1000F主被封保持原态Qn+1=1R2S2CF从R1S1CF主CPKJJ=1，K=0时CP第24页，共58页，2023年，2月20日，星期六=1=0Qn+1=0同样原理：J=0，K=1时：R2S2CF从R1S1CF主CPKJCP第25页，共58页，2023年，2月20日，星期六J

K

Qn+1

0

0

Qn

0

1

0

1

0

1

1

1

功能表逻辑符号RDSDCQKJnQ0000

11

01

10001111Qn01特性方程Qn+1

=J+KnQ第26页，共58页，2023年，2月20日，星期六时序图JQCPKJQ保持T第27页，共58页，2023年，2月20日，星期六5.D触发器R2S2CF从R1S1CF主CPDQn+1

=J+KnQ第28页，共58页，2023年，2月20日，星期六主从触发方式在功能表中一般用“”表示。主从型D触发器功能表逻辑符号CQD特性方程第29页，共58页，2023年，2月20日，星期六小结：从逻辑功能来看：1.基本RS触发器2.同步RS触发器3.T’和T触发器4.JK触发器5.D触发器逻辑符号功能表特性方程第30页，共58页，2023年，2月20日，星期六从电路结构及触发方式来看:基本RS触发器直接置位复位加上时钟脉冲来同步难於协调工作电平触发有空翻主从型结构主从触发不允许在CP=1期间有干扰，否则可能产生误动作。维阻型结构边沿触发方式第31页，共58页，2023年，2月20日，星期六以主从触发的D触发器为例：CPDQ干扰t1t2正确的输出波形假设在CP=1期间D有一干扰主从型的D触发器的输出波形如何？第32页，共58页，2023年，2月20日，星期六CPDQt1t2R2S2CF从R1S1CF主CPD第一个CP到来时，Q´翻转。1第33页，共58页，2023年，2月20日，星期六CPDQt1t2第一个CP的下降沿，Q翻转，输出反馈到F主的输入。1010R2S2CF从R1S1CF主CPD第34页，共58页，2023年，2月20日，星期六CPDQt1t2由于S1=0，t1时刻Q´翻转为0。10100R2S2CF从R1S1CF主CPD第35页，共58页，2023年，2月20日，星期六CPDQt1t2t2时刻Q´会再变为1吗？10100R2S2CF从R1S1CF主CPD第36页，共58页，2023年，2月20日，星期六CPDQt1t21010010由于D=1,所以F主被封。D变为1后，Q´并不翻转为1。R2S2CF从R1S1CF主CPD！第37页，共58页，2023年，2月20日，星期六CPDQt1t21010010第二个CP的下降沿，F从按F主的输出翻转。01R2S2CF从R1S1CF主CPD第38页，共58页，2023年，2月20日，星期六由于D在CP=1期间有干扰，便产生了错误的输出。因此，主从触发器不允许在CP=1期间有干扰，否则可能产生误动作。CPDQt1t2第39页，共58页，2023年，2月20日，星期六边沿触发方式为了免除CP=1期间输入控制电平不许改变的限制，采用边沿触发方式。其特点是：触发器只在时钟跳变时刻发生翻转，而在CP=1或CP=0期间，控制端的任何变化都不影响输出。如果翻转发生在上升沿就叫“上升沿触发”或“正边沿触发”。如果翻转发生在下降沿就叫“下降沿触发”或“负边缘触发”。下面以边缘触发的D触发器为例讲解。第40页，共58页，2023年，2月20日，星期六&e&f&c&d&a&bDCP设原态Q=0，并设D=1。1CP=0期间：(1)c、d被锁，c、d的输出均为1。00110输出保持原状态不变第41页，共58页，2023年，2月20日，星期六1(2)c=1、d=1反馈到a、b的输入，a、b输出为0、1。001111010&e&f&c&d&a&bDCPCP=0期间：第42页，共58页，2023年，2月20日，星期六CP正沿到达时:c、d开启，使c=1，d=0。11110110Q翻转为101&e&f&c&d&a&bDCP第43页，共58页，2023年，2月20日，星期六&e&f&c&d&a&bDCPCP正沿过后：d=0将c封锁,并使b=1，维持d=0。11001因此以后CP=1期间D的变化不影响输出。001维持线阻塞线第44页，共58页，2023年，2月20日，星期六边沿触发的D触发器功能表正沿触发CQ正沿触发DCPDQCPD触发器的输出波形第45页，共58页，2023年，2月20日，星期六简化的功能表特性方程DCQ负沿触发CQ正沿触发D第46页，共58页，2023年，2月20日，星期六CIQCIQ正电位触发负电位触发小结:触发方式在逻辑符号中的表示CIQ负沿触发CIQ正沿触发1.2.第47页，共58页，2023年，2月20日，星期六3.QCIQCIQCI主从型正沿触发主从型负沿触发CPCP?(-:第48页，共58页，2023年，2月20日，星期六*在应用触发器时，要特别注意触发形式，否则很容易造成整个数字系统工作不正常。**边沿触发抗干扰能力强，且不存在空翻，应用较广泛。第49页，共58页，2023年，2月20日，星期六一、JK触发器转换成D触发器CQKJDCP§4.3触发器逻辑功能的转换第50页，共58页，2023年，2月20日，星期六二、JK触发器转换成T触发器CQKJTCP第51页，共58页，2023年，2月20日，星期六三、D触发器转换成T´触发器CQDCP第52页，共58页，2023年，2月20日，星期六§4.4应用举例例：四人抢答电路。四人参加比赛，每人