触发器电路课件

触发器电路

概述：1.触发器：能够存储一位二值信号的基本单元电路称为触发器—也称双稳态电路。2.触发器必须具备以下几个基本特点：①触发器：具有二个自行保持的稳定状态，用来表示逻辑状态的1和0，或二进制数的1和0。②根据不同的输入信号可以置成1或0状态（两种稳态可以相互转换或称翻转）。③在输入信号消失后。能将获得的新状态保持下来。3.分类：①根据触发器电路结构的不同可分为：

基本RS触发器、同步触发器、边沿触发器等。②根据逻辑功能分为：RS触发器、D触发器、JK触发器、T和T’触发器等。4.触发器的逻辑功能描述①

特性方程②

状态转换真值表③

状态转换图④

时序波形图

本章主要介绍触发器基本结构，逻辑功能，各种触发器间的逻辑功能转换。第一节触发器的基本电路

一.基本RS触发器

一）电路结构:

由两个与非门交叉连接而成。低电平有效置0端置1端&&QQG1G2RS

注：基本RS触发器（RS锁存器），其结构最简单，但却是各种复杂结构触发器的基本组成部分。__RS置0端置1端&&QQG1G2RS二）逻辑功能1.分析

可有两种稳定状态：Q=1,Q=0

或Q=0Q=11）当R=S=1时“1”态（置位状态）“0”态（复位状态）2）当R=1S=0时

G1门被封锁，Q=1，G2门输入全为1，则开门，Q=0，触发器置成“1”态。S—称置1输入端（置位端）。3）当R=0S=1时

G2门被封锁，Q=1，G1门输入全为1，则开门，Q=0，触发器置成“0”态。R—称置0输入端（复位端）。置0端置1端&&QQG1G2RS4）当R=0S=0时

G1门被封锁，G2门也被封锁，则Q=Q=1（当输入信号同时消失后）--状态不定。这种情况时不允许的，所以两输入的约束条件为R+S=1。2.功能描述

初态Qn：触发器在接受触发信号之前的原稳定状态。

次态Qn+1：接受触发信号后，建立的新稳定状态。

注：触发器次态Qn+1是由输入信号和初态Qn的取值情况所决定的。1）状态转换真值表

将触发器次态Qn+1与初态Qn、

输入信号之间的逻辑关系用表格的形式表示出来，这种表格就称为状态转换特性表。Qn—状态变量。φ100φ000011000101101100111110011Qn+1QnSR不定基本RS触发器状态真值表φ00010101Qn11Qn+1SR简化RS真值表2）特征方程

描述触发器逻辑功能的函数表达式称特征方程或状态方程。对次态卡诺图化简，可求得基本RS触发器的特征方程。Qn11×1×RS00011011Qn+1卡诺图01特征方程为：Qn+1=S+RQnR+S=1约束条件3）波形图（时序图）

时序图是以输出状态随时间变化波形图的方式描述触发器的逻辑功能，是实验中可以观察到的波形。例：SQRQ不定初始状态为“0”态

注：基本RS触发器除了可用上述与非门组成外，也可利用两个或非门组成。SRQQ置0端置1端≥1≥1QQG1G2RS①电路②特性表φ11001110Qn00Qn+1SR×11×1RSQn0001101101③

特性方程Qn+1=S+RQnRS=0④时序图RSQQ不定二.集成RS触发器

例：CD4043—三态RS锁存器（内部有4个RS触发单元，每个触发器的输出端均用CMOS传输门对输出状态施加控制，4个传输门的工作状态由公用的使能端EN控制）。

EN=1触发器工作EN=0触发器处于高阻状态应用：①单脉冲发生电路，主要用于消除由于机械开关触点的抖动所造成的单脉冲出现的毛刺现象。．SRVDDENVSSCD4043QS14316852．．+VDD½VDDSQ②测量两脉冲时间间隔t的电路。．SRVDDENVSSCD4043QS14316852．+VDD．ABVD1VD2R1R2C1C2BAQtS-0.7VR-0.7V三.同步RS触发器

同步RS：在某一指定时刻按输入信号所决定的状态触发翻转，这个时刻由外加时钟脉冲控制—这种由时钟脉冲控制的触发器称同步触发器（钟控触发器）。一）电路结构&&GGQQ12&&RSCP3G4GRdSdQ3Q4G1、G2构成基本RS触发器G3、G4组成输入控制门电路CP为时钟脉冲QQSRCCPRSSdRd逻辑符号二）功能分析1）当CP=0时，G3、G4被封锁，此时R、S的输入端不起作用，Q3=Q4=1,触发器保持原状态不变。2）当CP=1时（CP上升沿到来时），G3、G4解除封锁，此时Q3=S、Q4=R，触发器按基本RS触发器的规律发生变化。三）初始状态预置Sd—异步置位端Rd—异步复位端不受CP控制Sd、Rd处于高电平时，触发器正常工作。四）功能描述①特性表（CP=1）φ11001110Qn00Qn+1SR②

特性方程Qn+1=S+RQnRS=0③时序图CPSdSRdRQQ五）存在的问题CP=1期间，RS的状态应不变，否则RS状态将会引起输出状态相应的变化（这种现象称空翻），则触发器的状态不能严格按时钟节拍变化，失去了同步的意义。四.状态不定的解决方法一）同步D触发器&&GGQQ12&&DCP3G4GRdSdQ3Q41.电路2.分析CP=0时，G3、G4被封锁，Q3=Q4=1，触发器保持原态，输入不起作用。CP=1时，G3、G4被解除封锁。

即：在CP=1期间，D触发器的输出状态与输入信号状态相同，在CP=0期间，触发器被封锁状态不变。3.功能描述1100Qn+1DCP=1特征方程：Qn+1=D(CP=1)②当D=0时，Q3=1、Q4=0则Q=1，Q=0，触发器置0。①当D=1时，Q3=0、Q4=1则Q=1，Q=0，触发器置1。二）同步JK触发器1.电路结构&&GGQQ12&&KJCP3G4GRdSdQ3Q4．．

注：因为Q、Q不会同时为“1”，则G3、G4的输出不会用时为“0”，避免了触发器输出状态不定的情况。2.逻辑功能分析CP=0时，G3、G4被封锁，Q3=Q4=1，触发器保持原状态，Qn+1=Qn—无论J、K怎样变化，输出与输入无关。CP=1时，可分为下列四种情况：&&GGQQ12&&KJCP3G4GRdSdQ3Q4．．1）J=K=0时，G3、G4被封锁，Q3=Q4=1,触发器保持原态，Qn+1=Qn。2）J=0、K=1时

结论：不论触发器初态如何，当J=0,K=1时，在CP脉冲作用下，Qn+1=0，即触发器置“0”。①若Qn=0、Qn=1，则Q3=Q4=1，触发器保持“0”态，Qn+1=Qn。②若Qn=1、Qn=0，则Q3=1、Q4=0，那么Qn+1=0，Qn+1=1，触发器置“0”。&&GGQQ12&&KJCP3G4GRdSdQ3Q4．．3）J=1、K=0时②若Qn=1、Qn=0，则Q3=1，Q4=1，触发器保持“1”原态，Qn+1=Qn=1。①若Qn=0、Qn=1，则Q3=0、Q4=1，那么Qn+1=1，Qn+1=0，触发器置“1”。

结论：不论触发器初态如何，当J=1,K=0时，在CP脉冲作用下，Qn+1=1，即触发器置“1”。&&GGQQ12&&KJCP3G4GRdSdQ3Q4．．3）J=K=1时

结论：不论触发器初态如何，当J=K=1时，触发器进行状态翻转。

综上所述，JK触发器对应于J、K输入信号的四种可能组合，其输出均有确定的状态，且具有置“0”、置“1”、保持、翻转四种逻辑功能，所以JK触发器是一种既没有不定状态，且逻辑功能又比较全面的触发器。①若Qn=0、Qn=1，则Q3=0、Q4=1，那么Qn+1=1，Qn+1=0，触发器翻转到“1”。②若Qn=1、Qn=0，则Q3=1，Q4=0，那么Qn+1=0，Qn+1=1,触发器翻转到“0”。3.逻辑功能描述①同步JK特性表Qn11101010Qn00Qn+1KJ②特征方程S=Q3=CPJQnR=CPKQn．．当CP=1时：

Qn+1=S+RQn=JQn+KQnQn=JQn+(K+Qn)Qn=JQn+KQnS+R=JQn+KQn=J+Qn+k+Qn=1③时序图CPJKQ第二节边沿触发器

边沿触发器：在CP的上升沿或下降沿进行翻转的触发器，称上升沿或下降沿触发器（正边沿或负边沿触发器）。一.边沿D触发器一）电路结构&&&&&&①②④③G1G2G3．G4G5G6QQDSdRdCPQ3Q4Q5Q6QQsdRdcpDDCRSD&&&&&&①②④③G1G2G3．G4G5G6QQSdRdCPQ3Q4Q5Q6G1、G2组成基本RS触发器。G3～G6组成控制引导门。SdRd

、为异步直接置位、复位端。D为数据输入端①线—置“1”维持线②线—置“0”维持线③线—置“0”阻塞线④线—置“1”阻塞线QQsdRdcpDDCRS

逻辑符号中R、S端小圆圈表示低电平有效，C端无小圆圈表示触发器在CP脉冲上升沿触发（有小圆圈则表示下降沿触发）。二）工作原理&&&&&&①②④③G1G2G3．G4G5G6QQSdRdCPQ3Q4Q5Q6D

当CP=0时：G3、G4被封锁，Q3=Q4=1，初触发器状态保持变，G5、G6的输出由输入信号D决定（D=1，Q6=0,Q5=1；D=0时，Q6=1,Q5=0）这时触发器处于等待状态，在CP上升沿到来后，触发器按G5的输出状态翻转。&&&&&&①②④③G1G2G3．G4G5G6QQSdRdCPQ3Q4Q5Q6D当CP的上升沿到来时：1.若D=1，则Q5=1，Q6=0，G3开门（Q3=0），G4仍被封锁（Q4=1），将基本RS置“1”，Qn+1=1，同时Q3=0，通过①线将G5封锁，保持Q5=1，Q3=0,维持触发器置“1”。另外，为保证在CP=1期间D端的信号变化不影响触发器状态，又通过置“0”阻塞线③（Q3=0）将G4封锁，阻止G4因输入信号D变为0而出现Q4=0的情况，阻止触发器置“0”2.若D=0，则Q5=0，Q6=1，G3被封锁（Q3=1），G4开门（Q4=0），基本RS置“0”，即Qn+1=0，同时Q4=0，通过②线将G6封锁，保持Q6=1，又通过置“1”阻塞线④使G5的输入全为1，则Q5=0，将G3封锁，这样即使D发生变化也不会影响G5、G6的输出状态，保证了在CP=1期间可靠置“0”。&&&&&&①②④③G1G2G3．G4G5G6QQSdRdCPQ3Q4Q5Q6D

另外，当RdSd=01时，G3、G6被封锁，则无论CP和D处于什么状态，都能保证触发器可靠置“0”

当RdSd=10时，则无论CP和D处于什么状态，都能保证触发器可靠置“1”

此种触发器是在CP上升沿到达前接受信号，上升沿到达时刻触发器翻转，上升沿以后，输入被封锁，触发器保持状态不变—边沿触发器。

注：这种触发器是利用反馈脉冲的阻塞作用来防止空翻现象，故又称维持阻塞触发器。三）功能描述111↑101↑010↑000↑Qn+1QnDCP特性表：11↑00↑Qn+1DCP简化表状态方程：Qn+1=D上升沿触发波形图：CPDQ第三节触发器的逻辑转换4.3.1触发器的功能分类从前几节的分析可以看出，触发器信号输入的方式不同（有单端输入的，也有双端输入的），触发器的状态随输入信号翻转的规律也不同，因此，它们的逻辑功能也不完全一样。1.按照逻辑功能分类按照逻辑功能的不同特点，通常将时钟控制的触发器分为RS、JK、D、T4种类型。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，如图下图所示。

用JK触发器构成的T触发器2.按照电路结构分类触发器按照电路结构不同，可以分为基本RS触发器、同步触发器、主从型触发器、边沿触发器等几种类型。触发器的电路结构不同，其触发翻转方式和工作特点也不相同。具有某种逻辑功能的触发器可以用不同的电路结构实现，同样，用某种电路结构形式也可以构造出不同逻辑功能的触发器。4.3.2不同类型时钟触发器的相互转换触发器按功能分有RS、JK、D、T、T′5种类型，但最常见的集成触发器是JK触发器和D触发器。T、T′触发器没有集成产品，需要时，可用其他触发器转换成T或T′触发器。JK触发器与D触发器之间的功能也是可以互相转换的。所谓逻辑功能的转换，就是将一种类型的触发器，通过外接一定的逻辑电路后转换成另一类型的触发器。触发器类型转换的示意图如图所示。

触发器类型转换示意图转换步骤为①写出已有触发器和待求触发器的特性方程。②