数字电子技术（第五版） 课件 第4章 触发器

第4章触发器用一个按钮开关控制LED灯的亮灭。要求：按一次，灯亮；再按一次，灯灭；依次循环，……①输出F与状态相关；②

输入A为一个脉冲电平信号，而不是一个固定的电平值。电路如何设计？一、问题引出存储电路：保存电路当前的状态；组合逻辑电路：进行逻辑运算。锁存器和触发器是具有存储功能的单元电路，也是构成时序逻辑电路的基本部件。二、时序逻辑电路的基本组成时序逻辑电路的特点：电路在任意时刻的输出不仅取决于当前时刻的输入，而且与电路原来的状态有关。组合逻辑电路的特点：电路在任意时刻的输出仅仅取决于当前时刻的输入，与电路原来的状无关。结论：该电路一旦进入某一种逻辑状态，就能长期保持该状态不变。将具有0、1两种逻辑状态，且一旦进入某一种逻辑状态，就能长期保持该状态不变的电路，称为双稳态存储电路，简称双稳态电路。三、基本双稳态电路

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电路正常工作时，两个输出端的状态通常是相反的（也称为互补的）；1

输出端𝑄称为常态输出，称为反态输出；2习惯上，用输出端𝑄的状态表示双稳态电路的状态。3由非门构成的双稳态电路，具有存储1位二进制数据的功能，但功能不完备；在接通电源时，它可能会随机地进入0状态或1状态，因为没有输入控制端，在工作时无法改变或控制它的状态，因此不能作为存储电路使用。如何改进呢？SR锁存器（又称基本RS触发器）是各种触发器电路中结构形式最简单的一种，同时，它又是许多复杂电路结构触发器的基本组成部分。1、定义一、SR锁存器2、与非门构成的SR锁存器工作原理图1与非门构成的SR锁存器的逻辑图表1与非门构成的基本RS-FF的真值表（特性表）功能110111010011100101000001保持011101012、与非门构成的SR锁存器工作原理图1与非门构成的SR锁存器的逻辑图表1与非门构成的基本RS-FF的真值表（特性表）功能110111010011100101000001保持0111置101012、与非门构成的SR锁存器工作原理图1与非门构成的SR锁存器的逻辑图表1与非门构成的基本RS-FF的真值表（特性表）功能110111010011100101000001保持0111置100置01010在SR锁存器的特性表中，当S=0，R=0时，电路的状态是？保持A置1B置0C不定D提交单选题1分2、与非门构成的SR锁存器工作原理图1与非门构成的SR锁存器的逻辑图表1与非门构成的基本RS-FF的真值表（特性表）功能1101110100111001010001*0011*保持0111置100置0不定0011113、与非门构成的SR锁存器特点

4、与非门构成的SR锁存器描述

5、与非门构成的SR锁存器应用举例

解：例2：键盘消抖示例——思考题：分析“或非门构成的SR锁存器”的工作原理，列出特性表。功能0000011001010100111100*1110*保持1011置100置0不定SR

在数字系统中，为协调各部分的动作，常要求某些锁存器于同一时刻动作。为此，必须引入同步信号，使这些锁存器只有在同步信号到达时才按输入信号改变状态。通常把这个同步信号叫做时钟脉冲，或称为时钟信号，简称时钟，用CP（ClockPulse）表示。门控SR锁存器又称为“同步RS触发器”。二、门控SR锁存器1、门控SR锁存器电路结构及工作原理图1门控SR锁存器的逻辑图表1门控SR锁存器的特性表注：*CP回到低电平后状态不定。CPSR0xx000xx1110000100111100111011101001011011101*11111*保持置1置0不定◆从门控SR锁存器的特性表可知，只有CP=1时，锁存器输出端的状态才会受输入信号的控制，而且在CP=1时的特性表与基本SR锁存器的特性表相同。输入信号同样需要遵守S•R=0的约束条件。且由表可得特性方程和控制输入端的约束条件如下：◆在使用门控SR锁存器时，有时还需要在CP信号到来之前将锁存器预先置成指定的状态，为此在实用的门控SR锁存器电路上往往还设有专门的异步置位输入端和异步复位输入端。图2实用门控SR锁存器的逻辑图和逻辑符号

门控SR锁存器中异步输入端的作用是什么？提高电路的抗干扰能力A预先置成指定的状态B增加锁存器的存储容量C提高锁存器的工作速度D提交单选题1分解：例1：已知门控SR锁存器的CP、S、R的波形，且，试画出Q、的波形。Q2、动作特点门控SR锁存器的动作特点：在CP=1的全部时间里S和R的变化都将引起锁存器输出端状态的变化。由此可知，若在CP=1的期间内输入信号发生多次变化，则锁存器的状态也会发生多次翻转（空翻现象），这就降低了电路的抗干扰能力。

D锁存器的两种结构：逻辑门控D锁存器传输门控D锁存器1、逻辑门控D锁存器三、D锁存器基本SR锁存器控制门功能0X不变不变保持1001置01110置1例：逻辑门控D触发器的输入波形如图所示，假设初始状态为0，试画出Q的波形。功能0X不变不变保持1001置01110置1

2、传输门控D锁存器传输门控D锁存器由基本双稳态电路和传输门组成。

3、典型D锁存器集成电路CMOS集成电路74HC/HCT373四、触发器的概念01锁存器锁存器在时钟脉冲CP的高电平（或低电平）期间，输出状态都跟随输入变化。这种输出状态的更新方式，称为电平触发。02触发器触发器的状态更新只发生在CP信号的上升沿或者下降沿，这种输出状态的更新方式，称为边沿触发。状态自锁/栅极电容存储电荷电路结构和动作特点表现出来的逻辑功能静态触发器动态触发器分类存储原理电路结构逻辑功能主从触发器维持阻塞触发器利用传输延迟的触发器RS-FFD-FFJK-FFT-FFT’-FF①CP=0时，Em=1，Es=0，Qm=D。从锁存器维持原来的状态不变。②CP由0跳变到1时，Em=0，Es=1，Qm不再随D变化，Q端被置成CP上升沿到达前瞬间D的值。五、主从D触发器边沿D触发器的特性表ⅹⅹⅹ↑0ⅹ0↑1ⅹ1

传输门控D锁存器构成的上升沿触发的D触发器例：电平敏感型D锁存器和边沿敏感型D触发器的输入波形如图所示，假设它们的初态为0，试画出各个输出端Q0、Q1、Q2的波形。

有其它控制端的D触发器：直接置1端（异步置1端）直接置0端（异步置0端）有异步输入端的D触发器特性表说明01ⅹⅹ1异步置110ⅹⅹ0异步置000ⅹⅹ1输出不确定11↑00同步置011↑11同步置1

例：下图是一个带有异步输入端的D触发器，假设它的初态为0，已知所有的输入波形，试画出输出端Q的波形。

用一个按钮开关控制LED灯的亮灭。要求：按一次，灯亮；再按一次，灯灭；依次循环，……六、维持阻塞结构D触发器

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六、维持阻塞结构D触发器

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六、维持阻塞结构D触发器

AB

六、维持阻塞结构D触发器

C

六、维持阻塞结构D触发器结论：触发器只在CP由0跳变到1的瞬间更新状态，其余时间均保持状态不变。因此，这种触发器被称为上升沿触发的维持阻塞D触发器。12345671413121110981CLR1D1CLK1PRE1Q1QGNDVCC2CLR2D2CLK2PRE2Q2Q123456714131211109816151J1K1CLK1PRE1Q1QGND1CLRVCC2CLR2J2K2CLK2PRE2Q2QRS-FF按逻辑功能分类D-FFJK-FFT-FFT’-FF特性表功能描述特性方程状态转换图七、触发器的逻辑功能描述1、RS触发器逻辑功能描述

凡在时钟信号作用下逻辑功能符合下表逻辑功能的触发器，均叫做RS触发器。表1RS触发器特性表RS触发器特性（征）方程图1RS触发器的状态转换图上升沿触发下降沿触发2、D触发器逻辑功能描述

凡在时钟信号作用下逻辑功能符合下表的逻辑功能者，均叫做D触发器。表2D触发器特性表图2D触发器的状态转换图D触发器特性（征）方程上升沿触发下降沿触发3、JK触发器逻辑功能描述

凡在时钟信号作用下逻辑功能符合下表的逻辑功能者，均叫做JK触发器。表3JK触发器特性表图3JK触发器的状态转换图JK触发器特性（征）方程上升沿触发下降沿触发例：假设一个JK触发器的初态为0。已知所有的输入波形，试画出Q的波形。

4、T触发器逻辑功能描述T触发器的逻辑功能是：当T=1时，每来一个CP信号其状态就翻转一次；而当T=0时，CP信号到达后其状态保持不变。

表4T触发器特性表图4T触发器的状态转换图T触发器特性（征）方程T000011101110上升沿触发下降沿触发以下哪种触发器在输入信号为1时，每来一个CP信号其状态就翻转一次？RS触发器AD触发器BJK触发器CT触发器D提交单选题1分

用D触发器构成T触发器

5、T’触发器逻辑功能描述在触发器的定型产品中并没有专门的T触发器，而是将JK触发器的J、K输入端连在一起作为T端，若T恒为1

(接高电平)，则有，即每次CP信号作用后触发器必发生翻转，这种触发器称为触发器。表5T’触发器特性表T’触发器特性（征）方程T101110图5T’触发器的状态转换图上升沿触发下降沿触发

用D触发器构成T’触发器二分频

◆逻辑功能：着重次态、现态及输入信号之间的逻辑关系，可用特性表、特性方程或状态转换图给出，按逻辑功能的不同，可将触发器分为：RS、D、JK、T和T’触发器等类型。◆而电路结构形式着重于动作