《数字电子技术 》课件第4章触发器

第四章触发器

触发器是数字电路中具有记忆功能的基本逻辑单元。本章重点：触发器的电路结构和逻辑功能。触发器：能够存储一位二值信息的基本单元电路。它是构成时序逻辑电路的基本单元。

4.1概述触发器必须具备以下两个基本特点：①具有两个稳定状态，表示0或1。②根据输入信号将输出置成1状态或0状态。按触发方式划分：触发器分为电平触发、脉冲触发和边沿触发三种基本类型。按控制方式划分：触发器可分为RS触发器、JK触发器、D触发器、T触发器和T'

触发器等几种类型一、触发器的描述方法1、状态转换图状态转换图是描述触发器的状态转换关系及转换条件的图形。它表示触发器从一个状态变化为另一个状态或保持状态不变时，对输入信号的要求。用圆圈和数字表示触发器的状态，用箭头表示状态转换的方向，并且在箭头旁标记状态转换时的条件。如：2．特性表（简化真值表，现态也看做输入信号）特性表是用表格的方式表示触发器从一个状态变化到下一个状态时，对输入信号的要求。通常有触发器的输入信号、现在的状态（也称为现态）和下一个状态（也称为次态）构成，一般现态用表示，次态用表示。如：CPD×××Q↑0×0↑1×13．特性方程（状态方程）触发器的次态，与输入信号及现态之间的最简逻辑表达式，称为触发器的特性方程，也称为状态方程。如：4．时序图（波形图）用来描述触发器的控制信号、输入信号与触发器状态及输出信号对应关系的波形图，它反映了输入信号与输出信号之间，按照一定时间顺序的变化关系。如：二、RS锁存器

1.或非门组成的RS锁存器??01011000110010若是输入信号SD=RD=1，则有，输出状态不确定。为使这种情况不出现，特给该锁存器加一个约束条件（约束方程）2.RS锁存器的特性表、状态方程、状态图和时序图SD

RD功能0000

01

01保持0101

0100复位1010

0111置位1111

0100不允许当S=R=0时，输出保持不变当S=1，R=0时，输出置1，即当S=0，R=1时，输出置0，即而对于S=1，R=1的情况，由于约束方程该状态不会出现默认初始状态为“0”3．与非门组成的RS锁存器

功能1

11

1

01

0

1保持0101

0111置位1010

0100复位0

00

0

0111不允许4.2触发器的电路结构及动作特点一、电平触发的触发器——RS触发器RS触发器的电路结构和图形符号与门控制RS锁存器讨论CPRS不同取值CPSR功能1001000101保持1011010100置01101100111置111111101××不允许0×

×0×

×0101保持电平触发RS触发器的特性表

由于在CP=1的全部时间段内，S和R输入信号都能通过G3、G4门加到RS触发器上，所以在CP=1的全部时间里，S和R状态的变化都会引起输出状态的改变。如果输入信号多次发生变化，也会引起触发器输出端的多次变化，这种现象称为“空翻”。空翻会使时序电路不能按时钟节拍正常地工作，降低触发器的抗干扰能力。电平触发方式的动作特点例：干扰脉冲二、脉冲触发的触发器——主从RS触发器从触发器主触发器延迟输出讨论CPRS不同取值CPRS功能00000101保持01010111置110100100置0111101××不定状态转换图特性方程主从JK触发器（在主从RS触发器基础上，引入反馈，消除RS约束条件）反馈线反馈线如Q=0，封锁K端（信号、干扰），如Q=1，封锁J端（干扰、干扰）；允许J、K同时为“1”。存在（干扰）一次变化现象。CPJK功能00000101保持01010100置010100111置111110110翻转主从JK触发器的特性表特性方程状态转换图主从JK触发器存在一次变化现象"0"被封锁引起Q'=1CP下降沿到来后，干扰引起Q状态变化三、边沿触发的触发器边沿触发器不仅将触发器的触发翻转控制在CP触发沿到来的一瞬间，而且将接收输入信号的时间也控制在CP触发沿到来的前一瞬间。因此，边沿触发器既没有空翻现象，也没有一次变化问题，提高了触发器工作的可靠性和抗干扰能力。边沿触发器有多种分类方式。从触发方式上可分为上升沿或下降沿；从类型上可分为RS触发器、D触发器、JK触发器等；从结构上分为维持阻塞边沿触发器和利用传输延迟边沿触发器等。维持阻塞RS触发器在CP=0时，G3和G4两个门被封锁，使它们的输出。此时，无论和怎样变化，始终有，所以触发器输出状态保持不变。CP上升沿时，G3和G4两个门被打开，输出只与CP上升沿瞬间或端的信号有关。当、时，，，,。在CP=1期间，由于G4门的输出连到G6门的输入（又称置0维持线），无论为何值，仍维持又由于G4门的输出与G3门的输入相连（又称置1阻塞线），无论为何值，使保持不变。此时，从触发器置0。CP上升沿到来，在CP=0时，G3=1，G4=111001当、时，，，,。在CP=1期间，由于G3门的输出连到G5门的输入（又称置1维持线），无论为何值，仍维持又由于G3门的输出与G4门的输入相连（又称置0阻塞线），无论为何值，使保持不变。此时，从触发器置1。CP上升沿到来，在CP=0时，G3=1，G4=111001维持阻塞D触发器当D=1时，相当于维持阻塞RS触发器的，，CP上升沿到来后，触发器置1；当D=0时，相当于维持阻塞RS触发器的，，CP上升沿到来后，触发器置0。在CP=0时，G3=1，G4=1维持阻塞D触发器特性表、特性方程、状态转换图、逻辑符号图CPD×××Q↑0×0↑1×1利用传输延迟的边沿JK触发器G7和G8与非门组成输入控制门，而且G7和G8门的延迟时间比RS锁存器翻转时间要长。控制门RS锁存器触发器置1过程100当CP=0时,G7=1,G8=1;G3=0,G6=0;G4=1,G5=0;Q=0不变当CP=1时，G3、G6门打开，G3=1,G6=0，接替G4、G5门的工作，保持RS

锁存器输出不变；G7G8经过一段延迟后，和

;此时G4=0,G5=0。Q=0不变111001001100010当CP=1且G7、G8延迟后；G7=0,G8=1;G3=1,G6=0,G4=0,G5=0;Q=010当CP下降沿到来时，首先G3=0,G6=0;由于G7=0,G8=1延迟不变;G4=0,G5=0,G1(Q)=1;G2=1;G4=0,G5=1,G1=1,G2=0;实现Q置1。G7G8延迟后，G7=1,G8=1G4=0,G5=1,Q=1不变。01000101101001

其他过程不再讨论，本电路为下降沿触发的JK触发器。下降沿边沿JK触发器特性表、特性方程、逻辑符号图JK功能00000101保持01010100置010100111置111110110翻转4.3触发器的逻辑功能及相互转换（应用重点）

1、RS触发器（电平、脉冲、边沿）

一、五种触发器2、JK触发器3、D触发器4、T触发器T触发器：T=1时，每来一个时钟信号CP，触发器就翻转一次；T=0时，触发器状态保持不变。5、T′触发器T′触发器：在数字电路中，每来一个时钟脉冲就翻转一次的电路，统称为T′触发器。T′CD4013双D触发器（引脚图）实际的上升沿D、JK触发器，资料来源21IC.comCD4013双D触发器（功能逻辑符号图）CD4013双D触发器（内部结构逻辑电路图）CD4013双D触发器（功能真值表）CD4027双JK触发器CD4027双JK触发器CD4027双JK触发器CD4027双JK触发器二、常用触发器的相互转换根据需要实现触发器的转换目标触发器已有触发器输入转换逻辑转换方法依据特性方程进行①写出已有触发器和目标触发器的特性方程。②变换目标触发器的特性方程，使其形式与已有触发器的特性方程一致；③比较两个特性方程，依据方程相等的原则求出转换逻辑；④由转换逻辑画出逻辑电路图。1、由JK触发器转换成其他功能的触发器由JK触发器转换成D触发器已有目标所以1DCPD触发器（下降沿）由JK触发器转换成T（T′）触发器已有目标所以J=T，K=