3-3探究时序电路核心逻辑器件

Multisim14.3电路仿真实训教程模块三数字电路时序与逻辑实训《Multisim14.3电路仿真实训教程》《Multisim14.3电路仿真实训教程》项目三探究时序电路核心逻辑器件职业岗位群应知应会目标（1）能准确说出基本RS、JK、D触发器的逻辑功能、特性方程、真值表与状态转换规则；（2）能区分同步与异步触发器的工作方式，理解时钟信号对触发器状态更新的控制作用；（3）能使用Multisim搭建基本RS、JK、D触发器的仿真电路，正确配置时钟、输入信号与观测仪器；（4）能通过波形分析触发器的逻辑功能与工作特性，验证其状态转换规律；（5）建立时序逻辑动态思维，理解“状态记忆”的核心价值，提升波形分析严谨性，能从时钟边沿、输入时序解释触发器状态变化；《Multisim14.3电路仿真实训教程》项目三探究时序电路核心逻辑器件项目目录任务一RS触发器特性仿真任务二JK触发器异步计数电路设计任务三D触发器分频电路仿真《Multisim14.3电路仿真实训教程》知识链接触发器是一种具有记忆功能且其状态能在触发脉冲作用下迅速翻转的逻辑电路。常见触发器有四种，触发器逻辑功能描述的方法有逻辑符号、特性表、驱动表、特征方程、状态转换图、波形图（时序图）等。一、基本RS触发器

作为时序逻辑电路中实现“记忆功能”的基础单元，触发器的核心结构与工作原理是理解数字系统存储与状态转换的关键。其中，基本触发器是结构最简、原理最具代表性的触发器原型，它的电路构造直接体现了“交叉反馈实现状态保持”的核心逻辑。《Multisim14.3电路仿真实训教程》知识链接二、钟控RS触发器（一）电路组成（1）钟控RS触发器在基本RS触发器（由两个与非门G1、G2构成）的基础上，增加了两个导引门（G3、G4）。这两个导引门由时钟信号统一控制。其逻辑电路与图形符号如图3-14所示。（2）控制触发脉冲是指挥数字系统中各触发器协同工作的主控脉冲，称为“时钟脉冲”，用CP表示。（二）逻辑功能当CP=0（无效电平）时，触发器保持原有状态，不受输入信号S、R影响。当CP=1（有效电平）时，触发器的工作状态完全等同于基本RS触发器。《Multisim14.3电路仿真实训教程》知识链接三、JK触发器JK触发器是数字电路中常用的时序逻辑元器件，其核心功能是通过CP控制状态变化。JK触发器主要有两种触发方式：电平触发和边沿触发。边沿触发仅在CP的上升沿或下降沿响应输入，而电平触发在CP为高/低电平间持续响应。（1）正电平触发器的状态在期间翻转，在期间保持不变。电平触发器的缺点是存在空翻现象，通常只能用于数据锁存。（2）边沿触发器只能在CP的上升沿（或下降沿）时刻接收输入信号，其状态只能在CP的上升沿（或下降沿）时刻发生翻转。它的应用范围广、可靠性高、抗干扰能力强。《Multisim14.3电路仿真实训教程》任务一RS触发器特性仿真一、基本RS触发器1.电路构建从Multisim14.3的元器件工具栏中调用2个两输入与非门（型号为74LS00N），以及5V直流电压源、接地端等辅助元器件，随后按照基本RS触发器建立仿真电路。《Multisim14.3电路仿真实训教程》任务一RS触发器特性仿真一、基本RS触发器2.电路仿真对该电路开展仿真验证：将触发器配置为上升沿计数模式，设定其计数取值范围为00～03，频率为1kHz。开启仿真，通过调节合适的频率参数，同时调整A、B、C、D四个输入信号的Y轴显示位移，可得到图3-17所示的输入/输出波形。《Multisim14.3电路仿真实训教程》任务一RS触发器特性仿真一、基本RS触发器3.仿真分析填写真值表，并观察两游标之间的波形，此时Qn与的关系是什么？请解释这一现象QnQn+11101

1001

0101

01《Multisim14.3电路仿真实训教程》任务一RS触发器特性仿真二、同步RS触发器1.电路构建从Multisim14.3的元器件工具栏中分别调用4个两输入与非门7400N、5V直流电压源、1kΩ电阻、接地端等辅助元器件，随后按照同步RS触发器建立仿真电路。《Multisim14.3电路仿真实训教程》任务一RS触发器特性仿真二、同步RS触发器2.仿真分析开启仿真，调节字发生器的频率1kHz，设置计数范围为00～02，逻辑分析仪的频率与字发生器的频率相同，阈值电压为4.5V，相关参数设置如图所示，波形如图所示。《Multisim14.3电路仿真实训教程》任务一RS触发器特性仿真二、同步RS触发器2.仿真分析（1）完成

同步RS触发器的功能表（2）请解释字发生器的计数范围为何限定在00～02？RSQn+1逻辑功能00

01

10

11不定（应避免）《Multisim14.3电路仿真实训教程》任务二JK触发器异步计数电路设计一、JK触发器功能测试1.电路构建从Multisim14.3的元器件工具栏中分别调用JK触发器（74LS112N）、5V/1kHz脉冲电压源、5V直流电压源（VDD），以及接地端等辅助元器件，随后按照JK触发器建立仿真电路。《Multisim14.3电路仿真实训教程》任务二JK触发器异步计数电路设计一、JK触发器功能测试2．仿真分析开启仿真，调节字发生器的频率为1kHz，设置计数范围为00～04，逻辑分析仪的频率与字发生器的频率相同，阈值电压为4.5V，输入/输出波形如图所示。（1）JK触发器的特征方程为。（2）当J

=

K

=

1时，JK触发器实现了T触发器的功能，其表达式为。（3）当J

=

K

=

0时，JK触发器实现了D触发器的功能，其表达式为。《Multisim14.3电路仿真实训教程》任务二JK触发器异步计数电路设计二、五进制异步加法电路1.电路构建从Multisim14.3的元器件工具栏中分别调用3个JK触发器（74LS112N）、函数发生器、7400N与非门、5V直流电压源（VDD），以及接地端等辅助元器件；按照五进制异步加法电路建立仿真电路，如图所示。《Multisim14.3电路仿真实训教程》任务二JK触发器异步计数电路设计二、五进制异步加法电路2．仿真分析（1）请根据仿真结果，画出波形。（2）当=101时，电路实现了置0功能，在加法电路中是通过什么元器件来控制的？《Multisim14.3电路仿真实训教程》任务三D触发器分频电路仿真一、电路构建从Multisim14.3的元器件工具栏中分别调用2个D触发器（74LS74N）、1kHz/5V脉冲电源、5V直流电压源（VDD）及接地端等辅助元器件，随后按照D触发器分频电路建立仿真电路，如图所示。《Multisim14.3电路仿真实训教程》任务三D触发器分频电路仿真二.仿真分析（1）适当调整示波器的时钟频率与两通道的Y轴位移，观察如图所示的波形。（2）请对比通道A、B两波形的周期，通道B波形的周期是原来的多少倍？频率是原来的多少倍？（3）如果再增加一个D触发器，可以实现几分频电路？《Multisim14.3电路仿真实训教程》任务拓展设计RS触发器防抖动按键电路

任务要求：利用RS触发器的保持特性，解决按键机械抖动导致的电平跳变问题，输出稳定的高低电平信号，仿真观测按键触发前后的电平波形。任务提示：①核心选用集成RS触发器74LS279，选取其中一组锁存器搭建防抖动核心电路，机械按键选用Multisim14.3的“Electro_Mechanical”库中的PB_NO（常开按键）模拟实际场景。②电路采用上拉电阻设计，为RS触发器输入端提供稳定电平，将S端通过上拉电阻接5V电源，R端通过按键接地，无按键操作时S端为高电平、R端为高电平，触发器保持原有输出状态。③按下按键时，R端接地变为低电平，触发器置0；松开按键时，机械抖动会导致R端电平反复跳变，但因RS触发器“R=1、S=1时保持状态”的特性，输出