触发器和时序逻辑电路课件5

觸發器和時序邏輯電路

組合邏輯電路的輸出變數狀態完全由當時的輸入變數的組合狀態來決定，而與電路的原來狀態無關，也就是說組合邏輯電路不具有記憶功能。

在本章將討論的觸發器及由其組成的時序邏輯電路中，它的輸出狀態不僅決定於當時的輸入狀態，而且還與電路的原來狀態有關，即時序電路具有記憶功能。數字電路組合電路時序電路{門電路是組合電路的基本單元。觸發器是時序電路的基本單元。§22-1雙穩態觸發器

觸發器按其穩定工作狀態可分雙穩態觸發器單穩態觸發器無穩態觸發器（多諧振蕩器）{

其中，雙穩態觸發器具有記憶功能，可作存儲和計數用。

雙穩態觸發器按其邏輯功能可分為R—S觸發器，J—K觸發器，D和T觸發器。按結構可分為主從型維持阻塞型{1、基本R—S觸發器由兩個“與非”門交叉聯接而成。

與是基本觸發器的輸出端，兩者在正常條件下保持相反的邏輯狀態。它具有兩種穩定狀態（是互補的）一、R—S觸發器

前者為“置位”狀態（“1”態），後者為“複位”狀態（“0”態）通常以Q的狀態表示觸發器的狀態。——直接置“0”端四種情況則處於複位狀態由的負脈衝，使觸發器置“0”，這個過程稱為置“0”則

處於置位狀態——直接置“1”端由的負脈衝，使觸發器置“1”，這個過程稱為置“1”則觸發器保持原態即具有存儲或記憶功能。這是不允許的。

當，兩端的低電位同時撤除後，輸出狀態將不定，它將由各種偶然因素決定其最終狀態。①基本R—S觸發器具有置“0”或置“1”的功能，它是各種觸發器的基本組成元件之一。②具有存儲或記憶功能在端加可以置Q為“0”，即複位在端加可以置Q為“1”，即置位而當負脈衝過去後，、都為“1”，使觸發器保持原態不變從而實現了存儲或記憶“0”或“1”的功能。③負脈衝不可同時加在和端，這種脈衝稱為觸發脈衝稱為觸發器

基本R—S觸發器圖形符號如圖，圖中輸入端引線上靠近方框的小圓圈是表示觸發器的負脈衝（“0”電平），即低電平有效。10001111不變00不定

基本R—S還不夠，因為一個數字系統中，往往有多個觸發器，要求用統一的信號來協調各觸發器的動作，也就是各觸發器由一個統一的指揮信號來控制，這個指揮信號稱為“時鐘脈衝”C.(CP)有時鐘脈衝控制的觸發器稱為可控觸發器。2、可控R—S觸發器“與非”門和構成導引電路（控制電路）RS分別為置“0”置“1”信號輸入端C為時鐘脈衝輸入端C的作用：用來控制R—S觸發器的翻轉時刻這種脈衝C稱為時鐘脈衝，也就是一種控制命令。通過導引電路來實現時鐘脈衝對輸入段R和S的控制，故稱為可控R—S觸發器。01010111不確定SR00時鐘脈衝來到之前觸發器的輸出狀態時鐘脈衝來到之後的狀態①C=0時，不論R,S的電平如何變化

的輸出電平均為“1”，Q保持原態不變。②C=1，觸發器將由R,S端的輸入狀態來決定其輸出狀態，時鐘脈衝過去後，輸出狀態不變。不受C的控制，可直接置“0”或置“1”。為負脈衝作用，通常在工作之初，給觸發器預置初態，在工作中不用時，使之處於“1”態。③狀態分析C=1(1)S=0R=0

,均保持“1”態，不向基本觸發器送負脈衝，這樣，時鐘脈衝過去以後的新狀態和時鐘脈衝來到以前的狀態一樣。(2)S=0R=1則4門向2門送置“0”負脈衝。將處於“0”態{(3)S=1R=0則3門輸出變為“0”，向1門送一個置“1”負脈衝。即(4)S=1R=1則3門和4門均保持輸出為“0”，則當C時鐘脈衝過去後，輸出Q，將不定，應避免這種情況。④波形P.277圖22.1.33、計數作用

可控R—S觸發器的邏輯功能要比基本R—S觸發器多一些，它不但可以實現記憶和存儲，還具有計數功能。電路如圖22.1.4

這樣的觸發器具有計數的功能，來一個計數脈衝它能翻轉一次，翻轉的次數等於脈衝的數目，所以可以用它來構成計數器。

圖中，和門分別受和控制，作為導引電路，當計數脈衝加到C端時，、兩個門中只會有一個門產生負脈衝，這個負脈衝恰巧能使上面的基本觸發器翻轉，

看起來，導引電路似乎能按C的步驟，協調地翻轉，實質上，是有條件的，即要求觸發器在翻轉之後，計數器正脈衝的高電平應及時降下來，即C的脈衝寬度要合適。

當C保持為“1”較長時間，計數器將不停地翻轉——空翻，造成觸發器的混亂，顯然，這種觸發器實際上不能用來對C進行計數。

為了防止空翻，在結構上採用主從和維持阻塞型。二、J—K觸發器（主從型）

主從觸發器實際上有兩級RS觸發器串接而成，左面一級稱主觸發器（），右面一級稱為從觸發器（），兩級的時鐘脈衝反相（通過一“非”門實現）。

時鐘脈衝先使主觸發器翻轉，而後使從觸發器翻轉，主從之名由此而來。

若將從觸發器的，端交叉回饋到主觸發器的R,S控制端上，便可構成一個可以克服空翻的主從型觸發器作為計數器的使用。

主從觸發器能克服空翻的原因是兩級觸發器的C反相，使主從兩級觸發器不能同時工作。1、計數器功能初始①克服空翻當C=1時，主輸入端打開，從被封鎖。（維持原狀態不變）由於即即主觸發器已翻轉但由於此時，從觸發器被封鎖（）同時，不變，即使C脈衝較寬，主觸發器也不會空翻。（空翻的原因是Q的不斷變化引起的）10當C後，，主觸發器被封鎖，從觸發器被打開，從觸發器跟隨主觸發器的狀態翻轉由上分析可知：主從觸發器翻轉的時刻應發生在C的下降沿。

它將C下降沿前的狀態送至從觸發器中，所以在主從JK中，的狀態將取決於C下降前一瞬間JK的狀態。2、J=0K=0設觸發器的初始狀態為“0”態。當C=1時，由於主觸發器的，它的狀態保持不變。當C下跳時，由於從觸發器的，也保持原態不變。設觸發器的初始狀態為“1”態則C時，從觸發器的S=1,R=0，也保險原態不變。3、J=1K=0分兩種情況討論SR0001010111不定①原態則當C後，則和的狀態傳到輸出端使②若原態則輸出狀態將維持不變可見，無論觸發器原態如何，輸出狀態必定是4、J=0K=1

按上述同樣方法，可以分析出，無論觸發器原態如何，C過後，觸發器的狀態必定是。1,0==QQ綜上B：J=1,K=1時，具有計數功能，每來一個脈衝，翻轉一次C：J=1,K=0，具有置“1”功能D：J=0,K=1，具有置“0”功能JK

0001010111A：J=0,K=0時，具有記憶功能，①主，從觸發器各自完成的任務

在C=1時，把信號暫時存在主觸發器中，為從觸發器翻轉或保持原態做好準備。

在C時，存儲的信號起作用，它將使從觸發器翻轉或保持原態。②觸發器是在時鐘脈衝後沿觸發翻轉的。三、D觸發器（維持阻塞型）D觸發器具有這樣的邏輯功能，它的輸出端Q的狀態隨著輸入端D的狀態而變化，但總比輸入端狀態的變化晚一步。0011如圖22.1.8（1）D=0C=0時，G6=1，G3、G4均為1，G5=0C=1時，G6=1，G3=1，G4=0，G5=0，（2）D=1C=0時，G3、G4均為1，G6=0，G5=1C=1時，G6=0，G3=0，G4=1，G5=1，

設時鐘脈衝的每一個脈衝算一步（一個工作節拍），某個時鐘脈衝來到之後輸出端Q