数电课件第五章触发器.ppt

主要内容 1 各种触发方式的触发器所具有的动作特点 2 触发器逻辑功能的分类和触发器逻辑功能的 描述方法,第五章 触发器,5.1 概述,1 触发器的概念：具有记忆功能 2 触发器的两个基本特点： 自行保持 输出可以置成0、1状态 3 触发器的分类 按照电路结构和触发方式分类：电平触发、脉冲触发、边沿触发等。 按照触发器逻辑功能不同分类：RS、JK、T、D触发器。 按照存取数据的原理不同分类：静态、动态触发器。,5.2 SR锁存器,以往介绍的门电路不具备记忆功能 触发器的0、1状态：1状态指Q=1，Q=0；0状态指Q=0，Q=1 工作原理： 缺点：存在约束条件 SDRD=0 即不允许输入SD=RD=1,用或非门组成的SR锁存器（a）、（b）电路结构（c）图形符号,用或非门组成的SR锁存器的特性表,次态：新的状态Q 现态：原来的状态Q,保持,置0,置1,不定,用与非门组成的SR锁存器,（a）电路结构 （b）图形符号,同样存在约束条件：SDRD=0 即不应加以SD=RD=0的输入信号,（a）电路结构 （b）电压波形图,特点： 输入信号直接加在输出门上，所以输入信号在全部作用时间里都能直接改变输出端Q和Q的状态。 正因为如此， 将SD（ SD ）叫做直接置位端，将RD（ RD ）叫做直接复位端,例题：,5.3 电平触发的触发器（同步触发器）,电平触发SR 触发器（a）电路结构（b）图形符号,1 电路结构与工作原理 CP=0时，门G3、G4截止，输入信号S、R不会影响输出端的状态 CP=1时，S、R信号通过门G3、G4反相后加到由G1、G2组成的基 本RS触发器上。,必须遵守SR=0的约束条件,时钟信号：CLK （CP） 引入目的：使触发器只有在时钟信号到达时才按输入信号改变状态,带异步置位、复位端的电平触发SR触发器（a）电路结构（b）图形符号,电平触发SR触发器的特性表,*,实用电路：加专门的异步置位输入端SD和异步复位输入端RD，可以不受CP和输入信号的控制，立即将触发器置0或1。,电压波形图,动作特点 1、只有当CLK变为有效电平时，触发器才能接受输入信号，并按照输入信号将触发器的输出置成相应的状态。 2、在CLK=1的全部作用时间里，S和R状态的变化都将引起触发器输出端状态的变化。在CLK回到0以后，触发器保存的是CLK回到0以前瞬间的状态。 缺点：如果CLK=1期间内输入信号多次发生变化，触发器的状态也会发生翻转，降低了电路的抗干扰能力。,例题： 画出Q、Q端的电压波形 触发器的初始状态Q=0,适用于单端输入的场合(电平触发D触发器)D 型锁存器电路（a）基本形式 （b）7475采用的电路,工作原理分析：,5.4 脉冲触发的触发器,图形符号,希望在每个CP周期里输出端的状态只能改变一次。,一 电路结构 与工作原理,CP=1时，门G7、G8打开，门G3、G4封锁，主触发器根据S、R的状态翻转。从触发器保持原来的状态不变 CP=0时，门G7、G8封锁，主触发器状态不变，而从触发器按照与主触发器相同的状态翻转 因此，CP的一个变化周期里，触发器输出端的状态只可能改变一次,主从SR触发器,主从RS触发器的特性表,表示延迟输出，即CP返回0以后输出状态才改变,例题： 初始状态Q=0,主从 J K 触发器,为了实现当S=R=0时，触发器的次态也是可以确定的，有必要对电路结构进行改进。 为了与主从RS触发器相区别，以J、K表示两输入端，构成主从JK触发器。,相当于S=JQ，R=KQ 加反馈线之后，约束条件自然满足。,功能分析：,CP： J=1、K=0 相当于S=JQ=Q、R=KQ=0， 若Q=1，则S=0、R=0 保持1 若Q=0，则S=1、R=0 置1 J=0、K=1 相当于S=JQ=0、R=KQ=Q， 若Q=1，则S=0、R=1 置0 若Q=0，则S=0、R=0 保持0 J=K=0 相当于S=JQ=0、R=KQ=0，保持不变 即Q =Q J=K=1 相当于S=JQ=Q、R=KQ=Q， 若Q=0，则S=1、R=0置1 若Q=1，则S=0、R=1置0,置1 即Q =1,置0 即Q =1,*,反相 即Q =Q,主从JK触发器的特性表,例题：画出波形，初始状态Q=0,分析输入信号的情况,具有多输入端的主从 J K 触发器,脉冲触发方式的动作特点：1 触发器的动作翻转分两步动作。第一步：CP=1 主触发器动作。 第二步：CP下降沿到达时，从触发器动作。2 CP=1的全部时间里输入信号都对主触发器起控制作用。,主从JK触发器的一次翻转问题：在Qn=0时，主触发器只能接受置1信号；在Qn =1时，主触发器只能接受置0输入信号。带来的结果是CP=1期间主触发器只有可能翻转一次，一旦翻转，就不会再回到原来的状态。,主从JK触发器的缺点： 当CP=1时，外来干扰信号会影响主触发器的状态。当CP下降沿到来时，从触发器也会发生错误翻转。,例题：画出波形，初始状态Q=0,边沿触发器：目的：为了提高抗干扰能力，希望触发器的次态仅仅取决于CP下降沿（或上升沿）到达时刻输入信号的状态常用的有三种：利用CMOS传输门的边沿触发器、维持阻塞触发器、利用传输门延迟时间的边沿触发器。以CMOS传输门为主介绍。,一 利用CMOS传输门的边沿触发器,原理分析： CP=0、CP=1 当CP的上升沿到达时（CP跳变为1、CP跳变为0）,利用CMOS传输门的边沿触发器动作特点,输出端状态的转换发生在CP的上升沿，而且触发器保存下来的状态仅仅取决于CP上升沿到达时的输入状态。 这是一个上升沿触发的边沿触发器。,带异步置位、复位端的CMOS边沿触发器,二 维持阻塞结构的触发器,三 利用传输延迟时间的边沿触发器,例4.2.6 的电压波形图,假定触发器的初始状态为Q=0。,4.3 触发器的逻辑功能及其描述方法,按照逻辑功能的不同特点，将时钟控制的触发器分为 RS触发器、JK触发器、T触发器、D触发器等。,一 RS触发器（同步、主从等）,特性表：,逻辑函数式：,1,RS触发器的特性方程：,状态转换图的含义： 圆圈：触发器的状态 箭头：状态转换的方向 标注：转换的条件描述触发器逻辑功能的三种方法：特性表、特性方程、状态转换图,状态转换图,二 JK触发器（主从、边沿）,特性表：,JK触发器的特性方程：,状态转换图：,三 T 触发器（JK触发器的两个输入端连在一起作为T端）,功能特点：T=1，翻转；T=0，保持 特性表： 3 特性方程： 4 状态转换图： T触发器逻辑符号： 将T触发器控制端接高电平即可。在CP信号作用下，翻转。,四 D 触发器,1 特性表： 2 特性方程： 3 状态转换图：,触发器的电路结构和逻辑功能的关系,同一种逻辑功能的触发器可以用不同的电路结构实现。 同一种电路结构形式可以作成不同逻辑功能的触发器。,触发器的逻辑功能和电路结构是两个不同的概念。所谓逻辑功能，指触发器的次态和现态及输入信号之间在稳态下的逻辑关系，这种逻辑关系可以用特性表、特性方程、状态转换图的形式给出。 而基本RS触发器、同步RS触发器、主从触发器、边沿触发器等是指电路结构的不同形式。由于不同的电路结构，带来了不同的动作特点。,第四章 总结,触发器是构成各种复杂数字系统的一种基本逻辑单元。 掌握各触发器的电路、原理及动作特点。 掌握触发器逻辑功能的分类和逻辑功能的描述 方法。包括特性表、特性方程 、状态转换图。,按电路结构分类,按功能类型分类（补充完整）,第五章 作业,P250 7、11、17、23、25、26,第三章作业答案,P179 题 3.1 分析电路的逻辑功能。,功能分析：这是一个全加器电路。A、B、C 为加数、被加数和来自低位的进位，Y1是 和、Y2是进位输出。,题 3.3 用与非门设计四变量的多数表决电路。,题 3.8 写出逻辑函数式，化简为最的与或表达式。,利用伪码（看作约束项）化简后得到,题 3.9 利用74LS154扩展,题 3.16 利用4选1数据选择器产生逻辑函数,将函数式化为,题 3.17 利用8选1数据选择器产生逻辑函数,将函数式化为,P249 题5.5,CP,S,R,Q,P250 5.8,P251 5.11,J,K,Q,