数字电路-第四章--触发器课件

4.1 概述概述时序电路时序电路现时的现时的输出不仅取决于现时的输入输出不仅取决于现时的输入,还还取决于电路原来的状态。也就是说时序电路取决于电路原来的状态。也就是说时序电路能记住电路的原有状态能记住电路的原有状态,这种忆功能是靠这种忆功能是靠“双稳双稳态触发器态触发器”（flip-flop)来实现的，所以在讨论具来实现的，所以在讨论具体时序电路之前，要先介绍触发器。体时序电路之前，要先介绍触发器。flipflop4.1 概述时序电路现时的输出不仅取决于现时的输入,还f1&a&b反馈反馈两个输入端两个输入端两个输出端两个输出端01?010?011?Q00?保持原保持原状态状态不不允允许许记忆功能的实现记忆功能的实现&a&b反馈两个输入端两个输出端01?010?011?Q002基本基本RS触发器的功能表触发器的功能表保持原状态保持原状态0 11 0不允许不允许 QRD SD1 10 11 00 0RDSDdirectlyResetSet基本RS触发器的功能表保持原状态 QRD SD1 31.基本基本 RS触发器触发器是双稳态器件，只要令是双稳态器件，只要令RD=SD=1，触发器即保持原态。稳态情况下，触发器即保持原态。稳态情况下，两输出互补。一般定义两输出互补。一般定义Q为触发器的状态。为触发器的状态。2.在控制端加入负脉冲，可以使触发器状态变化。在控制端加入负脉冲，可以使触发器状态变化。SD端加入负脉冲，使端加入负脉冲，使Q=1，SD称为称为“置位置位”或或“置置1”端。端。RD端加入负脉冲，使端加入负脉冲，使Q=0，RD称为称为“复位复位”或或“清清0”端。端。小结小结1.基本 RS触发器是双稳态器件，只要令RD=SD=1，触发4&a&b保持原状态保持原状态0 11 0不定状态不定状态 QRD SD1 10 11 00 01 基本基本 RS触发器触发器 4.2 触发器的基本形式触发器的基本形式&a&b保持原状态 QRD SD1 11 52 同步同步 RS触发器（触发器（时钟时钟RS)&c&d&a&bCP时钟信号时钟信号直接置直接置0或置或置12 同步 RS触发器（时钟RS)&c&d&a&bCP时钟信号6&c&d&a&bCPCP=0时时011触发器保持原态触发器保持原态CP=1时时1&c&d&a&bCP&c&d&a&bCPCP=0时011触发器保持原态CP=1时7简化的功能表简化的功能表Qn+1-下一状态（下一状态（CP过后）过后）Qn-原状态原状态RDSDRSCQ逻辑符号逻辑符号Qn+1=S+RQnRS=0特性方程特性方程疑团阵阵疑团阵阵简化的功能表Qn+1-下一状态（CP过后）Qn-8例：例：画出画出RS触发器的输出波形触发器的输出波形。CPRSQSet使输出全为使输出全为1CP撤去后撤去后状态不定状态不定Reset例：画出RS触发器的输出波形。CPRSQSet使输出全为19电平触发电平触发触发器的触发器的计数状态计数状态空翻空翻&c&d&a&bCPRS01001T触发器触发器电平触发触发器的空翻&c&d&a&bCPRS01001T触10100101110假设起始假设起始Q=010&c&d&a&bCP101010空翻空翻100101110假设起始Q=010&c&d&a&bCP1011 电平触发的触发器在接成计数状态时电平触发的触发器在接成计数状态时会产生会产生空翻空翻现象现象(即即CP=1期间，输出期间，输出状态翻转若干次，因而不能正常计数。状态翻转若干次，因而不能正常计数。)。克服空翻现象的方法之一是克服空翻现象的方法之一是:采用主从采用主从触发方式。触发方式。注意注意 电平触发的触发器在接成计数状态时会产生空翻现象(即12R2S2CF从从CPR1S1CF主主反相，不能反相，不能同时工作同时工作主从触发方式主从触发方式T 触发器的电路结构触发器的电路结构互补脉冲互补脉冲R2S2CF从CPR1S1CF主反相，不能同时工作主从触发方13主从触发方式主从触发方式T 触发器的工作原理触发器的工作原理10F主打开主打开F从从关闭关闭输出反输出反馈到馈到F主主R2S2CF从从CPR1S1CF主主CP主从触发方式T 触发器的工作原理10F主打开F从关闭输出反1401F主主输出输出送到送到F从从CPF主主关闭关闭F从从打开打开0R2S2CF从从R1S1CF主主CP01F主输出CPF主关闭F从打开0R2S2CF从R1S1CF15综合上述分析，综合上述分析，主从触发器来一个主从触发器来一个CP 只能翻转一次。只能翻转一次。前沿处，输前沿处，输出交叉反馈出交叉反馈到到F主主。后沿处，输后沿处，输出传递到出传递到F从从翻转完成。翻转完成。CPRDSDCQCP边沿边沿处翻转处翻转CP负沿负沿处翻转处翻转逻辑符号：逻辑符号：时序图：时序图：QCP综合上述分析，主从触发器来一个CP 只能翻转一次。前沿处，输163.T触发器触发器R2S2CF从从R1S1CF主主CPTT=0时时CP不起作不起作用，不计数；用，不计数；T=1时与时与T相同。相同。CP3.T触发器R2S2CF从R1S1CF主CPTT=0时CP不17功能表功能表RDSDCQT逻辑符号逻辑符号:时序图：时序图：CPQT特性方程特性方程功能表RDSDCQT逻辑符号:时序图：CPQT特性方程184.JK触发器触发器R2S2CF从从R1S1CF主主CPKJJK触发器的触发器的功能最完善，功能最完善，有两个控制有两个控制端端J、K。4.JK触发器R2S2CF从R1S1CF主CPKJJK触发19JK触发器的工作原理：触发器的工作原理：=0=0被封锁被封锁保持原态保持原态J=K=0时：时：R2S2CF从从R1S1CF主主CPKJCPJK触发器的工作原理：=0=0被封锁保持原态J=K=0时：R20=1=1相当于相当于T触触发器发器T=1R2S2CF从从R1S1CF主主CPKJJ=K=1时：时：CP=1=1相当于T触发器T=1R2S2CF从R1S1CF主CP21=0=1 Qn=0时时01Qn+1=11J=1，K=0时：时：分两种情况分两种情况（Q=0,Q=1）R2S2CF从从R1S1CF主主CPKJCP=0=1 Qn=0时01Qn+1=11J=1，K=0时：R222=0=1 Qn=1时时1000F主主被封被封保持原态保持原态Qn+1=1R2S2CF从从R1S1CF主主CPKJJ=1，K=0时时CP=0=1 Qn=1时1000F主被封Qn+1=1R2S2C23=1=0Qn+1=0同样原理：同样原理：J=0，K=1时：时：R2S2CF从从R1S1CF主主CPKJCP=1=0Qn+1=0同样原理：J=0，K=1时：R2S2CF24J K Qn+1 0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 1 1 功能表功能表逻辑符号逻辑符号RDSDCQKJnQ00 00 11 01 10001111Qn01特性方程特性方程Qn+1=J +KnQJ K Qn+1 0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 1 25时序图时序图JQCPKJQ 保持保持T时序图JQCPKJQ 保持T265.D触发器触发器R2S2CF从从R1S1CF主主CP DQn+1=J +KnQ5.D触发器R2S2CF从R1S1CF主CPDQn+1 27主从触发方式在功能表中一般用主从触发方式在功能表中一般用“”表示。表示。主从型主从型D触发器功能表触发器功能表逻辑符号逻辑符号CQD特性方程特性方程主从触发方式在功能表中一般用“”表示。主从型D触发器28小结：小结：从逻辑功能来看：从逻辑功能来看：1.基本基本RS触发器触发器2.同步同步RS触发器触发器3.T和和T触发器触发器4.JK触发器触发器5.D触发器触发器逻辑符号逻辑符号功能表功能表特性方程特性方程小结：从逻辑功能来看：1.基本RS触发器2.同步RS触发29从电路结构及触发方式来看从电路结构及触发方式来看:基本基本RS触发器触发器直接置位复位直接置位复位加上时钟脉冲来同步加上时钟脉冲来同步难於协调工作难於协调工作电平触发电平触发有空翻有空翻主从型结构主从型结构主从触发主从触发不允许在不允许在CP=1期间有干扰，期间有干扰，否则可能产生误动作否则可能产生误动作。维阻型结构维阻型结构边沿触发方式边沿触发方式从电路结构及触发方式来看:基本RS触发器直接置位复位加上时钟30以主从触发的以主从触发的D触发器为例：触发器为例：CPDQ干扰干扰t1t2正确的输正确的输出波形出波形假设在假设在CP=1期间期间 D有一干扰有一干扰主从型的主从型的D触发器的触发器的输出波形如何？输出波形如何？以主从触发的D触发器为例：CPDQ干扰t1t2正确的输出波形31CPDQt1t2R2S2CF从从R1S1CF主主CP D第一个第一个CP到来时，到来时，Q翻转。翻转。1CPDQt1t2R2S2CF从R1S1CF主CPD第一个CP32CPDQt1t2第一个第一个CP的下降沿，的下降沿，Q翻转，翻转，输出反馈到输出反馈到F主主的输入。的输入。1010R2S2CF从从R1S1CF主主CP DCPDQt1t2第一个CP的下降沿，Q翻转，输出反馈到F主的33CPDQt1t2由于由于S1=0，t1时刻时刻Q翻转为翻转为0。10100R2S2CF从从R1S1CF主主CP DCPDQt1t2由于S1=0，t1时刻Q翻转为0。101034CPDQt1t2t2时刻时刻Q会再变会再变为为1 吗？吗？10100R2S2CF从从R1S1CF主主CP DCPDQt1t2t2时刻Q会再变为1 吗？10100R2S35CPDQt1t21010010由于由于D=1,所以所以F主主被封。被封。D变为变为1后，后，Q并不翻转为并不翻转为1。R2S2CF从从R1S1CF主主CP D！CPDQt1t21010010由于D=1,所以F主被封。D变36CPDQt1t21010010第二个第二个 CP的下降沿，的下降沿，F从按从按F主的输出翻转。主的输出翻转。01R2S2CF从从R1S1CF主主CP DCPDQt1t21010010第二个 CP的下降沿，F从按F37由于由于D在在CP=1期间有干扰，便产生了错误的期间有干扰，便产生了错误的输出。因此，主从触发器不允许在输出。因此，主从触发器不允许在CP=1期间有干期间有干扰，否则可能产生误动作。扰，否则可能产生误动作。CPDQt1t2由于D在CP=1期间有干扰，便产生了错误的输出。因此，主从触38 边沿触发方式边沿触发方式为了免除为了免除CP=1期间输入控制电平不许改变期间输入控制电平不许改变的限制，采用的限制，采用边沿触发边沿触发方式。其特点是：触发方式。其特点是：触发器只在时钟跳变时刻发生翻转，而在器只在时钟跳变时刻发生翻转，而在CP=1或或CP=0期间，控制端的任何变化都不影响输出。期间，控制端的任何变化都不影响输出。如果翻转发生在上升沿就叫如果翻转发生在上升沿就叫“上升沿触发上升沿触发”或或“正边沿触发正边沿触发”。如果翻转发生在下降沿。如果翻转发生在下降沿就叫就叫“下降沿触发下降沿触发”或或“负边缘触发负边缘触发”。下面。下面以边缘触发的以边缘触发的D触发器为例讲解。触发器为例讲解。边沿触发方式为了免除CP=1期间输入控制电平不许改变的限制39&e&f&c&d&a&bDCP设原态设原态Q=0，并设，并设D=1。1CP=0期间：期间：(1)c、d被锁，被锁，c、d的输出均为的输出均为1。00110输出保持原状态输出保持原状态不变不变&e&f&c&d&a&bDCP设原态Q=0，并设D=1。1C401(2)c=1、d=1反馈到反馈到a、b的输入，的输入，a、b输出输出为为0、1。001111010&e&f&c&d&a&bDCPCP=0期间：期间：1(2)c=1、d=1反馈到a、b的输入，a、b输出为041CP正沿到达时正沿到达时:c、d开启，使开启，使c=1，d=0。11110110Q翻转为翻转为101&e&f&c&d&a&bDCPCP正沿到达时:11110110Q翻转为101&e&f&c&42&e&f&c&d&a&bDCPCP正沿过后：正沿过后：d=0将将c封锁封锁,并使并使b=1，维持，维持d=0。11001因此以后因此以后CP=1期期间间D的变化不影的变化不影响输出。响输出。001维持线维持线阻塞线阻塞线&e&f&c&d&a&bDCPCP正沿过后：11001因此以43边沿触发的边沿触发的D触发器功能表触发器功能表正沿触发正沿触发CQ正沿正沿触发触发DCPDQCPD触发器的输出波形触发器的输出波形边沿触发的D触发器功能表正沿触发CQ正沿触发DCPDQCPD44简化的功能表简化的功能表特性方程特性方程DCQ负沿负沿触发触发CQ正沿正沿触发触发D简化的功能表特性方程DCQ负沿触发CQ正沿触发D45CIQCIQ正电位触发正电位触发负电位触发负电位触发小结小结:触发方式在逻辑符号中的表示触发方式在逻辑符号中的表示CIQ负沿触发负沿触发CIQ正沿触发正沿触发1.2.CIQCIQ正电位触发负电位触发小结:触发方式在逻辑符号中463.QCIQCIQCI主从型正沿触发主从型正沿触发主从型负沿触发主从型负沿触发CPCP?(-:3.QCIQCIQCI主从型正沿触发主从型负沿触发CPCP?47*在应用触发器时，要特别注意触发形在应用触发器时，要特别注意触发形式，否则很容易造成整个数字系统工式，否则很容易造成整个数字系统工作不正常。作不正常。*边沿触发抗干扰能力强，且不存在边沿触发抗干扰能力强，且不存在空翻，应用较广泛。空翻，应用较广泛。*在应用触发器时，要特别注意触发形式，否则很容易造成整个48一、一、JK触发器转换成触发器转换成D触发器触发器CQKJD CP4.3 触发器逻辑功能的转换触发器逻辑功能的转换一、JK触发器转换成D触发器CQKJDCP4.3 触发器49二、二、JK触发器转换成触发器转换成T触发器触发器CQKJTCP二、JK触发器转换成T触发器CQKJTCP50三、三、D触发器转换成触发器转换成T触发器触发器CQDCP三、D触发器转换成T触发器CQDCP514.4 应用举例应用举例例：例：四人抢答电路。四人抢答电路。四人参加比赛，每人一个按四人参加比赛，每人一个按钮，其中一人按下按钮后，相应的指示灯亮。钮，其中一人按下按钮后，相应的指示灯亮。并且，其它钮再按下并且，其它钮再按下,不起作用。不起作用。电路的核心是电路的核心是74LS175四四D触发器。它触发器。它的内部包含了四个的内部包含了四个D触发器，各输入、触发器，各输入、输出以字头相区别，管脚图见下页。输出以字头相区别，管脚图见下页。4.4 应用举例例：四人抢答电路。四人参加比赛，每人一个按52CLRD CPQCLRD CPQCLRD CPQCLRD CPQ1Q1D2Q2DGND4Q4D3Q3D时钟时钟清零清零USC公用清零公用清零公用时钟公用时钟74LS175管脚图管脚图CLRD CPQCLRD CPQCLRD CPQCLR53+5VD1D2D3D4 CLRCP赛前先清零赛前先清零0输出为零输出为零发光管不亮发光管不亮CP&1&2&2清零清零+5VD1D2D3D4 CLRCP赛前先清零0输出为零CP&54D1D2D3D4 CLRCP+5V1反相端都为反相端都为11开启开启CP&1&2&2清零清零D1D2D3D4 CLRCP+5V1反相端都为11开启CP&55D1D2D3D4 CLRCP+5V若有一按钮被按下，若有一按钮被按下，比如第一个钮。比如第一个钮。=1=00被封被封这时其它按钮被这时其它按钮被按下也没反应。按下也没反应。0CP&1&2&2清零清零D1D2D3D4 CLRCP+5V若有一按钮被按下，比如第一56第四章第四章 结束结束 数字电子技术数字电子技术第四章 数字电子技术57