数字电路集成触发器课件

2024/6/2511.1 1.1 触发器的概述触发器的概述1、触发器是构成时序逻辑电路的基本单元电路。2、触发器具有记忆功能，一个触发器只能存储一位二进制数码。3、触发器有三个基本特性：v有两个稳态，可分别表示二进制数码0和1，无外触发时可维持稳态；v外触发下，两个稳态可相互转换（称翻转）；v有两个互补输出端。4、触发器可以按照电路结构、触发方式、逻辑功能等进行分类。专题专题1 1基本基本RS触发器触发器2024/6/2521.2 由与非门构成的基本RS触发器1.电路组成及逻辑符号 表示低电平有效Reset为置0端（或复位端）Set为置1端（或置位端）1状态：Q1、Q 0 0状态：Q0、Q 1&Q QRSQ QG1&G21S 1R1S 1R2024/6/2532、基本RS触发器的工作原理&Q QRSQ QG1&G20 01 11 11 1有0出1全1出00 00 0次态次态Q n+1=0,Q n+1=1 触发器触发后状态为0，置0功能！1 归纳：归纳：只要基本RS触发器的两个输入端状态为：R=0 0，S=1 1，无论输出现态如何，次态总是为0 0，因此通常把R称作清零端清零端。当输入当输入R R=0,=0,S S=1=1时，时，2024/6/254&Q QRSQ QG1&G21 1次态Q n+1=1,Q n+1=0 0 00 00 01 11 1有0出1全1出01 1触发器触发后状态为1 1，置1功能！2归纳：归纳：只要基本RS触发器的两个输入端状态不同且输入端S=0 0 0 0，低电平有效态，无论输出现态如何，次态总是为1 1 1 1，因此通常把S 称作置置1 1端端。当输入当输入R R=1,=1,S S=0=0时，时，2024/6/255&Q QRSQ QG1&G21 1次态Q n+1=0,Q n+1=1 1 10 01 10 00 0触发器触发器现态Q Qn n=0=0，R R=1,=1,S S=1=1全1出0有0出11 1触发器触发器现态Q Qn n=1=1，R R=1,=1,S S=1=1次态Q n+1=1,Q n+1=0 触发器状态不变，保持功能！触发器状态不变，保持功能！3归纳：归纳：归纳：归纳：当基本当基本RSRS触发器的两输入端状态相同均为触发器的两输入端状态相同均为1 1 1 1时，都时，都处无效状态。输出不会发生改变，继续保持原来的状态。处无效状态。输出不会发生改变，继续保持原来的状态。因此在两个输入端同时为高电平时触发器起因此在两个输入端同时为高电平时触发器起保持功能保持功能保持功能保持功能。1 11 11 1全1出00 00 0有0出12024/6/256&Q QRSQ QG1&G20 0次态Q n+1=1,Q n+1=1 0 00 01 11 1有0出1 触发器的两个互非输出端出现相同的逻辑混乱情况，显然这是触发器正常工作条件下不允许发生的，因此必须加以防范。4归纳：归纳：归纳：归纳：当基本当基本RSRS触发器的两输入状态相同均为触发器的两输入状态相同均为时，都处有时，都处有效状态，此时互非输出无法正确选择指令而发生逻辑混乱。效状态，此时互非输出无法正确选择指令而发生逻辑混乱。我们把两输入同时为我们把两输入同时为的状态称为的状态称为禁止态禁止态禁止态禁止态，电路正常工作时，电路正常工作时不允许此情况发生。不允许此情况发生。有0出1当输入当输入R=0,S=0R=0,S=0时，时，2024/6/2573、基本RS触发器的功能表 功能表以表格的形式反映了触发器从现态Qn向次态Qn+1转移的规律。这种方法很适合在时序逻辑电路的分析中使用。Q Q n+1n+10 0 0禁止态禁止态0 0 1禁止态禁止态0 1 00 0“置置0”0 1 10 0“置置0”1 0 01 1“置置1”1 0 11 1“置置1”1 1 00 0 保持保持1 1 11 1 保持保持2024/6/2584 基本RS触发器逻辑功能的描述(1)特征方程S+R=1(约束条件)由于基本RS触发器不允许输入同时为低电平，所以加一约束条件。Q n+1=S+R Q n(2)状态图状态图可直观反映出触发器状态转换条件与状态转换结果之间的关系，是时序逻辑电路分析中的重要工具之一。0 01 12024/6/259通常用虚线或阴影表示触发器处于不定状态。置置置置1 1置置置置0 0禁止禁止禁止禁止 不定不定不定不定置置置置1 15.5.基本基本RSRS触发器的时序图触发器的时序图(设初态为设初态为0 0）保持保持保持保持2024/6/25101.3 由或非门构成的基本RS触发器1.电路组成及逻辑符号 表示高电平有效Reset为置0端（或复位端）Set为置1端（或置位端）1状态：Q1、Q 0 0状态：Q0、Q 11S 1R1S 1RQ QRSQ Q1111 G2 G12024/6/2511、或非门组成的基本RS触发器的真值表 R R高电平高电平有效置有效置0 0S S高电平高电平有效置有效置1 12024/6/2512利用基本RS触发器的记忆功能,消除机械开关振动引起的干扰脉冲。机械开关 （a）电路 (b)输出电压波形干扰干扰脉冲脉冲1.4应用举例2024/6/2513A A有有0 0就置就置1 1B B有有0 0就置就置0 0利用基本RS触发器消除机械开关振动的影响（a）电路 （b）电压波形2024/6/2514作业题：作业题：思考题：基本RS触发器如何实现了记忆功能？本节小结：本节小结：1、基本RS触发器逻辑功能、逻辑符号及函数表达式；2、基本RS触发器应用简介。2024/6/2515导入新课专题专题2 2钟控触发器钟控触发器基本RS触发器的触发方式（动作特点）：逻辑电平直接触发（由输入信号直接控制）。在实际工作中，要求触发器按统一的节拍进行状态更新。同步触发器（时钟触发器或钟控触发器）：具有时钟脉冲CP控制的触发器。该触发器状态的改变与时钟脉冲同步。同步触发器的状态更新时刻：受CP输入控制。触发器更新为何种状态：由触发输入信号决定。2024/6/2516.1 钟控钟控RS触发器触发器RS&G3&G4QQCPCPG2G1&1、电路组成及逻辑符号、电路组成及逻辑符号触发方式：电平触发方式。在CP=1时，触发器的状态才由输入信号R和S来决定。在CP=0期间，G3、G4被封锁，触发器状态保持不变。1S C1 1R1S C1 1R2024/6/25172、钟控RS触发器工作原理&G2G1SDRD&G3&G4RSQQ因为CP=0，所以G3和G4 的输出全为1，而G1 和G2是基本RS 触发器，其输入端为1，则触发器状态不变。保持功能！当时钟脉冲CP=时的情况：1CPCP是异步置置端，电路工作时使之为：SDRD2024/6/2518时钟脉冲CP=1 1时的情况：2则触发器次态Qn+1=1，Qn+1=01)当输入R=0，S=1时，G3输出为，G4输出为CPCP&G2G1SDRD&G3&G4RSQQ1 11 11 11 10 00 01 11 10 01 1所以R=0，S=1时，触发器有置功能。2024/6/2519时钟脉冲CP=1 1时的情况：2则触发器次态Qn+1=0，Qn+1=12)当输入R=1，S=0时，G3输出为0，G4输出为1CPCP&G2G1SDRD&G3&G4RSQQ1 11 11 11 10 00 01 10 01 1所以R=1，S=0时，触发器有置0功能。2024/6/2520时钟脉冲CP=1 1时的情况：23)当输入R=0，S=0时，G3输出为1，G4输出为1。所以R=0，S=0时，触发器有保持功能。&G2G1SDRD&G3&G4RSQQCPCP1 11 11 10 0则触发器次态Qn+1=Qn，Qn+1=Qn 同于基本RS触发器保持功能！2024/6/2521时钟脉冲CP=1 1时的情况：2)当输入R=，S=时，G3输出为，G4输出为。所以R=，S=时，触发器输出状态不定，禁止。&G2G1SDRD&G3&G4RSQQCPCP1 11 11 10 0则触发器次态Qn+1=，Qn+1=同于基本RS触发器禁止状态！2024/6/25223、钟控RS功能表(CP1期间，RS有效)R为高电平有效触发 S为高电平有效触发 R、S不允许同时有效2024/6/25234 钟控RS触发器逻辑功能的描述(1)(1)特征方程特征方程S R=0(约束条件)由于基本RS触发器不允许输入同时为低电平，所以加一约束条件。(2)(2)状态图状态图0 01 1Q n+1=S+R Q n（CP=1有效）有效）2024/6/2524（）工作波形（又称为时序图，设初态为设初态为0 0）置置置置1 1保持保持保持保持置置置置0 0置置置置1 12024/6/25252.2 钟控D触发器1.电路组成及逻辑符号电路组成及逻辑符号G3G4CPCPG2G1DQQ&G51&1D C1 1D C1触发方式：电平触发方式。在CP=1时，触发器的状态才由输入信号D决定。在CP=0期间，G3、G4被封锁，触发器状态保持不变。2024/6/25262、钟控D触发器工作原理 G3和G4 的输出全为1，则触发器状态不变。保持功能！当时钟脉冲CP=时的情况：1G3G4CPCPG2G1DQQ&G51&时钟脉冲CP=1 1时的情况：2则触发器次态Qn+1=0，Qn+1=1当输入D=0时，G3输出为1，G4输出为0当输入D=1时，G3输出为0，G4输出为1则触发器次态Qn+1=1，Qn+1=0Q n+1=D（CP=1有效）有效）特性方程：2024/6/2527作业题：作业题：思考题：钟控JK触发器的功能有哪些？小结：小结：1、钟控RS触发器逻辑功能分析。2、钟控触发器的逻辑符号，特性方程，时序图等介绍。2024/6/2528同步触发器在一个CP脉冲作用后，出现两次或两次以上翻转的现象称为空翻。同步RS触发器的空翻现象 1 12 23 3下面介绍几种能克服空翻的触发器。专题专题3 3边沿触发器边沿触发器3.1 导入新课2024/6/25293.2 主从JK触发器 主从型JK触发器在CP为“1”期间，主触发器接收输入信号且被记忆下来，而从触发器被封锁不能动作；当CP下降沿到来时，从触发器被解除封锁，接收主触发器在CP为1期间记忆下来的状态作为控制信号，使从触发器的输出状态按照主触发器的状态发生变化；之后，由于主触发器在CP0期间被封锁，状态不再发生变化，因此，从触发器也就保持了CP下降沿到来时的状态不再发生变化。所以，主从型JK触发器的输出状态在CP脉冲的下降沿变化。1、主从JK触发器的结构（略）2024/6/25302、主从JK触发器的逻辑功能J0，K0时，触发器无论现态如何，次态Qn+1Qn，保持保持功能；当J1，K0时，无论触发器现态如何，次态Qn+11，置置1 1功能；当J0，K1时，无论触发器现态如何，次态Qn+10；置置0 0功能；当J1，K1时，无论触发器现态如何，次态Qn+1 Qn 翻转翻转功能。结论：结论：JK不同时，输出次态总是随着J的变化而变化；JK均为0时，输出保持不变；JK均为1时，输出发生翻转。2024/6/25314、逻辑符号QQS SR RC1C11K1K1J1JRDSDCPCP KJ3、特征方程5、状态图 J=1、K=J=、K=1J=0、K=J=、K=01 10 02024/6/25326、JK触发器功能真值表CPCPJ KQnQn+1功能功能0 000保持0 011保持0 100置“0”0 110置“0”1 001置“1”1 011置“1”1 101翻转1 110翻转2024/6/2533置置置置1 1置置置置0 0翻转翻转翻转翻转保持保持保持保持7、JK触发器时序波形图2024/6/25343.3 边沿D触发器 维持阻塞维持阻塞D D触发器的次态仅取决于触发器的次态仅取决于CPCP信号上升沿到达前信号上升沿到达前的一瞬间（这一时刻与上升沿到达时的间隔趋近于零但不等的一瞬间（这一时刻与上升沿到达时的间隔趋近于零但不等于零）输入的逻辑状态，而在这一瞬间之前和之后，输入的于零）输入的逻辑状态，而在这一瞬间之前和之后，输入的状态变化对输出不能够产生影响。显然，状态变化对输出不能够产生影响。显然，D D触发器可以有效触发器可以有效地抑制地抑制“空翻空翻”，增强了触发器的抗干扰能力，提高了电路，增强了触发器的抗干扰能力，提高了电路工作的可靠性。工作的可靠性。1、边沿D触发器的动作特点2024/6/25352、D触发器逻辑功能的描述（1）特征方程 D=1（3）状态图0 01 1 D=0D=0D=1S SR RC1C1D DRDSDCPCPDQQ（2）逻辑符号2024/6/25361、触发器的功能分类、触发器的功能分类l（1）按照逻辑功能分类v按照逻辑功能的不同特点，通常将时钟控制的触发器分为RS、JK、D、T 四种类型。v如果将JK触发器的J和K相连作为T输入端就构成了T触发器。3.4 3.4 触发器的功能分类及相互转换触发器的功能分类及相互转换2024/6/2537v触发器按照电路结构不同触发器按照电路结构不同，可以分为基本RS触发器、同步触发器、主从型触发器、边沿触发器等几种类型。触发器的电路结构不同，其触发翻转方式和工作特点也不相同。具有某种逻辑功能的触发器可以用不同的电路结构实现，同样，用某种电路结构形式也可以构造出不同逻辑功能的触发器。l2、按照电路结构分类、按照电路结构分类2024/6/2538v触发器按功能触发器按功能分有RS、JK、D、T、T 5种类型，但最常见的集成触发器是JK触发器和D触发器。T、T触发器没有集成产品，需要时，可用其他触发器转换成T或T触发器。JK触发器与D触发器之间的功能也是可以互相转换的。所谓逻辑功能的转换，就是将一种类型的触发器，通过外接一定的逻辑电路后转换成另一类型的触发器。3、不同类型时钟触发器的相互转换、不同类型时钟触发器的相互转换2024/6/2539触发器类型转换示意图触发器类型转换示意图触发器类型转换示意图触发器类型转换示意图2024/6/2540v转换步骤为：转换步骤为：写出已有触发器和待求触发器的特性方程。变换待求触发器的特性方程，使之形式与已有触发器的特性方程一致。比较已有触发器和待求触发器的特性方程，根据两个方程相等的原则求出转换逻辑。根据转换逻辑画出逻辑电路图。2024/6/25411.从JK触发器转换成其他功能的触发器v（1）从JK型到D型的转换v（2）从JK型到T（T）型的转换v（3）从JK触发器到RS触发器转换JK触发器转换成其他功能的触发器 2024/6/2542v2.从从D触发器转换成其他功能的触发器触发器转换成其他功能的触发器（1）从D型到JK型的转换（2）从D型到T型的转换（3）从D型到T型的转换 D触发器转换成其他功能的触发器 2024/6/2543作业题：作业题：P P小结：小结：1、主从触发器逻辑功能分析及逻辑符号；2、边沿触发器功能，逻辑符号，特性方程，波形图等介绍。思考题：D触发器功能如何转换形JK触发器？2024/6/25441、电路功能、电路功能v该电路具有如下功能：(1)开关S为总清零及允许抢答控制开关(可由主持人控制)。当开关被按下时抢答电路清零，松开后则允许抢答。由抢答按钮开关实现抢答信号的输入。(2)若有抢答信号输入(开关S1S3中的任何一个开关被按下)时，与之对应的指示灯被点亮。此时再按其他任何一个抢答开关均无效，指示灯仍“保持”第一个开关按下时所对应的状态不变。v如图所示,电路可作为抢答信号的接收、保持和输出的基本电路。S为手动清零控制开关，S1S3为抢答按钮开关。任务任务任务任务 抢答器电路设计与安装抢答器电路设计与安装抢答器电路设计与安装抢答器电路设计与安装2024/6/2545抢答器电路 2024/6/25462、电路连接、电路连接 检测所用的器件，按上图连接电路，先在电路板上插接好IC器件。在插接器件时，要注意IC芯片的豁口方向(都朝左侧)，同时要保证IC管脚与插座接触良好，管脚不能弯曲或折断。指示灯的正、负极不能接反。在通电前先用万用表检查各IC的电源接线是否正确。2024/6/25473、电路调试、电路调试 首先按抢答器功能进行操作，若电路满足要求，说明电路没有故障；若某些功能不能实现，就要设法查找并排除故障。排除故障可按信息流程的正向(由输入到输出)查找，也可按信息流程的逆向(由输出到输入)查找。例如，当有抢答信号输入时，观察对应指示灯是否点亮，若不亮，可用万用表(逻辑笔)分别测量相关与非门输入、输出端电平状态是否正确，由此检查线路的连接及芯片的好坏。若抢答开关按下时指示灯亮，松开时又灭掉，说明电路不能保持，此时应检查与非门相互间的连接是否正确，直至排除全部故障为止。2024/6/2548 4、电路功能试验、电路功能试验 (1)按下清零开关S后，所有指示灯灭。(2)按下S1S3中的任何一个开关(如S1)，与之对应的指示灯(VD1)应被点亮，此时再按其他开关均无效。(3)按总清零开关S，所有指示灯应全部熄灭。(4)重复步骤(2)和(3)，依次检查各指示灯是否被点亮。