第四集成触发器

,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第四集成触发器,5.1 概 述,触发器Flip Flop，简写为FF是具有记忆功能的单元电路，由门电路构成，专门用来接收存储输出0、1代码。它有双稳、单稳态和无稳态触发器多谐振荡器等几种。本章所介绍的是双稳态触发器,即其输出有两个稳定状态0、1。,2,只有输入触发信号有效时，输出状态才有可能转换；否那么，输出将保持不变。,双稳态触发器按功能分为RS、JK、D、T和T型触发器。,按构造分为根本、同步、主从、维持阻塞和边沿型触发器。,按触发工作方式分为上升沿、下降沿边沿触发器和高电平、低电平电平触发器。,3,一、电路组成,根本RS触发器是一种最简单的触发器，是构成各种触发器的根底。它由两个与非门或者或非门的输入和输出穿插连接而成，如图4.1所示，有两个输入端R和S又称触发信号端；R为复位端，当R有效时，Q变为0，故也称R为置0端；S为置位端，当S有效时，Q变为1，称S为置“1端；还有两个互补输出端Q和 Q：当Q=1，Q=0；反之亦然,5.2 根本RS触发,4,图5.1 根本RS触发器a 逻辑图;b 逻辑符号；c 逻辑符号,！方框下面的两个小圆圈表示输入低电平有效,5,二、功能分析,触发器有两个稳定状态。Qn为触发器的原状态现态，即触发信号输入前的状态；Qn+1为触发器的新状态次态，即触发信号输入后的状态。其功能可采用状态表、驱动表、特性方程、逻辑符号图以及状态图、波形图来描述。,1.状态表,如图5.1a所示可知:,6,表5.1 状态表,输 入,输出,逻辑功能,R S,Q,n,Q,n+1,0 0,0,不定,1,0 1,0,0,置0,1,0,1 0,0,1,置1,1,1,1 1,0,0,保持不变,1,1,该触发器有置“0、置“1、保持功能。R与S均为低电平有效。当R、S均为低电平时，输出状态不定。,！由状态表可转换为驱动表,7,图5.2 卡诺图,2、特性方程,据表5.1画出卡诺图如图5.2所示，化简得：,R+S=1(约束条件),8,图5.3 状态图,3、状态图,如图5.3所示。图中,圆圈表示状态的个数，箭头表示状态转换的方向，箭头线上标注的触发信号取值表示状态转换的条件。,9,图5.4 波形图,4、波形图,如图5.4所示，画图时应根据功能表来确定各个,时间段Q与 Q 的状态。,10,根本触发器的特点总结：,1有两个互补的输出端，有两个稳定的状态。,2有复位Q=0、置位Q=1、保持原状态三种功能。,3R为复位输入端，S为置位输入端，可以是低电平有效，也可以是高电平有效，取决于触发器的构造。,4由于反响线的存在，无论是复位还是置位，有效信号只需要作用很短的一段时间，即“一触即发。,11,【思考题】,1.根本RS触发器有几种功能？RS各在什么时候有效?,2.触发器有哪几种类型？,3.根本RS触发器的逻辑功能表示方法有哪几种？,12,给触发器加一个时钟控制端CP，只有在CP端上出现时钟脉冲时，触发器的状态才能变化。这种触发器称为同步触发器。,一同步RS触发器的电路构造,5.3,同步触发器,13,二逻辑功能,当CP0时，控制门G3、G4关闭，触发器的状态保持不变。,当CP1时，G3、G4翻开，其输出状态由R、S端的输入信号决定。,同步RS触发器的状态转换分别由,R,、,S,和,CP,控制，其中，,R、S,控制状态转换的方向；,CP,控制状态转换的时刻。,表5.2 功能表,CP,R S,Q,n,+1,功能,1,1,1,1,0 0,0 1,1 0,1 1,Q,n,0,保持,置1,置0,不定,14,三触发器功能的几种表示方法,触发器的功能除了可以用功能表表示外，还有几种表示方法：,1、特性方程,由功能表画出卡诺图得特性方程：,15,2、状态转换图,状态转换图表示触发器从一个状态变化到另一,个状态或保持原状不变时，对输入信号的要求。,16,3、波形图,触发器的功能也可以用输入输出波形图直观地表示出来。,17,四同步触发器存在的问题空翻,由于在CP=1期间，G3、G4门都是开着的，都能接收R、S信号，所,以，如果在CP=1期间R、S发生屡次变化，那么触发器的状态也可能,发生屡次翻转。,在一个时钟脉冲周期中，触发器发生屡次翻转的现象叫做空翻。,18,5.3.2、D触发器,1、特性方程,2、D触发器的特性表,D,0,0,0,0,1,0,1,0,1,1,1,1,19,3、D触发器的状态转换图,20,CMOS主从构造的边沿触发器,21,5.3.3、同步JK触发器,1、特性方程,2、JK触发器的特性表,0,1,1,1,1,0,1,1,1,1,0,1,1,0,0,1,0,1,1,0,0,0,1,0,1,1,0,0,0,0,0,0,K,J,22,3、JK触发器的状态转换图,23,&,1,&,1,&,&,R,D,Q,Q,S,D,CP,J,K,2,1,R,D,S,D,负边沿JK触发器,24,5.3.4、同步T触发器,1、特性方程,2、T触发器的特性表,T,0,0,0,0,1,1,1,0,1,1,1,0,25,3、T触发器的状态转换图,T,=0,T,=1,T,=1,T,=0,0,1,26,主从RS触发器,的缺点：使用时,有约束条件RS=0。,1电路构造,为此，将触发器,的两个互补的输出,端信号通过两根反,馈线分别引到输入,端的G,7,、G,8,门，这,样，就构成了JK触,发器。,主从JK触发器,无空翻触发器,27,2逻辑功能,(1功能表：,2特性方程：,表5.3 状态表,CP,J K,Q,n+1,功能,1,1,1,1,0 0,0 1,1 0,1 1,Q,n,0,1,保持,置0,置1,翻转（计数）,28,3状态转换图,29,4时序图波形图,下降沿触发。,异步输入端的作用：,当异步复位端有效时，触发器直接复零；当异步置位端有效时，触发器直接置位，与CP脉冲无关。,画图时要注意以下两点：,！在J=K或J=K=1两种情况下，触发器具备什么逻辑功能？同学自己推导,30,【思考题】,1.负边沿触发器的CP脉冲何时有效？,2.负边沿触发器如何抑制空翻和振荡?,3.T和T触发器有何功能?,31,5.4.2,边沿触发器,一、利用CMOS传输门的边沿触发器,1电路构造:由CMOS逻辑门和CMOS传输门组成主从D触发器。,由于引入了传输门，该电路虽为主从构造，却没有一次变化问题，具有边沿触发器的特性。,32,2工作原理,触发器的触发翻转分为两个节拍：,1当CP 变为1时，TG1开通，TG2 关闭。主触发器接收D信号。同,时，TG3 关闭，TG4开通，从触发器保持原状态不变。,2当CP 由1变为 0 时，TG1关闭，TG2 开通，主触发器自保持。同,时，TG3开通，TG4关闭，从触发器接收主触发器的状态。,33,1)电路工作原理,维持阻塞式D触发器由钟控RS触发器、引导门和4根直流反响线组成，如图4-5所示。图中，RD、SD为直接置0、置1端，其操作不受CP控制，因此也称异步置0、置1端。当RDSD=01时，使得Q=1;3门、6门锁定，,由于 ，因而Q=0，无论CP和输入信号处于什么状态，都能保证触发器可靠置0。,二.维持阻塞式D触发器,34,图 5.5 维持阻塞式D触发器,35,三、利用传输延迟时间的边沿触发器,图是利用门传输延迟时间构成的边沿JK触发器逻辑电路。图中的两个与或非门构成根本RS触发器，两个与非门(1、2门)作为输入信号引导门，而且在制作时已保证与非门的延迟时间大于根本RS触发器的传输延迟时间。,图 5.6 负边沿JK触发器,36,利用门传输延迟时间构成的边沿JK触发器是在,CP,下降沿产生翻转，翻转方向决定于,CP,下降前瞬间的,J、K,输入信号。它只要求输入信号在,CP,下降沿到达之,前，在与非门1、2转换过程中保持不变，而在,CP,=0,及,CP,=1期间，,J、K,信号的任何变化都不会影响触发,器的输出。因此这种触发器比维持阻塞式触发器在,数据输入端具有更强的抗干扰能力。,其波形图如图5-7所示。,37,图 5.7 边沿JK触发器的理想波形图,38,触发器功能的转换,1JKD,分别写出JK触发器和D触发器的特性方程,比较得：,画出逻辑图：,39,2JKTT,写出,T,触发器的特性方程：,与JK触发器的特性方程比,较，得：,J,=,T,，,K,=,T,。,令,T,=1，即可得,T,触发器。,40,2用,D,触发器转换成其他功能的触发器,1DJK,写出D触发器和JK触发器的特性方程：,比较两式，得：,画出逻辑图。,41,2DT,图b,3DT,图c,42,5.5 集成触发器的应用,例 1,设计一个3人抢答电路。3人A、B、C各控制一个按键开关,K,A,、K,B,、K,C,和一个发光二极管D,A,、D,B,、D,C,。谁先按下开关，谁的,发光二极管亮，同时使其他人的抢答信号无效。,43,利用触发器的“记忆作用，使抢答电路工作更可靠、稳定。,44,本章作业:,45,本章小结,1触发器有两个根本性质：1在一定条件下，触发器可维持在两种稳定状态0或1状态之一而保持不变；2在一定的外加信号作用下，触发器可从一个稳定状态转变到另一个稳定状态。,2描写触发器逻辑功能的方法主要有特性表、特性方程、驱动表、状态转换图和波形图(又称时序图)等。,3按照构造不同，触发器可分为：,(1)根本RS触发器。,(2)同步触发器，电平触发方式。,(3)主从触发器，脉冲触发方式。,(4)边沿触发器，边沿触发方式。,4根据逻辑功能的不同，触发器可分为：,(1)RS触发器 (2)JK触发器,(3)D触发器 (4)T触发器 T触发器,5同一电路构造的触发器可以做成不同的逻辑功能；同一逻辑功能的触发器可以用不同的电路构造来实现。,6利用特性方程可实现不同功能触发器间逻辑功能的相互转换。,46,谢谢！,47,汇报结束,谢谢大家,!,请各位批评指正,