第四章 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,*,第五章 触发器,5.2,主从触发器,5.3,边沿触发器,5.4,集成触发器,5.1,基本触发器,5.1,基本触发器,一、基本,RS,触发器,1,用与非门组成的基本,RS,触发器,（,1,）电路结构,:,由两个门电路交叉连接而成。,置,0,端,置,1,端,低电平有效,触发器有两个互补的输出端，,（,2,）逻辑功能,当,Q,=1,，,=0,时，称为触发器的,1,状态。,当,=1,，,Q,=0,时，称为触发器的,0,状态。,Q,n+1,R S,功能,Q,n,功能表,0 1,0,1,1,1,0,0,置,0,0,0,0,1,1,R,称为置,0,输入端,低电平有效,Q,n+1,R S,功能,Q,n,功能表,0 1,置,0,0,0,0,1,触发器有两个互补的输出端，,（,2,）逻辑功能,当,Q,=1,，,=0,时，称为触发器的,1,状态。,当,=1,，,Q,=0,时，称为触发器的,0,状态。,1 0,1,0,0,0,1,1,1,置,1,1,1,0,1,S,称为置,1,输入端,低电平有效,Q,n+1,R S,功能,Q,n,功能表,0 1,置,0,0,0,0,1,触发器有两个互补的输出端，,（,2,）逻辑功能,当,Q,=1,，,=0,时，称为触发器的,1,状态。,当,=1,，,Q,=0,时，称为触发器的,0,状态。,1 0,置,1,1,1,0,1,1 1,1,1,1,1,0,0,0,0,1,0,1,1,保持,Q,n+1,R S,功能,Q,n,功能表,0 1,置,0,0,0,0,1,触发器有两个互补的输出端，,（,2,）逻辑功能,当,Q,=1,，,=0,时，称为触发器的,1,状态。,当,=1,，,Q,=0,时，称为触发器的,0,状态。,1 0,置,1,1,1,0,1,1 1,0,0,1,1,1,1,0,1,1,0,1,1,保持,0 0,不定,0,1,（,3,）波形分析,例,5.1.1,在用与非门组成的基本,RS,触发器中，设初始状态为,0,，已知输入,R,、,S,的波形图，画出两输出端的波形图。,逻辑功能：,1,0,0,0,1,1,0,Q,n+1,R S,功能,Q,n,功能表,0 1,置,1,1,1,0,1,1 0,置,0,0,0,0,1,1 1,0,1,不定,0 0,保持,0,1,0,1,2,用或非门组成的基本,RS,触发器,S,仍然称为置,1,输入端，但为高电平有效。,R,仍然称为置,0,输入端，也为高电平有效。,波形分析：,逻辑符号：,由于该触发器的触发信号是高电平有效，因此在逻辑符号的输入端处没有小圆圈。,高电平有效,基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。,（,3,）,R,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，取决于触发器的结构。,（,4,）由于反馈线的存在，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,”,。,二、同步,RS,触发器,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，触发器的状态才能改变。这种触发器称为,同步触发器,。,1,同步,RS,触发器的电路结构,2,逻辑功能,当,CP,0,时，控制门,G,3,、,G,4,关闭，触发器的状态保持不变。,当,CP,1,时，,G,3,、,G,4,打开，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。,Q,n+1,R S,功能,Q,n,功能表,0 1,0 1,输出状态同,S,状态,1,1,0,1,1 0,1 0,输出状态同,S,状态,0,0,0,1,1 1,1 1,0,1,不定,0 0,0 0,保持,0,1,0,1,1,0,0,1,0,1,1,0,1,3,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：,Q,n+1,R S,功能,Q,n,功能表,0 1,0 1,输出状态同,S,状态,1,1,0,1,1 0,1 0,输出状态同,S,状态,0,0,0,1,1 1,1 1,0,1,不定,0 0,0 0,保持,0,1,0,1,（约束条件）,（,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。,Q,n+1,R S,功能,Q,n,功能表,0 1,0 1,输出状态同,S,状态,1,1,0,1,1 0,1 0,输出状态同,S,状态,0,0,0,1,1 1,1 1,0,1,不定,0 0,0 0,保持,0,1,0,1,（,3,）驱动表,驱动表是用表格的方式表示触发器从一个状态变化到另一个状态或保持原状态不变时，对输入信号的要求。,Q,n+1,R S,功能,Q,n,功能表,0 1,0 1,输出状态同,S,状态,1,1,0,1,1 0,1 0,输出状态同,S,状态,0,0,0,1,1 1,1 1,0,1,不定,0 0,0 0,保持,0,1,0,1,0 0,0 1,1 0,1 1,Q,n,Q,n+1,0,0 1,1 0,0 ,R S,RS,触发器的驱动表,（,4,）波形图,已知同步,RS,触发器的输入波形，画出输出波形图。,4,同步触发器存在的问题,空翻,由于在,CP,=1,期间，,G,3,、,G,4,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,发生多次变化，则触发器的状态也可能发生多次翻转。,在一个时钟脉冲周期中，触发器发生多次翻转的现象叫做,空翻,。,有效翻转,空翻,5.2,主从触发器,由两级同步,RS,触发器串联组成。,G,1,G,4,组成从触发器，,G,5,G,8,组成主触发器。,CP,与,CP,互补，使两个触发器工作在两个不同的时区内。,一、主从,RS,触发器,1,电路结构,2,工作原理,Q,n+1,R S,功能,Q,n,功能表,0 1,0 1,输出状态同,S,状态,1,1,0,1,1 0,1 0,输出状态同,S,状态,0,0,0,1,1 1,1 1,0,1,不定,0 0,0 0,保持,0,1,0,1,主从触发器的触发翻转分为两个节拍：,（,1,）当,CP,1,时，,CP,0,，,”,从,“,保持。,”,主,”,工作，接收,R,和,S,端的输入信号。,（,2,）当,CP,时，即,CP,=0,、,CP,1,。,”,主,“,保持，不再接收,R,、,S,信号；,”,从,”,工作，接收主触发器输出端的状态。,1,0,0,1,0,1,1,0,1,0,1,0,1,1,0,1,主从触发器的特点：,（,1,）主从触发器的翻转是在,CP,由,1,变,0,时刻（,CP,下降沿）发生的。,（,2,）,CP,一旦变为,0,后，主触发器被封锁，其状态不再受,R,、,S,影响，因此不会有空翻现象。,主从,RS,触发器的符号：,二、主从,JK,触发器,主从,RS,触发器的缺点：,使用时有约束条件,RS=0,1,电路结构,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。,2,工作原理,Q,n+1,J K,功能,Q,n,JK,触发器,功能表,0 1,0 1,输出状态同,J,状态,0,0,0,1,1 0,1 0,输出状态同,J,状态,1,1,0,1,1 1,1 1,0,1,1,0,0 0,0 0,保持,0,1,0,1,Q,n,=,Q,n,1,1,0,1,0,1,1,0,1,0,1,0,1,1,0,1,1,0,3,JK,触发器逻辑功能的几种表示方法,(1,）功能表：,（,2,）特性方程：,Q,n+1,J K,功能,Q,n,JK,触发器,功能表,0 1,0 1,输出状态同,J,状态,0,0,0,1,1 0,1 0,输出状态同,J,状态,1,1,0,1,1 1,1 1,0,1,1,0,0 0,0 0,保持,0,1,0,1,Q,n,=,Q,n,（,3,）状态转换图,（,4,）驱动表,0 0,0 1,1 0,1 1,Q,n,Q,n+1,0 ,1 ,1,0,J K,JK,触发器的驱动表,Q,n+1,J K,功能,Q,n,JK,触发器,功能表,0 1,0 1,输出状态同,J,状态,0,0,0,1,1 0,1 0,输出状态同,J,状态,1,1,0,1,1 1,1 1,0,1,1,0,0 0,0 0,保持,0,1,0,1,Q,n,=,Q,n,例,5.2.1,已知主从,JK,触发器,J,、,K,的波形如图所示，画出输出,Q,的波形图（设初始状态为,0,）。,在画主从触发器的波形图时，应注意以下两点：,（,1,）触发器的触发翻转发生在时钟脉冲的触发沿（这里是下降沿）,（,2,）判断触发器次态的依据是时钟脉冲下降沿前一瞬间输入端的状态,。,3,主从,T,触发器和,T,触发器,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,。,T,触发器特性方程：,0 0,0 1,1 0,1 1,T,Q,n,0,1,1,0,Q,n+1,功能,T,触发器的功能表,Q,n+1,=,Q,n,Q,n+1,=,Q,n,当,T,触发器的输入端为,T,=1,时，,称为,T,触发器。,T,触发器的特性方程：,CP,Q,1,CP,EWB,演示,JK,组成的,T,触发器,4,主从,JK,触发器存在的问题,一次,变化现象,例,5.2.2,已知主从,JK,触发器,J,、,K,的波形如图所示，画出输出,Q,的波形图（设初始状态为,0,）。,0,1,0,1,0,1,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,0,0,1,1,0,1,由此看出，主从,JK,触发器在,CP,=1,期间，主触发器只变化（翻转）一次，这种现象称为,一次变化现象,。,5.3,边沿触发器,一、维持,阻塞边沿,D,触发器,1,D,触发器的逻辑功能,D,触发器只有一个触发输入端,D,，因此，逻辑关系非常简单；,D,触发器的特性方程为：,Q,n+1,=,D,0,0,1,1,D,0,1,0,1,Q,n,0,0,1,1,Q,n,+,1,输出状态,同,D,状态,功能,D,触发器的功能表,D,触发器的状态转换图：,0 0,0 1,1 0,1 1,Q,n,Q,n+1,0,1,0,1,D,D,触发器的驱动表,0,0,1,1,D,0,1,0,1,Q,n,0,0,1,1,Q,n,+,1,输出状态同,D,状态,功能,D,触发器的,功能表,2,维持,阻塞边沿,D,触发器的结构及工作原理,（,1,）同步,D,触发器：,该电路满足,D,触发器,的逻辑功能，但有,同步触发器的,空翻现象,。,设：,D=1,0,1,1,0,0,1,1,0,1,该触发器为上升沿触发。,（,2,）维持,阻塞边沿,D,触发器,为了克服空翻，在原电路的基础上引入三根反馈线。,0,1,1,0,0,1,1,0,1,置,1,。,设：,D=1,0,1,1,0,0,L,1,称为置,1,维持线。,L,2,称为置,0,阻塞线。,1,0,（,2,）维持,阻塞边沿,D,触发器,1,0,0,1,1,0,0,1,置,0,。,设：,D=0,1,1,1,L,3,称为置,0,维持线。,0,1,可见，引入了维持线和阻塞线后，将触发器的触发翻转控制在,CP,上跳沿到来的一瞬间，并接收,CP,上跳沿到来前一瞬间的,D,信号。,例,5.3.1,已知维持,阻塞,D,触发器的输入波形，画出输出波形图。,解：,在波形图时，应注意以下两点：,（,1,）触发器的触发翻转发生在,CP,的上升沿。,（,2,）判断触发器次态的依据是,CP,上升沿前一瞬间输入端,D,的状态。,（,3,）触发器的直接置,0,和置,1,端,R,D,直接置,0,端，低电平有效；,S,D,直接置,1,端；低电平有效。,R,D,和,S,D,不受,CP,和,D,信号的影响，具有最高的优先级。