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1、数电第四章触发器 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望4.1 4.1 基本基本基本基本RSRS触发器触发器触发器触发器1用与非门组成的基本用与非门组成的基本RS触发器触发器1用与非门组成的基本用与非门组成的基本RS触发器触发器电电路路组组成成和和逻逻辑辑符符号号信号输入端，低电平有效。信号输入端，低电平有效。信号输出端，信号输出端，Q=0、Q=1的状态称的状态称0状态，状态，Q=1、Q=0的状态称的状态称1状态，状态，工作原理工作原理R SQ10010
2、10R=0、S=1时：由于R=0，不论原来Q为0还是1，都有Q=1；再由S=1、Q=1可得Q0。即不论触发器原来处于什么状态都将变成0状态，这种情况称将触发器置0或复位。R端称为触发器的置0端或复位端。0110R SQ0 10R=1、S=0时：由于S=0，不论原来Q为0还是1，都有Q=1；再由R=1、Q=1可得Q0。即不论触发器原来处于什么状态都将变成1状态，这种情况称将触发器置1或置位。S端称为触发器的置1端或置位端。1 011110R=1、S=1时：根据与非门的逻辑功能不难推知，触发器保持原有状态不变，即原来的状态被触发器存储起来，这体现了触发器具有记忆能力。R SQ0 101 011 1
3、不变100011R SQ0 101 0 11 1不变0 0不定？R=0、S=0时：Q=Q=1，不符合触发器的逻辑关系。并且由于与非门延迟时间不可能完全相等，在两输入端的0同时撤除后，将不能确定触发器是处于1状态还是0状态。所以触发器不允许出现这种情况，这就是基本RS触发器的约束条件。特性表（真值表）特性表（真值表）现态：触发器接收输入信号之前的状态，也就是触发器原来的稳定状态。次态：触发器接收输入信号之后所处的新的稳定状态。次态次态Qn+1的卡诺图的卡诺图特性方程特性方程触发器的特性方程就是触发器次态Qn+1与输入及现态Qn之间的逻辑关系式状态图状态图描述触发器的状态转换关系及转换条件的图形称
4、为状态图011/1/10/01/当触发器处在0状态，即Qn=0时，若输入信号 01或11，触发器仍为0状态；RS当触发器处在1状态，即Qn=1时，若输入信号 10或11，触发器仍为1状态；RSRS若 10，触发器就会翻转成为1状态。RS若 01，触发器就会翻转成为0状态。波形图波形图反映触发器输入信号取值和状态之间对应关系的图形称为波形图RSQQ置1置0置1置1置1保持不允许4.2 同步触发器同步触发器一、同步一、同步RS触发器触发器二、同步二、同步JK触发器触发器三、同步三、同步D触发器（触发器（D锁存器）锁存器）一、一、同步同步RS触发器触发器 给给触触发发器器加加一一个个时时钟钟控控制制
5、端端CP，只只有有在在CP端端上上出出现现时时钟钟脉脉冲冲时时，触发器的状态才能改变。这种触发器称为触发器的状态才能改变。这种触发器称为同步触发器同步触发器。1 1同步同步RS触发器的电路结构触发器的电路结构2 2逻辑功能逻辑功能当当CP0 0时，控制门时，控制门G3 3、G4 4关闭，触发器的状态保持不变。关闭，触发器的状态保持不变。当当CP1 1时，时，G3 3、G4 4打开，其输出状态由打开，其输出状态由R、S端的输入信号决定。端的输入信号决定。同步同步RS触发器的状态转换分别由触发器的状态转换分别由R、S和和CP控制，其中，控制，其中，R、S控制控制状态转换的方向；状态转换的方向；CP
6、控制状态转换的时刻。控制状态转换的时刻。Qn+1R S功能功能Qn功能表功能表 0 1 0 1输出状态输出状态同同S S状态状态1101 1 0 1 0输出状态输出状态同同S S状态状态00011 11 101不定不定0 00 0保持保持01011001011013 3触发器功能的几种表示方法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：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）特性方程由功能表画出卡诺图得特性方程：由功能表画出卡诺图得特性方程：Qn+1R S功能功能Qn功能表功能表 0 1 0 1输出状态输出状态同同S S状态状态1
7、101 1 0 1 0输出状态输出状态同同S S状态状态00011 11 101不定不定0 00 0保持保持0101（约束条件）（约束条件）卡诺图卡诺图（2 2）状态转换图）状态转换图 状状态态转转换换图图表表示示触触发发器器从从一一个个状状态态变变化化到到另另一一个个状状态态或或保保持持原原状不变时，对输入信号的要求。状不变时，对输入信号的要求。Qn+1R S功能功能Qn功能表功能表 0 1 0 1输出状态输出状态同同S S状态状态1101 1 0 1 0输出状态输出状态同同S S状态状态00011 11 101不定不定0 00 0保持保持0101R=S=01S=R=0S=R=0S=01R=
8、1 0 （3）驱动表）驱动表 驱驱动动表表是是用用表表格格的的方方式式表表示示触触发发器器从从一一个个状状态态变变化化到到另另一一个个状状态态或或保保持原状态不变时，对输入信号的要求。持原状态不变时，对输入信号的要求。Qn+1R S功能功能Qn功能表功能表 0 1 0 1输出状态输出状态同同S S状态状态1101 1 0 1 0输出状态输出状态同同S S状态状态00011 11 101不定不定0 00 0保持保持01010 00 11 01 1Qn Qn+1 00 11 00 R S RS触发器的驱动表触发器的驱动表 （4）波形图）波形图 已知同步已知同步RS触发器的输入波形，画出输出波形图。
9、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同步触发器存在的问题空翻空翻 由由于于在在CP=1期期间间,G3，G4门门都都是是开开着着的的，都都能能接接收收R、S信信号号，所所以以,如如果果在在CP=1期间期间R、S发生多次变化，则触发器的状态也可能发生多次翻转。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空翻。有效翻转有效翻转 空翻空翻4.3 主从触发器主从触发器1.主从主从RS触发器触发器2 2、主从、主从JK触发器触发器1 1、主从、主从RS触发器触发器1 1、主从、主
10、从RS触发器触发器工作原理工作原理（1）接收输入信号过程CP=1期间：主触发器控制门G7、G8打开，接收输入信号R、S，有：从触发器控制门G3、G4封锁，其状态保持不变。1 10 00 01 1（2）输出信号过程CP下降沿到来时，主触发器控制门G7、G8封锁，在CP=1期间接收的内容被存储起来。同时，从触发器控制门G3、G4被打开，主触发器将其接收的内容送入从触发器，输出端随之改变状态。在CP=0期间，由于主触发器保持状态不变，因此受其控制的从触发器的状态也即Q、Q的值当然不可能改变。CP下降沿到来时有效特性特性方程方程逻辑符号逻辑符号电路特点电路特点主从RS触发器采用主从控制结构，从根本上解
11、决了输入信号直接控制的问题，具有CP1期间接收输入信号，CP下降沿到来时触发翻转的特点。但其仍然存在着约束问题，即在CP1期间，输入信号R和S不能同时为1。2 2、主从、主从JK触发器触发器2 2、主从、主从JK触发器触发器代入主从RS触发器的特性方程，即可得到主从JK触发器的特性方程：将主从JK触发器没有约束。特特性性表表时时序序图图电路特点电路特点逻辑符号逻辑符号主从JK触发器采用主从控制结构，从根本上解决了输入信号直接控制的问题，具有CP1期间接收输入信号，CP下降沿到来时触发翻转的特点。输入信号J、K之间没有约束。存在一次变化问题。带清零端和预置端的带清零端和预置端的主从主从JK触发器
12、触发器RD=0，直接置001111001SD=0，直接置110001111带清零端和预置端的主从带清零端和预置端的主从JK触发器的逻辑符号触发器的逻辑符号4.4 D4.4 D触发器触发器1DC1RSRdCPDSdQQ RDSD=01:使得Q=1;3、6门锁定，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。RDSD=10时，无论CP和输入信号处于什么状态，都能保证触发器可靠置1。RDSD=11，CP=0时门3 4 锁，Qn+1=Qn门5 6 开RDSD=11，CP=1时门3 4 开Qn+1=D特征方程Qn+1=D维持阻塞D触发器特性表 DnQnQn+1 输出状态说明 0 0 0
13、 1 0 0 输出状态与D 端状态相同 1 1 0 1 1 1维持阻塞式D触发器波形图 4.5 不同类型触发器间的转换不同类型触发器间的转换转换方法：转换方法：转换方法：转换方法：利用令已有触发器和待求触发器的特性方程相等的原则，求出转换逻辑。转换步骤：转换步骤：转换步骤：转换步骤：（1）写出已有触发器和待求触发器的特性方程。（2）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。（3）比较已有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。（4）根据转换逻辑画出逻辑电路图。1 1、将、将JK触发器转换为触发器转换为D、T和和T触发器触发器JK触发器触发器D触发器触发器
14、写出D触发器的特性方程，并进行变换，使之形式与JK触发器的特性方程一致：与JK触发器的特性方程比较，得：电电路路图图JK触发器触发器T触发器触发器在数字电路中，凡在CP时钟脉冲控制下，根据输入信号T取值的不同，具有保持和翻转功能的电路，即当T0时能保持状态不变，T1时一定翻转的电路，都称为T触发器。特性表特性表逻辑符号逻辑符号T触发器特性方程：与JK触发器的特性方程比较，得：电电路路图图状状态态图图时时序序图图JK触发器触发器T触发器触发器在数字电路中，凡每来一个时钟脉冲就翻转一次的电路，都称为T触发器。特性表特性表逻辑符号逻辑符号T 触发器特性方程：与JK触发器的特性方程比较，得：电电路路图
15、图变换T触发器的特性方程：状状态态图图时时序序图图2 2、将、将D触发器转换为触发器转换为JK、T和和T触发器触发器2 2、将、将D触发器转换为触发器转换为JK、T和和T触发器触发器D触发器触发器JK触发器触发器D触发器触发器T触发器触发器D触发器触发器T触发器触发器本节小结：触发器是数字电路的极其重要的基本单元。触发器有两个稳定状态，在外界信号作用下，可以从一个稳态转变为另一个稳态；无外界信号作用时状态保持不变。因此，触发器可以作为二进制存储单元使用。触发器的逻辑功能可以用真值表、卡诺图、特性方程、状态图和波形图等5种方式来描述。触发器的特性方程是表示其逻辑功能的重要逻辑函数，在分析和设计时序电路时常用来作为判断电路状态转换的依据。各种不同逻辑功能的触发器的特性方程为：RS触发器：Qn+1=S+RQn，其约束条件为：RS0JK触发器：Qn+1=JQn+KQnD触发器：Qn+1=DT触发器：Qn+1=TQn+TQnT触发器：Qn+1=Qn同一种功能的触发器，可以用不同的电路结构形式来实现；反过来，同一种电路结构形式，可以构成具有不同功能的各种类型触发器。