第5章触发器20100428.ppt

《第5章触发器20100428.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第5章触发器20100428.ppt（68页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、第第5 5章章 触发器触发器第5章触发器20100428 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。有生命必有希望第第5 5章章 触发器触发器2目目 录录5.1 概述概述5.2 触发器的结构与工作原理触发器的结构与工作原理5.3 触发器工作特性触发器工作特性5.4 触发器的逻辑功能及相互转换触发器的逻辑功能及相互转换5.5 触发器应用举例触发器应用举例5.6 用用MultiSim2001分析分析JK触发器触发器本章小结本章小结第第5 5章章 触发器触发器3作业作业5-35-

2、12，5-13 Q1，Q10，Q12，5-17第第5 5章章 触发器触发器45.1 概述概述在数字系统中，不但要对数字信号进行算术运在数字系统中，不但要对数字信号进行算术运算和逻辑运算，而且需要将数据和运算结果等算和逻辑运算，而且需要将数据和运算结果等信息保存起来，这就需要具有记忆功能的逻辑信息保存起来，这就需要具有记忆功能的逻辑单元。单元。能够能够存储存储1位二进制数字信号的基本单元电路叫位二进制数字信号的基本单元电路叫做触发器做触发器。触发器是构成各种复杂数字系统的基本逻辑单触发器是构成各种复杂数字系统的基本逻辑单元。元。第第5 5章章 触发器触发器55.1 概述概述触发器的分类触发器的分

3、类功能分类：功能分类：功能分类：功能分类：RS型触发器型触发器 JK型触发器型触发器 D型触发器型触发器 T型触发器型触发器 T 型触发器型触发器第第5 5章章 触发器触发器6结构分类：结构分类：基本（基本（RS)同步（同步（RS)主从主从(RS、JK)边沿边沿(维持阻塞、维持阻塞、CMOS边沿）边沿）第第5 5章章 触发器触发器75.2 触发器的结构与工作原理触发器的结构与工作原理5.2.1 基本基本RS触发器触发器1.电路组成电路组成如图所示，两个与非门交叉耦合或首尾连如图所示，两个与非门交叉耦合或首尾连接就构成了基本接就构成了基本RS触发器。触发器。第第5 5章章 触发器触发器8定义定义

4、Q1、Q0为为1状态，状态，Q0、Q l为为0状态。状态。为（直接）置位端或为（直接）置位端或置置1端，低电平有效。端，低电平有效。为为（直接）复位端或直接）复位端或置置0端，低电平有效。端，低电平有效。2.工作原理工作原理第第5 5章章 触发器触发器93.逻辑功能逻辑功能（1）置）置1功能功能 当当 时，电路为置时，电路为置1状态。状态。（2）置）置0功能功能 当当 时，电路为置时，电路为置0状态。状态。（2）保持功能）保持功能 当当 时，电路为置时，电路为置0状态。状态。（2）不定状态）不定状态 当当 时，电路为置时，电路为置0状态。状态。第第5 5章章 触发器触发器104.波形图波形图阴

5、影部分表阴影部分表示不定状态示不定状态第第5 5章章 触发器触发器11为了以后分析方便，规定：触发器在接收信号为了以后分析方便，规定：触发器在接收信号之前所处的状态称为之前所处的状态称为原态原态/初态，用初态，用Q Qn n表示表示；触发器在接收信号之后建立的触发器在接收信号之后建立的新的稳定状态新的稳定状态，叫做次态叫做次态/新态，用新态，用Q Qn+1n+1表示表示。显然，触发器的次态显然，触发器的次态 Q Qn+1n+1是由输入信号和原态是由输入信号和原态Q Qn n的取值情况所决定。的取值情况所决定。第第5 5章章 触发器触发器12特性表特性表RS触发器特性方程触发器特性方程5.特性表

6、、特性方程特性表、特性方程1 1 0 01 1 1 11 0 1 01 0 0 00 1 0 10 1 1 10 0 0 不定不定 1*0 0 1 不定不定 1*SDRDQnQn+1保持保持置置0 0置置1 1约束条件约束条件第第5 5章章 触发器触发器136.或非门组成基本或非门组成基本RS触发器触发器基本基本RS触发器也可以用两个触发器也可以用两个或非门或非门构成，其逻构成，其逻辑电路图和逻辑符号如下所示辑电路图和逻辑符号如下所示，其，其直接置位端直接置位端和复位端高电平有效和复位端高电平有效。输入高电输入高电平有效平有效第第5 5章章 触发器触发器147.基本基本RS触发器动作特点触发器

7、动作特点在任何时刻，输入都能在任何时刻，输入都能直接改变直接改变输出的状态。输出的状态。例：根据输入波形画出状态输出波形。例：根据输入波形画出状态输出波形。第第5 5章章 触发器触发器15小结：分析触发器小结：分析触发器1.置位和复位端及其有效状态。置位和复位端及其有效状态。2.特性表（特性方程）。特性表（特性方程）。3.动作特点。动作特点。第第5 5章章 触发器触发器165.2.2 同步同步RS触发器触发器在一个较复杂的数字系统中，当采用多个触发在一个较复杂的数字系统中，当采用多个触发器时，往往要求各个触发器的翻转在时间上同器时，往往要求各个触发器的翻转在时间上同步，因此需引入一个公用的同步

8、信号，使这些步，因此需引入一个公用的同步信号，使这些触发器只有在同步信号到达时才按输入信号改触发器只有在同步信号到达时才按输入信号改变输出状态。通常称此同步信号为变输出状态。通常称此同步信号为时钟脉冲信时钟脉冲信号号，简称，简称时钟，用时钟，用CP表示表示。将具有时钟控制的触发器称为将具有时钟控制的触发器称为时钟触发器时钟触发器。第第5 5章章 触发器触发器17G1、G2组成基本组成基本RS触发器，触发器，G3、G4组成输入控制组成输入控制电路。电路。1.同步同步RS触发器电路结构触发器电路结构逻辑符号逻辑符号第第5 5章章 触发器触发器182.工作原理工作原理：异步异步置位端和置位端和异步异

9、步复位端。复位端。CP时钟脉冲未到，即时钟脉冲未到，即CP=0时，时，G3,G4门被封锁，门被封锁，无论无论S、R端加什么信号它们输出全是端加什么信号它们输出全是1，触发器保，触发器保持原来状态不变。持原来状态不变。在在CP=1时，时，R、S的变化才能引起触发器翻转。的变化才能引起触发器翻转。第第5 5章章 触发器触发器19(2)S=1，R=0，Qn+1=1 001010(3)S=0，R=1，Qn+1=0(4)S=R=1(1)S=R=0，Qn=Qn+1禁用禁用1101013.逻辑功能逻辑功能第第5 5章章 触发器触发器20特性表特性表保持保持保持保持输入高电平有效输入高电平有效置置1 1置置0

10、 0不定不定CPCP高电平有效高电平有效第第5 5章章 触发器触发器21RS触发器特性方程触发器特性方程约束条件约束条件第第5 5章章 触发器触发器224.动作特点动作特点在在CP=1的全部时间里的全部时间里S和和R的变化，都将引起触的变化，都将引起触发器输出端状态的变化。发器输出端状态的变化。如果如果CP=1期间内输入信号多次发生变化，则触期间内输入信号多次发生变化，则触发器的状态也会发生多次翻转，这降低了电路发器的状态也会发生多次翻转，这降低了电路的的抗干扰能力抗干扰能力。存在空翻问题。存在空翻问题。第第5 5章章 触发器触发器23同一时钟脉冲作用期间，引起触发器发生两次以同一时钟脉冲作用

11、期间，引起触发器发生两次以致多次翻转的现象，叫空翻。致多次翻转的现象，叫空翻。5.空翻现象空翻现象第第5 5章章 触发器触发器24同步同步RS触发器存在空翻现象，为了提高抗干扰触发器存在空翻现象，为了提高抗干扰能力，克服空翻，希望一个能力，克服空翻，希望一个CP脉冲作用期间脉冲作用期间Q只改变一次。只改变一次。采用以下结构形式：主从型、边沿型。采用以下结构形式：主从型、边沿型。第第5 5章章 触发器触发器25 5.2.3 主从触发器主从触发器 1.主从主从RS触发器触发器（1）电路组成电路组成 由两个同样的同步由两个同样的同步RS触发器加一个反相器组触发器加一个反相器组成，构成主触发器和从触发

12、器。成，构成主触发器和从触发器。主触发器主触发器从触发器从触发器第第5 5章章 触发器触发器26（2）工作原理工作原理CP=1时，主触发器根据时，主触发器根据S、R的状态翻转，从触发的状态翻转，从触发器保持原来的状态不变。器保持原来的状态不变。CP从从1返回返回0时，主触发器状态在时，主触发器状态在CP=0期间不再改期间不再改变，从触发器按照与主触发器相同的状态翻转。变，从触发器按照与主触发器相同的状态翻转。延迟输出延迟输出 下降沿下降沿触发触发 第第5 5章章 触发器触发器27（3）逻辑功能逻辑功能主从主从RS触发器和同步触发器和同步RS触发器的特性表相同，触发器的特性表相同，但工作时序不同

13、。主从但工作时序不同。主从RS触发器在触发器在CP由由10（下降沿）后根据（下降沿）后根据CP1期间期间S、R的状态而改的状态而改变状态。工作时序图见图。变状态。工作时序图见图。第第5 5章章 触发器触发器28（4）工作时序图）工作时序图QQQQ阴影部分表阴影部分表示不定状态示不定状态第第5 5章章 触发器触发器29第第5 5章章 触发器触发器302.主从主从JK触发器触发器在主从在主从RS的触发器中，的触发器中，R、S信号仍存在约束，信号仍存在约束，当当R=S=l时，触发器出现不定状态。时，触发器出现不定状态。主从主从JK触发器可以解决主从触发器可以解决主从RS触发器对输入信触发器对输入信号

14、的约束问题。号的约束问题。第第5 5章章 触发器触发器31（1）电路图）电路图由主从由主从RSRS触发器增加触发器增加两条反馈线构成。两条反馈线构成。下降沿有效下降沿有效第第5 5章章 触发器触发器32（2）工作原理）工作原理CP=1，主触发器根据，主触发器根据J、K状态而动作，从触发状态而动作，从触发器保持；器保持；CP=0，从触发器根据主触发器的状态进行输出。，从触发器根据主触发器的状态进行输出。J=K=0,Qn+1=QnJ=0,K=1,Qn+1=0J=1,K=0,Qn+1 =1J=K=1,Qn+1=Qn第第5 5章章 触发器触发器33当当JKl时，可分两种情况来讨论：时，可分两种情况来讨

15、论：第第一一种种情情况况是是Qn0。这这时时门门G8被被Q端端的的低低电电平平封封锁锁，CP1时时仅仅G7输输出出低低电电平平信信号号，故故主主触触发发器器置置1。CP0以后从触发器也跟着置以后从触发器也跟着置1，即，即Qn+11。1 11 10 01 11 10 01 10 00 01 11 10 0第第5 5章章 触发器触发器34第第二二种种情情况况是是Qn1。此此情情况况与与第第一一种种情情况况刚刚好好相相反反，CP=1时时主主触触发发器器被被置置0。CP0时时从从触触发发器跟着置器跟着置0，故，故Qn+10。综综上上可可知知，当当JK1时时，CP下下降降沿沿到到达达后后触触发器将翻转为

16、与初态相反的状态。发器将翻转为与初态相反的状态。第第5 5章章 触发器触发器35（3）特性表特性表保持保持置置1 1置置0 0 翻转翻转下降沿触发下降沿触发第第5 5章章 触发器触发器36（4）时序图）时序图在在CP=1CP=1期间，如果输入波形未发生变化，则可根期间，如果输入波形未发生变化，则可根据下降沿时的输入信号来确定输出状态。据下降沿时的输入信号来确定输出状态。第第5 5章章 触发器触发器37在在CP=1CP=1期间，如果输入波形期间，如果输入波形发生变化发生变化，则，则不能不能根据根据下降沿时的输入信号来确定输出状态。下降沿时的输入信号来确定输出状态。J=K=0J=K=0，输出应保持

17、，但由于，输出应保持，但由于出现过出现过J=1J=1所以输出被置所以输出被置1.1.第第5 5章章 触发器触发器383.主从触发器动作特点主从触发器动作特点1、触发器的状态更新分两步动作：、触发器的状态更新分两步动作：第一步：主触发器接收信号，使第一步：主触发器接收信号，使Q改变；改变；第二步：从触发器接收主第二步：从触发器接收主FF的状态，使的状态，使Q改变。改变。2、因为主触发器仍为同步触发器，所以、因为主触发器仍为同步触发器，所以CP=1期期间，输入信号都对间，输入信号都对Q起作用，若输入发生过变化，起作用，若输入发生过变化，则则CP下降沿时，下降沿时，Qn1取决于取决于CP1期间信号的

18、变期间信号的变化过程化过程。第第5 5章章 触发器触发器39第第4章章 4.2（1 1）在）在CP=1CP=1的全部时间里，输入信号都对主触发器的全部时间里，输入信号都对主触发器起控制作用。起控制作用。（2 2）在）在CP=1CP=1期间若输入信号发生过变化，必须考虑期间若输入信号发生过变化，必须考虑整个整个CP=1CP=1期间主触发器状态的变化过程才能确定从期间主触发器状态的变化过程才能确定从触发器的次态。触发器的次态。使用主从结构触发器注意：使用主从结构触发器注意：第第5 5章章 触发器触发器40（3 3）只有）只有CP=1CP=1期间输入信号未发生过变化的条件期间输入信号未发生过变化的条

19、件下，用下，用CPCP下降沿到达时输入的状态决定触发器的下降沿到达时输入的状态决定触发器的次态才是正确的。次态才是正确的。（4 4）主从）主从JKJK触发器存在一次变化问题。触发器存在一次变化问题。使用主从结构触发器注意：使用主从结构触发器注意：第第5 5章章 触发器触发器415.2.4 边沿触发器边沿触发器为了进一步增强触发器的抗干扰能力，提高工为了进一步增强触发器的抗干扰能力，提高工作的可靠性，希望触发器的次态作的可靠性，希望触发器的次态仅仅取决于仅仅取决于CP的上升沿或下降沿到来时刻的上升沿或下降沿到来时刻输入信号的状态，输入信号的状态，而在此而在此之前的或之后之前的或之后输入信号状态的

20、任何变化输入信号状态的任何变化对触发器的次态都对触发器的次态都没有影响没有影响。这种触发器即为这种触发器即为边沿触发器边沿触发器。第第5 5章章 触发器触发器42特点特点 触发器的次态触发器的次态仅仅取决于仅仅取决于CP信号沿信号沿（上升沿或（上升沿或降沿）到达时刻输入信号的状态。降沿）到达时刻输入信号的状态。CP信号沿之信号沿之前和之后输入状态的变化对触发器的次态没有前和之后输入状态的变化对触发器的次态没有影响。影响。提高了提高了可靠性可靠性，增强了抗干扰能力。，增强了抗干扰能力。常用结构：常用结构：维持阻塞结构维持阻塞结构的的边沿边沿触发器；触发器；利用利用CMOS传输门传输门的的边沿触发

21、器边沿触发器；第第5 5章章 触发器触发器431.维持阻塞结构维持阻塞结构D触发器触发器（自学）（自学）上升沿触发上升沿触发电路结构保证电路结构保证CPCP由低电平跳变为高电平后，无论由低电平跳变为高电平后，无论D D的状的状态如何改变，态如何改变，Q Q的状态只取决于的状态只取决于CPCP上升沿上升沿D D端端的状态。的状态。第第5 5章章 触发器触发器442.利用利用CMOS传输门的边沿触发器传输门的边沿触发器(1)电路组成电路组成 4个传输门，个传输门，4个反相器组成主、从个反相器组成主、从FF。但其与。但其与TTL主从主从FF的动作特点完全不同。的动作特点完全不同。TG 1、3分别为主

22、从触发器的门控，分别为主从触发器的门控，D为输入。为输入。第第5 5章章 触发器触发器45（2）工作原理）工作原理CPTG1 TG4 0 通通 断断 TG2 TG31 断断 通通传输门工作状态表传输门工作状态表第第5 5章章 触发器触发器46当当CP由由01（上升沿）时，（上升沿）时，TG1、TG4由导通变由导通变为截止，为截止，TG2、TG3由截止变为导通，主触发由截止变为导通，主触发器器FF1构成的触发器，将构成的触发器，将CP上升沿到来前一瞬间上升沿到来前一瞬间D的状态存储起来。的状态存储起来。同时主、从触发器已连通，从触发器接收主触发同时主、从触发器已连通，从触发器接收主触发器的状态，

23、使输出为器的状态，使输出为D。第第5 5章章 触发器触发器47（3）逻辑符号）逻辑符号“”为表示边沿触发器，前面无为表示边沿触发器，前面无。表示上表示上升沿触发，有升沿触发，有。表示下降沿触发。表示下降沿触发。上升沿触发上升沿触发第第5 5章章 触发器触发器48（3）带有异步置位端的）带有异步置位端的D边沿触发器边沿触发器逻辑符号逻辑符号第第5 5章章 触发器触发器49第第4章章 4.2触发器逻辑符号比较触发器逻辑符号比较CPCPCPCPCPCPCPCP同步型，高电平工作同步型，高电平工作主从型，下降沿触发主从型，下降沿触发 边沿型，下降沿触发边沿型，下降沿触发 边沿型，上升沿触发边沿型，上升

24、沿触发 第第5 5章章 触发器触发器505.3 触发器的工作特性（自学）触发器的工作特性（自学）5.3.1 触发器的脉冲工作特性触发器的脉冲工作特性1.建立时间建立时间2.保持时间保持时间3.CP脉冲宽度脉冲宽度第第5 5章章 触发器触发器515.3.2 触发器的主要参数触发器的主要参数1.静态参数静态参数（1）电源电流）电源电流（2）输入短路电流）输入短路电流（3）输入漏电流）输入漏电流（4）输出高、低电平）输出高、低电平2.动态参数动态参数（1）平均传输时间）平均传输时间（2）最高时钟频率）最高时钟频率第第5 5章章 触发器触发器525.4 触发器的逻辑功能及相互转换触发器的逻辑功能及相互

25、转换触发器还可按照逻辑功能的不同特点，把触发器还可按照逻辑功能的不同特点，把时钟时钟控制的触发器控制的触发器分为分为RS触发器、触发器、JK触发器、触发器、T触触发器、发器、T触发器和触发器和D触发器触发器等几种类型。等几种类型。触发器描述方法：触发器描述方法：特性表、特性方程、状态转特性表、特性方程、状态转换图换图。第第5 5章章 触发器触发器53 1.RS 触发器触发器（具有置（具有置0、置、置1、保持功能）、保持功能）2.2.特性方程特性方程:1.1.特性表特性表3.3.状态转换图状态转换图第第5 5章章 触发器触发器542.JK 触发器触发器（具有置（具有置0、置、置1、保持、翻转的全

26、功能）、保持、翻转的全功能）1.1.特性表特性表3.3.状态转换图状态转换图2.2.特性方程特性方程:第第5 5章章 触发器触发器553.D 触发器触发器Qn+1=D1.1.特性表特性表3.3.状态转换图状态转换图2.2.特性方程特性方程:第第5 5章章 触发器触发器564.T 触发器与触发器与T 触发器触发器（1）T触发器触发器保持保持翻转翻转2.2.特性方程特性方程:1.1.特性表特性表3.3.状态转换图状态转换图第第5 5章章 触发器触发器57T触发器逻辑符号触发器逻辑符号第第5 5章章 触发器触发器58（2）T触发器触发器T触发器的输入端接逻辑触发器的输入端接逻辑“1”时构成时构成T

27、触发触发器。器。仅具有仅具有计数功能计数功能（翻转功能）。（翻转功能）。TT特性方程特性方程特性方程特性方程T T触发器特性方程触发器特性方程第第5 5章章 触发器触发器595.4.2 触发器逻辑功能的转换触发器逻辑功能的转换将具有某种逻辑功能的触发器，在其输入端加将具有某种逻辑功能的触发器，在其输入端加一转换电路（组合逻辑电路），可完成另一待一转换电路（组合逻辑电路），可完成另一待求求FF的逻辑功能。通常采用触发器特性方程比的逻辑功能。通常采用触发器特性方程比较的方法进行设计。较的方法进行设计。转转 换换电电 路路已已 有有触发器触发器QQ 输入输入CP待求待求触发器触发器第第5 5章章 触

28、发器触发器601.1.从从D触发器触发器到到JK触发器触发器的转换的转换比较两种触发器的特性方程比较两种触发器的特性方程:Qn+1=D第第5 5章章 触发器触发器612.从从D触发器触发器到到T触发器触发器的转换的转换Qn+1=D第第5 5章章 触发器触发器623.D触发器转换为触发器转换为T触发器触发器Qn+1=D第第5 5章章 触发器触发器634.从从JK触发器触发器到到D触发器触发器的转换的转换第第5 5章章 触发器触发器645.从从JK触发器触发器到到T、T触发器触发器的转换的转换若令若令T1，即，即JK1，则变为，则变为T触发器触发器 第第5 5章章 触发器触发器655.5 触发器应

29、用举例触发器应用举例例例5-1 设计一个举重裁判逻辑电路设计一个举重裁判逻辑电路第第5 5章章 触发器触发器665.6 用用Multisim2001分析分析JK触发器触发器分析分析74LS109双双JK边沿触发器边沿触发器第第5 5章章 触发器触发器67仿真结果仿真结果第第5 5章章 触发器触发器68基本要求基本要求重点掌握：重点掌握：1.各种触发器各种触发器(RS、JK、D、T、T)的逻辑功能及的逻辑功能及 其描述方法其描述方法(特性表、特性方程）。特性表、特性方程）。2.基本基本RS、同步、同步RS、边沿结构触发器的动作特点。、边沿结构触发器的动作特点。3.已知电路图及输入信号波形，写出电路的次态函已知电路图及输入信号波形，写出电路的次态函 数式并画输出信号波形。数式并画输出信号波形。4.触发器的逻辑功能分类及其转换触发器的逻辑功能分类及其转换电路结构：电路结构：只要求基本只要求基本RS触发器和同步触发器和同步RS触发器触发器