第5章 触发器.ppt

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1、 5.1 概概 述述 l 触发器的基本性质触发器的基本性质1.在一定条件下触发器可以维持在两种稳定状在一定条件下触发器可以维持在两种稳定状态（态（0态和态和1态）而保持不变；态）而保持不变；2.在一定外加信号作用下触发器可以从一种稳在一定外加信号作用下触发器可以从一种稳定状态转变到另一种稳定状态。（可用于作定状态转变到另一种稳定状态。（可用于作二进制存储单元）二进制存储单元）l 触发器的分类触发器的分类1、根据电路结构：基本、根据电路结构：基本RS、同步、同步RS、主从、维、主从、维持阻塞、边沿触发器等等持阻塞、边沿触发器等等2、根据逻辑功能：、根据逻辑功能：RS、JK、D、T、T等等3、根据

2、有无时钟：基本触发器、时钟触发器、根据有无时钟：基本触发器、时钟触发器16触发器触发器触发器输出有两种可能的状态：触发器输出有两种可能的状态：0、1；输出状态不只与现时的输入有关，还与输出状态不只与现时的输入有关，还与原来的输出状态有关；原来的输出状态有关；触发器是有记忆功能的逻辑部件。触发器是有记忆功能的逻辑部件。5-2 基本基本(双稳态）触发器双稳态）触发器Q,Q 输出端输出端 1.基本的基本的R-S触发器触发器组成：用组成：用2个与非门构成个与非门构成5.2.1 由与非门组成的由与非门组成的R-S触发器触发器&RDSDQQS D SET直接置位端直接置位端RD RESET直接复位端直接复

3、位端逻辑符号逻辑符号RDSDQQ 0 1 0 1(复位复位)1 0 1 0(置位置位)1 1 保持原状保持原状 0 0 不确定不确定&RDSDQQR-S触发器真值表（特性表）触发器真值表（特性表）011100RD=0同时同时SD=1时时,Q=0。故。故RD称为称为复位端复位端,或称为或称为清清0端端&RDSDQQRDSDQQ 0 1 0 1(复位复位)1 0 1 0(置位置位)1 1 保持原状保持原状 0 0 不确定不确定R-S触发器真值表触发器真值表（特性表）（特性表）011100SD=0同时同时RD=1时时,Q=1。故。故SD称为称为置位端置位端,或称为或称为置置1端端RDSDQQ 0 1

4、 0 1(复位复位)1 0 1 0(置位置位)1 1 保持原状保持原状 0 0 不确定不确定&RDSDQQR-S触发器真值表触发器真值表110011 指指R、S从从01或或10变成变成11时时,输出端状态不变输出端状态不变&RDSDQQR-S触发器真值表触发器真值表RDSDQQ 0 1 0 1(复位复位)1 0 1 0(置位置位)1 1 保持原状保持原状 0 0 不确定不确定 指指RD、SD同时从同时从00变成变成11时时,输出端状态不定输出端状态不定001111R-S触发器真值表触发器真值表RDSDQQ 0 1 0 1(复位复位)1 0 1 0(置位置位)1 1 保持原状保持原状 0 0 不

5、确定不确定 指指RD、SD同时从同时从00变变成成11时时,输出端状态不输出端状态不定定&RDSDQQ00111111&RDSDQQ001111110000即即Q、Q也可能是也可能是01,也可能是也可能是10设计电路时此种情况设计电路时此种情况应避免应避免例例5.1：已知与非门组成的基本触发器输入波：已知与非门组成的基本触发器输入波形如图，试画出形如图，试画出Q的波形图的波形图(初始状态为初始状态为0）。）。SDRDQQ5.2.2 由或非门组成的触发器由或非门组成的触发器与由与非门组成的触发器的不同：与由与非门组成的触发器的不同：输入信号输入信号RD、SD为高电平为高电平SD=1置位，置位，R

6、D=1复位，复位，SD=RD=0保持，保持，SD=RD=1不确定不确定逻辑符号的不同：输入为高电平，去掉俩圈；逻辑符号的不同：输入为高电平，去掉俩圈；例题例题2：已知或非门组成的基本触发器输入波形如图，：已知或非门组成的基本触发器输入波形如图，试画出试画出Q的波形图。的波形图。RDSDQQR-S 触发器特点触发器特点:(1)具有两个稳态具有两个稳态(Q=0,Q=1或或Q=1,Q=0),称为称为 双稳态触发器双稳态触发器.(2)可触发使之翻转可触发使之翻转(使使RD、SD之一为之一为0时可翻转时可翻转).(3)具有记忆功能具有记忆功能(RD、SD都为都为1时，保持原来状态时，保持原来状态).5.

7、3 5.3 同步时钟触发器同步时钟触发器2、触发器功能表、触发器功能表CP:时钟脉冲时钟脉冲(Clock Pulse)R、S控制端控制端CP R S Q n+1 说明说明 1 0 0 Qn 保持保持 1 0 1 1 置置1 1 1 0 0 清清0 1 1 1 不定不定 避免避免 0 Qn 保持保持5.3.1 同步同步RSRS触发器触发器1、电电路路结结构构&RDSDQQ&RSCP3、逻辑符号、逻辑符号QRSRSCP4 4、特性方程、特性方程5 5、驱动表、驱动表是指由现态是指由现态Qn转换为次态转换为次态Qn+1时需具时需具有的输入信号条件。有的输入信号条件。QnQn+1SR000011010

8、0 01110Qn+1=S+RQnSR=0（约束条件）（约束条件）时钟控制时钟控制电平触发电平触发的的R-SR-S触发器触发器(续续)时钟控制时钟控制 只只有有CP=1时时,输输出端状态才能出端状态才能改变改变电平触发电平触发 在在CP=1时时,控制端控制端R、S的电的电平平(1或或0)发生变化时发生变化时,输出端状态才改变输出端状态才改变CP R S Q n+1 说明说明 1 0 0 Qn 保持保持 1 0 1 1 置置1 1 1 0 0 清清0 1 1 1 不定不定 避免避免 0 Qn 保持保持用途用途:D触发器和触发器和J-K触发器的内部电路触发器的内部电路例例5.2：画出：画出RS触发

9、器的输出波形触发器的输出波形。CPRSQSetReset使输出全为使输出全为1CP撤去后撤去后状态不定状态不定前沿触发前沿触发该种该种RS触发器存在的问题触发器存在的问题1、计数脉冲必须严密配合，、计数脉冲必须严密配合，CP脉冲不能太长，否则触发器将脉冲不能太长，否则触发器将产生空翻现象（产生空翻现象（CP=1期间，输期间，输出状态翻转若干次）。出状态翻转若干次）。2、为了解决空翻现象，可以采用、为了解决空翻现象，可以采用主从方式触发的触发器。主从方式触发的触发器。5.3.2 同步同步D D触发器触发器CP R S Q n+1 说明说明 1 0 0 Qn 保持保持 1 0 1 1 置置1 1

10、1 0 0 清清0 1 1 1 不定不定 避免避免 0 Qn 保持保持1D&RDSDQQ&RSCP其他两种情况不会出现其他两种情况不会出现 时钟控制电平触发的时钟控制电平触发的D触发器触发器 2 2、功能表、功能表 CP D Q n+1 1 0 0 1 1 1 0 Q nCP=1时时,Q n+1=DCP=0时时,保持原状保持原状1DCP&RDSDQQ&D D触发器具有触发器具有数据记忆功能数据记忆功能1、电路结构、电路结构 时钟控制电平触发的时钟控制电平触发的D触发器触发器1DCP&RDSDQQ&RDSD3 3、逻辑符号、逻辑符号RDSDDCPQQ4、特性方程、特性方程Qn+1=D保留保留RD

11、、SD端端5.3.3 同步同步JKJK触发器触发器 QQJKCP2 2、逻辑符号、逻辑符号1 1、电路结构、电路结构&RDSDQQ&CPJK3 3、功能表、功能表翻转翻转Qn11置置1101置置0010保持保持Qn00说明说明Qn+1KJ174 4、特性方程、特性方程Qn+1=JQn+KQn5 5、驱动表、驱动表QnQn+1JK0000111011106、波形图分析：、波形图分析：例例5.3CPJKQ5.4 5.4 主从触发器主从触发器主从触发器的特点主从触发器的特点由两个触发器组成（主触发器和从触发器）由两个触发器组成（主触发器和从触发器）触发方式：触发方式：主从触发方式（上升沿接收，下降沿

12、触发）主从触发方式（上升沿接收，下降沿触发）5.4.1 5.4.1 主从主从RSRS触发器触发器1、结构：两个同步、结构：两个同步RS触发器构成，主从两触发器时钟脉冲反相触发器构成，主从两触发器时钟脉冲反相2、原理：、原理：CP：主触发器主触发器输入暂存，输入暂存，CP：从触发器从触发器封锁，保持原封锁，保持原 状态；状态；时钟时钟后沿出现后后沿出现后从触发器从触发器接受接受主触发器主触发器信号而信号而主触发器主触发器被被封锁。封锁。3、优点：避免空翻现象、优点：避免空翻现象4、缺点：、缺点：CP高电平期间受高电平期间受R、S变化的影响会导致误动作变化的影响会导致误动作5.4.2 5.4.2

13、主从主从JKJK触发器触发器1、结构：将主从、结构：将主从RS触发器的触发器的R、S端分别与端分别与Q、Q端相端相连，再分别从连，再分别从G7、G8引出引出J、K输入端。输入端。2、特性方程：、特性方程：Qn+1=JQn+KQn（与（与JK触发器相同）触发器相同）3、功能表：（与、功能表：（与JK触发器相同）触发器相同）4、逻辑符号：、逻辑符号：5、例题分析、例题分析JKCPQQ与同步与同步JK触触发器的发器的不同之处不同之处主从型主从型J-K触发器触发器 在在CP上升沿时上升沿时,接收接收J、K 信息信息,Q不变化不变化 在在CP下降沿时下降沿时,根据接收根据接收到的到的J、K信息，信息，Q

14、变化变化J K Qn+10 0 Qn0 1 01 0 11 1 QnCP主从型主从型JK触发器工作波形图举例触发器工作波形图举例J K Qn+10 0 Qn0 1 01 0 11 1 Qn0CPJKQ置置1清清0翻转翻转翻转翻转CP接收接收JK信号信号Q状态状态转变转变例例5.4 5.4 已知主从已知主从JKJK触发器的触发器的CPCP、J J、K K的波形的波形如下图，画出如下图，画出Q Q端波形（触发器初始状态端波形（触发器初始状态0 0）解：课本中的思路：由于解：课本中的思路：由于CP=1期间期间J、K状态不变，根据状态不变，根据CP下下降沿到达时降沿到达时J、K的状态去查特性表就可以画

15、出的状态去查特性表就可以画出Q端波形了。端波形了。CPJKQQ5.5 5.5 边沿触发器边沿触发器特点：次态仅取决于特点：次态仅取决于CP上升沿或者下降沿上升沿或者下降沿到达前瞬间的输入状态。到达前瞬间的输入状态。优点：可靠性高，抗干扰能力强，无空翻优点：可靠性高，抗干扰能力强，无空翻 维持阻塞触发器（上升沿触发）维持阻塞触发器（上升沿触发）分类分类 负边沿触发器（下降沿触发）负边沿触发器（下降沿触发）5.5.1 5.5.1 维持阻塞型维持阻塞型D D触发器触发器&RDSDQQ&DCP2、逻辑符号、逻辑符号RDSDDCPQQ1、内部结构参考（了解）、内部结构参考（了解）3、引脚功能、引脚功能符

16、号符号RD 直接清直接清0端端(复位端复位端)R=0,S=1时时,Q=0SD 直接置直接置1端端(置位端置位端)R=1,S=0时时,Q=1 小圈小圈 表示低电平有效表示低电平有效D数据数据输入端输入端CP时钟时钟脉冲脉冲Q、Q 输出端，输出端，Q的小圈的小圈 表示是反相输出端表示是反相输出端,即即Q总是与总是与Q相反相反RDSDDCPQQ3、引脚功能、引脚功能(续续)4、功能表、功能表CP Q n+1 D触发方式触发方式:边沿触发边沿触发 (时钟上升沿触发时钟上升沿触发)功能表说明：功能表说明：在在CP上升沿时，上升沿时，Q等于等于D；在在CP高电平、低电平和下降沿高电平、低电平和下降沿时，时

17、，Q保持不变保持不变RDSDDCPQQ5、CP下降沿触发的下降沿触发的D触发器（少数）触发器（少数）RDSDDCPQQ功能表功能表CP Q n+1 D功能表说明：功能表说明：在在CP下降沿时，下降沿时，Q等于等于D；在；在CP高电平、低电平和高电平、低电平和上升沿时，上升沿时，Q保持不变保持不变与上升沿与上升沿触发的不触发的不同之处同之处逻辑符号逻辑符号6、D触发器应用举例触发器应用举例（1）用用D触发器触发器 将一个时钟进行将一个时钟进行2分频分频.DCPQQCPCPQQ01RD、SD不用时不用时,甩空甩空或通过或通过4.7k 的电的电阻吊高电平阻吊高电平频率频率FQ=FCP/2D触发器功能

18、触发器功能CP 时，时，Q=D（2）用）用2个个2分频器级联组成一个分频器级联组成一个4分频器分频器DCPQQDCPQQCP1Q2QF2Q=F1Q/2=FCP/4(3)集成集成4D触发器触发器74LS175特点特点:一个集成电路中有一个集成电路中有4个个D触发器触发器,时钟时钟CP公共公共,清清0端端RD公共公共RDQQRDQQRDQQRDQQCP1D2D3D4DRD2Q1Q3Q4Q1Q2Q3Q4QVcc(+5V)GND（4）集成）集成4D触发器触发器74LS175的应用举例的应用举例抢答电路抢答电路1Q 1Q 2Q 2Q 3Q 3Q 4Q 4QVccGND1D 2D 3D 4D CPR500

19、 4+5V111&1+5V4.7k 风鸣器风鸣器CP1kHz主持人清主持人清0甲甲乙丙丁74LS175参赛人参赛人抢答按键抢答按键1习题习题5.16课堂练习课堂练习题目题目:时钟时钟CP及输入信号及输入信号D 的波形如图所示的波形如图所示,试画试画 出各触发器输出端出各触发器输出端Q的波形的波形,设各输出端设各输出端Q的的 初始状态初始状态=0.DQDCPQ1Q2DQDCPDQDCPQ1课堂练习课堂练习(续续)CPDQ1课堂练习课堂练习(续续)Q2DQDCPCPDQ11.边沿触发的边沿触发的J-K触发器触发器 类型及符号类型及符号 QQRSJKCPQQRSJKCP有有2种类型种类型:CP上升沿

20、触发上升沿触发（维持阻塞型）（维持阻塞型）CP下降沿触发下降沿触发（负边沿触发）（负边沿触发）5.5.2 5.5.2 边沿触发的边沿触发的J-KJ-K触发器触发器 与同与同步、主步、主从从JKJK的不同的不同之处之处维持维持阻塞型阻塞型J-K触发器触发器(上升沿触发上升沿触发)QQRSJKCPR复位端复位端 S置位端置位端 R=0,S=1时时Q=0 R=1,S=0时时Q=1正常工作时正常工作时 R=1,S=1R、S端功能端功能CP下降沿触发的下降沿触发的J-K触触发器的发器的R、S功能相同功能相同 J、K控制端的功能控制端的功能QQRSJKCPCP上升沿触发上升沿触发维持维持阻塞型阻塞型J-K

21、触发器触发器(续续)J K CP Q n+1 说明说明0 0 Q n 保持保持0 1 0 清清01 0 1 置置11 1 Q n 翻转翻转 0,1 Q n CP 下降沿触发的下降沿触发的J-K触发器触发器J、K功能相同，只是在功能相同，只是在CP下降沿触发下降沿触发用用J-K触发器构成触发器构成2分频器分频器QQRSJKCPCP10CPQQ当当JK=11时，在时，在CP上升沿翻转上升沿翻转FQ=FCP/2RS,JK甩空或通过甩空或通过4.7k 的的电阻接高电平电阻接高电平CPQ 2QQRSJKCP10CPQQ当当JK=11时，在时，在CP下降沿翻转下降沿翻转用用CP下降沿触发的下降沿触发的J-

22、K触发器构成触发器构成2分频器分频器CP 回顾上次课内容回顾上次课内容触发器：触发器：逻辑符号；特性表；特性方程逻辑符号；特性表；特性方程1、基本触发器、基本触发器RS触发器，与非（低）；或非（高）触发器，与非（低）；或非（高）2、同步触发器、同步触发器RS；D；JK（电平触发）（电平触发）3、主从触发器、主从触发器RS；JK（上升沿接收，下降沿触发）（上升沿接收，下降沿触发）4、边沿触发器、边沿触发器D；JK（上升沿触发；下降沿触发）（上升沿触发；下降沿触发）触发器课堂练习触发器课堂练习题目题目:时钟时钟CP及输入信号及输入信号D 的波形如图所示的波形如图所示,试画试画 出各触发器输出端出各

23、触发器输出端Q的波形的波形,设各输出端设各输出端Q的的 初始状态初始状态=0.JKQ1DCPQ2JKQ1DCPQ3RS触发器课堂练习触发器课堂练习(续续)CPDQ2(J)KQ3维维-阻型阻型J-K触发触发器器主从型主从型J-K触发器触发器J=0、K=1时，时，CP Q=0J=1、K=0时，时，CP Q=1接收接收触发触发接收接收接收接收接收接收触发触发触发触发触发触发JKQ1DCPQ3JKQ1DCPQ2RS5.5.3 其他类型的触发器1、T触发器触发器（1）功能：）功能：（4）逻辑符号）逻辑符号TQn+1说明说明0Qn保持保持1Qn翻转翻转（2）特性方程）特性方程Qn+1=TQn+TQn（3）

24、变换方式）变换方式 J=K=TTCPQQ185.5.3 其他类型的触发器2、T触发器触发器（1）功能：翻转）功能：翻转（4）逻辑符号）逻辑符号TQn+1说明说明1Qn翻转翻转（2）特性方程）特性方程 Qn+1=Qn（3）变换方式）变换方式 T触发器固定触发器固定T=1即可即可TCPQQ5.6 5.6 各类触发器之间的相互转换各类触发器之间的相互转换5.6.1 D T/T1、D T 2、D TD=TQn+TQn D=Qn 1D C1CPQ=11D C1 TCPQ5.6.2 JK D特性方程转换：特性方程转换：J=D K=D转换电路转换电路5.6.3 D JK特性方程转换：特性方程转换：D=JQn

25、+KQn转换电路转换电路1J C11KCPQD1Q1&1D C1KJCPQQ第第 五五 章章 小小 结结一、触发器的分类一、触发器的分类1.基本基本RS触发器：触发器：无时钟，是触发器基本单元无时钟，是触发器基本单元2.同步触发器同步触发器（RS、D、JK）：简单时钟触发器，缺点：会产生空翻简单时钟触发器，缺点：会产生空翻3.主从触发器主从触发器（RS、JK）：抗干扰差，时钟脉冲要窄抗干扰差，时钟脉冲要窄 上升沿触发上升沿触发 ：（D、JK、T、T）4.边沿边沿 （维持阻塞型）（维持阻塞型）触发器触发器 下降沿触发：下降沿触发：（D、JK、T、T）（CMOS边沿触发器；负边沿触发器）边沿触发器

26、；负边沿触发器）5.各类触发器相互转换各类触发器相互转换二、触发器分析方法1 1、电路结构：了解、电路结构：了解2 2、逻辑符号：掌握、逻辑符号：掌握基本基本RSRS、同步、同步RS/D/JKRS/D/JK、主从、主从RS/JKRS/JK、边沿、边沿D/JK/T/TD/JK/T/T3 3、特性（功能）表：熟练掌握、特性（功能）表：熟练掌握4 4、波形图分析：熟练掌握、波形图分析：熟练掌握5 5、特性方程：掌握、特性方程：掌握6 6、驱动表：了解、驱动表：了解第五章小结第五章小结第 五 章 习 题 课SDRDQQ5.25.3SDRDQQ5.4第第 五五 章章 习习 题题 课课CPTQ1Q25.8 该该JK触发器同步时钟触发器触发器同步时钟触发器第第 五五 章章 习习 题题 课课JCPKQ5.16 4人抢答逻辑电路：可用人抢答逻辑电路：可用4个个D触发器实现：触发器实现：（集成（集成4D触发器触发器74LS175）第第 五五 章章 习习 题题 课课500 41+5V4.7k 风鸣器风鸣器&111甲甲乙参赛人参赛人抢答按键抢答按键1丙丁&CP1kHz1Q 1Q 2Q 2Q 3Q 3Q 4Q 4QVccGND1D 2D 3D 4D CPR+5V主持人清主持人清074LS175作业：作业：P1475.55.65.95.19交作业时间：下周三上课时间交作业时间：下周三上课时间