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1、基本基本RSRS触发器触发器同步触发器同步触发器边沿触发器边沿触发器维持阻塞维持阻塞D D触发器触发器(又称维阻又称维阻D D触发器触发器)第第5章章 触发器触发器1 触发器（Flip Flop，简写为FF）是具有记忆功能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。它有双稳态、单稳态和无稳态触发器（多谐振荡器）等几种。5.1 概述概述2上升沿、下降沿触发器和高电平、上升沿、下降沿触发器和高电平、低电平触发器。低电平触发器。触发器的两个特点触发器的两个特点它有两个稳定状态，它有两个稳定状态，“0 0”和和“1 1”。在输入信号作用下，两个稳态可相互转换。在输入信号作用下，两
2、个稳态可相互转换。RS、JK、D、T和和T型触发器型触发器基本、基本、同步、主从、维持阻塞和边沿型触发器同步、主从、维持阻塞和边沿型触发器按功能分按功能分按结构分按结构分按触发方式分按触发方式分3触发器的逻辑功能的描述触发器的逻辑功能的描述状态表状态表特征方程式特征方程式状态转换图状态转换图激励表激励表波形图波形图4一、一、电路组成电路组成 它由两个与非门（或者或非门）的输入和输出交叉连接而成，如图5.2.1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=
3、0；反之亦然。5.2 基本基本RS触发器触发器5（a a）逻辑图逻辑图;（b b）逻辑符号；逻辑符号；（c c）逻辑符号逻辑符号图图5.2.1 5.2.1 基本基本RSRS触发器触发器6 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、特征方程式、逻辑符号图以及状态转换图、波形图或称时序图来描述。二、二、功能分析功能分析7 1.1.状态表状态表 输 入输出逻辑功能 R S QnQn+1 0 00不定1 0 100置010 1 001置111 1 100保持不变 1 1表表5.2 5.2 状
4、态表状态表8根据表5.2画出卡诺图如图5.2.2所示，化简得：2.2.特征方程式特征方程式R+S=1(R+S=1(约束条件约束条件)图图5.2.2 5.2.2 卡诺图卡诺图9如如图图5.2.35.2.3所示，所示，画图时应根据功能表画图时应根据功能表来确定各个时间段来确定各个时间段Q Q与与Q Q的状态。的状态。图图5.2.3 5.2.3 波形图波形图3 3、波形图波形图101.电路组成电路组成一、同步一、同步RS触发器触发器同步同步RSRS触发器的电路组成如图触发器的电路组成如图5.3.15.3.1所示。所示。图中图中,R,RD D、S SD D、是直接置、是直接置0 0、置、置1 1端，用
5、来端，用来设置触发器的初状态。设置触发器的初状态。2.2.功能分析功能分析 同步同步RSRS触发器的逻辑电路图和逻辑符号触发器的逻辑电路图和逻辑符号如图如图5.3.15.3.1所示所示。5.3 同步触发器同步触发器11图图5.3.1 5.3.1 同步同步RSRS触发器触发器（a a）逻辑电路逻辑电路;（b b）逻辑符号逻辑符号12代入基本RS触发器的特征方程得：Qn+1=S+Qn RS=0(约束条件)Q QRCPRCP当当CP=0CP=0，R=S=1R=S=1时，时，Q Q与与 保持不变保持不变.当当CP=1CP=1，R=,S=R=,S=，SCPSCPR13 CP R SQn+1功能 1111
6、 0 0 0 1 1 0 1 1Qn10保持置1置0不定 同步RS触发器的CP脉冲、R、S均为高电平有效，触发器状态才能改变。与基本RS触发器相比，对触发器增加了时间控制,但其输出的不定状态直接影响触发器的工作质量。表表5.3.1 5.3.1 功能表功能表14主主要要特特点点波波形形图图（1）时时钟钟电电平平控控制制。在在CP1期期间间接接收收输输入入信信号号，CP0时时状状态态保保持持不不变变，与与基基本本RS触触发发器器相相比，对触发器状态的转变增加了时间控制。比，对触发器状态的转变增加了时间控制。（2）R、S之之间间有有约约束束。不不能能允允许许出出现现R和和S同同时时为为1的情况，否则
7、会使触发器处于不确定的状态。的情况，否则会使触发器处于不确定的状态。不变不变不变不变不变不变置1置0置1置0不变15 二、同步二、同步 JK JK 触发器触发器图5.3.2 同步JK触发器（a）逻辑电路;（b）逻辑符号1 1、电路组成电路组成SD16 按图5.3.2(a)的逻辑电路，同步JK触发器的功能分析如下：当CP=0时，R=S=1，Qn+1=Qn触发器的状态保持不变。当CP=1时，将R=KCPQn=KQn,S=JCPQn=JQn代入Qn+1=S+RQn,可得:特性方程 Qn+1=JQn+KQn2.2.功能分析功能分析17表表5.3.2 5.3.2 状态表状态表 CP J K Qn+1功能
8、 1111 0 0 0 1 1 0 1 1 Qn01Qn保持置0置1翻转（计数）从表5.3.2中可知:(1)当J=0，K=1时，Qn+1=JQn+KQn，置“0”。(2)当J=1，K=0时,Qn+1=JQn+KQn，置“1”。18(3)当J=0，K=0时，Qn+1=Qn，保持不变。(4)当J=1，K=1时，Qn+1=Qn,翻转或称计数。所谓计数就是触发器状态翻转的次数与CP脉冲输入的个数相等,以翻转的次数记录CP的个数。波形图如图5.3.3所示。193、波形图图 5.3.3.波形图 20三、同步三、同步D D触发器（触发器（D D锁存器）锁存器）CP=1期间有效期间有效将S=D、R=D代入同步
9、RS触发器的特性方程，得同步D触发器的特性方程：21状状态态图图波波形形图图在在数数字字电电路路中中，凡凡在在CPCP时时钟钟脉脉冲冲控控制制下下，根根据据输输入入信信号号D D情情况况的的不不同同，具具有有置置0 0、置置1 1功能的电路，都称为功能的电路，都称为D D触发器。触发器。22四、同步触发器四、同步触发器 存在的问题存在的问题 空翻现象。空翻现象就是在CP=1CP=1期间期间，触发器的输出状态翻转两次或两次以上的现象。如图5.3.4所示，第一个CP=1期间Q状态变化的情况图图 5.3.4 5.3.4 空翻波形图空翻波形图23 图图5.4.1 5.4.1 负边沿负边沿JKJK触发器
10、触发器 （a a）逻辑电路逻辑电路;(b;(b）逻辑符号逻辑符号一、TTL边沿边沿JK触发器触发器5.4 5.4 边沿触发器边沿触发器电电路路组组成成124 (1)CP=0期间，与非门G3、G4输出结果Q4=Q3=1，此时触发器的输出Qn+1将保持状态不变。（2）CP=1期间，与或非门输出Qn+1保持状态不变 （3）CP到来，CP=0，由于tpd1 tpd2,则与或非门中的A、D与门结果为0，与或非门变为基本RS触发器Qn+1=S+RQn=JQn+KQn 2.2.功能分析功能分析25(4)CP到来，CP=1，则与或非门恢复正常，Qn+1=Qn，保持状态不变。由上述分析得出此触发器是在CP脉冲下
11、降沿按Qn+1=JQn+KQn，特征方程式进行状态转换，故称此触发器，为负边沿触发器。其状态表、状态图与同步JK触发器相同，只是逻辑符号和时序图不同。263.3.集成边沿集成边沿JKJK触发器触发器74LS11274LS112 74LS112为双下降沿JK触发器，其管脚排列图及符号图如图5.4.2所示。图图5.4.25.4.274LS11274LS112管脚排列图管脚排列图（a a）管脚排列管脚排列;（b b）逻辑符号逻辑符号27图图 5.4.2 维持阻塞维持阻塞D触发器的波形图触发器的波形图二、维持阻塞二、维持阻塞D D触发器触发器28状状态态图图波波形形图图在在数数字字电电路路中中，凡凡在
12、在CPCP时时钟钟脉脉冲冲控控制制下下，根根据据输输入入信信号号D D情情况况的的不不同同，具具有有置置0 0、置置1 1功功能能的的电电路路，都称为都称为D D触发器。触发器。29 在在数数字字电电路路中中，凡凡在在CP时时钟钟脉脉冲冲控控制制下下，根根据据输输入入信信号号T取取值值的的不不同同，具具有有保保持持和和翻翻转转功功能能的的电电路路，即即当当T0时时能能保保持持状状态不变，态不变，T1时一定翻转的电路，都称为时一定翻转的电路，都称为T触发器。触发器。特性表特性表逻辑符号逻辑符号三、三、T触发器和触发器和T触发器触发器1、JK触发器触发器T触发器触发器30T触发器特性方程：触发器特
13、性方程：与与JK触发器的特性方程比较，得：触发器的特性方程比较，得：电电路路图图31状状态态图图时时序序图图32 在在数数字字电电路路中中，凡凡每每来来一一个个时时钟钟脉脉冲冲就就翻翻转转一一次次的的电电路路，都称为都称为T触发器触发器。特性表特性表逻辑符号逻辑符号2 2、JKJK触发器触发器T T触发器触发器33T 触发器特性方程：触发器特性方程：与与JK触发器的特性方程比较，得：触发器的特性方程比较，得：电电路路图图变换T触发器的特性方程：34状状态态图图时时序序图图353 3、D D触发器触发器T T触发器触发器364 4、D D触发器触发器T T触发器触发器37一、主从一、主从RS触发
14、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 05.5 5.5 主从触发器主从触发器380 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39逻辑符号逻辑符号电路特点电路特点主主从从
15、RS触触发发器器采采用用主主从从控控制制结结构构，从从根根本本上上解解决决了了输输入入信信号号直直接接控控制制的的问问题题，具具有有CP1期期间间接接收收输输入入信信号号，CP下下降降沿沿到到来来时时触触发发翻翻转转的的特特点点。但但其其仍仍然然存存在在着着约约束束问问题题，即即在在CP1期期间间，输输入入信信号号R和和S不不能能同同时为时为1。402 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。41特特性性表表时时序序图图42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
16、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。43带清零端和预置端的带清零端和预置端的主从主从JK触发器触发器RD=0，直接置001111001SD=0，直接置11000111144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45集成主从集成主从JK触发器触发器低电平有效低电平有效CP下降沿触发46 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
17、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。本章小结本章小结47JKJK触发器：触发器：Q Qn+1n+1=JQ=JQn n+KQ+KQn n各种不同逻辑功能的触发器的特性方程为：各种不同逻辑功能的触发器的特性方程为：RSRS触发器：触发器：Q Qn+1n+1=S+RQ=S+RQn n其约束条件为：其约束条件为：RSRS0 0T T触发器：触发器：Q Qn+1n+1=Q=Qn nT T触发器：触发器：Q Qn+1n+1=TQ=TQn n+TQ+TQn nD D触发器：触发器：Q Qn+1n+1=D=D48