集成电子技术基础教程-第二篇第4章(8-2)

1、集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 L D C 集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 2003 2004学年第学年第1学期学期 集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 L D C 第二篇第二篇 数字电路和系统数字电路和系统 第四章第四章 集成触发器和时序逻辑电路集成触发器和时序逻辑电路 集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 L D C 2.4.1 基本触发器基本触发器 非门组成的基本触发器 说 明 00禁 用 0101置0Reset 1010置1Set 11保持Hold D R D SQQ Flip-Flop FF 集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 L D C 或非门组

2、成的基本触发器 说 明 00保持Hold 0110置1Set 1001置0Reset 11禁 用 QQ D R D S 集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 L D C 2.4.2 时钟控制电平触发器时钟控制电平触发器 高电平触发的RS触发器 )( 0 1 约束条件RS QRSQ nn RR1 S1S 集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 L D C 逻辑符号 高电平触发的D触发器 高电平触发的触发器(计数型)，由于在 CP=1期间存在空翻现象，故需要改变 触发器结构，采用边沿触发方式。 DQ n 1 集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 L D C 置0维持线 置1阻塞线 置0阻

3、塞线 置1维持线 (维持阻塞型D触发器) 2.4.3 边沿触发器边沿触发器 一、上升沿触发的一、上升沿触发的D触发器触发器 集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 L D C 二、下降沿触发的二、下降沿触发的JK触发器触发器 该电路在CP脉冲下降沿 期间接收JK信号并完成 状态翻转，靠的是内部 门电路延时时间差而实 现的。 G3、G4门的延 时比G1、 G2门长。 集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 L D C CP=0时，G3、G4输 出高电平，B、B两 组与门封锁，触发 器的状态由A、A 两组与门互锁，状 态不会改变。 CP=1期间，由于B、 B与门其中的一个输 入为高电平，所以触

4、 发器状态由B、B与 门互锁，状态不变。 工作原理 CP从0跳到1期间，触发器 状态由原A、A互锁转换到 由B、B互锁，触发器的状 态也不变。 集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 L D C CP由1跳变到0期间， 因G3、G4门的延时比 G1、G2门长，使 状态还来不及改变， 形成了图示等效电路， 其中B、B已被封锁。 SR, 可见，电路是一个下 降沿触发的触发器。 由RS触发器的特性方程得： nnnnn nn QKQJQKQQJ QRSQ 1 集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 L D C 电路功能可从特性方程得到： nnn QKQJQ 1 0111 翻转 1011 1101

5、置 1 1001 0110置 0 0010 1100保持 0000 说 明 KJ n Q 1n Q nn QQ 1 0 1 n Q 1 1 n Q nn QQ 1 JK触发器具备有四种功能，触发器具备有四种功能， 是一个全功能触发器。是一个全功能触发器。 集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 L D C 三、主从型触发器三、主从型触发器 主从型触发器的翻转特点是分 接收和翻转二个节拍动作。 1 CMOS主从主从D触发器触发器 集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 L D C RD、SD是直接置0 和置1端。初态确 定后，RD、SD都 为低电平0。 DQMDQM CP=1期间，TG1、T

6、G4断开， TG2、TG3接通，主触发器封 锁，状态保持不变；从触发 器状态按主触发器状态翻转。 CP=0期间， TG1、 TG4接通，TG2、 TG3断开，主触发 器接收输入信息， 从触发器状态不变。 DQQ M n 1 可见主从触发器的触发 特点是上升沿触发。 集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 L D C 2. TTL主从主从JK触发器触发器 电路由两个钟控高电平触发RS 触发器组成，它同样在一个CP 下分二个节拍动作。 CP=1时，主触发器接收信息， 存放在QM中(按JK功能存放)， 而从触发器状态不变； CP=0时，主触发器封锁，原 存放在QM中的信息不变（按 JK功能存放），

7、从触发器状态 按主触发器QM状态翻转。 电路是一个JK触发器， 属于下降沿触发。 集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 L D C nnn QKQJQ 1 )( 0 1 约束条件RS QRSQ nn RR1 S1S DQ n 1 高电平触发 RS触发器 上升沿触发 D触发器 下降沿触发 JK触发器 集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 L D C DQ n 1 受控计数型(翻转型)触发器 T触发器 n Q nnn QKQJQ 1 nnn QTQTQ 1 &T CP T & & & 1 T TKJ 集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 L D C 2.4.4 二进制计数器二进制计数器

8、 计数器是数字系统中应用极为广泛的一种时序逻辑电 路。主要应用在测频、测距、定时和时间测量中，如 计算机中的定时器和时钟计数器等。 计数器的分类有： 以电路结构分：有同步计数器和异步计数器 以电路状态翻转规律分：有二进制计数器和非二进 制（N进制）计数器 以功能分：有加法计数器、减法计数器和可逆计数 器 集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 L D C 一、同步二进制计数器一、同步二进制计数器 图中的每个触发器都连接成T触发器触发器，每个触发器的 CP也都连接在一起，同时受触发，所以称同步。 同步二进制加法计数器 1 0 T n QT 01 nnQ QT 012 每个触发器翻转条件为T高电

9、平 时，来CP脉冲下降沿即翻转。 集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 L D C 0008 1117 0116 1015 0014 1103 0102 1001 0000 Q0Q1Q2 触发器状态CP 顺序 012 QQQ 000 001 010 011 100 101 110 111 000 12345678 状态表 时序图 集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 L D C 从电路图和状态真值表看，都可得出电路是 一个同步3位二进制的加法计数器。 3位二进制计数器由于一次计数循环需要8个 CP脉冲，故也称模8计数器(八进制计数器)。 其状态转换图如下： 集成电子技术基础教程集成电子

10、技术基础教程 L D C 同步二进制减法计数器 CP脉冲同样连在一起，而每个触发器也同样连 接成T型触发器结构。只不过各T端的函数不同。 1 0 T 01 QT 012 QQT 同样可以得出状态转换真值表和波形图： 集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 L D C 0008 1007 0106 1105 0014 1013 0112 1111 0000 Q0Q1Q2 触发器状态CP 顺序 012 QQQ 000 111 110 101 100 011 010 001 000 12345678 状态表 时序图 状态转换图为： 集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 L D C 二、异步二进

11、制计数器二、异步二进制计数器 异步二进制加法计数器 异步触发器的CP脉冲不连在一起，说明各触 发器的触发时间不同，翻转也不同时发生。 图中，每个触发器都连接成了T 计数器计数器（翻转 触发器），只要有CP 脉冲，触发器状态就翻转。 集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 L D C CPCP 001 QCP 12 QCP 低位触发器输出作为高位触发器的CP脉冲。所以状态表和 状态图与同步3位二进制加法计数器相同，波形图如下： 0008 1117 0116 1015 0014 1103 0102 1001 0000 Q0Q1Q2 触发器状态CP 顺序 CP t0 t0 0 Q t0 1 Q 2

12、 Q t0 1 2345 678 时序图 集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 L D C 如果高位触发器的CP 脉冲来自低位的 端 时，就成了异步二进 制减法计数器了。 Q 异步二进制减法计数器 J1 K1 1C J1 K1 1C J1 K1 1C CP 1 0 Q 1 Q 2 Q CR 012 QQQ CP t 0 t 0 0 Q t 0 1 Q 2 Q t 0 000 111110101100011010001 000 012 QQQ 000111110101 100011010001 状态图 集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 L D C 三、小结三、小结 同步二进制计数器一般由T触发器构成，异 步二 进制由翻转触发器（T）构成。 计数器又有分频器之称，n位二进制计数器的最大 分频关系为1/2n。 同步计数器的计数速度比异步计数器高，影响计 数速度的原因是进位连接、串行进位和并行进位。 同步计数器各T端的逻辑关系，异步计数器各CP 端逻辑关系如下所示。 集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 L D C 1 0 0121 i j jiii QQQQQT加法 1 0 0121 i j jiii QQQQQT减法 加法时： 1 ii QCP 1 ii QCP 减法时：