第十一章双稳态触发器

1、第十一章 双稳态触发器 1 第十一章第十一章 双稳态触发器双稳态触发器 双稳态触发器是能够存双稳态触发器是能够存 储一位二进制码的逻辑储一位二进制码的逻辑 电路元件，是构成时序电路元件，是构成时序 电路基本单元。电路基本单元。 重点：重点： 双稳态触发器的逻辑功双稳态触发器的逻辑功 能、触发方式能、触发方式 及翻转及翻转 时刻。时刻。 5.1 RS 触发器触发器 5.2 JK 触发器触发器 5.3 D触发器与触发器与T触发器触发器 第十一章 双稳态触发器 2 双稳态双稳态触发器的特点触发器的特点 双稳态触发器有两个互补输出端双稳态触发器有两个互补输出端Q和和Q，因而有两个稳定状，因而有两个稳定

2、状 态，即态，即0状态和状态和1状态。状态。 其输出状态其输出状态Q不仅与输入有关，而且还与原先的输出状态有不仅与输入有关，而且还与原先的输出状态有 关关 ，接受信号前的状态定义为现态用，接受信号前的状态定义为现态用Qn 表示，接受信号后表示，接受信号后 的状态定义为次态，用的状态定义为次态，用Qn+1表示。表示。 在输入信号的作用下，它可以被置成在输入信号的作用下，它可以被置成0状态，也可以被置成状态，也可以被置成1 状态。在输入信号的不起作用时，触发器的状态保持不变，状态。在输入信号的不起作用时，触发器的状态保持不变， 因而具有记忆的功能。因而具有记忆的功能。 使触发器输出状态改变的输入信

3、号称为触发信号，触发信号使触发器输出状态改变的输入信号称为触发信号，触发信号 的形式称为的触发方式，触发器输出状态的改变称为翻转。的形式称为的触发方式，触发器输出状态的改变称为翻转。 根据电路功能，根据电路功能，双稳双稳触发器可分为触发器可分为RS触发器、触发器、JK触发器、触发器、D 触发器和触发器和T触发器，触发器， 第十一章 双稳态触发器 3 11.1 RS触发器触发器 一一.基本基本R-S触发器触发器 1. 逻辑电路及符号逻辑电路及符号 2. 真值表真值表 3. 特性表特性表 Q Q R S Q RS Q G1G2 0 1 1 0 1 1 0 0 0 复位复位(清清0) 1 置位置位(

4、置置1) 不变不变 记忆记忆(保持保持) R S Q说明说明 Q=Q=0 不定不定 (禁止禁止) 1 0 0 1 0 1 QnSRQn+1 000 001 010 011 100 101 110 111 卡诺图化简卡诺图化简 SR Qn 00011110 0 X1 1 X11 第十一章 双稳态触发器/11.1 RS触发器/R-S触发器 4 S R Q Q t t t t 5. 波形图波形图 宽度相等的负脉冲从宽度相等的负脉冲从S和和R端同时消失后，触发器状态不定。端同时消失后，触发器状态不定。 S+R=1(约束条件约束条件) Qn+1=RQn+S 4. 特性方程特性方程 第十一章 双稳态触发器

5、/11.1 RS触发器/R-S触发器 5 6 6基本基本RSRS触发器的应用举例触发器的应用举例 在数字系统中，用机械开关对电路发出命令信号，当开关改在数字系统中，用机械开关对电路发出命令信号，当开关改 变位置时，由于弹簧片不能立即与触点稳定接触产生抖动，变位置时，由于弹簧片不能立即与触点稳定接触产生抖动， 使电压或电流波形产生使电压或电流波形产生“毛刺毛刺” ” 。 如果用开关的输出直接驱动逻辑门，经过逻辑门整形后，输如果用开关的输出直接驱动逻辑门，经过逻辑门整形后，输 出会有一串脉冲干扰信号导致电路工作出错。出会有一串脉冲干扰信号导致电路工作出错。 第十一章 双稳态触发器/11.1 RS触

6、发器/R-S触发器 6 基本基本RS触发器去抖动功能触发器去抖动功能 利用基本利用基本RS触发器的记忆作用可以消除机械开关振动对数字电触发器的记忆作用可以消除机械开关振动对数字电 路所产生的影响。路所产生的影响。 在触发器的工作过程中，使触发器状态改变的输入信号称为在触发器的工作过程中，使触发器状态改变的输入信号称为触触 发信号发信号；触发器状态的改变称为；触发器状态的改变称为翻转翻转；触发器接收触发信号的；触发器接收触发信号的 方式称为方式称为触发方式触发方式。基本。基本RSRS触发器的触发信号是低电平信号，触发器的触发信号是低电平信号， 这种触发方式称为这种触发方式称为低电平触发方式低电平

7、触发方式。 Q Q 5V 5V A S B & & 第十一章 双稳态触发器/11.1 RS触发器 7 二二. 同步同步RSRS触发器触发器 基本基本RSRS触发器的触发翻转过程直接由输入信号控制，同步触发器的触发翻转过程直接由输入信号控制，同步 RSRS触发器实现在规定的时刻，触发器按各自输入信号所决触发器实现在规定的时刻，触发器按各自输入信号所决 定的状态定的状态同步触发翻转同步触发翻转。 1. 工作原理工作原理 & Q 1G2G Q R CP S DRDS CP=0，R-S被封锁，被封锁，QQ不变；不变； CP=1，QQ 由由R-S 决定。决定。 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 不

8、变不变 不定不定 复位复位(清清0) 置位置位(置置1) 记忆记忆(保持保持) 禁止禁止 真值表真值表 RSQ说明说明 第十一章 双稳态触发器/11.1 RS触发器 8 特性表特性表 从工作原理可知从工作原理可知: 触发器在触发器在脉冲作用脉冲作用时间段接收输入信号时间段接收输入信号,因因 而称为而称为脉冲触发方式脉冲触发方式。 在在脉冲作用脉冲作用时时,可能出现多次翻转可能出现多次翻转(空翻空翻）。）。 脉冲触发又可分为正、负脉冲触发。脉冲触发又可分为正、负脉冲触发。 QnSRQn+1 000 001 010 011 100 101 110 111 0 0 1 1 0 1 卡诺图化简卡诺图化

9、简 SR Qn 00011110 0X1 11X1 特性方程特性方程 Qn+1=S+RQn SR=0(约束条件约束条件) 特点特点 CP=1，接收信号，接收信号，允许，允许翻转。翻转。 CP=0，封锁，封锁信号，禁止翻转。信号，禁止翻转。 正脉冲触发正脉冲触发 负脉冲触发负脉冲触发 第十一章 双稳态触发器/11.1 RS触发器 9 例例 ：根据根据CPCP、S S、R R的波形，试画出上面分析的的波形，试画出上面分析的RSRS触发器触发器输出输出Q Q 的波形，设初始状态的波形，设初始状态Q=0Q=0。 解：触发器在解：触发器在CP=1=1时时 翻转。翻转。 在在CP= =1的时间间隔的时间间

10、隔 内内R、S的状态变化的状态变化 就会引起触发器状就会引起触发器状 态的变化。态的变化。 同步触发器能控制同步触发器能控制 触发器在一段时间触发器在一段时间 内翻转，不能实现内翻转，不能实现 在一舜间翻转，因在一舜间翻转，因 此应用中受到一定此应用中受到一定 限制。限制。 第十一章 双稳态触发器/11.1 RS触发器 10 三三. 主从主从R-S触发器触发器 电路结构与工作原理：电路结构与工作原理： CP=1作用其间：作用其间： 主触发器工作，主触发器工作，QM随随R-S翻转；从触发翻转；从触发 器因器因 CP=0被封锁，输出被封锁，输出Q保持不变。保持不变。 CP下跳沿下跳沿(即即10),

11、CP由由0 1： 主触发器被封锁，从触发器工作，主触发器被封锁，从触发器工作，Q为为 QM最后值。最后值。 CP=0后：后： 主触发器的状态保持不变主触发器的状态保持不变,因而输出状态因而输出状态 保持不变。这样保持不变。这样,两个两个R-S触发器的的互触发器的的互 相制约相制约,实现了在某一特定时刻翻转。实现了在某一特定时刻翻转。 该触发器在该触发器在负跳沿翻转，负跳沿翻转，称为称为负跳沿负跳沿主主 从从R-S触发器。触发器。正跳沿正跳沿的原理与的原理与负跳沿负跳沿 类似，两种类型在器件符号的中加以区类似，两种类型在器件符号的中加以区 别。别。 R CP S QQ CP 主主R-S 从从R-

12、S QM 负跳沿负跳沿正跳沿正跳沿 第十一章 双稳态触发器/11.1 RS触发器 11 主从触发器的特点主从触发器的特点: 触发器在触发器在CP有效作用期间接收输入信号（属于脉冲有效作用期间接收输入信号（属于脉冲触发方触发方 式）式），在在CP的有效跳变沿触发翻转（翻转状态由的有效跳变沿触发翻转（翻转状态由CP作用期作用期 间输入信号的状态而定），在间输入信号的状态而定），在CP有效跳变沿后封锁输入信有效跳变沿后封锁输入信 号。号。 主从触发器对输入信号主从触发器对输入信号： 对于负跳沿触发的触发器，输入信号应在对于负跳沿触发的触发器，输入信号应在CP正跳沿前加入正跳沿前加入， 并在并在CP正

13、跳沿后的正跳沿后的高电平期间保持不变高电平期间保持不变，为主触发器触发，为主触发器触发 翻转做好准备，若输入信号在翻转做好准备，若输入信号在CP高电平期间发生改变，将高电平期间发生改变，将 可能使主触发器发生多次可能使主触发器发生多次空翻空翻，产生逻辑错误。，产生逻辑错误。 时钟脉冲的要求：时钟脉冲的要求： CP正跳沿后的高电平要有一定的延迟时间，以确保正跳沿后的高电平要有一定的延迟时间，以确保主触发主触发 器器达到新的稳定状态，达到新的稳定状态，CP负跳沿使触发器发生翻转后，负跳沿使触发器发生翻转后，CP 的低电平也必须有一定的延迟时间，以确保的低电平也必须有一定的延迟时间，以确保从触发器从

14、触发器达到新达到新 的稳定状态。的稳定状态。 第十一章 双稳态触发器 12 11.2 JK触发器触发器 JK触发器解决了主从触发器解决了主从RS触发器存在不稳定状态的问题。触发器存在不稳定状态的问题。 一一.主从主从JK触发器触发器 工作原理工作原理 CP =1时接收时接收JK信号，输出不变；信号，输出不变； CP 下跳瞬间，输出由下跳瞬间，输出由JK而定：而定： & K CP J R S Q Q CP 主主R-S 从从R-S QM S=JQ R=KQ 特性方程特性方程 Qn+1=S+RQn=JQn+KQn 逻辑功能逻辑功能 J=K=0 Qn+1= Qn （ 不变）不变） JK=J Qn+1=

15、 J （与（与J相同）相同） J=K=1 Qn+1 = Qn （翻转计数）（翻转计数） CP=0时，封锁时，封锁JK信号，输出不变。信号，输出不变。 显然显然JK触发器消除了输出不定的状态。触发器消除了输出不定的状态。 第十一章 双稳态触发器 13 触发方式触发方式：脉冲：脉冲 翻转时刻：翻转时刻：负跳沿负跳沿或或正跳沿。正跳沿。 例例：设负跳沿主从设负跳沿主从JK触发器触发器的的CPCP和和J、 K的波形如图所示，画出输出端的波形如图所示，画出输出端Q的的 波形。设初始状态为波形。设初始状态为0。 JKQnQn+1 0000 0011 0100 0110 1001 1011 1101 111

16、0 特性表特性表 逻辑符号逻辑符号 CP J K Q 第十一章 双稳态触发器 14 主触发器状态只能改变主触发器状态只能改变1次次 由于输出和输入之间存在反馈，若触发由于输出和输入之间存在反馈，若触发 器器Q=0，CP=l，主触发器主触发器只能只能接受接受J端的端的置置 1信号信号；若；若Q=1 ，CP=l，主触发器主触发器只能只能接受接受 K 端的置端的置0信号。信号。所以所以主触发器状态只能改主触发器状态只能改 变变1次次，在，在CP的的下跳沿，从触发器与主触发下跳沿，从触发器与主触发 器状态取得一致。器状态取得一致。这种现象称为一次变化这种现象称为一次变化 现象。现象。 & K CP J

17、 R S Q Q CP 主主R-S 从从R-S QM 例例：设负跳设负跳 沿主从沿主从JK触发触发 器的器的CPCP和和J、K 波形如图所示波形如图所示 ，画出输出端，画出输出端Q 的波形。设初的波形。设初 始状态为始状态为1。 CP J K QM Q 123456 第十一章 双稳态触发器 15 JK主从触发器的特点主从触发器的特点 (1)(1)触发器在时钟脉冲有效作用期间（触发器在时钟脉冲有效作用期间（CP=1CP=1或或=0=0）接收输入接收输入 信号信号，只在时钟脉冲的跳变沿，只在时钟脉冲的跳变沿( (负跳沿或正跳沿负跳沿或正跳沿) )触发翻触发翻 转转，在时钟脉冲跳变沿后，在时钟脉冲跳

18、变沿后封锁输入信号封锁输入信号。 (2)(2)触发器的翻转状态由时钟脉冲作用期间输入信号的状态触发器的翻转状态由时钟脉冲作用期间输入信号的状态 而定。而定。 (3)(3)主触发器的状态只能根据输入信号改变一次。主触发器的状态只能根据输入信号改变一次。 主从触发器工作时，必须在主从触发器工作时，必须在CP有效作用期间前加入输入有效作用期间前加入输入 信号。如果在有效作用期间出现干扰信号，那么就有可信号。如果在有效作用期间出现干扰信号，那么就有可 能出现一次变化现象，使触发器的状态出错。能出现一次变化现象，使触发器的状态出错。 避免出现一次变化现象的有效方法是采用避免出现一次变化现象的有效方法是采

19、用边沿触发器边沿触发器。 第十一章 双稳态触发器 16 二二. 边沿边沿JK触发器触发器 边沿触发器允许在边沿触发器允许在CP触发沿来到前一瞬间加入输入信号。触发沿来到前一瞬间加入输入信号。 这样，输入端受干扰的时间大大缩短，受干扰的可能性也就降这样，输入端受干扰的时间大大缩短，受干扰的可能性也就降 低了。低了。 边沿边沿触发器的触发器的特点特点:接受输入信号、触发翻转、封锁输入是接受输入信号、触发翻转、封锁输入是 在同一时刻（时钟脉冲有效跳变在同一时刻（时钟脉冲有效跳变沿）沿）完成。完成。 判断边沿触发器次态的判断边沿触发器次态的依据依据:触发触发跳变沿前跳变沿前瞬间输入端的状态。瞬间输入端

20、的状态。 边沿触发器的触发方式边沿触发器的触发方式:分为正跳沿和负跳沿，由在符号中分为正跳沿和负跳沿，由在符号中 时钟脉冲端子时钟脉冲端子CP加以区别。加以区别。 正跳沿正跳沿JK触发器触发器负跳沿负跳沿JK触发器触发器 第十一章 双稳态触发器 17 例例：已知：已知CPCP、J、K波形及初始状态与上例相同，试画出负波形及初始状态与上例相同，试画出负 跳沿跳沿JK触发器的输出端触发器的输出端Q的波形。并比较两个结果。的波形。并比较两个结果。 比较两结果，如果输入信号在比较两结果，如果输入信号在CP=1CP=1前加入，并在前加入，并在CP=1CP=1时时 间内保持不变，则主从负跳沿间内保持不变，

21、则主从负跳沿JK触发器与负跳沿触发器与负跳沿JK触发器触发器 输出结果相同；如果在输出结果相同；如果在CP=1CP=1时间内输入信号发生改变，因前时间内输入信号发生改变，因前 者可能出现一次变化现象，造成结果不同者可能出现一次变化现象，造成结果不同。 CP J K QM Q主从 主从 Q 123456 第十一章 双稳态触发器 18 三三. 集成集成JKJK触发器触发器 TTL双双JK触发器触发器74LS76 JK触发器触发器74LS76功能表功能表 Q 1 Q 1 1 Q 输输 入入输输 出出 预置预置SD清零清零RD 时钟时钟CPJKQn+1 n+1 0110 1001 1 00Qn n 1

22、1 1010 1 0101 1 11 n Qn 第十一章 双稳态触发器 19 逻辑符号和引脚分布图逻辑符号和引脚分布图 该器件内含两个相同的该器件内含两个相同的JK触发器，它们都带有预置和清零输触发器，它们都带有预置和清零输 入，属于负跳沿触发器。如果在一片集成器件中有多个触发入，属于负跳沿触发器。如果在一片集成器件中有多个触发 器，通常在符号前面器，通常在符号前面(或后面或后面)加上数字，以示不同触发器的加上数字，以示不同触发器的 输入、输出信号。输入、输出信号。 第十一章 双稳态触发器 20 11.3 边沿边沿D触发器与触发器与边沿边沿T T触发器触发器 一一. D触发器触发器 若只取若只

23、取JK触发器输入信号触发器输入信号JK，且，且J=D，就构成，就构成D触发器。触发器。 特性方程特性方程 Qn+1 = D 边沿边沿D触发器触发器 也可分为也可分为正跳沿正跳沿 D触发器触发器 和和负跳沿负跳沿 D触触 发器。发器。C1端子没有小圈表示端子没有小圈表示正跳沿正跳沿 D触发器，否则，是触发器，否则，是负负 跳沿跳沿 D触发器。触发器。 特性表特性表 DQnQn+1 000 010 101 111 逻辑符号逻辑符号 第十一章 双稳态触发器 21 例：触发器组成的电路如图所示，试根据例：触发器组成的电路如图所示，试根据D和和CP波形画出波形画出Q的的 波形波形(设初态为设初态为0)。

24、 解：解： 第一个触第一个触 发器是正发器是正 跳沿跳沿D触触 发器，第发器，第 二个二个JK触触 发器和与发器和与 非门组成非门组成 负跳沿负跳沿D 触发器。触发器。 Q1 Q2 第十一章 双稳态触发器 22 二二. T触发器触发器 将将JK触发器的触发器的J、K端连接在一起作为端连接在一起作为T端，就构成了端，就构成了T 触发器，因此触发器，因此T触发器没有专门设计的定型产品。触发器没有专门设计的定型产品。 特性方程特性方程 Qn+1 = T Qn TQnQn+1 000 011 101 110 特性表特性表 特性表可知，特性表可知，T=1，Qn+1=Qn， 触发器为计数状态，触发器为计数

25、状态，T=0，Qn+1= Qn， 触发器为保持状态。触发器为保持状态。 第十一章 双稳态触发器 23 例：电路和输入信号波形如图所示，画出各触发器例：电路和输入信号波形如图所示，画出各触发器Q端的波形。端的波形。 各触发器的初始状态为各触发器的初始状态为0。 解：解： 两个两个JK触触 发器均连发器均连 接成负跳接成负跳 沿沿T触发触发 器。器。 Q1 Q2 第十一章 双稳态触发器 24 小结小结 1双稳态触发器是能够存储一位二进制码的逻辑电路元件，双稳态触发器是能够存储一位二进制码的逻辑电路元件， 是构成时序电路基本单元。是构成时序电路基本单元。 2 按电路结构分类有基本按电路结构分类有基本RS触发器、同步触发器、主从和触发器、同步触发器、主从和 边沿触发器。它们的触发翻转方式不同，基本边沿触发器。它们的触发