基本RS触发器

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 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

2、用下，两个稳态可相互转换。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=

3、1，q =0； 反之亦然。5.2 基本基本rs触发器触发器&qsrsrqqqsrsrqqsr(a)(b)(c) （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 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 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

4、 100置010 1 001置111 1 100保持不变 1 1表表5.2 5.2 状态表状态表根据表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nnrqsq1sqnr0001010011101110r+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。状态不定qqsr图图5.2.3 5.2.3 波形图波形图3 3、 波形图波形图1. 电路组成电路组成一、同步一、同步rs触发器触发器

5、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&qsrq&cprssdrdsrcprdsdqq(a)(b)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） 逻辑符号逻辑符号代入基本rs触发器的特征

6、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= ，scpscpr cp r sqn+1功能 1111 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 功能表功能表主主要要特特点点波波形形图图（1）时钟电平控制。在）时钟电平控制。在cp1期间接收

7、输入信期间接收输入信号，号，cp0时状态保持不变，与基本时状态保持不变，与基本rs触发器相触发器相比，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之间有约束。不能允许出现之间有约束。不能允许出现r和和s同时同时为为1的情况，否则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。c prsqq不变不变不变不变不变不变置1置0置1置0不变 二、同步二、同步 jk jk 触发器触发器&qsrq&cpsdjkcprdsdqq(a)(b)kj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sd 按图5.3

8、.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. 功能分析功能分析表表5.3.2 5.3.2 状态表状态表 cp j k qn+1功能 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”。 (

9、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。 3、波形图图 5.3.3. 波形图 cpjkqq三、同步三、同步d d触发器（触发器（d d锁存器）锁存器）g3 g4g1 g2 s rdg1 g2cpq q(a) d 触发器的构成1d d cp 1d c1q q(c) 逻辑符号cpg3 g4&q q(b) d 触发器的简化电路sr&dqddqrsqnnn1cp=1期间有效期间有效将s=d、r=d代入同步rs触发器的

10、特性方程，得同步d触发器的特性方程：01d=1/0/0/1/状状态态图图波波形形图图在数字电路中，凡在在数字电路中，凡在cpcp时钟脉冲控制下，时钟脉冲控制下，根据输入信号根据输入信号d d情况的不同，具有置情况的不同，具有置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。cpdqq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“0”“0”“1”cpjkq图图 5.3.4 5.3.4 空翻波形图空翻波形图1&a&

11、b1&c&d&qsrqcpkjq3q4g1g2g4g3cpqqkjjkcp(a)(b) 图图5.4.1 5.4.1 负边沿负边沿jkjk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1 (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

12、=jqn+kqn 2. 2. 功能分析功能分析(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。3. 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。 1691874ls1121cp2cpvcc1rd2rd2k2j 2sd2q1k1j 1sd1q 1q 2qgnd1rd1j1k1sd

13、1cpqqrdj cp k sd(a)(b)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“0”“0”“1”123cpdq二、维持阻塞二、维持阻塞d d触发器触发器01d=1/0/0/1/状状态态图图波波形形图图在数字电路中，凡在在数字电路中，凡在cpcp时钟脉冲控制下，根据输时钟脉冲控制下，根据输入信号入信号d d情况的不同，具有置情况的不同，具有置0 0、置、置1 1功能的电路，功能的电路，都称为都称为d d触发器。触发器。cpdqq 在

14、数字电路中，凡在在数字电路中，凡在cp时钟脉冲控制下，根据输入信号时钟脉冲控制下，根据输入信号t取取值的不同，具有保持和翻转功能的电路，即当值的不同，具有保持和翻转功能的电路，即当t0时能保持状时能保持状态不变，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。t qnqn+1功能0 00 101nnqq1 保持1 01 110nnqq1翻转特性表特性表逻辑符号逻辑符号 t cp 1tq q c1三、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t触发器特性方程：触发器特性方程：nnnnqtqtqtq1与与jk触发器的特性方程比较，得：触发器

15、的特性方程比较，得：tktj电电路路图图1j c11ktqqcp01t=1/1/0/0/cptqq状状态态图图时时序序图图 在数字电路中，凡每来一个时钟脉冲就翻转一次的电路，在数字电路中，凡每来一个时钟脉冲就翻转一次的电路，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 cp q q c1qnqn+1功能0110nnqq1翻转2 2、jkjk触发器触发器tt触发器触发器t 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：tktj电电路路图图1j c11k1qqcpnnqq1变换t触发器的特性方程：nnnnqqqq111cpqq01状状态态图

16、图时时序序图图nqtdt1d c1qqcp=13 3、d d触发器触发器tt触发器触发器nqd cp1d c1qq4 4、d d触发器触发器tt触发器触发器一、主从一、主从rs触发器触发器g5 g6g1 g2g7 主触发器 g8qm qmg3 从触发器 g4&q q&1s r cpcpg9(a) 逻辑电路&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。01rsqrsqnmnm5.5 5.5 主从触发器主从触发器g5 g6g1 g2g7 主触发器 g8qm qmg3 从触发器 g4&q q

17、&1s r cpcpg9&（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。01rsqrsqnncp下降沿到来时有效特性特性方程方程 q q s rs cp rq q(b) 曾用符号 1s 1rs cp rq q(c) 国标符号cpc1逻辑符号逻辑符号电路特点电路特点主从主从rs触发器采用主从控触发器采用主从控制结构，从根本上解决了输制结构，从根本上解

18、决了输入信号直接控制的问题，具入信号直接控制的问题，具有有cp1期间接收输入信期间接收输入信号，号，cp下降沿到来时触发下降沿到来时触发翻转的特点。但其仍然存在翻转的特点。但其仍然存在着约束问题，即在着约束问题，即在cp1期期间，输入信号间，输入信号r和和s不能同不能同时为时为1。g1 g2j k cp g7 主 g8g5 g6 g3 从 g4q q1g9qm qm&2 2、主从、主从jk触发器触发器nnkqrqjs 下降沿到来时有效cpqkqjqkqqjqrsqnnnnnnn 1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。j k qnqn+1功能

19、0 0 00 0 101nnqq1 保持0 1 00 1 10001nq 置 01 0 01 0 11111nq 置 11 1 01 1 110nnqq1 翻转特特性性表表cpjkq时时序序图图 q q j kj cp kq q曾用符号 1j 1kj cp kq q国标符号cpc1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。g1 g2j k cp g7 g8g5 g6 g3 g4q q1g9rdsd&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1g1 g2j k cp g7 g8g5 g6 g3 g4q q1g9rdsd&10001111 sdj cp k rd q qsd rd j kj cp kq q曾用符号国标符号cprdsd s 1j 1k r q qc1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集成主从集成主从jk触发器