第五章触发器.ppt课件

1、第五章第五章 触发器触发器教学目的：教学目的：了解触发器的根本概念了解触发器的根本概念掌握各种触发器的逻辑功能掌握各种触发器的逻辑功能5.1 概述触发器的根本概念触发器的根本概念1.触发器有两个互补输出端：触发器有两个互补输出端：Q 、2.有两个稳定的形状：有两个稳定的形状：0形状和形状和1形状；形状；3.在不同的输入情况下，它可以被置成在不同的输入情况下，它可以被置成0形状或形状或1形状；形状；4.具有记忆存储功能，当输入信号消逝后，所置成的具有记忆存储功能，当输入信号消逝后，所置成的形状可以坚持不变形状可以坚持不变;5.一个触发器可以记忆一个触发器可以记忆1位二值信号位二值信号; 6.输出

2、形状表示：输出形状表示：Qn现态、现态、 Qn+1次态次态);7.触发器分类：按功能分有触发器分类：按功能分有RS触发器、触发器、D触发器、触发器、JK触发触发 器、器、T和和T触发器；按照构造分为根本触发器；按照构造分为根本RS触发器、同步触触发器、同步触 发器、主从触发器和边沿触发器。发器、主从触发器和边沿触发器。Q5.2 SR锁存器根本锁存器根本SR触发器触发器一、电路构造与任务原理一、电路构造与任务原理用或非门组成的用或非门组成的SRSR锁存器锁存器电电路路组组成成和和逻逻辑辑符符号号 SR QQ S R Q Q(a) 逻辑图(b) 逻辑符号& SR信号输入端，低电平有效。信号输入端，

3、低电平有效。信号输出端，信号输出端，Q=0、Q=1的形状称的形状称0形状，形状，Q=1、Q=0的形状称的形状称1形状，形状， SR QQ&任务原理任务原理R SQ10010 10R=0、S=1时：由于时：由于R=0，不论原来，不论原来Q为为0还是还是1，都有，都有Q=1；再由再由S=1、Q=1可得可得Q0。即不论触发器原来处于什么形状都。即不论触发器原来处于什么形状都将变成将变成0形状，这种情况称将触发器置形状，这种情况称将触发器置0或复位。或复位。R端称为触发端称为触发器的置器的置0端或复位端。端或复位端。 SR QQ&0110R SQ0 10R=1、S=0时：由于时：由于S=0，不论原来，

4、不论原来Q为为0还是还是1，都有，都有Q=1；再由再由R=1、Q=1可得可得Q0。即不论触发器原来处于什么形状都。即不论触发器原来处于什么形状都将变成将变成1形状，这种情况称将触发器置形状，这种情况称将触发器置1或置位。或置位。S端称为触发端称为触发器的置器的置1端或置位端。端或置位端。1 01 SR QQ&1110R=1、S=1时：根据与非门的逻辑功能不难推知，触发器坚时：根据与非门的逻辑功能不难推知，触发器坚持原有形状不变，即原来的形状被触发器存储起来，这表达了持原有形状不变，即原来的形状被触发器存储起来，这表达了触发器具有记忆才干。触发器具有记忆才干。R SQ0 101 011 1不变1

5、0 SR QQ&0011R SQ1 000 111 1不变0 0不定R=0、S=0时：时：Q=Q=1，不符合触发器的逻辑关系。并且由，不符合触发器的逻辑关系。并且由于与非门延迟时间不能够完全相等，在两输入端的于与非门延迟时间不能够完全相等，在两输入端的0同时变为同时变为1后，将不能确定触发器是处于后，将不能确定触发器是处于1形状还是形状还是0形状。所以触发器不形状。所以触发器不允许出现这种情况，这就是根本允许出现这种情况，这就是根本RS触发器的约束条件。触发器的约束条件。逻辑符号逻辑符号QQSDRDSDRDQ1 0 0 置置00 1 1 置置11 1 不变不变 坚持坚持0 0 同时变同时变 1

6、后不确定后不确定功能功能R SnQ1nQ功 能0 0 00 0 1不 用不 用不 允 许0 1 00 1 10001nQ置01 0 01 0 11111nQ置11 1 01 1 101nnQQ 1保 持特性表真值表特性表真值表现态：触发器接纳输入信号之前的形现态：触发器接纳输入信号之前的形状，也就是触发器原来的稳定形状。状，也就是触发器原来的稳定形状。次态：触发器接纳输入信号之后所处次态：触发器接纳输入信号之后所处的新的稳定形状。的新的稳定形状。 R 00 01 11 10 0 0 0 1 1 1 1 0 S Qn 次态次态Qn+1的卡诺的卡诺图图约束条件 1)(1SRQRSQRSQnnn特性

7、方程特性方程触发器的特性方程就是触发器次态触发器的特性方程就是触发器次态Qn+1Qn+1与输入及现态与输入及现态QnQn之间的逻辑关系式之间的逻辑关系式波形图波形图反映触发器输入信号取值和形状之间对应关系的图形称为波形图反映触发器输入信号取值和形状之间对应关系的图形称为波形图RSQQ置1置0置1置1置1坚持不允许在数字电路中，凡根据输入信号在数字电路中，凡根据输入信号R R、S S情况的情况的不同，具有置不同，具有置0 0、置、置1 1和坚持功能的电路，都和坚持功能的电路，都称为称为RSRS触发器。触发器。习题习题5.15.1，5.25.2例：知由与非门构成的同步例：知由与非门构成的同步RS触

8、发器的时钟信号和输入信号如触发器的时钟信号和输入信号如下图，试画出下图，试画出 Q 和和 Q 端的波形，设触发器的初态为端的波形，设触发器的初态为Q=0。 cptt R0t S0t Q0t Q0集成根本集成根本RS触发器触发器(a) 74LS279 的引脚图 16 15 14 13 12 11 10 974LS279 1 2 3 4 5 6 7 8VCC 4S 4R 4Q 3SA 3SB 3R 3Q1R 1SA 1SB 1Q 2R 2S 2Q GND(b) CC4044 的引脚图 16 15 14 13 12 11 10 9CC4044 1 2 3 4 5 6 7 8VDD 4S 4R 1Q

9、2R 2S 3Q 2Q4Q NC 1S 1R EN 1R 1S VSSEN1时任务EN0时制止1S3S5.3 电平触发的触发器电平触发的触发器一、电路构造与任务原理一、电路构造与任务原理才起作用。和到达，只有触发信号触发器基本输入控制门RSCLKRS1.同步同步SR触发器触发器G1 G2G3 G4S CP RS CP R&Q QS CP RS CP RQ QQ Q(a) 逻辑电路(b) 曾用符号1S C1 1RQ Q(c) 国标符号&RSCP0时，时，R=S=1，触发器坚持原来形状不变。，触发器坚持原来形状不变。CP1时，任务情况与根本时，任务情况与根本RS触发器一样。触发器一样。CP R S

10、 QnQn+1功能0 QnnnQQ1 保持1 0 0 01 0 0 101nnQQ1 保持1 0 1 01 0 1 11111nQ 置 11 1 0 01 1 0 10001nQ 置 01 1 1 01 1 1 1不用不用不允许特特性性表表特性特性方程方程 01RSQRSQnnCP=1期间有效期间有效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期间接纳输入信号，期间接纳输入信号，CP0时形状坚持不变，与根本时形状坚持不变，与根本RS触发器相比，对触发器相比，对触发器形状的转变添加了时间控制。触发器形状的转变添加了时间控制。2R、S之间有约束。不能允许出现之间有约束。不能

11、允许出现R和和S同时为同时为1的情况，否那么会使触发器处于不确定的形状。的情况，否那么会使触发器处于不确定的形状。C PRSQQ不变不变不变不变不变不变置1置0置1置0不变同步触发器存在的问题同步触发器存在的问题空翻空翻&CP3GG&GG12QQSRCPSRQ有效翻转空翻 由于在由于在CP=1CP=1期间，期间，G3G3、G4G4门都是开着的，都能接纳门都是开着的，都能接纳R R、S S信号，信号，所以，假设在所以，假设在CP=1CP=1期间期间R R、S S发生多次变化，那么触发器的形状也能发生多次变化，那么触发器的形状也能够发生多次翻转。够发生多次翻转。在一个时钟脉冲周期中，触发器发生多次

12、翻转的景象叫做空翻。在一个时钟脉冲周期中，触发器发生多次翻转的景象叫做空翻。根本根本R-S触发器触发器导引电路导引电路& G4SR& G3C.& G1& G2.SDRDQQ当当C=0时时01111.& G1& G2.SDRDQQ& G4SR& G3C当当 C = 1 时时1翻开翻开11.& G1& G2.SDRDQQ& G4SR& G3C当当 C = 1 时时1(1) S=0, R=00011触发器坚持原态触发器坚持原态触发器形状由触发器形状由R，S 输入形状决议。输入形状决议。11.& G1& G2.SDRDQQ& G4SR& G3C1101010(2) S = 0, R= 1触发器置触发器

13、置“0(3) S =1, R= 0触发器置触发器置“111.& G1& G2.SDRDQQ& G4SR& G3C1110011110Q=1Q=011(4) S =1, R= 1当时钟由当时钟由 1变变 0 后后 触发器形状不定触发器形状不定11.& G1& G2.SDRDQQ& G4SR& G3C带异步置位、复位端的同步带异步置位、复位端的同步RS触发器触发器QQG1G3G4SRCP. C C SRDDSRQQ1S1RC1 DDSRSRCP.CP=0时，异步置时，异步置0、置、置1端的有效电平可使触发器端的有效电平可使触发器立刻复位或置位。立刻复位或置位。触发器在触发器在CPCP控制下正常任务

14、时应使控制下正常任务时应使 SDSD、RD RD 处于高电平。处于高电平。动作特点：在动作特点：在 CP = 1 CP = 1 的全部时间里，的全部时间里，R R、S S 端端信号的变化都将引起触信号的变化都将引起触发器输出形状的变化。发器输出形状的变化。 1 2SRQCP三、输出电压波形举例三、输出电压波形举例RD二二. 动作特点动作特点缺陷：抗干扰才干差。异步置位端异步复位端R1S1RQSQC1CPRDSD干扰信号跳变C0 0 SR 0 1 0 1 0 1 1 1 不定不定Qn+1QnQ=SQ=R 2 2、功能表、功能表 CP D CP D Q n+1Q n+1 1 1 0 00 0 1

15、1 1 11 1 0 0 Q nQ n1DCP&RDSDQQ&1、电路构造、电路构造D触发器触发器DQDDQRSQnnn1CP=1期间有效期间有效将将S=D、R=D代入同步代入同步RS触发器的特性方程，触发器的特性方程，得同步得同步D触发器的特性方程：触发器的特性方程：CP=1时时, Q n+1=DCP=0时时, 坚持原状坚持原状波波形形图图在数字电路中，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D情况的不同，具有置情况的不同，具有置0、置、置1功能的电路，都称为功能的电路，都称为D触发器。触发器。CPDQQ(a) 74LS375 的引脚图 16 15

16、14 13 12 11 10 974LS375 1 2 3 4 5 6 7 8VCC 4D 4Q 4Q 2G 3Q 3Q 3D1D 1Q 1Q 1G 2Q 2Q 2D GND(b) CC404 的引脚图 16 15 14 13 12 11 10 9CC4042 1 2 3 4 5 6 7 8VDD 4Q 4D 3D 3Q 3Q 2Q 2Q4Q 1Q 1Q 1D CP POL 2D VSS集成同步集成同步D触发器触发器CP1、2CP3、4POL1时，CP1有效，锁存的内容是CP下降沿时辰D的值；POL0时，CP0有效，锁存的内容是CP上升沿时辰D的值。5.4 脉冲触发的触发器脉冲触发的触发器主从

17、触发器主从触发器提高可靠性，要求每个提高可靠性，要求每个CLKCLK周期周期输出形状只能改动输出形状只能改动1 1次次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由两个触发器组成主触发器和从触发器器触发方式：主从触发方式上升沿接纳，触发方式：主从触发方式上升沿接纳，下降沿触发下降沿触发一、电路构造与任务原理一、电路构造与任务原理1、构造：两个同步、构造：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：时钟上升沿出现，、原理：时钟上升沿出现，CP：主触发器输入暂存，：主触发器输入暂存，CP：从触：从触发器封锁，坚持原发器封锁，坚持

18、原 形状；时钟下降沿出现后从触发器接受主触发形状；时钟下降沿出现后从触发器接受主触发器信号而主触发器被封锁。器信号而主触发器被封锁。3、优点：防止空翻景象、优点：防止空翻景象4、缺陷：、缺陷：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1. 1.主从主从RSRS触发器触发器改变一次周期，输出状态只可能所以每个态翻转“从”根据“主”的状保持，下降沿到达时，“主”翻转，“从”保持时，“主”按触发器主从clkclk)(R,Sclk)(.211SR1XXX X00 0000 1110 0110 1101 0001 1011 01*11 11*QQRSCLKnQ也是确定

19、的的情况下，即使出现为解除约束触发器主从*12QRSJK.SR110111011后，“从”，“主”“主”保持时，则若clkQQclkKJ*,)(SR后，“从”保持“主”保持时，则若clkQQclkKJ01103*)()(,)(*QclkQQclkKJ后，“从”则“主”置若则“主”置若时，则若1001114000011102后，“从”，“主”保持，“主”时，则若clkQQclkKJ*,)(5) 列出真值表列出真值表XXX X00 0000 1110 0110 1101 0001 1011 0111 10*QQKJCLK*QXXX X00 0000 1110 0110 1101 0001 1011

20、 01*11 11*QQRSCLK*QSRQn10 0 1 1 1 0 0Qn 0 1C高电平常高电平常F主形状主形状由由J、K决议，决议，F从从形状不变。形状不变。C下降沿下降沿( )触发器触发器翻转翻转 F从形状与从形状与F主形状一致。主形状一致。0 1 0 1 0 1 0 1 CQJKSDRDQ例：主从例：主从JK 触发器任务波形触发器任务波形CJKQ下降沿触发翻转下降沿触发翻转 1J 1K S R SD J1 J2 J3 CP K1 K2 K3 RD Q Q C1 & & 与输入主从与输入主从JKJK触发器的逻辑符号触发器的逻辑符号在有些集成电路触发器产品中，输入端在有些集成电路触发器

21、产品中，输入端J和和K不止一个。不止一个。在这种情况下，多个输入是与的关系在这种情况下，多个输入是与的关系二、脉冲触发方式的动作特点二、脉冲触发方式的动作特点输出状态只能改变一次”状态翻转到达后，“从”按“主第二步“从”保持时，“主”接收信号，第一步分两步动作：clkclk11.的信号进入主触发器时，只允许的信号进入主触发器时，只允许1110KQJQSR。最后的状态，决定前，要找出期间里输入发生变化时在可能翻转一次高电平期间，“主”只在但主从起控制作用里输入信号对“主”都的全部时间，“主”为同步主从*112QQclkclkclkJKclkSRSR.5.5 边沿触发的触发器为了提高可靠性，加强抗

22、干扰才干，希望触发器的次态仅取决于CLK的下降沿或上升沿到来时的输入信号形状，与在此前、后输入的形状没有关系。用CMOS传输门的边沿触发器维持阻塞触发器用门电路tpd的边沿触发器 一、电路构造和任务原理利用CMOS传输门的边沿触发器反馈通路接通，自锁保持通断，而变化随着断通，时，,)(QTGTGDQDQTGTGclk432101反馈不通断通，“主”保持此前的状态通断，后，,)(QQTGTGDTGTGclk43212后，输出才能变化。直到下个反馈通路接通保持通断，接收新的输入断通，clkQTGTGDQTGTGclk,)(43213列出真值表)4(X X X0 X 01 X 1*QQDCLKQ端端

23、，置，置有异步置有异步置015)(、后的状态无关输入的状态，而与此前仅取决于上升沿到达时，的上升沿（或下降沿）变化发生在二、动作特点*QclkQ根本根本R-S触发器触发器导引电路导引电路& G2& G1QQSDRD& G3& G4& G5& G6CD反反响响线线& G2& G1QQSDRD& G3& G4& G5& G6CD01101100101& G2& G1QQSDRD& G3& G4& G5& G6CD01011110110D Qn+1 0101逻辑符号逻辑符号D CQQRDSD5.6 5.6 触发器的逻辑功能及其描画方法触发器的逻辑功能及其描画方法5.6.1 5.6.1 触发器按逻辑功

24、能的分类触发器按逻辑功能的分类由于输入方式不同单端，双端输入、次由于输入方式不同单端，双端输入、次态态 随输入变化的规那么不同随输入变化的规那么不同, ,所以它所以它们的逻辑功能也不完全一样。们的逻辑功能也不完全一样。*Q一、一、SR触发器触发器1. 定义，凡在时钟信号作用下，具有坚持、置定义，凡在时钟信号作用下，具有坚持、置0和置和置1功能的触发器称为功能的触发器称为SR触发器触发器0*2SRQRSRSQRSQRSQRSQRSQ特性方程.00 0000 1110 0110 1101 0001 1011 01*11 11*QQRS状态转换图状态转换图. 3符符号号. 4二、二、JKJK触发器触

25、发器1.1.定义：凡是在时钟信号作用下，具有定义：凡是在时钟信号作用下，具有坚持、置坚持、置0 0、置、置1 1和翻转功能的触发器，和翻转功能的触发器，均称为均称为JKJK触发器触发器QKQJQ*2:.特性方程0 0 0 00 0 1 11 0 0 11 0 1 10 1 0 00 1 1 01 1 0 11 1 1 0*QQKJ状态转换图状态转换图. 3符符号号. 4三、三、T T触发器触发器1. 定义：凡在时钟信号作用下，具有坚持和定义：凡在时钟信号作用下，具有坚持和翻转功能的触发器翻转功能的触发器0 0 00 1 01 0 11 1 0*QQTQTQTQ*2:.特性方程状态转换图. 3符

26、号. 4四、四、D D触发器触发器1.1.定义：凡在时钟信号作用下，具有置定义：凡在时钟信号作用下，具有置0 0和置和置1 1功能的触发器功能的触发器0 0 00 1 01 0 11 1 1*QQDDQ *2:.特性方程状态转换图. 3符号. 4。附：附： 不同类型触发器之间的转换不同类型触发器之间的转换JK触发器触发器T触发器触发器在数字电路中，凡在CP时钟脉冲控制下，根据输入信号T取值的不同，具有坚持和翻转功能的电路，即当T0时能坚持形状不变，T1时一定翻转的电路，都称为T触发器。逻辑符号逻辑符号 T CP 1TQ Q C11 1、将、将JKJK触发器转换为触发器转换为T T和和T T触发

27、器触发器T触发器特性方程：nnnnQTQTQTQ1与JK触发器的特性方程比较，得：TKTJ电电路路图图1J C11KTQQCP01T=1/1/0/0/CPTQQ形形状状图图时时序序图图JK触发器触发器T触发器触发器在数字电路中，凡每来一个时钟脉冲就翻转一次的电路，都称为T触发器。逻辑符号逻辑符号 CP Q Q C1T 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1J C11K1QQCPnnQQ1变换变换T触发器的特性方程：触发器的特性方程：nnnnQQQQ111J=1K=1CPQQ01形形状状图图时时序序图图D触发器触发器T触发器触发器nQTDT1D C