第5章 触发器

1、第5章 触发器南京信息工程大学信息与控制学院南京信息工程大学信息与控制学院SR锁存器锁存器5.1时钟电平触发的触发器时钟电平触发的触发器5.2时钟脉冲触发的触发器时钟脉冲触发的触发器5.3时钟边沿触发的触发器时钟边沿触发的触发器5.45.5触发器逻辑功能分类及逻辑功能描述触发器逻辑功能分类及逻辑功能描述2022-2-1221. 触发器的特点，现态和次态的概念，触发触发器的特点，现态和次态的概念，触发器逻辑功能的表示方法；器逻辑功能的表示方法；2. 触发器四种结构形式及其动作特点；触发器四种结构形式及其动作特点；3. 触发器在逻辑功能上的四种主要类型，及触发器在逻辑功能上的四种主要类型，及其各自

2、的功能特点和逻辑功能表示形式；其各自的功能特点和逻辑功能表示形式；4. 常用集成电路触发器逻辑符号、功能特点常用集成电路触发器逻辑符号、功能特点以及异步置位、复位端的作用。以及异步置位、复位端的作用。本章重点：本章重点：2022-2-123概概 述：述：. 触发器触发器概念：概念：能够存储位二值信号的基本单元电路。能够存储位二值信号的基本单元电路。.特点：特点：（）有两个稳定的状态：和。（）有两个稳定的状态：和。（）（）在适当输入信号作用下，可从一种状态翻转到另在适当输入信号作用下，可从一种状态翻转到另一种状态；一种状态； 在输入信号取消后，能将获得的新状态保存下来。在输入信号取消后，能将获得

3、的新状态保存下来。3. 触发器的触发器的现态现态和和次态次态：现态（初态）：次态（新状态）：现态（初态）：次态（新状态）：*4. 触发器逻辑功能描述方法触发器逻辑功能描述方法功能表（特性表）、特性方程、状态图、波形图。功能表（特性表）、特性方程、状态图、波形图。2022-2-124按按结结构构可可分分为为 SR锁存器锁存器边沿触发触发器边沿触发触发器电平触发的触发器电平触发的触发器脉冲触发的触发器脉冲触发的触发器5. 触发器分类触发器分类按按逻逻辑辑功功能能可可分分为为SR触发器触发器 JK触发器触发器 D触发器触发器 T和和T触发器触发器 2022-2-1255.1 SR锁存器锁存器1. 或

4、非门构成或非门构成R Reset直接复位端直接复位端(置置0端）端）S Set直接置位端直接置位端(置置1端）端）2022-2-126000011或非门组成的基本或非门组成的基本RS触发器的特性表：触发器的特性表：00011001只要只要R RD D=0=0，S SD D=0=0；Q Q输出保持原来状态不变；输出保持原来状态不变；2022-2-12701001或非门组成的基本或非门组成的基本RS触发器的特性表：触发器的特性表：1100100010只要只要R RD D=0=0，S SD D=1 =1 ；Q Q输出必为输出必为1 112022-2-1281001或非门组成的基本或非门组成的基本RS

5、触发器的特性表：触发器的特性表：1001010001只要只要R RD D=1=1，S SD D=0 =0 ；Q Q输出必为输出必为0 001012022-2-129110000当当SD、RD同时为高时，输出端同时为高时，输出端Q和和Q状态不再相反。状态不再相反。或非门组成的基本或非门组成的基本RS触发器的特性表：触发器的特性表：00111001 00稳定后，如果稳定后，如果R RD D， SD同时消失，输出会怎样？同时消失，输出会怎样？2022-2-12102.与非门构成与非门构成与非门组成的基本与非门组成的基本RS触发器的特性表触发器的特性表:2022-2-1211SR触发器动作特点触发器动

6、作特点: 输入信号在输入信号在任何时刻都能直接改变任何时刻都能直接改变输出输出端端Q和和Q的状态。的状态。思考：思考：SR的的1状态同时消失会导致输出状态不确定，根本原因是什状态同时消失会导致输出状态不确定，根本原因是什么？么？ 或者或者 “R 和和 S的的0状态同时消失会导致输出状态不确定，根本原状态同时消失会导致输出状态不确定，根本原因是什么？因是什么？ ”2022-2-1212 例例5.1.1 已知或非门构成的基本已知或非门构成的基本RS触发器输入波形，试画出触发器输入波形，试画出输出输出Q和和Q的波形。的波形。SR和 同时有效，输出状态可以确定！,SRQ Q和 同时有效状态下，同时取反

7、状态不确定！SR=SR和 应满足 0的约束条件！2022-2-12135.2 电平触发的触发器电平触发的触发器1. 电平触发电平触发SR触发器触发器（同步触发器）（同步触发器）2022-2-1214同步同步SR触发器的特性表：触发器的特性表：SRCLKSR输入控制门锁存器只有触发信号高电平， 和 才起作用。怎么理解？2022-2-1215带异步置位、复位端的电平触发带异步置位、复位端的电平触发SRSR触发器触发器（在（在CLK=0CLK=0状态下进行）状态下进行）异步置位端（低电平有效）异步置位端（低电平有效）异步复位端（低电平有效）异步复位端（低电平有效）2. 带异步置带异步置1、置、置0输

8、入端的电平触发输入端的电平触发SR触发器触发器2022-2-12163. 动作特点动作特点在在CLK=1的全部时间里，的全部时间里，S和和R的变化都将引起的变化都将引起输出状态的变化。输出状态的变化。变变化化多多次次翻翻转转、可可能能随随和和期期间间，在在RSQQCLK 12022-2-12173. 电平触发电平触发D锁存器锁存器特性方程：特性方程： Q*=DDSDR2022-2-1218例：例：特性方程特性方程Q*=D2022-2-12191. 脉冲触发器脉冲触发器主从主从SR触发器触发器5.3 脉冲触发的触发器脉冲触发的触发器主触发器主触发器从触发器从触发器延迟输出延迟输出2022-2-1

9、220主主触触发发器器状状态态翻翻转转保保持持不不变变，从从触触发发器器按按回回到到低低电电平平，主主触触发发器器从从触触发发器器保保持持的的输输入入信信号号、收收时时，主主触触发发器器工工作作，接接触触发发器器主主从从CLKRSCLKSR1 XX X00 0000 1101 0001 1010 0110 1111 0不定#11 1不定#*QQRSCLKQCLK下降沿到来时，输出状态改变下降沿到来时，输出状态改变非下降沿时非下降沿时思考：与电平触发相比，有什么优势？CLK=SR1期间，输出不会再随信号出现多次翻转！还存在什么问题？SRSR主触发器还是电平触发，其输出随多次翻转，而且存在约束！2

10、022-2-12212. 主从主从JK触发器触发器为使为使SR=1时的触发器次态可定时的触发器次态可定JK2022-2-1222J=1，K=0时，时，CLK1期间主触发器置期间主触发器置1；1000CLK下降沿到达下降沿到达时，从触发器置时，从触发器置1，Q*=1。1111011011010100012022-2-12232022-2-1223J=1，K=0时，时，CLK1期间主触发器置期间主触发器置1；101CLK下降沿到达下降沿到达时，从触发器置时，从触发器置1，Q*=1。100111110101000124CLK下降沿到达下降沿到达时，从触发器置时，从触发器置0，Q*=0。J=0，K=1

11、时，时，CLK1期间主触发器置期间主触发器置0；01清清0清清011 02022-2-1225J=0，K=0时，主触发器输出状态被保持时，主触发器输出状态被保持CLK信号信号下降沿来临下降沿来临，从触发器跟随保持原来状态，从触发器跟随保持原来状态2022-2-122022-2-1200保持保持保持保持1 012022-2-122611Q=0, Q*=QQ=1, 等效于等效于K=0（J=1），主触发器置），主触发器置1，CLK, Q*=1；等效于等效于J=0（K=1），主触发器置），主触发器置0，CLK, Q*=0。010置置1置置110101置置0置置0011 02022-2-1227JK触发

12、器的特性表：触发器的特性表：脉冲触发方式的动作特点脉冲触发方式的动作特点:第一步，第一步，在在 CLK1期间主触发器接收输入端信号，被期间主触发器接收输入端信号，被置成相应的状态，从触发器不变；置成相应的状态，从触发器不变；第二步，第二步，CLK下降沿到来时从触发器按照主触发器的状下降沿到来时从触发器按照主触发器的状态翻转，输出端态翻转，输出端Q和和Q的状态改变发生在的状态改变发生在CLK下降沿。下降沿。2022-2-1228CLK=1期间，期间，在在Q=0时，时，R端等效为端等效为0，所以主触发器只可能被误置，所以主触发器只可能被误置1；在在Q=1时，时，S端等效为端等效为0，所以主触发器只

13、可能被误置，所以主触发器只可能被误置0；再有干扰信号也只能让主触发器再有干扰信号也只能让主触发器“保持保持”，而不会发生，而不会发生反转，这称为一次变化现象。反转，这称为一次变化现象。主从主从JK触发器在使用时，要求触发器在使用时，要求J、K信号在信号在CLK上升沿前加上升沿前加入，并在入，并在CLK=1期间保持不变，期间保持不变，CLK下降沿时触发器状态发生下降沿时触发器状态发生改变。改变。一次变化现象：一次变化现象：2022-2-1229由于输出端由于输出端Q和和Q的的状态改变发生在状态改变发生在CLK下下降沿，所以据此可以画降沿，所以据此可以画出输出电压波形。出输出电压波形。例例5.4.

14、2 试画出输出端试画出输出端Q和和Q的电压波形，设初始状态的电压波形，设初始状态Q=0。2022-2-12305.4 边沿触发的触发器边沿触发的触发器为了提高可靠性，增强抗干扰能力，希望为了提高可靠性，增强抗干扰能力，希望触发器触发器的次态的次态仅仅取决于时钟信号的上升沿或下降沿到达瞬仅仅取决于时钟信号的上升沿或下降沿到达瞬间间的输入状态，即实现的输入状态，即实现边沿触发器边沿触发器。用两个电平触发用两个电平触发D触发器组成的边沿触发器触发器组成的边沿触发器2022-2-1231逻辑符号逻辑符号带异步置位带异步置位 、复位端的、复位端的CMOS边沿触发边沿触发D触发器触发器上升沿触发上升沿触发

15、异步置位端（高异步置位端（高电平有效）电平有效）异步复位端（高异步复位端（高电平有效）电平有效）2022-2-1232边沿触发器动作特点边沿触发器动作特点: 触发器的次态仅仅取决于时钟信号的上升沿触发器的次态仅仅取决于时钟信号的上升沿（下降沿）到达时输入的逻辑状态。（下降沿）到达时输入的逻辑状态。 边沿触发器有效地提高了触发器的抗干扰能力，边沿触发器有效地提高了触发器的抗干扰能力，因而也提高了电路的工作可靠性。因而也提高了电路的工作可靠性。2022-2-1233集成边沿集成边沿D触发器触发器CP上升沿触发上升沿触发2022-2-1234例例5.4.1 已知已知D和和CP的波形，试画出的波形，试

16、画出Q的波形。设的波形。设触发器初始状态为触发器初始状态为0。2022-2-12355.5 触发器的逻辑功能的分类及其描述方法触发器的逻辑功能的分类及其描述方法按按逻逻辑辑功功能能可可分分为为SR触发器触发器T和和T触发器触发器JK触发器触发器D触发器触发器 触发器按逻辑功能的分类：触发器按逻辑功能的分类：2022-2-1236 一、一、SR触发器触发器1. 特性表特性表2022-2-12372. 特性方程特性方程3. 状态转换图状态转换图01S=1 R=0S=0 R=1S=0 R=S= R=0(约束条件) 0*SRQRSQRS触发器的特性方程为2022-2-1238 二、二、JK触发器触发器1. 特性表特性表2022-2-12392. 特性方程特性方程3. 状态转换图状态转换图01J=1 K=J= K=1J=0 K=J= K=0QKQJQ