第四模块 触发器

1、第四模块：触发器一、本模块学习目标1、理解基本R、S触发器的功能、描述方法、电路结构与工作特点；2、熟悉同步R、S触发器、D触发器的特点及电路结构；3、掌握主从R、S触发器、主从J、K触发器的特点；掌握边沿触发器的特点及抗干扰能力强的原因；4、熟练掌握主从J、K触发器、各类边沿触发器的功能描述方法及电路结构与逻辑功能间的关系；5、熟练掌握常用RS、JK、D、T触发器集成芯片的使用。二、本模块重难点内容1、触发器逻辑功能的分类和逻辑功能的描述方法（特性表、特性方程和图形符号）2、触发器的不同结构及各自的动作特点。3、触发器的电路结构类型和逻辑功能类型之间的关系。三、本模块问题释疑1、什么是清零、

2、预置？答：清零是将各数据输出端的状态全为0；预置是使数据输出端输出预定的状态。什么是直接预置和直接清零？答：预置和清零与CP无关，这种方式称为直接预置和直接清零。2.预置端和清零端的作用？答：预置端加低电平，清零端加高电平时，触发器置1，反之触发器置0，正常工作时，预置端和清零端必须都加高电平。3.什么是触发器？答：触发器是能够存储1位二进制码的逻辑电路，它有两个互补输出端，其输出状态不仅与输入有关，而且还与原先的输出状态有关。是构成时序逻辑电路的基本部件。4.触发器有哪些特点？答：触发器的特点如下：1) 它有两个稳定的状态：0状态和1状态；2) 在不同的输入情况下，它可以被置成0状态或1状态

3、；3) 当输入信号消失后，所置成的状态能够保持不变。5.a.按电路结构触发器可分为哪几类？解：触发器的电路结构分为基本RS触发器、同步触发器，主从触发器和边沿触发器。b.触发器之间相互转换的方法？答：利用已有触发器和待求触发器的特性方程相等的原则，求出转换逻辑。c.触发器之间相互转换的步骤？答：触发器之间相互转换的步骤如下：a) 写出两个触发器的特性方程。b) 变换待求触发器的特性方程，使之形式与已有触发器的特性方程一致。c) 比较，根据相等原则求转换逻辑。d) 画电路图。6.如果基本RS触发器由两个与非门组成，R、S输入端加上什么电平时触发器出现不定状态？答：当R、S均为低电平时出现不定状态

4、。7.基本RS触发器的不同名称？答：基本RS触发器可称为电平控制触发器、置O置1触发器、置位复位触发器。8.说明基本RS触发器在置“1”或置“0”脉冲消失后，为什么触发器的状态保持不变。答：基本RS触发器电路如图所示。门G1和门G2首尾相接，构成了正反馈。若门G1导通时门G2则截止，形成一个稳定状态；反之门G1截止时门G2则导通，形成另一个稳定状态。二者必居其一。在置“1”或置“0”脉中作用下破坏了原来稳定状态，发生了翻转而进入另一稳定状态，此时触发信号即失去作用，依靠正反馈使该状态得以保持。氢置“1”或置“0”脉冲消失后，触发器状态保持不变，这便是触发器的记忆功能。9.基本RS的特点有哪些？

5、答：基本RS的特点有1） 触发器的次态不仅与输入信号状态有关，而且与触发器的现态有关。2） 电路具有两个稳定状态，在无外来触发信号作用时，电路将保持原状态不变。3） 在外加触发信号有效时，电路可以触发翻转，实现置0或置1。4） 在稳定状态下两个输出端的状态和必须是互补关系，即有约束条件。10.按触发器的功能定义，什么为RS触发器？答：在数字电路中，凡根据输入信号R、S情况的不同，具有置0、置1和保持功能的电路，都称为RS触发器。按结构有基本RS触发器、同步RS触发器、主从RS触发器和边沿RS触发器等。11.为什么RS触发器具有约束条件？答：当RS均为有效电平时，与非门的输出端Q和全为1，在两个

6、输入信号都同时撤去后，触发器的状态将不能确定是1还是0，因此称这种情况为不定状态，应当避免。故在外加输入信号RS时一定注意其约束条件。12.列出下图所示同步RS触发器的功能表，并写出其特性方程。答：同步RS触发器的功能表如下：特性方程为： CP=1期间有效13.在同步RS触发器的电路中，和两个输入端起什么作用？答：和称为直接置“1”和置“0”输入端，当任一个（只能一个）输入为低电平时触发器便强迫置“1”或置“0”，此时不论外加输入信号R、S（包括CP端）是何种状态，都不会影响输出的状态。工作时，预置端和清零端必须都加高电平。14.同步触发器的特点是什么？答：触发器状态改变被控制在一个时间段里。

7、CP=1（或0）期间，触发器按照相应的逻辑功能和输入信号进行状态翻转，CP=0（或1）期间，保持状态不变。属于脉冲（控制）触发。逻辑功能：RS触发器、JK触发器、D触发器。其逻辑符号如下：5）例触发器的CP、R、S信号波形如图题所示，画出Q和端的波形。设初态Q=0。答：当初态Q=0时，其输出端Q和的波形如图解所示。 图图解15.什么是主从触发器？答：主从触发器由两级同步触发器构成，其中一级接收输入信号，其状态直接由输入信号决定，称为主触发器。还有一级的输入与主触发器的输出连接，其状态由主触发器的状态决定，称为从触发器。主从RS触发器的电路结构如下图所示：16.主从触发器的特点？答：触发器状态改

8、变被控制在某一时刻。CP=1（或0）期间，触发器接收信号，CP下降沿时刻触发器按照相应的逻辑功能和输入信号进行状态翻转，CP=0（或1）期间，保持状态不变。逻辑功能：RS触发器、JK触发器、D触发器。e)17.画出主从RS触发器的逻辑符号及说明表示的含义？答：符号及含义如下：18.主从JK触发器的特点？答：主从JK触发器的特点如下： 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。19.电路如下图所示，设各触发器的初态为0，画出在CP脉冲作用下Q端的波形。图 图解

9、答：设图题a、b、c、d输出端Q的波形分别为Q1、Q2、Q3、Q4，它们如图解所示。20.主从JK触发器出现一次变化现象的两种情况？答：主从JK触发器出现一次变化现象的两种情况如下：f) 触发器状态为1，CP=1期间信号K由0变1；g) 触发器状态为0，CP=1期间信号J由0变1。21.为避免一次变化现象，主JK触发器对输入信号有何要求？答：以负跳沿触发为例，J、K信号在CP上升沿前加入，CP=1期间保持不变，CP下降沿时触发器状态改变。这也是主从触发器的脉冲工作特性。22.什么是触发器的脉冲工作特性？答：触发器对时钟脉冲、输入信号之间的时间关系的要求称为触发器的脉冲工作特性。23.什么是最高

10、时钟频率fmax？答：fmax就是触发器在计数状态下能正常工作的最高工作频率，是表明触发器工作速度的一个指标。24.什么是维持时间？答：JK主从触发器存在一次变化现象，因此J、K信号必须在CP正跳沿前加入，并且不允许在CP=1期间发生变化，为了工作可靠，CP=1的状态必须保持一段时间，即维持时间。25.按功能说明什么为JK触发器？答：在数字电路中，凡在CP时钟脉冲控制下，根据输入信号J、K情况的不同，具有置0、置1、保持和翻转功能的电路，都称为JK触发器。26.将JK触发器的J和K端悬空（也称T触发器），试分析其逻辑功能。答：触发器是由“与”非门组成，当输入端J和K悬空时，相当于J=K=1，所

11、以是一只计数触发器，可在CP脉冲作用下连续翻转而计数。27.什么是计数？答：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。28.什么是边沿触发器？答：边沿触发器是在时钟信号CP上升沿或下降沿到来瞬间，触发器才根据输入触发信号改变输出状态，而在时钟信号CP的其他时刻，触发器将保持输出状态不变。29.上升沿触发的边沿触发器在CP=0，CP=1时，保持状态是否相同？答：不同。CP=0时，触发器保持触发前的状态。而CP=1时，保持触发后的状态。30.边沿JK触发器有哪些特点？答：边沿JK触发器特点为：（1）边沿触发，无一次变化问题。（2）功能齐全，使用方便灵活。

12、（3）抗干扰能力极强，工作速度很高。31.用边沿JK触发器组成一个四分频电路？答：其电路如下图所示：32.归纳基本RS触发器、同步触发器、主从触发器和边沿触发器触发翻转的特点？答：（1）基本RS触发器：在输入信号S和R全部作用时间内，都能直接改变输邮端Q和的状态。（2）同步RS触发器：在CP=1的全部时间内，S和R的变化都将引起触发器状态的相应改变。（3）主从触发器：触发器的翻转分两步动作，第一步，在CP=1（或CP=0）期间主触发器接收输入端的信号被置成相应的状态，从触发器不动；第二步，CP下降沿（或上升沿）到来时从触发器按照主触发器的状态翻转。因为主触发器本身是一个同步RS触发器，所以在C

13、P=1的全部时间里输入信号都将对主触发器起控制作用。（4）边沿触发器：触发器的状态仅取决于CP信号的上升沿或下降沿到达时输入端的逻辑状态，而在这以前或以后，输入信号的变化对触发器的状态没有影响。33.解释边沿触发器的工作速度高于主从触发器的原因？答：触发器的工作速度是指从输入信号加入的时刻到触发器输出端翻转所需的时间。边沿触发器是在CP正（或负）跳沿前接受输入信号，正（或负）跳沿时触发翻转，工作速度不到半个时钟周期，即工作速度<CP周期，CP跳变前瞬间输入信号，CP跳变后触发翻转。对主从触发器，输入信号在CP正跳沿前加入，CP正跳沿后的高电平要有一定的延迟时间，以确保主触发器达到新的稳定

14、状态，CP负跳沿使触发器翻转，所以，工作速度>CP周期，CP要经历两次跳变，CP正跳前输入信号，CP负跳后触发翻转。34.什么是T触发器？答：根据输入信号T的情况不同，凡是具有保持和计数功能的电路都叫T型触发器。35.特性方程的定义？答：由状态真值表写出的表明次态（Qn+1）与输入信号及现态（Qn）关系的逻辑函数表达式。例如同步RS触发器的特性方程如下： CP=1期间有效36.写出RS触发器、JK触发器、T触发器和D触发器的特性方程？答：RS触发器：JK触发器：T触发器：D触发器：37.双稳态触发器的主要特点？答：（1）具有“0”态和“1”态两个稳定状态。（2）在外部信号作用下能实现状态

15、转换，即翻转。（3）外部信号消失时具有记忆功能。（4）三种输入控制信号。38.列举集成触发器的输入控制信号？答：集成触发器的输入控制信号有：（1）置位，复位信号。（2）时钟脉冲信号CP。（3）外部激励信号。39.列举触发器逻辑功能的表示方法？答：触发器逻辑功能的表示方法如下：（1）状态表或功能表；（2）状态方程；（3）状态转换图；（4）波形图即时序图。40.什么是触发器的空翻？答：在计数式RS触发器中，当CP脉冲高电平期间触发器翻转后的新状态，被反馈到输入端，在CP脉冲宽度大于触发器翻转时间，那么触发器将再次翻转，这就是说一个脉冲使触发器翻转了多次，称为空翻。41.什么是空翻和振荡？它们对触发

16、器有何影响？答：空翻即在一个时钟周期内，由于输入激励信号的变化，使触发器产生多次翻转。振荡即在CP有效期间内，由于反馈线的存在，使触发器的状态不停地转换，它们的存在使得触发器难于正常工作。正常工作时要求每来一个CP信号，触发器只能翻转一次。为此，实用触发器必须克服空翻与振荡。42.如何解决空翻与振荡？答：将CP脉冲电平触发改为边沿触发（即仅在CP脉冲的上升沿或下降沿触发器按其功能翻转，其余时刻均处于保持状态）。43.维持阻塞触发器如何克服空翻和振荡？答：维持阻塞触发器是利用触发器翻转时内部产生的反馈信号使触发器翻转后的状态Qn+1得以维持、并且阻止其向下一个状态转换而实现克服空翻和振荡。44.

17、集成触发器常采用的电路结构？答：集成触发器常采用的电路结构有：h) 维持阻塞触发器；i) 边沿触发器；j) 主从触发器。45.列举双稳态触发器的不同分类方法？答：不同分类标准有不同形式：k) 按功能分为RS、JK、D、T和T型触发器；l) 按结构分为基本、同步、主从、维持阻塞和边沿型触发器；m) 按触发工作方式分为上升沿、下降沿触发器和高电平、低电平触发器。46.什么是触发器的现态和次态？答：触发器有两个稳定状态。Qn为现态，即触发信号输入前的状态；Qn+1为次态，即触发信号输入后的状态。47.列出用来描述触发器的功能的方式有哪些？答：描述触发器的功能的方式有：（1）状态（真值）表；（2）特性

18、方程；（3）状态转换图；（4）驱动表；（5）波形（时序）图。48.状态（真值）表的表示方法？答：表明触发器下一个输出状态（次态Qn+1）与输入信号及现在输出状态（现态Qn）关系的表格。例如同步RS触发器的状态表如下：49.设主从J-K触发器的原状态为1，按照下图所给出的J、K、CP输入波形，画出触发器Q端的工作波形。答：此题信号K的某些跳变与CP脉冲的跳变发生在同一时刻，这是初学者容易感到疑惑的地方，所以要注意到，画Q次态波形时应看CP脉冲下降沿前一刻的J、K值。画波形时，从第1个CP脉冲开始分析，看它的下降沿前的J、K为何值，再依据J-K触发器真值表所述的功能，确定Q的次态，也就是CP脉冲下

19、降沿触发以后Q的新状态。例如图（a）中第1个CP脉冲下降沿前一刻，J、K同为1，经CP脉冲触发后Q必然翻转，所以在第1个CP脉冲下降沿后Q由1变为0。这样分析下去，直到最后一个CP脉冲为止。故该题正确的Q端工作波形如图(b)所示。50.状态转换图的表示方法？答：两个圆圈内标以1和0，表示触发器的两个状态，带箭头的弧线表示状态转换的方向，箭头指向触发器次态，箭尾为现态，弧线旁边标出状态转换的条件。例如T触发器的状态转换图如下：51.写出JK触发器的状态转换图和驱动表。答：JK触发器的状态转换图和驱动表如下：52.TTL集成主从RS触发器74L71的3个S端、3个R端及多余端如何处理？答：3个S端

20、和R端分别为与逻辑关系，即1R=R1·R2·R3，1S= S1·S2·S3，多余输入端应接至高电平。53.怎样利用JK触发器组成RS触发器？答：把RS触发器的特性方程变换成与JK触发器的特性方程一致的形式，有因此，J与S相连，K与R相连，便得如下图示：54.将JK触发器转换为D触发器？答：JK触发器的特性方程为：；D触发器的特性方程为：比较可得，令即可。55.将JK触发器转换为T触发器？答：JK触发器的特性方程为：；T触发器的特性方程为： 。比较可得，令J=T，K=T即可。56.将JK触发器转换为T触发器？答：JK触发器的特性方程为：；T触发器的特性方程

21、为：。比较可得，令J=1，K=1即可。57.将D触发器转换为JK触发器？答：D触发器的特性方程为：；JK触发器的特性方程为：。比较可得，令即可。58.将D触发器转换为T触发器？答：D触发器的特性方程为：；T触发器的特性方程为：。比较可得，令即可。59.电路和输入信号CP、X如下图(a)、(b)所示，设起始状态Q=0，问经过3个CP脉冲以后，Q、Z分别为什么值？答：要解答这个问题。应正确地画出工作波形。在电路中有组合逻辑门，就应该首先写出它们的输出逻辑式。其中，。由于J-K触发器的次态方程比较复杂，一般画波形时不利用其次态方程。而是根据每个CP脉冲下降沿前J、K值，结合真值表，确定CP脉冲下降沿

22、后的Q的新状态。例如，Q的起始状态0，在第1个CP脉冲下降沿前一时刻，J=QX=01=1。因为此时J、K都为1，在CP脉冲触发后，触发器必翻转。所以第1个CP脉冲下降沿以后，Q由0变为1。照着这样分析下去，直到第4个CP脉冲为止（因题中给出了4个CP脉冲）。画出Q的波形后，再根据，画Z的对应波形。最后得到的工作波形如上图(c)所示。从从图（c）中可知，经过3个CP脉冲作用后，Q=1，Z=0。60.电路和输入波形如下图(a)、(b)所示，试画出Q1、Qz、Z的输出波形。答：在这个电路中，两个触发器的激励输入都不是直接来自外来信号。对于这种比较复杂的情况，一般先列出所有激励输入端的方程。因为Z是组

23、合逻辑输出，所以也应列出Z的方程。这些驱动方程为：从上述逻辑式中，可知应先画出Q1波形，然后画Q2波形，最后才能画Z的波形。画Q1波形时，由于K1与触发器自身状态有关，如果按真值表画比较繁琐，所以不妨将J1、K1代入次态方程，若得到简单的表达式，则利用它来画Q1波形。这里将J1=1，K1=Q1代入，得；这个方程简单，并意味着，只要，每个CP脉冲的下降沿处都会出现Q1的翻转。画Q2波形时，注意D触发器是在CP脉冲上升沿触发，且。画Z波形时，因为它与有关，所以最好也画出波形，便于判断Z的状态。最后所要求的输出波形如上图(c)所示。61.将D触发器转换为T触发器？答：D触发器的特性方程为：；T触发器

24、的特性方程为：。比较可得，令即可。四、本模块例题详解【例4-1】 设主从J-K触发器的原状态为1，按照图4-3(a)所给出的J、K、CP输入波形，画出触发器Q端的工作波形。解： 【关键点】此题的特点在于激励信号K的某些跳变与CP脉冲的跳变发生在同一时刻，所以必须了解：Q次态波形时取决于CP脉冲下降沿前一刻的J、K值而不是取决于CP脉冲下降沿时刻的J、K值。画波形时，从第1个CP脉冲开始分析，看它的下降沿前一时刻的J、K为何值，再依据J-K触发器真值表所述的功能，确定Q的次态，也就是CP脉冲下降沿触发以后Q的新状态。【具体分析】1、为了便于说明，首先将CP脉冲从到编号； 2、第个CP脉冲下降沿前

25、一刻，J、K同为1，经CP脉冲触发后Q必然翻转，所以在第1个CP脉冲下降沿后Q由1变为0。3、第个CP脉冲下降沿前一刻，J=1、K=0，经CP脉冲触发后Q置1，所以在第个CP脉冲下降沿后Q由0变为1。4、第个CP脉冲下降沿前一刻，J=K=0，经CP脉冲触发后Q保持不变，所以在第个CP脉冲下降沿后Q仍然为1。 图4-3 例4-1时间波形图5、第个CP脉冲下降沿前一刻，J=K=1，经CP脉冲触发后Q翻转，所以在第个CP脉冲下降沿后Q由1变为0。 6、第个CP脉冲下降沿前一刻，J=K=0，经CP脉冲触发后Q保持不变，所以在第个CP脉冲下降沿后Q仍然为0。故该题Q的工作波形如图4-3(b)所示。【例4

26、-2】 设主从J-K触发器的原状态为0，输入波形如图4-4(a)所示，试画出Q端的工作波形。解 ： 【关键点】该例题要求读者不但熟悉J-K触发器的真值表，还应熟悉、的异步置0、置1的功能。画波形时，应首先考虑、的直接置0、置1的作用。所谓直接置0置1，是指不考虑CP脉冲的作用，也不考虑所有激励信号J、K的作用，只要，触发器Q就为0；而只要()，触发器Q就为1。只有当时，才分析CP、J、K对触发器Q的作用。图4-4 例4-2时间波形图【具体分析】1、为了便于说明，首先将CP脉冲从到编号，已知Q起始状态为0； 2、第个CP脉冲期间，()，Q置0，Q保持不变仍为0。3、第个CP脉冲期间，()，Q置1，使Q由0变为1。4、第个CP脉冲到来时，该CP脉冲有效，因在它的下降沿前一时刻，所以在第个CP脉冲下降沿以后，Q翻转，由1变为0。5、第个CP脉冲期间，、，Q置1，使Q由0变为1；6、第个CP脉冲期间，、，考虑到J=K=1，经CP脉冲触发后Q应该在第个CP脉冲的下降沿翻转为0，但是，在第个CP脉冲的下降沿、，Q置1；所以在第个CP脉冲下降沿后Q仍然为1。7、第个CP脉冲期间，、，Q置0；使Q由1变为0；最后，Q的时间波形图如图4-4（b）所示。 【例4-3】 电路图如图4