数字电路基础_第5章 触发器

1、5.2 5.2 主从触发器主从触发器5.3 5.3 边沿触发器边沿触发器5.4 5.4 集成触发器集成触发器5.1 5.1 基本触发器基本触发器 第五章第五章 触发器触发器1、掌握锁存器、触发器的电路结构和工作原理2、熟练掌握SR触发器、JK触发器、D触发器及T 触发器的逻辑功能3、正确理解锁存器、触发器的动态特性概述概述一、定义：一、定义：用于记忆1位二值信号的基本逻辑单元电路二、特点：特点：1、具有二个能自动保持稳定状态：1状态Q=1、 =0Q和0状态Q=0、 =1。Q2、利用不同的输入信号可置成任一个稳态。3、输入信号撤消后，获得新的状态能保持下来（记忆的功能）。三、分类1、电路结构分：

2、基本型、同步型、主从型、边沿型2、逻辑功能分：RSF、JKF、DF（延迟）、TF（受控翻转型）、TF（计数型）。 &GGQQ12RSQSRQ一、基本一、基本RS触发器触发器 1用与非门组成的基本用与非门组成的基本RS触发器触发器 （1 1）电路结构）电路结构: :由两个门电路交叉连接而成。由两个门电路交叉连接而成。置0端置1端低电平有效&GGQQ12RS当当Q=1=1， =0=0时，称为触发器的时，称为触发器的1 1状态。状态。Q当当 =1=1，Q=0=0时，称为触发器的时，称为触发器的0 0状态。状态。QQn+1R S功能功能Qn功能表功能表 0 1011100置置0 000011R称为置称

3、为置0输入端输入端低电平有效低电平有效（2）逻辑功能）逻辑功能触发器有两个互补的输出端，触发器有两个互补的输出端，&GGQQ12RSQn+1R S功能功能Qn功能表功能表 0 1置置0 00001（2）逻辑功能）逻辑功能当当Q=1=1， =0=0时，称为触发器的时，称为触发器的1 1状态。状态。Q当当 =1=1，Q=0=0时，称为触发器的时，称为触发器的0 0状态。状态。Q1 01000111置置1 11101S称为置称为置1输入端输入端低电平有效低电平有效触发器有两个互补的输出端，触发器有两个互补的输出端，&GGQQ12RSQn+1R S功能功能Qn功能表功能表 0 1置置0 00001（2

4、）逻辑功能）逻辑功能当当Q=1=1， =0=0时，称为触发器的时，称为触发器的1 1状态。状态。Q当当 =1=1，Q=0=0时，称为触发器的时，称为触发器的0 0状态。状态。Q1 0置置1 111011 1111100001011保持保持触发器有两个互补的输出端，触发器有两个互补的输出端，&GGQQ12RSQn+1R S功能功能Qn功能表功能表 0 1置置0 00001（2）逻辑功能）逻辑功能当当Q=1=1， =0=0时，称为触发器的时，称为触发器的1 1状态。状态。Q当当 =1=1，Q=0=0时，称为触发器的时，称为触发器的0 0状态。状态。Q1 0置置1 111011 1001111011

5、011保持保持0 0不定不定01触发器有两个互补的输出端，触发器有两个互补的输出端，RSQQ（3 3）波形分析）波形分析例例4.14.1 在用与非门组成的基本在用与非门组成的基本RS触发器中，设初始状态为触发器中，设初始状态为0，已，已知输入知输入R、S的波形图，画出两输出端的波形图。的波形图，画出两输出端的波形图。SRQG21GQ111000110Qn+1R S功能功能Qn功能表功能表 0 1置置1 111011 0置置0 000011 101不定不定0 0保持保持01012用或非门组成的基本用或非门组成的基本RS触发器触发器S仍然称为置仍然称为置1输入端，但为高电平有效。输入端，但为高电平

6、有效。R仍然称为置仍然称为置0输入端，也为高电平有效。输入端，也为高电平有效。逻辑功能：逻辑功能：波形分析：波形分析：RSQQ 由于该触发器的触发信号是高电平由于该触发器的触发信号是高电平有效，因此在逻辑符号的输入端处没有效，因此在逻辑符号的输入端处没有小圆圈。有小圆圈。高电平有效 逻辑符号：逻辑符号：QQSR基本触发器的特点总结：基本触发器的特点总结： （2 2）有复位（）有复位（Q=0Q=0）、置位（）、置位（Q=1Q=1）、保持原状态三）、保持原状态三种功能。种功能。（3 3）R R为复位输入端，为复位输入端，S S为置位输入端，可以是低电为置位输入端，可以是低电平有效，也可以是高电平有

7、效，取决于触发器的结构。平有效，也可以是高电平有效，取决于触发器的结构。（4 4）由于反馈线的存在，无论是复位还是置位，有）由于反馈线的存在，无论是复位还是置位，有效信号只需要作用很短的一段时间，即效信号只需要作用很短的一段时间，即“一触即发一触即发”。二、二、 同步同步RS触发器触发器&GGQQ12&RSCP3G4GQQ1S1R C1CP给触发器加一个时钟控制端给触发器加一个时钟控制端CP，只有在，只有在CP端上出现时钟脉冲时，触发器的端上出现时钟脉冲时，触发器的状态才能改变。这种触发器称为状态才能改变。这种触发器称为同步触发器同步触发器。 1 1同步同步RS触发器的电路结构触发器的电路结构

8、2 2逻辑功能逻辑功能同步同步RS触发器的状态转换分别由触发器的状态转换分别由R、S和和CP控制，其中，控制，其中，R、S控制控制状态转换的方向；状态转换的方向；CP控制状态转换的时刻。控制状态转换的时刻。&GGQQ12&RSCP3G4GQn+1R S功能功能Qn功能表功能表 0 1 0 1输出状态输出状态同同S S状态状态1101 1 0 1 0输出状态输出状态同同S S状态状态00011 11 101不定不定0 00 0保持保持0101100101101当当CP0 0时，控制门时，控制门G3 3、G4 4关闭，触发器的状态保持不变。关闭，触发器的状态保持不变。当当CP1 1时，时，G3 3

9、、G4 4打开，其输出状态由打开，其输出状态由R、S端的输入信号决定。端的输入信号决定。3 3触发器功能的几种表示方法触发器功能的几种表示方法Qn+1R S功能功能Qn功能表功能表 0 1 0 1输出状态输出状态同同S S状态状态1101 1 0 1 0输出状态输出状态同同S S状态状态00011 11 101不定不定0 00 0保持保持0101nnQRSQ 101Q1011RS10101000Qn+11n00 RS（约束条件）（约束条件）触发器的功能除了可以用功能表表示外，还有几种表示方法：触发器的功能除了可以用功能表表示外，还有几种表示方法： 由功能表画出卡诺图得特性方程：由功能表画出卡诺

10、图得特性方程：Qn+1R S功能功能Qn功能表功能表 0 1 0 1输出状态输出状态同同S S状态状态1101 1 0 1 0输出状态输出状态同同S S状态状态00011 11 101不定不定0 00 0保持保持0101S=1S=R=S=S=R=0001R=010R=（2 2）状态转换图）状态转换图 状态转换图表示触发器从一个状态变化到另一个状态或保持原状态转换图表示触发器从一个状态变化到另一个状态或保持原状不变时，对输入信号的要求。状不变时，对输入信号的要求。Qn+1R S功能功能Qn功能表功能表 0 1 0 1输出状态输出状态同同S S状态状态1101 1 0 1 0输出状态输出状态同同S

11、 S状态状态00011 11 101不定不定0 00 0保持保持01010 00 11 01 1Qn Qn+1 00 11 00 R S RS触发器的驱动表触发器的驱动表 （3）驱动表）驱动表 驱动表是用表格的方式表示触发器从一个状态变化到另一驱动表是用表格的方式表示触发器从一个状态变化到另一个状态或保持原状态不变时，对输入信号的要求。个状态或保持原状态不变时，对输入信号的要求。 （4）波形图）波形图 已知同步已知同步RS触发器的输入波形，画出输出波形图。触发器的输入波形，画出输出波形图。SRCPQQ由于在由于在CP=1期间，期间，G3、G4门都是开着的，都能接收门都是开着的，都能接收R、S信

12、号，所以，如果在信号，所以，如果在CP=1期间期间R、S发生多次变化，则触发器的状态也可能发生多次翻转。发生多次变化，则触发器的状态也可能发生多次翻转。在一个时钟脉冲周期中，触发器发生多次翻转的现象叫做在一个时钟脉冲周期中，触发器发生多次翻转的现象叫做空翻空翻。RSCPQ 有效翻转有效翻转 空翻空翻4同步触发器存在的问题同步触发器存在的问题空翻空翻&GGQQ12&RSCP3G4G5.2 主从触发器主从触发器一、一、 主从主从RS触发器触发器 1电路结构电路结构&GCP器G&G6G9G1&2触触G&器主G发发4G3QCPQRQ从&S8Q57G1由两级同步由两级同步RS触发器触发器串联组成。串联组

13、成。G1G4组成从触发器，组成从触发器，G5G8组成主触发器。组成主触发器。CP 与与CP互补，使两个互补，使两个触发器工作在两个不同触发器工作在两个不同的时区内。的时区内。2 2工作原理工作原理Qn+1R S功能功能Qn功能表功能表 0 1 0 1输出状态输出状态同同S S状态状态1101 1 0 1 0输出状态输出状态同同S S状态状态00011 11 101不定不定0 00 0保持保持0101主从触发器的触发翻转分为两个节拍：主从触发器的触发翻转分为两个节拍： （1 1）当）当CP1 1时，时，CP0 0，”从从“保持。保持。”主主”工作，接收工作，接收R和和S端的输入信号。端的输入信号

14、。（2 2）当）当CP 时，即时，即CP=0=0、CP1 1。 ”主主“保持，不再接收保持，不再接收R、S信号；信号； ”从从”工作，接收主触发器输出端的状态。工作，接收主触发器输出端的状态。 1001011010101101&GCP器G&G6G9G1&2触触G&器主G发发4G3QCPQRQ从&S8Q57G1主从触发器的特点：主从触发器的特点：QQ1SC11RCP（1 1）主从触发器的翻转是在）主从触发器的翻转是在CPCP由由1 1变变0 0时刻（时刻（CPCP下下降沿）发生的。降沿）发生的。（2 2）CPCP一旦变为一旦变为0 0后，主触发器被封锁，其状态不后，主触发器被封锁，其状态不再受再

15、受R R、S S影响，因此不会有空翻现象。影响，因此不会有空翻现象。主从主从RSRS触发器的符号：触发器的符号： 二、二、 主从主从JK触发器触发器1 1电路结构电路结构 为此，将触发器为此，将触发器的两个互补的输出的两个互补的输出端信号通过两根反端信号通过两根反馈线分别引到输入馈线分别引到输入端的端的G7、G8门，这门，这样，就构成了样，就构成了JK触触发器。发器。&GCP器G&G6G9G1&2触触G&器主G发发4G3QCPQRQ从&S8Q57G1器Q9发触&主Q2G3从G触Q1G器Q发1GGG&G5&4&6GCP8G&7K&J主从主从RS触发器的缺点：触发器的缺点：使用时有约束条件使用时有

16、约束条件 RS=0器Q9发触&主Q2G3从G触Q1G器Q发1GGG&G5&4&6GCP8G&7K&J2 2工作原理工作原理Qn+1J K功能功能QnJK触发器触发器功能表功能表 0 1 0 1输出状态输出状态同同J J状态状态0001 1 0 1 0输出状态输出状态同同J J状态状态11011 11 101100 00 0保持保持0101Qn=QnCP1KQ1JQC11101011010101101103 3JKJK触发器逻辑功能的几种表示方法触发器逻辑功能的几种表示方法（2 2）特性方程：）特性方程：Qn+1J K功能功能QnJK触发器触发器功能表功能表 0 1 0 1输出状态输出状态同同J

17、 J状态状态0001 1 0 1 0输出状态输出状态同同J J状态状态11011 11 101100 00 0保持保持0101Qn=QnnnnQKQJQ 1110100J00111Kn0100QQn+1101(1(1）功能表：）功能表：（3 3）状态转换图）状态转换图0 00 11 01 1Qn Qn+10 1 1 0J K JK触发器的驱动表触发器的驱动表 Qn+1J K功能功能QnJK触发器触发器功能表功能表 0 1 0 1输出状态输出状态同同J J状态状态0001 1 0 1 0输出状态输出状态同同J J状态状态11011 11 101100 00 0保持保持0101Qn=Qn01J=K

18、=0J=K=1K=J=K=01J=（4 4）驱动表）驱动表在画主从触发器的波形图时，应注意以下两点：在画主从触发器的波形图时，应注意以下两点：（1）触发器的触发翻转发生在时钟脉冲的触发沿（这里是下降沿）触发器的触发翻转发生在时钟脉冲的触发沿（这里是下降沿）61KCPJ5423Q（2）判断触发器次态的依据是时钟脉冲下降沿前一瞬间输入端的状态）判断触发器次态的依据是时钟脉冲下降沿前一瞬间输入端的状态。例：例： 已知主从已知主从JK触发器触发器J、K的波形如图所示，画出输出的波形如图所示，画出输出Q的波形图（设初始状态为的波形图（设初始状态为0）。）。3主从主从T触发器和触发器和T触发器触发器将将J

19、K触发器的触发器的J和和K相连作为相连作为T输入端就构成了输入端就构成了T触发器触发器。CPQ1J1KQC1TQQC1 1TnnnQTQTQ 1T触发器特性方程：触发器特性方程：0 00 11 01 1 T Qn 0 1 1 0 Qn+1 功能功能 T触发器的功能表触发器的功能表 Qn+1= QnQn+1= QnnnQQ 1T触发器的特性方程：触发器的特性方程：CPQQQC1 1T1CP 当当T触发器的输入端为触发器的输入端为T=1时，时， 称为称为T触发器。触发器。例：例： 已知主从已知主从JK触发器触发器J、K的波形如图所示，画出输出的波形如图所示，画出输出Q的波形图（设的波形图（设初始状

20、态为初始状态为0）。）。4主从主从JK触发器存在的问题触发器存在的问题一次一次变化现象变化现象器Q9发触&主Q2G3从G触Q1G器Q发1GGG&G5&4&6GCP8G&7K&JKJCPQ0101011101101101001101一次变化现象一次变化现象。5.3 边沿触发器边沿触发器D触发器的特性方程为：触发器的特性方程为：Qn+1n+1= =D0011D0101Qn0011Qn+1输出状态输出状态同同D状态状态 功能功能D触发器的功能表触发器的功能表一、维持一、维持阻塞边沿阻塞边沿D触发器触发器 D触发器的状态转换图：触发器的状态转换图：0 00 11 01 1Qn Qn+10101D D触

21、发器的驱动表触发器的驱动表 0D= 01D= 0D= 1D= 10011D0101Qn0011Qn+1输出状输出状态同态同D状态状态 功能功能D触发器的触发器的功能表功能表2维持维持阻塞边沿阻塞边沿D触发器的结构及工作原理触发器的结构及工作原理该电路满足该电路满足D触发器触发器的逻辑功能，但有的逻辑功能，但有同步触发器的同步触发器的空翻现象空翻现象。&GQ54QQDG34Q&G65Q6Q12&3G&CPGG设：设：D=1011001101该触发器为上升沿触发。该触发器为上升沿触发。（1）同步）同步D触发器：触发器：（2）维持）维持阻塞边沿阻塞边沿D触发器触发器 为了克服空翻，在为了克服空翻，在

22、原电路的基础上引入原电路的基础上引入三根反馈线。三根反馈线。&GQ54QQDG34Q&G65Q6Q12&3G&CPGGL1L2011001101置置1。设：设：D=101100L1称为置称为置1维持线。维持线。L2称为置称为置0阻塞线。阻塞线。13L0（2）维持）维持阻塞边沿阻塞边沿D触发器触发器&GQ54QQDG34Q&G65Q6Q12&3G&CPGGL1L210011001置置0。设：设：D=0111L3称为置称为置0维持线。维持线。01 可见，引入了维持线和阻可见，引入了维持线和阻塞线后，将触发器的触发塞线后，将触发器的触发翻转控制在翻转控制在CP上跳沿到上跳沿到来的一瞬间，并接收来的一

23、瞬间，并接收CP上跳沿到来前一瞬间的上跳沿到来前一瞬间的D信号。信号。24135CPDQ解：解：在波形图时，应注意以下两点：在波形图时，应注意以下两点：例：例： 已知维持已知维持阻塞阻塞D D触发器的输入波形，触发器的输入波形， 画出输出波形图。画出输出波形图。（3）触发器的直接置）触发器的直接置0和置和置1端端 RD和和SD不受不受CP和和D信号的信号的影响，具有最高的优先级。影响，具有最高的优先级。 RD SDQn+100不定01010111弃权RDC1SQSRQD1D RD直接置直接置0端，低电平有效端，低电平有效 SD直接置直接置1端；低电平有效。端；低电平有效。SDRD&GQ54QQ

24、DG34Q&G65Q6Q12&3G&CPGGL13LL2二、二、CMOS主从结构的边沿触发器主从结构的边沿触发器由于引入了由于引入了传输门传输门，该电路虽为主从结构，却没有一次变化问题，该电路虽为主从结构，却没有一次变化问题，具有边沿触发器的特性。具有边沿触发器的特性。TG1TG2TG3TG41G2G3G4GCPCPCPCPCPCPCPCP主主触触发发器器从从触触发发器器1111DQQQQ1 1电路结构电路结构: :由由CMOS逻辑门和逻辑门和CMOS传输门组成传输门组成2 2工作原理工作原理（2 2）当）当CP由由1 1变为变为0 0时，时，TG1 1关闭，关闭，TG2 2开通，主触发器自保

25、持。开通，主触发器自保持。同时，同时，TG3 3开通，开通，TG4 4关闭，从触发器接收主触发器的状态。关闭，从触发器接收主触发器的状态。TG1TG2TG3TG41G2G3G4GCPCPCPCPCPCPCPCP主主触触发发器器从从触触发发器器1111DQQQQ设：设：D=1（原状态（原状态Q=0）0111011010（1 1）当）当CP变为变为1 1时，时，TG1 1开通，开通，TG2 2关闭。主触发器接收关闭。主触发器接收D信号。信号。同时，同时，TG3 3关闭，关闭，TG4 4开通，从触发器保持原状态不变。开通，从触发器保持原状态不变。3 3带有带有RD端和端和SD端的端的 CMOS触发器

26、触发器TG1TG3TG41G2G4GCPCPCPCPCPCP1DQQQQG3TGCP2CP111SDRDC11DQQRSSDRD RD SDQn+100弃权01110011不定Cp=1时，TG4导通，SD=1，RD=0。G4=0，从而G3输入端全为0，故Q=1Cp=0时，TG3导通，SD=1，RD=0。G1=0，从而G3输入端全为0，故Q=15.4 集成触发器集成触发器特点特点QQ1J1KC1SR&21CPDKRJ1JK3S23JKD4123567891011121314NC RDJ1J2J3Q GNDQK1K2K3CPDSVcc74LS72一、一、集成触发器举例集成触发器举例1 1TTL主从

27、主从JK触发器触发器7474LS7272特点：特点：（1）单输入端的双）单输入端的双D触发器。触发器。（2）它们都带有直接置）它们都带有直接置0端端RD和直接置和直接置1端端SD，为低电平有效。，为低电平有效。（3）为）为CMOS边沿边沿触发器，触发器，CP上升沿触发。上升沿触发。2S2DD2CPD2R1S1DD1CPD1RC11DSR2Q1Q2Q1Q41235678910111213141GNDVcc74HC74RD1D 1CPD1S1Q 1Q2Q2Q2SD2CP2DD2R2 2高速高速CMOS边沿边沿D触发器触发器7474HC7474二、触发器功能的转换二、触发器功能的转换比较得：比较得：

28、画出逻辑图：画出逻辑图：nnnQKQJQ 1DQn 1)(nnQQD nnDQQD DJ DK 1J1K C1CPDQQ11.1.用用JK触发器转换成其他功能的触发器触发器转换成其他功能的触发器（1 1）JKD分别写出分别写出JK触发器和触发器和D D触发器的特性方程触发器的特性方程（2 2）JKT（T）比较得：比较得：J= =T，K= =T。令令T=1=1，即可得，即可得T触发器。触发器。nnnQTQTQ 1nnnQKQJQ 11JC11KCPTQQC11KCP1J1QQ写出写出JKJK触发器和触发器和T触发器的特性方程：触发器的特性方程：2 2用用D触发器转换成其他功能的触发器触发器转换成其他功能的触发器比较得：比较得： 画出逻辑图。画出逻辑图。 nnnQKQJQ 1DQn 1nnQKQJD C11D1&1CPQQJK 写出写出D触发器和触发器和JK触发触发器的特性方程：器的特性方程： （1 1）DJK（3 3）DT1DC1=1CPQQTC11DCPQQ（2 2）DT 三、触发器应用举例三、触发器应用举例&AVOAG&VVOBCGG&BOCCARB+VccRRA+5VB330K330CDACBDKD330K例：例： 设计一个设计一个3人抢答电路。人抢答电路。3人人A、B、C各控制一个按键