第5章-触发器

1、河南工业大学电气学院第第5 5章章 触发器触发器5.1.15.1.1或非门实现的或非门实现的SR锁存器锁存器与与河南工业大学电气学院MSI组合逻辑电路的分析的特点？步骤？MSI组合逻辑电路的设计特点？步骤？用译码器、数据选择器实现组合逻辑电路编码器、译码器、数据选择器的扩展2022-3-163触发器是构成时序逻辑电路的基本单元电路。触发器具有记忆功能，能存储一位二进制数码。触发器有三个基本特性： （1）有两个稳态，可分别表示二进制数码0和1，无外触发时可维持稳态； （2）外触发下，两个稳态可相互转换（称翻转）； （3）有两个互补输出端。 河南工业大学电气学院按按结结构构可可分分为为SR锁存器锁

2、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 河南工业大学电气学院5.1 触发器的电路结构与动作特点触发器的电路结构与动作特点一、一、SR锁存器锁存器1.或非门构成或非门构成RD Reset直接复位端直接复位端(置置0端）端）SD Set直接置位端直接置位端(置置1端）端）（基本（基本RS触发器）触发器）河南工业大学电气学院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0000111100河南工业大学电

3、气学院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01001河南工业大学电气学院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10001河南工业大学电气学院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11000000当当SD、RD同时撤去时，输出端同时撤去时，输出端Q和和Q状态不定。状态不定。?设计电路时此种情况应避免设计电路时此种情况应避免河南工业大学电气学院与非门组成的基本RS触发器 （a） 逻辑电路 （b）逻辑符号 1状态：Q1 Q 0 0状态：Q0 Q 1Reset为置0端（或复位端） Set为置1端（或置位端）非号“”：表示低

4、电平有效表 示 低 电平有效电路组成及逻辑符号 2、与非门实现的、与非门实现的SR锁存器锁存器 河南工业大学电气学院与非门组成的基本与非门组成的基本RSRS触发器的特性表触发器的特性表1100111010河南工业大学电气学院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011100河南工业大学电气学院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101100河南工业大学电气学院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00111111?当当SD、RD同时撤去时，输出端同时撤去时，输出端Q和和Q状态不定。状态不定。设计电路时此种情况应避免

5、设计电路时此种情况应避免仿真仿真 河南工业大学电气学院例例100111001110101101001110101100011河南工业大学电气学院 应用举例应用举例 利用RS锁存器的记忆功能消除机械开关振动引起的干扰脉冲。 机械开关 （a）电路 (b)输出电压波形2022-3-1617利用RS锁存器消除机械开关振动的影响（a）电路 （b）电压波形河南工业大学电气学院5.25.2电平触发的触发器电平触发的触发器( (同步触发器同步触发器) )5.2.15.2.1 同步同步RS触发器触发器5.2.25.2.2 同步同步D触发器触发器5.2.3 5.2.3 脉冲触发的触发器脉冲触发的触发器5.2.45

6、.2.4 边沿边沿D触发器触发器 河南工业大学电气学院锁存器有什么特点？请画出与非门实现的锁存器的电路图。请列出锁存器的功能表。什么叫现态？次态？RS锁存器的触发方式？2022-3-1620 RS锁存器的触发方式（动作特点）：逻辑电平直接触发。（由输入信号直接控制） 在实际工作中，要求触发器按统一的节拍进行状态更新。措施： 同步触发器（时钟触发器或钟控触发器）：具有时钟脉冲CLK控制的触发器。该触发器状态的改变与时钟脉冲同步。 CLK：控制时序电路工作节奏的固定频率的脉冲信号，一般是矩形波。 同步触发器的状态更新时刻：受CLK输入控制。 触发器更新为何种状态：由触发输入信号决定。河南工业大学电

7、气学院5.2.15.2.1 同步同步RS触发器触发器1.电路组成及逻辑符号同步RS触发器 （a） 逻辑电路 （b）逻辑符号 在CLK=0期间，G3、G4被封锁，触发器状态不变。在CLK=1期间，由R和S端信号决定触发器的输出状态。结论：触发器的动作时间是由时钟脉冲CLK控制的。 触发方式：电平触发方式 只有CLK=1时（高电平有效），触发器的状态才由输入信号R和S来决定。 河南工业大学电气学院2. 工作原理(仿真运行图)3. 功能表（在CLK=1期间有效）现态：CLK脉冲作用前触发器的原状态，用Q表示；次态：CLK脉冲作用后触发器的新状态，用Q*表示。 同步RS触发器功能表R为高电平有效触发

8、S为高电平有效触发 R、S不允许同时有效仿真仿真 河南工业大学电气学院4. 工作波形（又称为时序图， ） 同步RS触发器的时序图 仿真仿真 河南工业大学电气学院5.同步触发器的空翻同步触发器在一个CLK脉冲作用后，出现两次或两次以上翻转的现象称为空翻。同步RS触发器的空翻现象 下面介绍几种能克服空翻的触发器。仿真仿真 河南工业大学电气学院带异步置位、复位端的电平触发带异步置位、复位端的电平触发SR触发器触发器异步置位端（低异步置位端（低电平有效）电平有效）异步复位端（低异步复位端（低电平有效）电平有效）河南工业大学电气学院5.2.2 同步D触发器当CLK=1时，Q*=D同步D触发器功能表河南工

9、业大学电气学院例例1：Q*=D河南工业大学电气学院5.2.35.2.3 脉冲触发的触发器脉冲触发的触发器1.主从RS触发器电路组成及逻辑符号 主从RS触发器 （a） 逻辑电路 （b）逻辑符号 主触发器：同步RS触发器，其状态由输入信号决定 从触发器：同步RS触发器，其状态由主触发器的状态决定 表 示 主 从触发方式 表示触发器靠CLK下降沿触发 河南工业大学电气学院2. 工作原理（1）当CLK=1时，从触发器的输出状态保持不变，主触发器的输出状态由R和S来决定。（2）当CLK由1跳到0时（或称CP脉冲下降沿到来时），主触发器的输出状态保持不变，从触发器的输出状态由主触发器的状态决定。此时，由于

10、CLK=0，输入信号R和S被封锁。 可知，主从触发器分两步工作：第一步，CLK=1期间，主触发器的输出状态由输入信号R和S的状态确定，从触发器的输出状态保持不变。第二步，当CLK从1变为0时，主触发器的输出状态送入从触发器中，从触发器的输出状态由主触发器当时的状态决定。在CLK=0期间，由于主触发器的输出状态保持不变，因而受其控制的从触发器的状态也保持不变。 触发方式：主从触发方式（CLK下降沿有效）。主从触发器状态的更新只发生在CLK脉冲的下降沿，触发器的新状态由CLK脉冲下降沿到来之前的R、S信号决定。 优点：克服了空翻，提高了工作的可靠性。 河南工业大学电气学院3. 功能表（只在CLK从

11、1变为0时有效）主从RS触发器功能表 S和R为高电平有效触发 功能与同步RS触发器完全相同 。河南工业大学电气学院4. 工作波形（又称为时序图， ） 图4-10主从RS触发器的时序图 河南工业大学电气学院2.主从主从JK触发器触发器也是确定的的情况下，即使出现触发器为解除约束主从*1QRSJKKQRQJS 河南工业大学电气学院J=1 K=0时，时，CLK1期间主触发器置期间主触发器置1；CLK下降沿到达时，从触发器置下降沿到达时，从触发器置1，Q*=1。1011KQRQJS 河南工业大学电气学院01J=0 K=1时，时，CLK1期间主触发器置期间主触发器置0；CLK下降沿到达时，从触发器置下降

12、沿到达时，从触发器置0，Q*=0。00河南工业大学电气学院00J=0 K=0时，触发器保持原来状态不变，时，触发器保持原来状态不变， Q*=Q。河南工业大学电气学院11J=1 K=1时，时，Q=0,G7 输出输出0，主触发器置，主触发器置1，CLK,Q*=1；Q=1,G8 输出输出0，主触发器置，主触发器置0，CLK,Q*=0。Q*=Q河南工业大学电气学院JK触发器的特性表触发器的特性表河南工业大学电气学院 具有多具有多输入端的主输入端的主从从JK触发器，触发器，输入端输入端J1和和J2、K1和和K2是与的关系。是与的关系。河南工业大学电气学院集成主从集成主从JK触发器触发器321KKKK 3

13、21JJJJ 低电平有效低电平有效CP下降沿触发河南工业大学电气学院CLKJKQQOOOOOttttt河南工业大学电气学院例例2：河南工业大学电气学院脉冲触发方式的动作特点脉冲触发方式的动作特点: （1）触发器翻转分）触发器翻转分两步动作两步动作：第一步，在第一步，在 CLK1期间主触发器接收输入端信号，被置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；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。（2）在）在CLK

14、=1的全部时间里输入信号都将对主触发器起的全部时间里输入信号都将对主触发器起控制作用。控制作用。河南工业大学电气学院例例3：01第二个第二个CLK1期间，期间，Q=1,J=0,K=1,主触主触发器被置发器被置0；虽然；虽然CLK下降沿到达时下降沿到达时又回到又回到K=0,但从触但从触发器输出发器输出Q*=0.011第三个第三个CLK=1期间，期间，Q=0，J=K=1,主触发主触发器被置器被置1，虽然，虽然CLK下降沿到达时又回到下降沿到达时又回到J=0,从触发器保持输从触发器保持输出出Q*=1。河南工业大学电气学院5.2.45.2.4 COMS边沿边沿D触发器触发器 1.电路组成及逻辑符号CM

15、OS边沿D触发器 （a） 逻辑电路 （b）逻辑符号 边沿触发器：靠CLK脉冲上升沿或下降沿进行触发。正边沿触发器：靠CLK脉冲上升沿触发。负边沿触发器：靠CLK脉冲下降沿触发。触发方式：边沿触发方式。可提高触发器工作的可靠性，增强抗干扰能力。 河南工业大学电气学院2. 工作原理（1）当CLK=0时，CLK1=1、CLK2=0，FF1工作，G1=D。FF2保持原态。河南工业大学电气学院 （2）当CLK由0跳变到1时，CLK1=0、CLK2=1,G1保持，FF2工作，Q=G1。河南工业大学电气学院可知，工作过程分为两步：第一步，CLK=0时，FF1接收D的信号，并有G1=D，而FF2是维持原来的状

16、态不变。第二步，CLK从0变为1，FF1的状态送入FF2，使Q =G1。在CLK=1期间，输入信号不能进入FF1。 触发方式：边沿触发方式（CLK上升沿有效）。该触发器是靠CLK上升沿沿触发的，触发器的新状态由CLK脉冲上升沿到来之前输入信号D的状态决定。 河南工业大学电气学院3. 功能表（只在CLK上升沿有效 ）CMOS边沿D触发器的功能表 河南工业大学电气学院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）河南工业大学电气学院2.维持阻塞边沿触发器维持阻塞边沿触发

17、器多输入端多输入端上升沿触发上升沿触发低电平有效低电平有效河南工业大学电气学院3.利用门电路传输延迟时间的边沿触发器利用门电路传输延迟时间的边沿触发器下降沿触发下降沿触发特性表特性表河南工业大学电气学院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，而升沿（下降沿）到达时输入的逻辑状态，而在这以前或以后，输入信号的变化对触发器在这以前或以后，输入信号的变化对触发器输出的状态没有影响。输出的状态没有影响。 边沿触发器有效地提高了触发器的边沿触发器有效地提高了触发器的抗干扰能力抗干扰能力，因而也提高了电

18、路的工作因而也提高了电路的工作可靠性可靠性。河南工业大学电气学院集成边沿集成边沿D触发器触发器：CC4013的异步输入端RD和SD为高电平有效。CP上升沿触发河南工业大学电气学院集成边沿集成边沿JK触发器触发器74LS112为CP下降沿触发。CC4027为CP上升沿触发，且其异步输入端RD和SD为高电平有效。河南工业大学电气学院5.3 5.3 触发器的逻辑功能触发器的逻辑功能5.3.15.3.1 RS触发器触发器5.3.25.3.2 D触发器触发器5.3.35.3.3 JK触发器触发器 5.3.45.3.4 T触发器触发器 5.4 5.4 集成触发器及其应用集成触发器及其应用 5.4.1 5.

19、4.1 集成集成JKJK触发器触发器 5.4.2 5.4.2 集成集成D触发器触发器5.4.3 5.4.3 集成触发器的应用举例集成触发器的应用举例本章小结本章小结 河南工业大学电气学院同步触发器的触发方式？什么是同步触发器的空翻？主从触发器的触发方式？边沿触发器的触发方式？触发器的逻辑功能？2022-3-1657 触发器的分类： 按逻辑功能不同：RS锁存、D触发器、JK触发器、T触发器和T触发器等。 按触发方式不同：电平触发器、边沿触发器和主从触发器等。 按电路结构不同：RS锁存器，同步触发器、维持阻塞触发器、主从触发器和边沿触发器等。 触发器的逻辑功能通常用功能表、时序图、状态转换表、特性

20、方程和状态转换图表示。河南工业大学电气学院0*SRQRSQ SR触发器触发器1. 特性表特性表2.特性方程特性方程(约束条件) RS触发器的特性方程为河南工业大学电气学院3.状态转换状态转换图图01S=1 R=0S=0 R=1S=0 R=S= R=0 状态转换图：表示触发器状态转换的图形。它是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（R、S）提出的要求。 河南工业大学电气学院 JK触发器触发器1. 特性表特性表 JK触发器是一种多功能触发器，在实际中应用很广。 JK触发器是在RS触发器基础上改进而来，在使用中没有约束条件。 常见的JK触发器有主从结构的，也有边沿型的。 河南

21、工业大学电气学院2.特性方程特性方程3.状态转换状态转换图图01J=1 K=J= K=1J=0 K=J= K=0QKQJQ*JK触发器的特性方程为河南工业大学电气学院 T触发器触发器1. 特性表特性表3.状态转换状态转换图图01T=1 T=1T=0 T=0具有保持和翻转功能。 2.特性方程特性方程QTQTQTQ*河南工业大学电气学院 把T=1时的T触发器称为计数型触发器，又叫做T触发器。 每来一个CLK脉冲，T触发器就翻转一次，显然能实现计数功能。 QQ*仿真仿真 1. 特性表特性表2.特性方程特性方程 T触发器触发器河南工业大学电气学院 D触发器触发器1. 特性表特性表2.特性方程特性方程D

22、Q *3.状态转换状态转换图图01D=1 D=0D=0 D=1河南工业大学电气学院例例1：时钟时钟CLK波形如图所示波形如图所示,试画出各触发器试画出各触发器输出端输出端Q的波形的波形,设设Q的初始状态为的初始状态为0.1111KQJ2QD)(11111*1CLKQQKQJQ)(2*2CLKQDQ河南工业大学电气学院 CLKQ1 Q2)(11111*1CLKQQKQJQ)(2*2CLKQDQ河南工业大学电气学院例例2：时钟时钟CP波形如图所示波形如图所示,试画出各触发器试画出各触发器Q端端的波形的波形,设各输出端设各输出端Q的初始状态的初始状态Q=0 。2QJK=1CP1QD CP河南工业大学

23、电气学院 CPQ1 Q2)(1211*1CPQQQKQJQ)(1*2CPQQ河南工业大学电气学院 二、不同逻辑功能触发器之间的相互转换 利用已有触发器和待求触发器的特性方程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，得到被转换触相等的原则，求出转换逻辑，得到被转换触发器的驱动方程。发器的驱动方程。关键：关键：找出被转换触发器的激励条件。找出被转换触发器的激励条件。河南工业大学电气学院转换步骤转换步骤：（1）写出已有触发器和待求触发器的特性方程。）写出已有触发器和待求触发器的特性方程。（2）变换待求触发器的特性方程，使之形式与已有）变换待求触发器的特性方程，使之形式与已有触发器

24、的特性方程一致。触发器的特性方程一致。（3）比较已有和待求触发器的特性方程，根据两个）比较已有和待求触发器的特性方程，根据两个方程相等的原则求出转换逻辑。方程相等的原则求出转换逻辑。（4）根据转换逻辑画出逻辑电路图。）根据转换逻辑画出逻辑电路图。河南工业大学电气学院JK触发器触发器RS触发器触发器0*RSQRSQQRQSRSQSQRQRQSRRSQQRQSQRSQQSQRQQSQRSQ)()(*RS触发器特性方程变换RS触发器的特性方程，使之形式与JK触发器的特性方程一致：河南工业大学电气学院RKSJQKQJQ*QRQSQ*比较，得：电路图电路图河南工业大学电气学院T T触发器特性方程：触发器

25、特性方程：QTQTQTQ*与与JKJK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JKJK触发器触发器TT触发器触发器河南工业大学电气学院QTDD D触发器触发器TT触发器触发器河南工业大学电气学院D D触发器触发器TT触发器触发器QD河南工业大学电气学院三、触发器电路结构和逻辑功能的关系三、触发器电路结构和逻辑功能的关系 同一种逻辑功能的触发器可以用不同的同一种逻辑功能的触发器可以用不同的电路结构实现。反过来，用同一种电路结构电路结构实现。反过来，用同一种电路结构形式可以作成不同逻辑功能的触发器。形式可以作成不同逻辑功能的触发器。电路的结构形式决定了其触发方式。电路的结构形式决定了其触发方式。河南工业大学电气学院 目前市场上出售的集成触发器产品通常为JK触发器和D触发器两种类型。 常用集成触发器河南工业大学电气学院 1.触发器是具有记忆功能的的逻辑电路，每个触发器能存储一位二进制数据。 2.按照逻辑电路结构的不同，可以把触发器分为基本RS触发器、同步R