数字电子技术第五章学习教案

1、会计学1数字电子数字电子(dinz)技术第五章技术第五章第一页，共62页。2第2页/共62页第二页，共62页。3第3页/共62页第三页，共62页。 SR锁存器（又叫基本锁存器（又叫基本(jbn)RS触发器）是各种触发器触发器）是各种触发器构成的基本构成的基本(jbn)部件，也是最简单的一种触发器。它的输部件，也是最简单的一种触发器。它的输入信号直接作用在触发器，无需触发信号。入信号直接作用在触发器，无需触发信号。1.由或非门构成由或非门构成(guchng)：第4页/共62页第四页，共62页。5a . RD0，SD1Q0SD1RD0Q0Q1b . RD1，SD0Q0RD1SD0Q = 0Q 1锁

2、存器的1态锁存器的0态置位端或置1输入(shr)端复位(f wi)端或置0输入端第5页/共62页第五页，共62页。6Q*0SD0Q =0Q * 1若Q0Q-原态，Q*-新态Q*1RD0Q* =0Q * 0若Q1Q*Q 保持(boch)原态第6页/共62页第六页，共62页。7QQ = 0，为禁态，也称为不定态，即RD和SD同时去掉(q dio)高电平加低电平，输出状态不定，故输入端应该遵循 RDSD01100其特性其特性(txng)表如表表如表5.2.1所示所示第7页/共62页第七页，共62页。8用或非门组成的用或非门组成的SR锁存器的特性表锁存器的特性表SDRDQQ*0011001100001

3、111010101010111000*0*因为触发器的新状态因为触发器的新状态Q*（也叫做（也叫做(jiozu)次态）不仅与输入状态有关，次态）不仅与输入状态有关，而且与触发器原来的状态而且与触发器原来的状态Q（也叫做（也叫做(jiozu)初态）有关，初态）有关，所以把所以把Q也作为一个变量列入了真值表，并将也作为一个变量列入了真值表，并将Q称为状态变量称为状态变量,这种含有状态变量的真值表叫做这种含有状态变量的真值表叫做(jiozu)触发器的特性表（功能表）。触发器的特性表（功能表）。第8页/共62页第八页，共62页。9 功能表如表5.2.2所示第9页/共62页第九页，共62页。10t1 t

4、2 t3 t4 t5 t6 t7 t8QOOOOttttDSDRQQQDSDR第10页/共62页第十页，共62页。11三、 动作(dngzu)特点QQDSDR第11页/共62页第十一页，共62页。12第12页/共62页第十二页，共62页。13 在数字系统中，常常要求某些触发器在同一时刻在数字系统中，常常要求某些触发器在同一时刻(shk)动作，这就要求有一个同步信号来控制，这个控制信号叫做动作，这就要求有一个同步信号来控制，这个控制信号叫做时钟信号（时钟信号（Clock），简称时钟，用），简称时钟，用CLK表示。这种受时钟表示。这种受时钟控制的触发器统称为时钟触发器。控制的触发器统称为时钟触发器

5、。一、电路一、电路(dinl)结构与工作原理结构与工作原理 图图5.3.1所示为电平触发所示为电平触发SR触发器（同步触发器（同步SR触发器）的基本电触发器）的基本电路路(dinl)结构及图形符号。结构及图形符号。基本SR锁存器输入控制门只有在CLK1时，SR才能起作用第13页/共62页第十三页，共62页。1. CLK0此时门此时门G3和和G4被封锁被封锁(fn su)，输出为高电平。，输出为高电平。0对于由G1和G2构成(guchng)的SR锁存器，触发器保持原态，即Q * = Q112. CLK1此时门此时门G3和和G4开启，触开启，触发器输出由发器输出由S 和和R决定。决定。a. S=0

6、 , R=010011Q * = Q第14页/共62页第十四页，共62页。150111010Q * = 0c. S=1 , R=01101010Q * = 1d. S=1 , R=11110011Q * = Q *= 1(禁态）第15页/共62页第十五页，共62页。16*Q表5.3.1CLKSRQ第16页/共62页第十六页，共62页。无小圆圈表示(biosh)高电平有效17在某些在某些(mu xi)应用场合，有时需要在有效电平到达之应用场合，有时需要在有效电平到达之前预先将触发器置成指定的状态。前预先将触发器置成指定的状态。为此，在实用的电路上往往还设置有异步置为此，在实用的电路上往往还设置有

7、异步置1输入端和异输入端和异步置步置0输入端。输入端。1G3G4GSCLKR2GQQDSDRCLKSDSQQ1R1SRSDRRC1当CLK0情况下，S D0， R D1，Q1； S D1， R D1，Q0。不用设置初态时， S DR D1小圆圈表示低电平有效第17页/共62页第十七页，共62页。18二、电平触发方式(fngsh)的动作特点如果如果CLK=1期间内输入信号多次发生期间内输入信号多次发生(fshng)变化，则触变化，则触发器的状态也会发生发器的状态也会发生(fshng)多次翻转，这降低了电路的多次翻转，这降低了电路的抗干扰能力。抗干扰能力。1、在在CLK1期间，期间，S和和R的信号

8、都能通过引导门的信号都能通过引导门G3和和G4门，从而引起门，从而引起SR锁存器的变化，从而使得触发器置成相应的锁存器的变化，从而使得触发器置成相应的状态；状态；2 、在CLK1的全部时间里S和R的变化都将引起触发器输出端状态的变化。这种在这种在CLK由由“0”到到“1”整个正脉冲期间触发器动作的整个正脉冲期间触发器动作的控制方式称为控制方式称为电平触发方式。电平触发方式。第18页/共62页第十八页，共62页。19QtOCLKtO例例5.2.1 已知电平触已知电平触发发SR触发器的输入波触发器的输入波形如图所示，画出形如图所示，画出 Q和和Q端的电压端的电压(diny)波波形。假定触发器的初始

9、形。假定触发器的初始状态为状态为Q=0。QtOSOtROt变化多次翻转、可能随和期间，在RSQQCLK1第19页/共62页第十九页，共62页。20D1G3G4GCLK2GQQDCLKQ*Q0100110101010011001111D型锁存器的特性表型锁存器的特性表 为了适应单端输入信号的需要，有时将为了适应单端输入信号的需要，有时将S通过反相器通过反相器接到接到R上，这就构成了上，这就构成了电平触发的电平触发的D触发器触发器。此电路称为此电路称为D锁存器，其特点是在锁存器，其特点是在CLK的有效电平期间输出状态的有效电平期间输出状态始终跟随输入状态变化，即始终跟随输入状态变化，即输出与输入状

10、态相同。输出与输入状态相同。第20页/共62页第二十页，共62页。21DCLKQQCCTG1TG2CCCC利用利用CMOS传输门组成的电平触发传输门组成的电平触发D触发器触发器在在CMOS电路中，经常利用电路中，经常利用(lyng)CMOS传输门组成电平传输门组成电平触发触发D触发器。触发器。因为在因为在CLK的有效电平期间输出状态始终跟随输入的有效电平期间输出状态始终跟随输入(shr)状态变化，输出与输入状态变化，输出与输入(shr)的状态相同，所以又将这个的状态相同，所以又将这个电路称为电路称为“透明的透明的D型锁存器型锁存器”。第21页/共62页第二十一页，共62页。22DCLKQQtO

11、tOtOtO例例5.2.2 若用若用CMOS传传输门组成的电平触发输门组成的电平触发D触发器的触发器的CLK和输入端和输入端D的电压的电压(diny)波形如波形如右图中所给出，画出右图中所给出，画出Q和和Q端的电压端的电压(diny)波波形。假定触发器的初始形。假定触发器的初始状态为状态为Q=0第22页/共62页第二十二页，共62页。23第23页/共62页第二十三页，共62页。24为了提高触发器工作的可靠性，希望在每个为了提高触发器工作的可靠性，希望在每个CLK周期里输周期里输出端的状态只能改变一次，为此设计出端的状态只能改变一次，为此设计(shj)出了脉冲触发的出了脉冲触发的触发器。触发器。

12、1. 主从主从SR触发器触发器第24页/共62页第二十四页，共62页。25工作(gngzu)原理:在在CLK1时，主触发器按时，主触发器按S、R变化变化(binhu)，而从触发器保，而从触发器保持状态不变；持状态不变；在在CLK由由1 0（下降沿下降沿），主触发器保持，），主触发器保持，从触发器随主触从触发器随主触发器的状态翻转发器的状态翻转，故在，故在CLK的一个周期内，触发器的输出状的一个周期内，触发器的输出状态只可能改变一次态只可能改变一次第25页/共62页第二十五页，共62页。26CLKQQSR 0 00 01 01 00 10 11 11 101010101Q011100 1 1QQ

13、CLK1S1RC1SR第26页/共62页第二十六页，共62页。27QQCLK1S1RC1SR 第27页/共62页第二十七页，共62页。28解：其输出解：其输出(shch)波形如图波形如图5.4.4所示所示第28页/共62页第二十八页，共62页。29QQCLK1J1KC1JKCLKCLK9G1G3G4G2GQQ5G7G8GJK6G2. 主从主从(zhcng)JK触发器触发器第29页/共62页第二十九页，共62页。30QQCLK1J1KC1JKCLKJ KQQ* 0 00 01 01 00 10 11 11 101010101Q01110010第30页/共62页第三十页，共62页。31CLKCLK

14、9G1G3G4G2GQQ5G7G8G1J1K6G2J2KQQCLK1J1KC11J1K2J2KQQCLK1J1KC1&1J2J1K2K第31页/共62页第三十一页，共62页。32CLKJKQQOOOOOttttt第32页/共62页第三十二页，共62页。33二、脉冲触发方式的动作(dngzu)特点第33页/共62页第三十三页，共62页。34第34页/共62页第三十四页，共62页。35第35页/共62页第三十五页，共62页。36为了提高触发器的可靠性，增强抗干扰能力，希望触发器为了提高触发器的可靠性，增强抗干扰能力，希望触发器的次态仅仅取决于的次态仅仅取决于CLK信号的下降沿（或上升沿）到达时信号

15、的下降沿（或上升沿）到达时刻输入信号的状态。而在此之前和之后输入状态的变化对刻输入信号的状态。而在此之前和之后输入状态的变化对触发器的次态没有影响。触发器的次态没有影响。为实现这一设想，人们相继研制成了各种边沿触发的触发为实现这一设想，人们相继研制成了各种边沿触发的触发器电路。器电路。目前已用于数字集成电路产品中的边沿触发器电路有用两目前已用于数字集成电路产品中的边沿触发器电路有用两个电平触发个电平触发D触发器构成的边沿触发器、维持阻塞触发器、触发器构成的边沿触发器、维持阻塞触发器、利用门电路传输延迟时间的边沿触发器等几种较为常见的利用门电路传输延迟时间的边沿触发器等几种较为常见的电路结构电路

16、结构(jigu)形式。形式。第36页/共62页第三十六页，共62页。37TG1TG2CDG1G2C1Q1QCLKTG3TG4CG3G4CQQCCCCCC1QQ1CLK1DC1D1FF2Q2CLK1DC12FFCLKQ第37页/共62页第三十七页，共62页。38第38页/共62页第三十八页，共62页。39RDSDTG1TG2CDG1G2CCLKTG3TG4CG3G4CQQCCCCCC第39页/共62页第三十九页，共62页。40CLKQG5SRG3G4G6G1G2QSR维持阻塞结构边沿触发维持阻塞结构边沿触发SR触发器触发器第40页/共62页第四十页，共62页。41CLKQG5DSRG3G4G6G

17、1G2QQQCLKD第41页/共62页第四十一页，共62页。42CLKQG5SRG3G4G6G1G21DDSDRQ2D电路结构电路结构CLKQSR1DDSDRQ2D1DC1CLKQSR1DDSDRQ2D1DC1&逻辑图形符号逻辑图形符号第42页/共62页第四十二页，共62页。43CLKQMNG2G3JQKG5G6G1G4G7G8输入控制门输入控制门G7、G8的传输延迟时间大于的传输延迟时间大于SR锁存器的锁存器的翻转时间。翻转时间。第43页/共62页第四十三页，共62页。44 0 00 01 01 00 10 11 11 101010101Q01110010CLK*QJQK第44页/共62页第

18、四十四页，共62页。45CLKDQQOOOOtttt第45页/共62页第四十五页，共62页。46二、二、 边沿触发方式的动作边沿触发方式的动作(dngzu)(dngzu)特点特点触发器的次态仅取决于时钟信号的上升沿（也称触发器的次态仅取决于时钟信号的上升沿（也称为正边沿为正边沿(binyn)）或下降沿（也称为负边沿）或下降沿（也称为负边沿(binyn)）到达时输入的逻辑状态，）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输而在这以前或以后，输入信号的变化对触发器输出的状态没有影响。出的状态没有影响。这一特点有效地提高了触发器的抗干扰能力，因这一特点有效地提高了触发器的抗干扰能

19、力，因而也提高了工作可靠性。而也提高了工作可靠性。第46页/共62页第四十六页，共62页。47第47页/共62页第四十七页，共62页。48000011110011001101010101010011不定不定不定不定SRQ*QSR触发器的特性表触发器的特性表011 S0 S S0 S0 R R1 R0 R*0QSR QSR（约束条件）（约束条件）第48页/共62页第四十八页，共62页。49QQRS第49页/共62页第四十九页，共62页。5000001111001100110101010101001110JKQ*QJK触发器的特性触发器的特性表表011 J0 J J J K K1 K0 KJK触发

20、器的状态转换图触发器的状态转换图*QJQK Q第50页/共62页第五十页，共62页。51CPQQJK第51页/共62页第五十一页，共62页。523. T触发器触发器001101010110TQ*Q010T1T1T0TT触发器的状态转换触发器的状态转换图图*QQ当当T = 1时时*QTQT Q特性特性(txng)方方程程QQCP1TC1T第52页/共62页第五十二页，共62页。53CPQQQQCP1TC1T第53页/共62页第五十三页，共62页。54001101010011DQ*QD触发器的特性表触发器的特性表011D0D0D1DD触发器的状态转换图触发器的状态转换图*QD特性特性(txng)方程方程第54页/共62页第五十四页，共62页。55CPDQQD触发器的输入触发器的输入(shr)、输出波形图、输出波形图第55页/共62页第五十五页，共62页。56将将JK、SR、T三种三种(sn zhn)类型触发器的特性表比较一类型触发器的特性表比较一下可看出，下可看出，其中其中JK触发器的逻辑功能最强，它包含了触发器的逻辑功能最强，它包含了SR触发器和触