第12章触发器

1、1第第6 6章章 触发器和时序逻辑触发器和时序逻辑电路电路6.1 概述概述6.2 触发器的电路结构和动作特点触发器的电路结构和动作特点6.3 触发器的逻辑功能及其描述方法触发器的逻辑功能及其描述方法6.4 时序逻辑电路的分析方法时序逻辑电路的分析方法6.5 常用的时序逻辑电路常用的时序逻辑电路第2页6.1 概述概述定义定义：能够存储：能够存储1位二值信号的单元电路统称为触发器。位二值信号的单元电路统称为触发器。特点特点：1、具有两个能自行保持的稳定状态，用来表示逻辑、具有两个能自行保持的稳定状态，用来表示逻辑状态的状态的0和和1,或二进制数的或二进制数的0和和1。 2、根据不同的输入信号可以把

2、输出置成、根据不同的输入信号可以把输出置成1状态或状态或0状状态。在输入信号消失后，能将获得的新状态保态。在输入信号消失后，能将获得的新状态保存下来。存下来。一、触发器的定义一、触发器的定义触发器具有两个互补的输出端触发器具有两个互补的输出端Q端和端和 Q 端。端。当当Q=1、Q=0时，称触发器的状态为时，称触发器的状态为1状态，（置位）状态，（置位）当当Q=0、Q=1时，称触发器的状态为时，称触发器的状态为0状态，（复位）状态，（复位）第3页根据电路结构形式不同根据电路结构形式不同基本基本RS触发器触发器同步同步RS触发器触发器主从触发器主从触发器边沿触发器边沿触发器根据逻辑功能不同根据逻辑

3、功能不同RS触发器触发器JK触发器触发器D触发器触发器T触发器触发器分类：分类：触发器原来的状态：初态，（现态）触发器原来的状态：初态，（现态） Qn触发器新的状态：次态，触发器新的状态：次态， Qn+1根据存储数据的原理不同根据存储数据的原理不同静态触发器静态触发器动态触发器动态触发器第4页组组合合逻逻辑辑电电路路. . .当时的当时的输入输入. . .当时的当时的输出输出构成组合逻辑电路构成组合逻辑电路的基本单元是的基本单元是门电路门电路在前面所学习的组合逻辑电路中，在前面所学习的组合逻辑电路中，仅仅决定于仅仅决定于第5页而在而在“时序逻辑电路时序逻辑电路”中，中，时时序序逻逻辑辑电电路路

4、. . .当时的当时的输出输出这，这，就要求时序逻辑电路必须就要求时序逻辑电路必须具有记忆功能具有记忆功能 !. . .当时的当时的输入输入不仅与不仅与有关有关. . .过去的过去的输出输出而且与而且与有关有关我们将要学习的我们将要学习的“触发器触发器”，它就具有记忆功能。它就具有记忆功能。66. 2 触发器的电路结构和动作特点触发器的电路结构和动作特点6.2.1 基本基本 RS 触发器触发器基本基本RS触发器（又称触发器（又称R-S锁存器）是锁存器）是各种触发器电路中结构形式最简单的各种触发器电路中结构形式最简单的一种。同时，它又是许多复杂电路结一种。同时，它又是许多复杂电路结构触发器的一个

5、组成部分。构触发器的一个组成部分。第7页与非门组成的与非门组成的基本基本RS触发器触发器电路结构电路结构符号符号S：置位端，：置位端，R：复位端，：复位端，D：直接：直接DerectSDRDQG1G2QSRQQSDRD工作原理工作原理：输入信号：输入信号：SD、RD、Qn 输出信号：输出信号：Qn+1输入信号低电平有效输入信号低电平有效第8页SDRDQnQn+1111 110 101 100 011 010 001 000 11100101111001保持保持特性表特性表SDRDQG1G2QSDRDQG1G2Q第9页SDRDQnQn+1111 110 101 100 011 010 001 0

6、00 0100100011010保持保持置置0SDRDQG1G2Q11100110SDRDQG1G2Q第10页SDRDQnQn+1111 110 101 100 011 010 001 000 010110110111置置1SDRDQG1G2Q00100保持保持置置0010110SDRDQG1G2Q第11页SDRDQnQn+1111 110 101 100 011 010 001 000 0010100111保持保持置置0置置111禁止禁止SDRDQG1G2Q翻转快的门输出变为翻转快的门输出变为0，另一个不能，另一个不能翻转。因此，该状态为不定状态翻转。因此，该状态为不定状态12114. 输入

7、输入 = 0， = 0 时时 ：DRDSX a bQQ00XDRDS 不管不管Q的初始状态是什的初始状态是什么，当么，当 0 同时存同时存在时，在时，Q、 全是全是 1。QDRDS13假设假设 b 门翻转快门翻转快1 1 101 &a &bQQDRDS0011110当当 = = 0 同时同时变为变为 1时时 ，翻转快的，翻转快的门输出变为门输出变为0，另一个门则不翻转。，另一个门则不翻转。DRDS140 &a &bQQDRDS00111 1 1 当当 = = 0同时同时变为变为 1 ，翻转快的，翻转快的门输出变为门输出变为0，另一个门则不翻转。，另一个门则不翻转

8、。1假设假设 a 门翻转快门翻转快1 10DRDS15 &a &bQQDRDS00XX11 当当 = = 0且且同时变为同时变为 1时，翻转时，翻转快的门输出变为快的门输出变为 0，另一个门则不翻转。，另一个门则不翻转。一般并不了解门的翻转速度一般并不了解门的翻转速度 ，故而该电，故而该电路的输出端可能处于失控状态路的输出端可能处于失控状态 。通常。通常 “ 禁止禁止 ” 和和 出现出现 这种变化。这种变化。DRDSDRDS161001100111 &a &bQQDRDS0011 &a &bQQDRDS0011 如前所述，当如前所述，当 = =

9、0 时，只要时，只要它们它们不同时变为不同时变为 1，输出输出Q n+1总会有唯总会有唯一值一值 !DRDS第17页SDRDQnQn+1111 110 101 100 011 010 001 000 010011保持保持置置0置置111禁止禁止特性表可简化为特性表可简化为SDRDQn+1 1 1 1 0 0 1 0 0 Qn01保持保持置置0置置1禁止禁止动作特点：动作特点： 1、输入信号直接控制输出端的状态、输入信号直接控制输出端的状态 抗干扰能力差抗干扰能力差2、输入信号之间有约束。约束条件：、输入信号之间有约束。约束条件：RDSD0SD-直接置位端直接置位端RD-直接复位端直接复位端第1

10、8页t3t40Qt0QtSD0RDtt0t1t2已知与非门组成的已知与非门组成的基本基本RS触发器触发器输入信号波形如下图所示，输入信号波形如下图所示，试画出试画出 Q、Q 端的电压波形。端的电压波形。19例：画出基本例：画出基本RS触发器触发器的输出端波形图，假设的输出端波形图，假设Q端的初始状态为端的初始状态为 0 。 0 1 X 0 1 0 X 1 1 1 X 保保 持持 0 0 X 禁禁 止止 Qn Q n+1QQDRDSQQDRDSDRDS20 基本基本 R-S 触发器的触发器的小结小结1、基本、基本RS触发器是双稳态器件，只要令触发器是双稳态器件，只要令 = = 1，触发器即保持原

11、有状态。稳态，触发器即保持原有状态。稳态情况下，两输出互补。一般定义情况下，两输出互补。一般定义Q端的端的状态代表整个触发器的状态。状态代表整个触发器的状态。DRDS2、在输入端加入负脉冲，可以使触发器状态、在输入端加入负脉冲，可以使触发器状态发生变化：发生变化： 端加入负脉冲，使端加入负脉冲，使Q = 1， 称为称为“置位置位”或或“ 置置 1 ”端；端； 端加入负端加入负脉冲，使脉冲，使Q = 0， 称为称为“复位复位”或或“ 清清 0 ”端。端。DSDSDRDR第21页11RDSDQG1G2QSRQQSDRD或非门组成的或非门组成的基本基本RS触发器触发器电路结构电路结构符号符号S：置位

12、端，：置位端，R：复位端，：复位端，D：直接：直接Direct第22页6.2.2 同步同步RS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 为了协调各部分的动作，常常要求某些触发器于同一为了协调各部分的动作，常常要求某些触发器于同一时刻动作，为此，必须引入同步信号，使这些触发器时刻动作，为此，必须引入同步信号，使这些触发器只有在同步信号到达时才按输入信号改变状态。只有在同步信号到达时才按输入信号改变状态。 同步信号亦称做时钟脉冲信号、时钟信号、时钟、同步信号亦称做时钟脉冲信号、时钟信号、时钟、CP受受CP控制的触发器叫做时钟触发器。控制的触发器叫做时钟触发器。一、电路结构与工作原理一、

13、电路结构与工作原理“ 同步同步 ”的含义：由时钟的含义：由时钟CP决定决定R、S能否对输出端能否对输出端起控制作用。起控制作用。第23页CP0时，时，G3、G4禁止，禁止，Qn+1QnCP1时，时，G3、G4导通，功能与导通，功能与基本基本RS触发器完全相同。触发器完全相同。输入控制门输入控制门基本基本RS触发器触发器简化特性表为简化特性表为CPSRQn+101 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 Qn01保持保持置置0置置1禁止禁止Qn符号符号1S1RQQSRC1CPCP&SRQG1G2&G3G4Q第24页二、动作特点：二、动作特点： CP0时，时，S、R不起作用，触

14、发器输出端状态保持不变不起作用，触发器输出端状态保持不变 在在CP1的全部时间里，的全部时间里，S或或R的变化都能引起触发器输的变化都能引起触发器输出端状态的改变出端状态的改变 CP=1时，若输入信号多次发生变化，则触发器状态多次时，若输入信号多次发生变化，则触发器状态多次发生翻转，因此其抗干扰能力差发生翻转，因此其抗干扰能力差 CP1时，时，S、R有约束，约束条件：有约束，约束条件：RS0例例1：已知与非门组成的同步：已知与非门组成的同步RS触发器输入信号波形如下触发器输入信号波形如下图所示，试画出图所示，试画出Q、Q端的电压波形。设触发器的初始状态端的电压波形。设触发器的初始状态为为Q=0

15、。第25页如果如果S信号有一个小干扰（正脉冲）信号有一个小干扰（正脉冲）0CPt0St0Rt0Qt0Qt则则Q翻转为翻转为1状态，不能保持状态，不能保持0状态。抗干扰能力差。状态。抗干扰能力差。第26页例例2：已知由与非门构成的同步已知由与非门构成的同步RS触发器的时钟信号和输入触发器的时钟信号和输入信号如图所示，试画出信号如图所示，试画出 Q 和和 Q 端的波形，设触发器端的波形，设触发器的初态为的初态为Q=0。t Q0t0 Qt R0t S0cpt0第27页例例3：已知由与非门构成的同步已知由与非门构成的同步RS触发器的时钟信号和输入触发器的时钟信号和输入信号如图所示，试画出信号如图所示，

16、试画出 Q 和和 Q 端的波形，设触发器端的波形，设触发器的初态为的初态为Q=0。t Q0t0 Qt S0t R0cpt0第28页带异步置位、复位端的同步带异步置位、复位端的同步RS触发器触发器 异步置位端异步置位端（异步置（异步置1端）端） 异步复位端异步复位端（异步清（异步清0端）端）CP=0 时时，异步置，异步置0、置、置1端的有效电平可使触发器立即端的有效电平可使触发器立即复位或置位。复位或置位。CP&SRQG1G2&G3G4QSDRDSDRD作用作用：在：在CP信号到来之前将触发器预先置成指定状态。信号到来之前将触发器预先置成指定状态。第29页SDRDCPSRQn+1

17、00010100110111 0 0 111 0 1 111 1 0 111 1 1 Qn01Qn1S1RQQSRC1CPSRSDRD符号符号10特性表特性表第30页6.2.3 主从主从RS触发器触发器 为提高触发器工作可靠性为提高触发器工作可靠性, ,希望在每个希望在每个CPCP周期里输出端状周期里输出端状态只改变一次，为此，设计出态只改变一次，为此，设计出主从主从RS触发器。触发器。 一、电路结构与工作原理：一、电路结构与工作原理：Q&RSG5G6&G7G8CP&QG1G2&G3G4G91QQ主触发器主触发器从触发器从触发器第31页Q&RSG5G6&

18、amp;G7G8CP&QG1G2&G3G4G91QQ主、从触发器的时钟信号相位相反，从触发器的输入主、从触发器的时钟信号相位相反，从触发器的输入:01或或10CP=1时时，G7，G8打开，打开，G3，G4被封锁，主触发器根据被封锁，主触发器根据R和和S的的状态翻转，从触发器保持原来的状态不变状态翻转，从触发器保持原来的状态不变CP10时时，G7，G8被封锁，被封锁，G3，G4打开，主触发器在打开，主触发器在CP=0期间状态不变，从触发器按照与主触发器相同的状态翻转期间状态不变，从触发器按照与主触发器相同的状态翻转因此，在因此，在CP的一个周期中触发器的输出状态只能改变一次。的一

19、个周期中触发器的输出状态只能改变一次。第32页二、主从二、主从RSRS触发器的动作特点：触发器的动作特点： 1、CP=1期间，期间，G3，G4被封锁，被封锁，Q保持不变。主触发器的保持不变。主触发器的输出根据输出根据S、R而变化。而变化。 2、CP下降沿到来时，主触发器被封锁（下降沿到来时，主触发器被封锁（G7，G8被锁），被锁），主触发器保持不变。主触发器保持不变。G3，G4解除封锁，主触发器状态移解除封锁，主触发器状态移入从触发器之中。入从触发器之中。 3、CP=0期间，由于期间，由于G7，G8被锁，主触发器保持不变，被锁，主触发器保持不变，因此从触发器的状态也不改变。因此从触发器的状态也

20、不改变。 4、CP上升沿到来时，从触发器被封锁（上升沿到来时，从触发器被封锁（G3，G4被锁），被锁），Q保持不变。主触发器的输出根据保持不变。主触发器的输出根据S、R而变化。而变化。 5、 CP=1期间，期间，S、R有约束有约束, RS0 。第33页主从主从RS触发器的特性表触发器的特性表 Qn CP 1* 1 1 1 1* 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0Qn+1QnRS不定态不定态简化特性表为简化特性表为CPSRQn+1 0 0 0 1 1 0 1 1 Qn01保持保持置置0置置1禁止禁止Qn 指除指除CP下降沿之

21、下降沿之外的所有情况。外的所有情况。第34页主从主从RS触发器的逻辑符号触发器的逻辑符号 QQ1S1RC1 SRCP输入输入输出输出延迟符号延迟符号CP=1期间期间S、R起作用，主触发器状态随之变化，但是起作用，主触发器状态随之变化，但是输出要延迟到输出要延迟到CP下降沿时才改变状态。下降沿时才改变状态。第35页符号对比符号对比康华光所编教材使用康华光所编教材使用的符号（负边沿翻转的符号（负边沿翻转的主从的主从RS触发器）触发器）本书使用的符号（负边沿本书使用的符号（负边沿翻转的主从翻转的主从RS触发器）触发器）QQ1S1RC1 SRCPQQ1S1RC1 SRCP第36页CP=1期间期间R、S

22、没有变化没有变化0St0Rt0Qt0CPtt0Q例例1：已知负边沿翻转的主从已知负边沿翻转的主从RS触发器的时钟信号和输入信触发器的时钟信号和输入信号如图所示，试画出号如图所示，试画出 Q 和和 Q 端的波形，设触发器的初态端的波形，设触发器的初态为为Q=0。第37页例例2：已知负边沿翻转的主从已知负边沿翻转的主从RS触发器的时钟信号和输入信触发器的时钟信号和输入信号如图所示，试画出号如图所示，试画出 Q 和和 Q 端的波形，设触发器的初态端的波形，设触发器的初态为为Q=0。t Q0t Q0t Q0t S0t R0cpt0CP=1期期间间R、S有变化有变化可只画可只画Q第38页例例3：已知负边

23、沿翻转的主从已知负边沿翻转的主从RS触发器的时钟信号和输入信触发器的时钟信号和输入信号如图所示，试画出号如图所示，试画出 Q 端的波形，设触发器的初态为端的波形，设触发器的初态为Q=0。t CP0123456t S0t R0t Q0t Q0能否只看下降沿时的能否只看下降沿时的RS？第39页例例4：已知负边沿翻转的主从已知负边沿翻转的主从RS触发器的时钟信号和输入信触发器的时钟信号和输入信号如图所示，试画出号如图所示，试画出 Q 端的波形，设触发器的初态为端的波形，设触发器的初态为Q=0。t S0t CP0123456t R0t Q0t Q0不能只看下降沿时的不能只看下降沿时的RS第40页例例5

24、：已知负边沿翻转的主从已知负边沿翻转的主从RS触发器的时钟信号和输入信触发器的时钟信号和输入信号如图所示，试画出号如图所示，试画出 Q 端的波形，设触发器的初态为端的波形，设触发器的初态为Q=0。t CP0123456t Q0t S0t R0可以根据可以根据CP=1期间期间R、S的状态直接的状态直接画出画出 Q 端的波形端的波形第41页已知主从已知主从RSRS触发器的时钟信号和输入信号波形，触发器的时钟信号和输入信号波形，求作求作 Q Q 端的波形的方法小结：端的波形的方法小结： 1、如果在、如果在CP=1期间，输入信号没有发生变化，则可期间，输入信号没有发生变化，则可在时钟的触发沿到来时，根

25、据在时钟的触发沿到来时，根据RS触发器的功能画出触发器的功能画出Q端的波形。端的波形。 2、如果在、如果在CP=1期间，输入信号发生多次变化，则可期间，输入信号发生多次变化，则可先判断主触发器的状态，在时钟的触发沿（负跳变沿先判断主触发器的状态，在时钟的触发沿（负跳变沿或正变跳沿）到来时，根据主触发器的状态画出或正变跳沿）到来时，根据主触发器的状态画出Q端端的波形。的波形。第42页三、三、JK触发器触发器主从主从RS触发器在触发器在CP=1期间有约束期间有约束 (RS=0) ，使用不方便，使用不方便 , KJQ&G5G6&G7G8CP&QG1G2&G3G4G91

26、QQSRCP=1期间期间Q、Q保持原来状态不变，保持原来状态不变，G7、G8总有一个被封锁，总有一个被封锁，所以，所以，J、K可以取可以取00、01、10、11任何一种状态。无约束。任何一种状态。无约束。第43页JK触发器的逻辑功能：触发器的逻辑功能：特性表特性表（按照（按照RS触发器分析）触发器分析）&G7&QJS&G8&QKRnnQKRQJSJKQnSRQn+1000001010011100 101 110 111 1100000011000 00001001110保持保持置置0置置1翻转翻转JK触发器没有直接控制、没有约束，触发器没有直接控制、没有约束，有

27、四种逻辑功能。有四种逻辑功能。第44页主从主从JK触发器的特性表触发器的特性表 Qn CP 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0Qn+1QnKJ简化特性表为简化特性表为CPJKQn+1 0 0 0 1 1 0 1 1 Qn01保持保持置置0置置1翻转翻转Qn 指除指除CP下降沿之下降沿之外的所有情况。外的所有情况。Qn第45页动作特点：动作特点：在在CP1时，主触发器接收输入信号时，主触发器接收输入信号J、K，置成相，置成相应的状态，从触发器输出端状态不变；应的状态，从触发器输出端状态不变；CP下降沿到下

28、降沿到来来，从触发器按照主触发器的状态翻转。，从触发器按照主触发器的状态翻转。CP1的全部时间里，输入信号都将对主触发器起控的全部时间里，输入信号都将对主触发器起控制作用。制作用。缺点：缺点：当当CP的下降沿到达时，从触发器的状态并不一定按的下降沿到达时，从触发器的状态并不一定按此时输入信号的状态翻转。有此时输入信号的状态翻转。有一次变化一次变化问题。问题。一次变化问题降低了一次变化问题降低了JK触发器的触发器的抗干扰能力。抗干扰能力。第46页主从主从JK触发器的触发器的“一次变化现象一次变化现象”。在在CP=1期间，主触发器的状态能且仅能改变一次，而不期间，主触发器的状态能且仅能改变一次，而

29、不论论J、K发生了多少次变化。发生了多少次变化。能变化能变化也可以不变也可以不变如果变化如果变化只能改变一次只能改变一次CP=1期间期间Q、Q保持原来状态不变，保持原来状态不变，G7、G8总有一个被封锁，总有一个被封锁，所以，所以，J、K只能有一个起作用。只能有一个起作用。原因：原因：第47页nnQKRQJSQnJKSRQn+1000001010011100 101 110 111 11000000110000 0 000111010保持保持置置1置置0保持保持置置0保持保持保持保持置置1&G7&QJS&G8&QKR所以，在所以，在CP=1期间，主触发器的状态能

30、且仅能改变一次，期间，主触发器的状态能且仅能改变一次，而不论而不论J、K发生了多少次变化。发生了多少次变化。第48页主从主从JK触发器的逻辑符号触发器的逻辑符号 QQ1J1KC1 JKCP输入输入输出输出延迟符号延迟符号CP=1期间期间J、K起作用，主触发器状态随之变化，但是输起作用，主触发器状态随之变化，但是输出要延迟到出要延迟到CP下降沿时才改变状态。下降沿时才改变状态。第49页符号对比符号对比康华光所编教材使用康华光所编教材使用的符号（负边沿翻转的符号（负边沿翻转的主从的主从JK触发器）触发器）本书使用的符号（负边沿本书使用的符号（负边沿翻转的主从翻转的主从JK触发器）触发器）QQ1J1

31、KC1 JKCPQQ1J1KC1 JKCP第50页0Q0J0K0CP例例1：已知负边沿翻转的主从已知负边沿翻转的主从JK触发器的时钟信号和输入信触发器的时钟信号和输入信号如图所示，试画出号如图所示，试画出 Q 端的波形，设触发器的初态为端的波形，设触发器的初态为Q=0。0QCP=1期间期间J、K没有变化没有变化第51页例例2 2：已知负边沿翻转的主从已知负边沿翻转的主从JKJK触发器的时钟信号触发器的时钟信号CPCP和输入和输入信号信号J J、K K的波形如图所示，试画出的波形如图所示，试画出 Q Q 端的波形，设触发器端的波形，设触发器的初态为的初态为Q=0Q=0。0Q0QCP=1期间期间J

32、、K有变化，注意一次变化问题有变化，注意一次变化问题0J0K0CP第52页例例3：已知负边沿翻转的主从已知负边沿翻转的主从JK触发器的时钟信号和输入触发器的时钟信号和输入信号如图所示，试画出信号如图所示，试画出 Q 端的波形，设触发器的初态为端的波形，设触发器的初态为Q=0。 Q0t CP0t J0t K0t 123CP=1期间期间J、K有变化，直接画出有变化，直接画出Q波形波形第53页已知主从已知主从JKJK触发器的时钟信号和输入信号波形，求作触发器的时钟信号和输入信号波形，求作 Q Q 端的波形的方法小结端的波形的方法小结： 1、如果在、如果在CP=1期间，输入信号没有发生变化，则可期间，

33、输入信号没有发生变化，则可在时钟的触发沿到来时，根据在时钟的触发沿到来时，根据JK触发器的功能画出触发器的功能画出Q端的波形。端的波形。 2、如果在、如果在CP=1期间，输入信号发生多次变化，则可期间，输入信号发生多次变化，则可先判断主触发器的状态（注意一次变化问题），在时先判断主触发器的状态（注意一次变化问题），在时钟的触发沿（负跳变沿或正变跳沿）到来时，根据主钟的触发沿（负跳变沿或正变跳沿）到来时，根据主触发器的状态画出触发器的状态画出Q端的波形。端的波形。546.2.4 边沿触发器边沿触发器的电路结构与动作特点的电路结构与动作特点为了提高触发器的可靠性，增强抗干扰能为了提高触发器的可靠性

34、，增强抗干扰能力，希望触发器的次态（力，希望触发器的次态（Q n+1）仅仅取决于仅仅取决于CP信号下降沿（或上升沿）到达时刻输入信号的状信号下降沿（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态。而在此之前和之后输入状态的变化对触发器对触发器的次态没有影响。的次态没有影响。为了实现这一设想，人们研制了各种为了实现这一设想，人们研制了各种边沿边沿触发器触发器。第55页1、电路结构和工作原理、电路结构和工作原理利用传输延迟时间的边沿触发器利用传输延迟时间的边沿触发器利用门电路的传输延迟时间利用门电路的传输延迟时间KJCPQQG1G2&G3G4&1&1PP

35、ABAB与或非门与或非门G1和和G2组成基本组成基本RS触发器，触发器， G3和和G4为输入控制为输入控制门，其传输延迟时间大于基本门，其传输延迟时间大于基本RS触发器的翻转时间。触发器的翻转时间。第56页当当 CP=1时时&1&K KJ JCPCPQ QQ Q当当CP=0CP=0时时两个与非门被封锁，两个与非门被封锁，基本基本RSRS触发器保持不变触发器保持不变对输入信号解除封锁，但是对输入信号解除封锁，但是nnnnnnnnnnnnQRQQRQCPQQQSQQSQCPQQ!1S SR R因此触发器的状态保持不变。因此触发器的状态保持不变。当当CPCP的下降沿到来时的下降沿到来

36、时情况就发生了变化情况就发生了变化1当当CP=1CP=1时，时，R R、S S端接受了端接受了J J、K K的信号，但在输出端的信号，但在输出端由于与或非门的结构和由于与或非门的结构和CP=1CP=1因此输出仍保持不变因此输出仍保持不变。第57页&1&K KJ JCPCPQ QS SR RQ Q1CPCP的信号直接加到与或的信号直接加到与或非门的外侧与门，而内侧非门的外侧与门，而内侧与门与门R R、S S端则需要一个与端则需要一个与非门的延迟时间才响应非门的延迟时间才响应CPCP变成变成0 0的情况。在这一延迟的情况。在这一延迟时间中，与或非门外侧的时间中，与或非门外侧的与门是

37、与门是0 0，与或非门的输出，与或非门的输出由内侧来决定，而内侧的输由内侧来决定，而内侧的输入则靠着这一时间差还维持入则靠着这一时间差还维持着着CPCP为为1 1时的状态，即：时的状态，即：nQJS nKQR 注意：注意：nnRQQ第58页&1&K KCPCPQ QS SR RQ Q1nQJS nKQR nnRQQnnnnnQJQSQQQ01nnnnnQKQJQJQKQ也就是说在也就是说在CP=0CP=0的瞬间触发的瞬间触发器完成了一次翻转。而过了器完成了一次翻转。而过了与非门传输时间。与非门传输时间。R R、S S端由于端由于CPCP为为0 0而都变为而都变为1 1，封锁了，

38、封锁了J J、K K端的信号。端的信号。注意，触发器接受的是注意，触发器接受的是CPCP下降沿到来之前的下降沿到来之前的J J、K K信号，信号，而而CPCP下降沿到来后的下降沿到来后的J J、K K信号因信号因CPCP为为0 0而被封锁。而被封锁。第59页（3）J=1，K=0（1）J=K=0， Qn+1= QnnnnQKQJQ1由由可得：可得：（2）J=0，K=1Qn+1= 0Qn+1= Qn+Qn=1（4）J=K=1 Qn+1=QnJK QnQn+11 0 0 11 0 1 110 1 0 00 1 1 00JK触发器特征表触发器特征表1 1 0 11 1 1 0Qn0 0 0 00 0

39、1 1Qn保持功能保持功能置置 1 功能功能置置 0 功能功能计数功能计数功能Qn+1跟随跟随 J变化变化J=KJ=K时：时：第60页边沿边沿JK触发器的特性表触发器的特性表 Qn CP 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0Qn+1QnKJ简化特性表为简化特性表为CPJKQn+1 0 0 0 1 1 0 1 1 Qn01保持保持置置0置置1翻转翻转Qn 指除指除CP下降沿之下降沿之外的所有情况。外的所有情况。Qn第61页2、动作特点、动作特点：触发器的次态仅取决于：触发器的次态仅取决于CP信号的下降沿到达

40、信号的下降沿到达时输入端的逻辑状态，而在此之前或以后，输入时输入端的逻辑状态，而在此之前或以后，输入信号的变化对触发器的状态没有影响。信号的变化对触发器的状态没有影响。优点优点：这种动作特点有效地提高了触发器电路的抗干扰能力，：这种动作特点有效地提高了触发器电路的抗干扰能力，从而提高了电路的工作可靠性。从而提高了电路的工作可靠性。与主从与主从JK触发器的区别：触发器的区别：主从主从JK触发器：触发器：CP=1期间的期间的J、K信号起作用，下降沿时刻信号起作用，下降沿时刻输出状态变化，有一次变化问题。输出状态变化，有一次变化问题。边沿边沿JK触发器：触发器：CP下降沿时刻的下降沿时刻的J、K信号

41、起作用，输出状信号起作用，输出状态变化。态变化。第62页符号符号1JQQJC1CP1KK加异步置位、复位端的边沿加异步置位、复位端的边沿JK触发器触发器1JQQJC1CPSRSDRD1KK第63页例：例：已知负边沿翻转的边沿已知负边沿翻转的边沿JKJK触发器的时钟信号触发器的时钟信号CPCP和输入和输入信号信号J J、K K的波形如图所示，试画出的波形如图所示，试画出 Q Q 端的波形，设触发器端的波形，设触发器的初态为的初态为Q=0Q=0。0Q0J0K0CP第64页CP例：已知下降沿触发的例：已知下降沿触发的JK触发器触发器CP和和J、K端的波形，端的波形，试画出输出端试画出输出端Q的波形。

42、初态为的波形。初态为“0 ”。 J JK KQ Q1 1 Qn JK Qn+10 0 Qn 0 1 0 1 0 1 JK触发器触发器功能表功能表第65页按照触发器逻辑功能的不同特点，将触发器分为：按照触发器逻辑功能的不同特点，将触发器分为：RS触发器触发器：基本、同步、主从、维持阻塞：基本、同步、主从、维持阻塞RS触发器。触发器。JK触发器触发器：主从、边沿：主从、边沿JK触发器。触发器。D触发器触发器： D锁存器、锁存器、维持阻塞边沿维持阻塞边沿D触发器，利用触发器，利用CMOS传传 输门的边沿输门的边沿D触发器。触发器。T触发器触发器：输入：输入T=1时，每来一个时，每来一个CP信号它的状

43、态翻转一次；信号它的状态翻转一次；T=0时，状态不变，具有这种逻辑功能的触发器叫时，状态不变，具有这种逻辑功能的触发器叫做做T触发器。触发器。T触发器触发器：每来一个：每来一个CP信号它的状态翻转一次具有这种逻信号它的状态翻转一次具有这种逻辑功能的触发器叫做辑功能的触发器叫做T 触发器。触发器。6.3触发器的逻辑功能及其描述方法触发器的逻辑功能及其描述方法6.3.1触发器按逻辑功能的分类触发器按逻辑功能的分类同一种逻辑功能的触发器可以用不同的电路结构来实现；同一种逻辑功能的触发器可以用不同的电路结构来实现；同一种电路结构形式也可以构成不同逻辑功能的触发器。同一种电路结构形式也可以构成不同逻辑功

44、能的触发器。第66页触发器的描述方法：触发器的描述方法：特性表、特性方程、状态转换图、时序图特性表、特性方程、状态转换图、时序图)( 01约束条件SRQRSQnn特性方程特性方程01S=1R=0S=0R=1S=R=0S=0R=状态转换图状态转换图一、一、RS触发器触发器SRQnQn+1 0 0 00 0 0 11 0 1 00 0 1 10 1 0 01 1 0 11 1 1 0 1 1 1 特性表特性表1110010010110100 RQnSQQ1S1RC1 SRCP符号符号第67页nnnQKQJQ1特性方程特性方程01J=1K=J=K=1J=K=0J=0K=状态转换图状态转换图二、二、J

45、K触发器触发器JKQnQn+1 0 0 00 0 0 11 0 1 00 0 1 10 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 1 10 0 特性表特性表 KQnJ1 10 011100100101101001JQQJC1CP1KK符号符号第68页nnnnQTQTQTQ1特性方程特性方程01T=1T=1T=0T=0状态转换图状态转换图三、三、T触发器触发器TQnQn+1 0 00 0 11 1 01 1 10 特性表特性表T=1时，只有翻转功能，即做成时，只有翻转功能，即做成T触发器触发器。nnQQ1特性方程特性方程1NQQTC1CP符号符号第69页DQn1特性方程特性方程01D=1

46、D=0D=1D=0状态转换图状态转换图四、四、D触发器触发器DQnQn+1 0 00 0 10 1 01 1 11 特性表特性表只有翻转功能，即做成只有翻转功能，即做成T 触发器触发器。nnnQQQD1时，1DQQDC1CP符号符号1DQQDC1CP第70页五、逻辑功能的转换五、逻辑功能的转换触发器的逻辑功能和电路结构是两个不同的概念。触发器的逻辑功能和电路结构是两个不同的概念。逻辑功能：逻辑功能：指触发器的次态和初态以及输入信号之间在稳指触发器的次态和初态以及输入信号之间在稳态下的逻辑关系。态下的逻辑关系。表示方法：特性表、特性方程、状态转换图、时序图等。表示方法：特性表、特性方程、状态转换

47、图、时序图等。根据逻辑功能的不同，有根据逻辑功能的不同，有RS、JK、D、T等几种触发器。等几种触发器。而基本、同步、主从、边沿等是指电路结构的不同形式。而基本、同步、主从、边沿等是指电路结构的不同形式。由于电路结构形式的不同，带来了各不相同的由于电路结构形式的不同，带来了各不相同的动作特点。动作特点。同一种逻辑功能的触发器可用不同电路结构形式来实现。同一种逻辑功能的触发器可用不同电路结构形式来实现。同一种电路结构形式可构成不同逻辑功能的触发器。同一种电路结构形式可构成不同逻辑功能的触发器。第71页触发器逻辑功能的转换触发器逻辑功能的转换输入信号为双端的情况下，输入信号为双端的情况下，JK触发

48、器的逻辑功能最为完善。触发器的逻辑功能最为完善。输入信号为单端的情况下，输入信号为单端的情况下， D触发器用起来最方便。触发器用起来最方便。目前，生产的时钟触发器的定型产品中只有目前，生产的时钟触发器的定型产品中只有JK触发器和触发器和D触触发器两大类，因此，学会触发器的转换是必要的。发器两大类，因此，学会触发器的转换是必要的。原有触发器原有触发器新触发器新触发器转换逻辑转换逻辑QQ原有触发器和新触发器之间的联系：输出相同。原有触发器和新触发器之间的联系：输出相同。第72页JKDDQDn1:特性方程特性方程nnnQKQJQJK1:DKDJ转换电路转换电路nnQDDQ 比较得：比较得：画出电路图

49、：画出电路图：1J1KC1QQDCP1JKT特性方程特性方程nnnQKQJQJK1:比较得：比较得：画出电路图：画出电路图：nnnQTQTQT1:TKJ1J1KC1QQTCP第73页转换步骤：转换步骤：1、写出原有触发器的特性方程；、写出原有触发器的特性方程；2、写出新触发器的特性方程；、写出新触发器的特性方程；3、变化新触发器的特性方程与原有触发器的特性方程、变化新触发器的特性方程与原有触发器的特性方程比较，求出原有触发器的驱动方程比较，求出原有触发器的驱动方程-转换逻辑。转换逻辑。JKT特性方程特性方程nnnQKQJQJK1:比较得：比较得：画出电路图：画出电路图：nnQQT1:1 KJ1

50、J1KC1QQ1CP第74页DJKDQn1nnnQKQJQ1特性方程特性方程:nnQKQJD比较得：比较得：画出电路图：画出电路图：CPQQ&JK转换电路转换电路1DC1=J Qn K Qn第75页DT DQn1特性方程特性方程nnQQ1nQDDTDQn1特性方程特性方程nnnQTQTQ1nnQTQTDCPQQ1DC1比较得：比较得：比较得：比较得：CPQQ&T1DC1766.4 6.4 时序逻辑电路的分析方法时序逻辑电路的分析方法 电路结构上的特点：电路结构上的特点：1. 时序电路包含组合电路和存时序电路包含组合电路和存储电路两个组成部分，而存储储电路两个组成部分，而存储电路

51、必不可少。电路必不可少。2. 存储电路的输出状态必须反存储电路的输出状态必须反馈到输入端，与输入信号一起馈到输入端，与输入信号一起共同决定组合电路的输出。共同决定组合电路的输出。一、特点：一、特点：任一时刻的输出信号不仅取决于当时的输入信号，任一时刻的输出信号不仅取决于当时的输入信号，而且还取决于电路原来的状态。而且还取决于电路原来的状态。X(x1，xi) 输入信号输入信号 Y(y1，yj) 输出信号输出信号Z (z1，zk) 存储电路的输入信号存储电路的输入信号Q(q1，qL) 存储电路的输出信号存储电路的输出信号组合逻辑电路组合逻辑电路 存储电路存储电路x1x2xiy1z1 zkq1qLy

52、2yj77Y(tn) = FX(tn)，Q(tn) 输出方程输出方程Z(tn) = HX(tn)，Q(tn) 驱动方程驱动方程 （激励方程）（激励方程）Q(tn+1) = GZ(tn)，Q(tn) 状态方程状态方程X(tn)，Q(tn)Q(tn+1)Y(tn)根据方程列出状态表根据方程列出状态表根据状态表画出状态图、时序图根据状态表画出状态图、时序图总结电路的功能总结电路的功能时序电路分析：时序电路分析：根据给出的电路写出方程根据给出的电路写出方程组合逻辑电路组合逻辑电路 存储电路存储电路x1x2xiy1z1 zkq1qLy2yj78二、分类二、分类 按照存储电路中触发器的动作特点不同，时序电

53、路可以按照存储电路中触发器的动作特点不同，时序电路可以分成分成同步时序电路同步时序电路和和异步时序电路异步时序电路两大类。两大类。 在同步时序电路中，所有触发器的状态变化都是在同一在同步时序电路中，所有触发器的状态变化都是在同一时钟信号作用下同时发生的。而在异步时序电路中，各触发时钟信号作用下同时发生的。而在异步时序电路中，各触发器状态的变化不是同时发生，而是有先有后。器状态的变化不是同时发生，而是有先有后。79三、三、 时序时序逻辑电路逻辑电路的分析方法的分析方法同步时序逻辑电路的分析同步时序逻辑电路的分析分析分析: 给定电路给定电路电路的逻辑功能电路的逻辑功能 即找出电路的状态和输出的状态

54、在输入变量和时钟信号作即找出电路的状态和输出的状态在输入变量和时钟信号作用下的变化规律用下的变化规律. .电电路路驱动方程驱动方程特性方程特性方程输出方程输出方程时钟方程时钟方程状态方程状态方程列列状状态态表表画画状状态态图图、时时序序图图总总结结逻逻辑辑功功能能步骤：步骤：80例：做出如下时序逻辑电路的状态转换表例：做出如下时序逻辑电路的状态转换表, ,状态转换图和状态转换图和时序图时序图YC11J1KQF1C11J1KQF2C11J1KQF3&CP&1解：解：1、写出各触发器的驱动方程：、写出各触发器的驱动方程：321QQJ 1K112QJ 312QQK 213QQJ 23

55、QK Q1、Q2、Q3均表示均表示触发器的现态，即触发器的现态，即Q1n、Q2n、Q3n81例：做出如下时序逻辑电路的状态转换表例：做出如下时序逻辑电路的状态转换表, ,状态转换图和状态转换图和时序图时序图YC11J1KQF1C11J1KQF2C11J1KQF3&CP&1解：解：2、写出各触发器的状态方程：、写出各触发器的状态方程：321QQJ 1K112QJ 312QQK 213QQJ 23QK nn1nQKQJQJK触发器的特性方程触发器的特性方程各触发器的状态方程各触发器的状态方程n1n3n2n11n111n1QQQQKQJQn2n3n1n2n1n22n221n2QQQQ

56、QQKQJQn3n2n3n2n1n33n331n3QQQQQQKQJQ82例：做出如下时序逻辑电路的状态转换表例：做出如下时序逻辑电路的状态转换表, ,状态转换图和状态转换图和时序图时序图YC11J1KQF1C11J1KQF2C11J1KQF3&CP&13、写出时序电路的输出方程：、写出时序电路的输出方程：32QQY 解：解：834 4、状态转换表、状态转换表：若将：若将任何一组输入变量任何一组输入变量及及电路初态的取值电路初态的取值代入代入状态方程和输出方程，即可算得状态方程和输出方程，即可算得电路次态和输电路次态和输出值出值；以以得到的次态得到的次态作为新的初态，和作为新的

57、初态，和这时的输入变这时的输入变量量取值一起，再代入状态方程和输出方程进行取值一起，再代入状态方程和输出方程进行计算，又可得到一组计算，又可得到一组新的次态和输出值新的次态和输出值。如此继续，将结果列为如此继续，将结果列为真值表形式真值表形式，便得到，便得到状状态转换表态转换表。YC11J1KQF1C11J1KQF2C11J1KQF3&CP&1n1n3n21n1QQQQn2n3n1n2n11n2QQQQQQn3n2n3n2n11n3QQQQQQ32QQY84YC11J1KQF1C11J1KQF2C11J1KQF3&CP&1例题中电路无输入变量，次态和输出只例题中

58、电路无输入变量，次态和输出只取决于电路的初态，设初态为取决于电路的初态，设初态为Q Q3 3Q Q2 2Q Q1 1=000=000，代入其状态方程及输出方程，得：，代入其状态方程及输出方程，得：Q1n+1= 0 0 0 =1 1=1Q2n+1= 0 0 + 0 0 0=0Q3n+1= 0 0 0 + 0 0=0 Y=0 0=0Q Q3 3Q Q2 2Q Q1 1=000=000Q Q3 3Q Q2 2Q Q1 1=001=001Q1n+1= 0 0 1 =0Q2n+1= 1 0 + 1 0 0=1Q3n+1= 1 0 0 + 0 0=0 Y=1 0=0CP Q3Q2Q1Y状态转换表状态转换表

59、000002010010010n1n3n21n1QQQQn2n3n1n2n11n2QQQQQQn3n2n3n2n11n3QQQQQQ32QQY85YC11J1KQF1C11J1KQF2C11J1KQF3&CP&1Y=1 0=0Q Q3 3Q Q2 2Q Q1 1=010=010Q1n+1= 1 0 0 =0 0=1Q2n+1= 0 1 + 0 0 1=1Q3n+1= 0 1 0 + 1 0=0 如此继续，依次得到如此继续，依次得到101，110，000，又返回最初设定的初态。又返回最初设定的初态。Y=0 1=0Q Q3 3Q Q2 2Q Q1 1=011=011Q1n+1= 1

60、 0 1 =1 0=0Q2n+1= 1 1 + 1 0 1=0Q3n+1= 1 1 0 + 1 0=1 CP Q3Q2Q1Y状态转换表状态转换表0000020100100103011041000510106110170000状态表中缺少一种组合：状态表中缺少一种组合：Q3Q2Q1=111n1n3n21n1QQQQn2n3n1n2n11n2QQQQQQn3n2n3n2n11n3QQQQQQ32QQY86YC11J1KQF1C11J1KQF2C11J1KQF3&CP&1Y=1 1=1Q Q3 3Q Q2 2Q Q1 1=111=111Q1n+1= 1 1 1 =1 1=0Q2n+1= 1 1 + 1 1 1=0Q3n+1= 1 1 1 + 1 1=0 状态转换表状态转换表CP Q3Q2Q1Y00000100102010030110410005101061101700000111110000注意：注意：当状态循环一次后，还要检查一当状态循环一次后，还要检查一下得到的状态转换表是否包含了电路所下得到的状态转换表是否包含了电路所有可能出现的状态。如果没有全包括，有可能出现的状态。如果没有全包括，还需单独计算缺项所对应的