第六章 电子触发器内容

1、2022-5-30河南工业大学1第四章第四章 触发器触发器2022-5-30河南工业大学2触发器是构成时序逻辑电路的基本逻辑部件。 它有两个稳定的状态：0状态和1状态； 在不同的输入情况下，它可以被置成0状态或1状态； 当输入信号消失后，所置成的状态能够保持不变。所以，触发器可以记忆1位二进制信号。按照结构形式的不同，又可分为基本RS触发器、同步触发器、主从触发器和边沿触发器；根据逻辑功能的不同，触发器可以分为RS触发器、D触发器、JK触发器、T和T触发器。2022-5-30河南工业大学34.1基本基本RS触发器触发器电电路路组组成成和和逻逻辑辑符符号号 SR QQ S R Q Q(a) 逻辑

2、图(b) 逻辑符号& SR信号输入端，低电平有效。信号输入端，低电平有效。信号输出端，信号输出端，Q=0、Q=1的状态称的状态称0状态，状态，Q=1、Q=0的状态称的状态称1状态，状态，2022-5-30河南工业大学4 SR QQ&工作原理工作原理R SQ10011 00R=0、S=1时：由于R=0，不论原来Q为0还是1，都有Q=1；再由S=1、Q=1可得Q0。即不论触发器原来处于什么状态都将变成0状态，这种情况称将触发器置0或复位。R端称为触发器的置0端或复位端。2022-5-30河南工业大学5 SR QQ&0110R SQ1 00R=1、S=0时：由于S=0，不论原

3、来Q为0还是1，都有Q=1；再由R=1、Q=1可得Q0。即不论触发器原来处于什么状态都将变成1状态，这种情况称将触发器置1或置位。S端称为触发器的置1端或置位端。0 112022-5-30河南工业大学6 SR QQ&1110R=1、S=1时：根据与非门的逻辑功能不难推知，触发器保持原有状态不变，即原来的状态被触发器存储起来，这体现了触发器具有记忆能力。R SQ1 000 111 1不变102022-5-30河南工业大学7 SR QQ&0011R SQ1 000 111 1不变0 0不定R=0、S=0时：Q=Q=1，不符合触发器的逻辑关系。并且由于与非门延迟时间不可能完全相等，在

4、两输入端的0同时撤除后，将不能确定触发器是处于1状态还是0状态。所以触发器不允许出现这种情况，这就是基本RS触发器的约束条件。2022-5-30河南工业大学8R SnQ1nQ功 能0 0 00 0 1不 用不 用不 允 许0 1 00 1 10001nQ置 01 0 01 0 11111nQ置 11 1 01 1 101nnQQ1保 持特性表（真值表）特性表（真值表）现态：触发器接收输入信号之前的状态，也就是触发器原来的稳定状态。次态：触发器接收输入信号之后所处的新的稳定状态。2022-5-30河南工业大学9 Qn0001111000011011RS次态次态Qn+1的卡诺图的卡诺图约束条件 1

5、)(1SRQRSQRSQnnn特性方程特性方程触发器的特性方程就是触发器次态Qn+1与输入及现态Qn之间的逻辑关系式2022-5-30河南工业大学10状态图状态图描述触发器的状态转换关系及转换条件的图形称为状态图011/1/10/01/当触发器处在0状态，即Qn=0时，若输入信号 01或11，触发器仍为0状态；RS当触发器处在1状态，即Qn=1时，若输入信号 10或11，触发器仍为1状态；RSRS若 10，触发器就会翻转成为1状态。RS若 01，触发器就会翻转成为0状态。2022-5-30河南工业大学11波形图波形图反映触发器输入信号取值和状态之间对应关系的图形称为波形图RSQQ置1置0置1置

6、1置1保持不允许不确定2022-5-30河南工业大学12基本基本RS触发器的特点触发器的特点（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。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。2022-5-30河南工业大学13集成基本集成基本RS触发器触发器(a) 74LS279 的引脚图 16 15 14 13 12 11 10 9

7、74LS279 1 2 3 4 5 6 7 8VCC 4S 4R 4Q 3SA 3SB 3R 3Q1R 1SA 1SB 1Q 2R 2S 2Q GND(b) CC4044 的引脚图 16 15 14 13 12 11 10 9CC4044 1 2 3 4 5 6 7 8VDD 4S 4R 1Q 2R 2S 3Q 2Q4Q NC 1S 1R EN 1R 1S VSSEN1时工作EN0时禁止1S2S2022-5-30河南工业大学144.2 同步触发器同步触发器1 1、同步、同步RS触发器触发器G1 G2G3 G4S CP RS CP R&Q QS CP RS CP RQ QQ Q(a) 逻

8、辑电路(b) 曾用符号1S C1 1RQ Q(c) 国标符号&RSCP0时，R=S=1，触发器保持原来状态不变。CP1时，工作情况与基本RS触发器相同。2022-5-30河南工业大学15CP R S QnQn+1功能0 QnnnQQ1 保持1 0 0 01 0 0 101nnQQ1 保持1 0 1 01 0 1 11111nQ 置 11 1 0 01 1 0 10001nQ 置 01 1 1 01 1 1 1不用不用不允许特特性性表表特性特性方程方程 01RSQRSQnnCP=1期间有效期间有效2022-5-30河南工业大学16主主要要特特点点波波形形图图（1）时钟电平控制。在CP1期

9、间接收输入信号，CP0时状态保持不变，与基本RS触发器相比，对触发器状态的转变增加了时间控制。（2）R、S之间有约束。不能允许出现R和S同时为1的情况，否则会使触发器处于不确定的状态。C PRSQQ不变不变不变不变不变不变置1置0置1置0不变2022-5-30河南工业大学172 2、同步、同步JK触发器触发器G3 G4G1 G2J CP KJ CP KJ CP KQ QJ CP KQ QQ Q(a) 逻辑电路(b) 曾用符号1J C1 1KQ Q(c) 国标符号&nnnnnnnQKQJQKQQJQRSQ1CP=1期间有效期间有效将S=JQn、R=KQn代入同步RS触发器的特性方程，得同

10、步JK触发器的特性方程：2022-5-30河南工业大学18CP J K QnQn+1功能0 QnnnQQ1保持1 0 0 01 0 0 101nnQQ1保持1 0 1 01 0 1 10001nQ 置 01 1 0 01 1 0 11111nQ 置 11 1 1 01 1 1 110nnQQ1翻转特性表特性表JK=00时不变时不变JK=01时置时置0JK=10时置时置1JK=11时翻转时翻转2022-5-30河南工业大学1901JK=1/1/0/0/状状态态图图CPJKQQ波波形形图图在数字电路中，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

11、为JK触发器。2022-5-30河南工业大学203 3、同步、同步D触发器（触发器（D锁存器）锁存器）G3 G4G1 G2 S RDG1 G2CPQ Q(a) D 触发器的构成1D D CP 1D C1Q Q(c) 逻辑符号CPG3 G4&Q Q(b) D 触发器的简化电路SR&DQDDQRSQnnn1CP=1期间有效期间有效将S=D、R=D代入同步RS触发器的特性方程，得同步D触发器的特性方程：2022-5-30河南工业大学2101D=1/0/0/1/状状态态图图波波形形图图在数字电路中，凡在CP时钟脉冲控制下，根据输入信号D情况的不同，具有置0、置1功能的电路，都称为D触发

12、器。CPDQQ2022-5-30河南工业大学22(a) 74LS375 的引脚图 16 15 14 13 12 11 10 974LS375 1 2 3 4 5 6 7 8VCC 4D 4Q 4Q 2G 3Q 3Q 3D1D 1Q 1Q 1G 2Q 2Q 2D GND(b) CC404 的引脚图 16 15 14 13 12 11 10 9CC4042 1 2 3 4 5 6 7 8VDD 4Q 4D 3D 3Q 3Q 2Q 2Q4Q 1Q 1Q 1D CP POL 2D VSS集成同步集成同步D触发器触发器CP1、2CP3、4POL1时，CP1有效，锁存的内容是CP下降沿时刻D的值；POL0

13、时，CP0有效，锁存的内容是CP上升沿时刻D的值。2022-5-30河南工业大学23例题例题1：用基本的RS触发器和与非门构成四位二进制数码寄存器。 解：解：在数字系统中，经常要用到可以存放数码的部件，这种部件称为数码寄存器。双稳态触发器就是一种具有记忆功能的单元电路，它能存储1位二进制码。如果要存放多位二进制码，可以用多个触发器完成。一个4位的数码寄存器逻辑图如下图所示。它由4个由与非门组成的基本只S触发器和4个与非门组成，其工作原理如下 :2022-5-30河南工业大学24数码寄存器有两个控制信号：清零指令CR和置数指令M；4个输入端DoD3；4个输出端Q。一Q3。清零是低电平有效，置数是

14、高电平有效.(1)清零过程清零时，CR加低电平，LD加低电平。这时4个与非门的输出均为高电平，即各触发器的S端为高电乎，而R端均为低电平、使各触发器均为o态，CR信号撤去(回到高电平)后，R、S均为高电平，触发器转为不变状态。 2022-5-30河南工业大学25(2)置数过程在清零之后，LD端加有效电平(高电平)使各与非门打开，D。一D3以反码方式加入到对应触发器的S端，根据触发器的功能可知，各触发器的状态将与DoD；的状态一致在LD信号撤去(回到低电平)后，各触发器的R、S端均为1又回到不变状态，且LD将与非门封锁，这就是置数过程。还要指出的是，置数必须在清零之后进行、否则有可能出错。例如，

15、若FF0原来的状态为1，现在要换成0，如果事先未置0、则由于S端为1，触发器处于不变状态FF0不能翻转到0。 2022-5-30河南工业大学264.3 主从触发器主从触发器4.3.14.3.1主从主从RS触发器触发器G5 G6G1 G2G7 主触发器 G8Qm QmG3 从触发器 G4&Q Q&1S R CPCPG9(a) 逻辑电路&工作原理工作原理（1）接收输入信号过程CP=1期间：主触发器控制门G7、G8打开，接收输入信号R、S，有： 从触发器控制门G3、G4封锁，其状态保持不变。01RSQRSQnmnm2022-5-30河南工业大学27G5 G6G1 G2G7 主

16、触发器 G8Qm QmG3 从触发器 G4&Q Q&1S R CPCPG9&（2）输出信号过程CP下降沿到来时，主触发器控制门G7、G8封锁，在CP=1期间接收的内容被存储起来。同时，从触发器控制门G3、G4被打开，主触发器将其接收的内容送入从触发器，输出端随之改变状态。在CP=0期间，由于主触发器保持状态不变，因此受其控制的从触发器的状态也即Q、Q的值当然不可能改变。01RSQRSQnnCP下降沿到来时有效特性特性方程方程2022-5-30河南工业大学28 Q Q S RS CP RQ Q(b) 曾用符号 1S 1RS CP RQ Q(c) 国标符号CPC1逻辑符号逻

17、辑符号电路特点电路特点主从RS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。但其仍然存在着约束问题，即在CP1期间，输入信号R和S不能同时为1。2022-5-30河南工业大学29G1 G2J K CP G7 主 G8G5 G6 G3 从 G4Q Q1G9Qm Qm&4.3.24.3.2主从主从JK触发器触发器nnKQRQJS 下降沿到来时有效CPQKQJQKQQJQRSQnnnnnnn 1代入主从RS触发器的特性方程，即可得到主从JK触发器的特性方程：将主从JK触发器没有约束。2022-5-30河南工业大学30

18、J K QnQn+1功能0 0 00 0 101nnQQ1 保持0 1 00 1 10001nQ 置 01 0 01 0 11111nQ 置 11 1 01 1 110nnQQ1 翻转特特性性表表CPJKQ时时序序图图2022-5-30河南工业大学31 Q Q J KJ CP KQ Q曾用符号 1J 1KJ CP KQ Q国标符号CPC1电路特点电路特点逻辑符号逻辑符号主从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。2022-5-30河南工业大学32G1 G2J K

19、CP G7 G8G5 G6 G3 G4Q Q1G9RDSD&4.3.3 带清零端和预置带清零端和预置端的主从端的主从JK触发器触发器RD=0，直接置001111001SD=0，直接置1G1 G2J K CP G7 G8G5 G6 G3 G4Q Q1G9RDSD&100011112022-5-30河南工业大学33 SDJ CP K RD Q QSD RD J KJ CP KQ Q曾用符号国标符号CPRDSD S 1J 1K R Q QC1带清零端和预置端的主带清零端和预置端的主从从JK触发器的逻辑符号触发器的逻辑符号2022-5-30河南工业大学344.3.4集成主从集成主从JK

20、触发器触发器 14 13 12 11 10 9 87472 1 2 3 4 5 6 7VCC SD RD K3 K2 K1 Q(b) 7472 的引脚图(a) 74LS76 的引脚图 16 15 14 13 12 11 10 974LS76 1 2 3 4 5 6 7 81K 1Q 1Q GND 2K 2Q 2Q 2J1CP 1SD 1RD 1J VCC2CP 2SD 2RDNC CP J1 J2 J3 Q GND321KKKK 321JJJJ 低电平有效低电平有效CP下降沿触发2022-5-30河南工业大学35 1J 2K S RSD J1 J2 J3 CP K1 K2 K3 RDQ QCP

21、&与输入主从与输入主从JK触发器的逻辑符号触发器的逻辑符号主从JK触发器功能完善，并且输入信号J、K之间没有约束。但主从JK触发器还存在着一次变化问题，即主从JK触发器中的主触发器，在CP1期间其状态能且只能变化一次，这种变化可以是J、K变化引起，也可以是干扰脉冲引起，因此其抗干扰能力尚需进一步提高。2022-5-30河南工业大学364.4 边沿触发器边沿触发器1 1、边沿、边沿D触发器触发器工作原理工作原理G5 G6G1 G2CPG3 从 G4&Q Q1G7 主 G8&1D1QmQm&（1）CP0时，门G7、G8被封锁，门G3、G4打开，从触发器的状态取决于主

22、触发器Q=Qm、Q=Qm，输入信号D不起作用。（2）CP1时，门G7、G8打开，门G3、G4被封锁，从触发器状态不变，主触发器的状态跟随输入信号D的变化而变化，即在CP1期间始终都有Qm=D。2022-5-30河南工业大学37G5 G6G1 G2CPG3 从 G4&Q Q1G7 主 G8&1D1QmQm&DQn1下降沿时刻有效（3）CP下降沿到来时，封锁门G7、G8，打开门G3、G4，主触发器锁存CP下降时刻D的值，即Qm=D，随后将该值送入从触发器，使Q=D、Q=D。（4）CP下降沿过后，主触发器锁存的CP下降沿时刻D的值被保存下来，而从触发器的状态也将保持不变。综上

23、所述，边沿D触发器的特性方程为： 2022-5-30河南工业大学38 D CP Q Q DQ Q曾用符号 D CP 1DQ Q国标符号 CP C1逻辑符号逻辑符号2022-5-30河南工业大学39 14 13 12 11 10 9 874LS74 1 2 3 4 5 6 7VCC 2RD 2D 2CP 2SD 2Q 2Q1RD 1D 1CP 1SD 1Q 1Q GND 14 13 12 11 10 9 8CC4013 1 2 3 4 5 6 7VCC 2Q 2Q 2CP 2RD 2D 2SD1Q 1Q 1CP 1RD 1D 1SD VSS (a) 74LS74引脚排列图 (b) CC4013引

24、脚排列图集成边沿集成边沿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2022-5-30河南工业大学402 2、边沿、边沿JK触发器触发器DCP&Q Q1&1111JK&nnnnnnnnnnQKQJKJQKQJQKQJKQQJKQQJD)()(nnnQKQJDQ1CP下降沿时刻有效2022-5-30河南工业大学41 J CP K Q Q J KQ Q曾用符号 J CP K 1J 1KQ Q国标符号 CP C1边沿边沿JK触发器触发器的逻辑符号的逻辑符号边沿边沿JK触发触发器的特点器的特点边沿触发，无一次变化问题。功能齐全，使用方便灵活。抗

25、干扰能力极强，工作速度很高。2022-5-30河南工业大学42集成边沿集成边沿JK触发器触发器(a) 74LS112 的引脚图 16 15 14 13 12 11 10 974LS112 1 2 3 4 5 6 7 8VCC 1RD 2RD 2CP 2K 2J 2SD 2Q1CP 1K 1J 1SD 1Q 1Q 2Q GND(b) CC4027 的引脚图 16 15 14 13 12 11 10 9CC4027 1 2 3 4 5 6 7 8VDD 2Q 2Q 2CP 2RD 2K 2J 2SD1Q 1Q 1CP 1RD 1K 1J 1SD VSS74LS112为CP下降沿触发。CC4027为

26、CP上升沿触发，且其异步输入端RD和SD为高电平有效。2022-5-30河南工业大学43 4.5.1集成触发器的脉冲工作特性集成触发器的脉冲工作特性 定义：指触发器对时钟脉冲、输入信号之间的时间关系的要求。 1. JK主从触发器的脉冲工作特性主从触发器的脉冲工作特性 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的1状态必须保持一段时间，直到主从触发器的Q和 端电平稳定，这段时间称为维持时间 。它应大于一级与门和三级与非门的传输延迟时间。 从CP负跳沿到触发器输出状态稳定，也需要一定的延迟时间 从时钟脉冲触发沿开始到一

27、个输出端由0变1所需的延迟时间称为 ；从CP触发沿开始到输出端由1变0的延迟时间称 为了可靠翻转，要求 。4.5触发器的脉冲工作特性及主要参数触发器的脉冲工作特性及主要参数 QCPHtCPLtCPLHtCPHLtCPLtCPHLt2022-5-30河南工业大学44 结论：结论：JK主从触发器要求CP的最小工作周期 Tmin + 。 对CP和J、K信号 的要求及触发器 翻转时间如图： +。 CPHtCPLtCPCPHtCPLHtCPHLtQQJKCPLt2022-5-30河南工业大学45 2JK负边沿触发器的脉冲工作特性负边沿触发器的脉冲工作特性 J、K信号先于CP触发沿传输到G3、G4的输出端

28、，加人时间至少应比CP触发沿提前一级与非门的延迟时间称为建立时间 。 输入信号在负跳变触发沿来到后就不必保持，即使原来的 J、K信号变化，还要经一级与非门的延迟才能传输到G3和G4的输出端，在此之前，触发器已由G12,G13,G22,G23的输出状态和触发器原先的状态决定翻转。这种触发器要求输入信号维持时间极短，抗干扰能力强，缩短 可提高工作速度。 从负跳变触发沿到触发器输出状态稳定，需要一定的延迟时间 。该延迟时间应大于两级与或非门的延迟时间：即 。 settCPHtCPLtCPLtsett2022-5-30河南工业大学46 3D型正边沿维持型正边沿维持阻塞触发器的脉冲工作特性阻塞触发器的脉

29、冲工作特性 CP正跳变触发沿来到，信号D必须经G5和G6传输到G3和G4的输入端，即建立时间为两级与非门的延迟时间， 2 。 为了可靠翻转，信号D=0必须维持到Q3由1变0后将G5封锁为止，若在此之前D变为1，则Q5变为0，将引起误触发。在CP触发沿到来后，输入信号需要维持的时间称为保持时间 。在输人信号DO时，保持时间 =1 。D1时，此时 为零。 为保证可靠翻转，CP1的时间间隔 要大于 为三级与非门(G3-G1-G2或G4-G2-G1)延迟时间，即 3 。 settpdtHtHtpdtHtCPHtCPHLtCPHLtCPHLtpdt2022-5-30河南工业大学47 对输入信号及触发脉冲

30、CP的要求如下图。CPLHtCPHLtDCPQQsettHt2022-5-30河南工业大学48 452 集成触发器的主要参数集成触发器的主要参数 参数分为直流参数和开关参数两大类，以TTL集成JK触发器为例介绍。 1直流参数直流参数 (1)电源电流 所有输入端和输出端悬空时电源向触发器提供的电流为电源电流 。它表明该电路的空载功耗。 (2)低电平输入电流(即输入短路电流) 某输入端接地，其他各输入输出端悬空时，从该输入端流向地的电流为低电平输入电流 ，它表明对驱动电路输出为此低平时的加载情况。 JK触发器包括各J、K端，CP端和直接置0、置1端的低电平输人电流。CCICCIILIILI2022

31、-5-30河南工业大学49 (3)高电平输入电流 将各输入端( 、 、J、K、CP等)分别接 时,测得的电流就是其高电平输入电流 ，它表明对驱动电路输出为高电平时的加载情况。 (4)输出高电平 和输出低电平 Q或 端输出高电平时对地电压值为 ，输出低电平时对地电压值为 。DRDSCCVIHIIHIOHVOLVQOHVOLV2022-5-30河南工业大学502开关参数开关参数 （1）最高时钟频率 指触发器在计数状态下能正常工作的最高工作频率，表明触发器工作速度。在测试时，Q和端应带上额定电流负载和电容负载。 (2)对时钟信号的延迟时间（ 和 ） 从时钟脉冲的触发沿到触发器输出端由0态变到l态的延

32、迟时间为 ；从时钟脉冲的触发沿到触发器输出端由1态变到0态的延迟时间为 一般 比 约大一级门的延迟时间；它们表明对时钟脉冲CP的要求。 maxfQCPLHtCPHLtCPLHtCPHLtCPHLtCPLHt2022-5-30河南工业大学51 (3)对直接置0( )或置1( )端的延迟时间 ( 、 或 、 ) 从置0脉冲触发沿到输出端由0变为1为 ，到输出端由1变为0为 ；从置1脉冲触发沿到输出端由0变1为 ，到输出端由1变0为 。 RLHtRHLtSLHtSHLtDRDSRLHtRHLtSLHtSHLt2022-5-30河南工业大学524.6 不同类型触发器之间的转换不同类型触发器之间的转换（

33、1）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。利用令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。2022-5-30河南工业大学531 1、将、将JK触发器转换为触发器转换为RS、D、T和和T触发器触发器JK触发器触发器RS触发器触发器01RSQRSQnnnnnnnnnnnnnnnnnnnQRQSRSQSQRQRQSRRSQQRQSQRSQQSQRQQSQRSQ)()(1RS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：2022-5-30河南工业大学54RKSJnnnQKQJQ1nnnQRQSQ1比较，得：1J C11KSCPRQQ电路图电路图2022-5-30河南工业大学55JK触发器触发器D触发器触发器1J C11KDQQ1CP写出D触发器的特性方程，并进行变换，使之形式与JK触发器的特性方程一致：nnnnnDQQDQQD