数电课件_第5章(集成触发器)

1、第五章第五章 集成触发器集成触发器5.1 基本触发器基本触发器5.2 时钟触发器时钟触发器5.3 触发器的逻辑功能触发器的逻辑功能5.4 触发器的动态特性触发器的动态特性(自学）自学）概述：概述： 数字电路中除组合逻辑电路之外，还有一数字电路中除组合逻辑电路之外，还有一类具有记忆功能的电路类具有记忆功能的电路-时序逻辑电路时序逻辑电路。 构成时序逻辑电路的基本单元是构成时序逻辑电路的基本单元是 触发器。触发器。 本章主要介绍本章主要介绍 触发器触发器的工作原理、逻辑功的工作原理、逻辑功能及应用。能及应用。5.1 SR锁存器（锁存器（Set-Reset Latch基本基本RS触发器）触发器）特点

2、：特点：能够存储能够存储1 1位二进制数。位二进制数。 有两个能自行保持的稳定状态。有两个能自行保持的稳定状态。 在外加输入信号的作用下，触发器可从一在外加输入信号的作用下，触发器可从一种稳定状态转变到另一种稳定状态，而且在种稳定状态转变到另一种稳定状态，而且在输入信号消失后，新的稳定状态可以保持下输入信号消失后，新的稳定状态可以保持下来，因此，具有记忆功能。来，因此，具有记忆功能。 触发器的分类触发器的分类按电路结构按电路结构SR锁存器锁存器电平触发的电平触发的触发器触发器脉冲触发的触发器脉冲触发的触发器边沿触发的边沿触发的触发器触发器按逻辑特性按逻辑特性RS触发器触发器JK触发器触发器D触

3、发器触发器T触发器触发器时钟触发器时钟触发器 一、由与非门组成的一、由与非门组成的SR锁存器（基本锁存器（基本RS触发器）触发器） 1、电路结构、电路结构 S & Q Q & R G1 G2 S Q Q R S, R, 反馈线反馈线置置1端端置置0端端由两个与非门组成由两个与非门组成逻辑符号逻辑符号 2、工作原理、工作原理 S & Q Q & R G1 G2 1) 1) 可置可置“1”1”：当：当 S=0、R=1时，触发器输出时，触发器输出Q=1Q=1。 0 01 11 10 01 1 S & Q Q & R G1 G2 2) 2) 可置可置“0

4、”0”：当：当 S=1、R=0时时，触发器，触发器输出输出Q=0Q=0。 1 10 0 x x1 10 0 S & Q Q & R G1 G2 3) 能记忆：当能记忆：当S=R=1时，触发器时，触发器状态状态不变，即原有不变，即原有状态状态 被存储起来被存储起来1 11 1 S & Q Q & R G1 G2 若原态若原态Qn=1若原态若原态Qn=01 10 01 10 01 10 01 11 1 2、工作原理、工作原理 4) 有不定态：有不定态：当当 S=R=0 时，触发器时，触发器状态为不定状态状态为不定状态。 S & Q Q & R G1

5、G2 0 00 0当当R=S=0撤消后，由于门延迟不可能完全相等，故不能撤消后，由于门延迟不可能完全相等，故不能确定触发器是处于何态。确定触发器是处于何态。初态初态Qn=x1 11 1 2、工作原理、工作原理RS1nQ1nQ11不 变不 变0101101000不 定不 定输入端应满足约束条件：输入端应满足约束条件： 0RS 3、真值表、真值表二、由或非门组成的二、由或非门组成的SR锁存器（基本锁存器（基本RS触发器）触发器）00不不 变变不不 变变0110100111不不 定定不不 定定RS1nQ1nQ输入端应满足约束条件：输入端应满足约束条件： 0RS三、应用举例：消除机械开关振动引起的抖动

6、现象三、应用举例：消除机械开关振动引起的抖动现象 (a) (b) +5V R 1k vo vo S +5V 1k A B & & Q Q +5V S 由由 B 到到 A S 由由 A 到到 B A B Q SR开关接开关接 B开关接开关接 A悬空时间悬空时间接接A振动振动 悬空时间悬空时间接接 B振动振动SR5.2 时钟触发器时钟触发器 在数字系统中，为了协调各部件的工作，在数字系统中，为了协调各部件的工作，通常需要统一控制触发器的翻转时刻，为通常需要统一控制触发器的翻转时刻，为此，引入时钟脉冲此，引入时钟脉冲CP( Clock Pulse)作为控作为控制源，这样的触发器称为，

7、制源，这样的触发器称为，时钟触发器时钟触发器。 控制触发器翻转的方式称为触发方式。常用控制触发器翻转的方式称为触发方式。常用的触发方式：的触发方式：电平触发、主从触发（脉冲电平触发、主从触发（脉冲触发）、边沿触发触发）、边沿触发。5.2.1 电平触发方式的触发器电平触发方式的触发器一、概念一、概念 触发器接收输入数据的条件是触发器接收输入数据的条件是CP为约定的为约定的电平，电平， 即即CP（时钟脉冲）不出现时，触发器依（时钟脉冲）不出现时，触发器依旧保持原来的状态，一个旧保持原来的状态，一个CP翻转一次，称这种触翻转一次，称这种触发器为电平触发方式的触发器，简称电平触发器。发器为电平触发方式

8、的触发器，简称电平触发器。 有有高高电平、电平、低低电平触发。电平触发。二、 同步同步RS触发器触发器 S CP R & & & & G3 G1 G2 G4 Q4 Q3 Q Q 1S C1 1R Q Q CP &输入端输入端时钟时钟 逻辑符号逻辑符号 电路结构电路结构1. 电路结构及逻辑符号电路结构及逻辑符号2. 工作原理工作原理 S CP R & & & & G3 G1 G2 G4 Q4 Q3 Q Q S=1，R=0：Qn+1=1 S=0，R=1：Qn+1=0CP=1：状态发生变化。状态发生变化。 CP=0：状态不变：状

9、态不变0 0 1 1&触发器触发器 置置“0”端为端为“1”，Qn+1 =0， 置置“1”端为端为“1”，Qn+1 =1。可见：可见： 高电平有效高电平有效3、 真值表真值表 nQ10000SRQnQn+1 说说 明明000001状态不变状态不变001101状态同状态同S110001状态同状态同S111101状态不定状态不定111CP作用前FF的状态-现态CP作用后,FF的状态-次态状态不变状态不变同同S同同S状态不定状态不定 4、 特性方程特性方程 01SRQRSQnn（约束条件）（约束条件）nnQSQ1即：即： S CP R & & & & G3 G

10、1 G2 G4 Q4 Q3 Q Q (CP=1)nnQRSQRS三、三、 同步同步D触发器触发器 因为输入电路的两个输入端不可能同时为1，触发器的两个输入端就不可能同时为“0”。解决RS触发器存在约束的问题，也叫D触发器。设触发器初态为0，画出触发器Q端的输出电压波形。 D 1S Q Q 1R CP D CP Q C1 1 S(R)一、主从触发方式一、主从触发方式 两拍工作方式，又称为脉冲触发方式。两拍工作方式，又称为脉冲触发方式。5.2.2 脉冲（主从）触发方式的触发器脉冲（主从）触发方式的触发器二、主从二、主从RS触发器触发器SCPRG 8G7G 9G 5G 6&1QQG 3G1G

11、 2G4主触发器主触发器 从触发器从触发器 1 1&QmQm0 00 01 1&逻辑符号逻辑符号 主触发器根据主触发器根据R、S的状态触发翻转的状态触发翻转 从从触发器触发器的状态不受主的状态不受主触发器触发器的影响的影响 主主触发器触发器的状态不受的状态不受R、S的影响的影响 特点特点：只在时钟脉冲的跳变沿触发翻转。：只在时钟脉冲的跳变沿触发翻转。对于负跳变沿触发翻转的触发器，输入信号在对于负跳变沿触发翻转的触发器，输入信号在CP上跳沿上跳沿前前加加入入 ，为主触发器翻转做好准备；，为主触发器翻转做好准备；CP的负跳变沿使的负跳变沿使FF翻转。翻转。CP=1时时CP=0时时

12、门门G7、G8被打开，门被打开，门G3、G4被封锁被封锁 门门G3、G4被打开，门被打开，门G7、G8被封锁被封锁 从从触发器触发器根据根据Qm 、Qm的状态翻转的状态翻转 三、三、 主从主从JK触发器触发器主从主从RS触发器触发器 S SR R J CP K & & & & & & & & 1 & & G8 G7 G10 G11 G9 G3 G1 G2 G4 G6 G5 Q Q Q Q 1J C1 1K Q Q 主触发器主触发器 从触发器从触发器 逻辑符号逻辑符号 电路结构电路结构主从主从JK触发器工作原理触发器

13、工作原理主触发器主触发器被封锁，它的状态不受被封锁，它的状态不受J、K输入变化的影响；输入变化的影响； 从触发器从触发器的状态由主触发器的状态决定，两者状态一致，触发的状态由主触发器的状态决定，两者状态一致，触发器保持原状态不变。器保持原状态不变。 主触发器主触发器接受输入信号触发翻转；接受输入信号触发翻转； 从从触发器触发器被封锁，维持原状态不变。被封锁，维持原状态不变。 CP=1时时CP=0时时CP由由1跳变到跳变到0时时主触发器主触发器被封锁，它把状态传送到从触发器；被封锁，它把状态传送到从触发器； 从从触发器触发器被触发，输出新的状态。被触发，输出新的状态。 5.2.3 边沿触发方式的

14、触发器边沿触发方式的触发器一、概念一、概念 边沿触发边沿触发方式是指触发器仅在时钟脉从方式是指触发器仅在时钟脉从CP的正跳的正跳变（上升沿）或负跳变（下降沿）出现时，才能接受变（上升沿）或负跳变（下降沿）出现时，才能接受数据实现翻转。而在其他时刻，触发器的状态保持不数据实现翻转。而在其他时刻，触发器的状态保持不变。变。 边沿触发器有多种工作方式边沿触发器有多种工作方式： 用两个电平触发用两个电平触发D D触发器组成的边沿触发器触发器组成的边沿触发器 * *利用传输延迟的边沿触发器利用传输延迟的边沿触发器 维持维持- -阻塞边沿触发器阻塞边沿触发器二、维持二、维持-阻塞阻塞D触发器触发器 1 1

15、、电路结构和逻辑符号、电路结构和逻辑符号 RD D SD & & & & & & G5 G6 G3 G4 G1 G2 Q Q CP S 1D R Q Q C1 RD SD 逻辑图逻辑图逻辑符号逻辑符号基本RS触发器直直接接置置1端端直直接接置置0端端1 10 01 10 00 01 11 11 11 11 11 11 11 10 0SD、RD分别为直接置分别为直接置1、置、置0 端，低电平有效。端，低电平有效。 2、工作原理、工作原理 (不考虑不考虑SD、RD时时) D & & & & & & G5

16、 G6 G3 G4 G1 G2 Q Q CP Q5 Q6 Q3 Q4 &0 01 11 11 11 1Qn+1=Qn&D DD DCP = 0 DQ 5DQ 6SD=RD =1 D & & & & & & G5 G6 G3 G4 G1 G2 Q Q CP Q5 Q6 Q3 Q4 CP由由0变变1DQn 1DQn 1&D DD DD DD DD DD D在在CP脉冲的上升沿产生状态变化脉冲的上升沿产生状态变化 D & & & & & & G5 G6 G3 G4 G1 G2 Q

17、Q CP Q5 Q6 Q3 Q4 CP=1期间期间&D DD D1 1门门3,43,4开开, ,Q3,Q4输出互补，必定有一个为输出互补，必定有一个为0。若若Q3=0， Q4=1 0 01 11 10 0置置0维持线，置维持线，置1阻塞线阻塞线1 10 01 1 D & & & & & & G5 G6 G3 G4 G1 G2 Q Q CP Q5 Q6 Q3 Q4 CP=1期间期间&D DD D1 1若若Q3=1， Q4=0 1 10 00 0置置1维持线维持线1 1&1 11 1置置0阻塞线阻塞线3 3、触发方式、触发方式

18、维持维持-阻塞阻塞D触发器在触发器在CP脉冲的上升沿脉冲的上升沿前前接受输接受输入信息，上升沿到达入信息，上升沿到达时时触发器翻转，上升沿以触发器翻转，上升沿以后后输入被输入被封锁，因此，维持封锁，因此，维持阻塞式阻塞式D触发器具有边触发器具有边 沿触发的功能。沿触发的功能。 RD D SD & & & & & & G5 G6 G3 G4 G1 G2 Q Q CP 边沿触发器边沿触发器5.3 触发器的逻辑功能触发器的逻辑功能触发器具有不同的功能，通常用触发器具有不同的功能，通常用功功能表、特性方程能表、特性方程和和状态转换图状态转换图表示表示 5

19、.3.1 RS触发器触发器 1) 特性方程特性方程 01SRQRSQnn（约束条件）（约束条件）2) 逻辑功能表逻辑功能表 nQ10000状态不定状态不定011111状态同状态同S010011状态同状态同S011100状态不变状态不变010000 说说 明明Qn+1QnRS111 3) 状态转换图状态转换图 1 0 S=0R=1S=1R=0S=xR=0S=0R=x1、功能分析、功能分析 2、 集成集成RS触发器触发器74LS71 Q Q SD RD C1 S1 S2 S3 R1 R2 R3 R S 1CP 1S 1R & & 逻辑符号逻辑符号 该触发器有三该触发器有三个个S 端

20、和三个端和三个R 端，它们是与逻辑关系，端，它们是与逻辑关系，即即1R = R1R2R3，1S = S1S2S3。1234567891011121314NCRDS1S2S3QGNDQR1R2R31CPSDVCC引脚分布图引脚分布图 5.3.2 D触发器触发器 功能表功能表nQ1n Q000010101111特性方程：特性方程：Qn+1=D状态转换图：状态转换图： D=1 D=0 D=0 D=1 0 1 D一、功能分析：一、功能分析：同同D端端逻辑符号：逻辑符号： D Q CP C1 二、集成二、集成D触发器触发器-74HC74（双（双D型正沿触发器）型正沿触发器） 1RD 1D 1CP 1SD

21、 1Q 1Q GND VCC 2RD 2D 2CP 2SD 2Q 2Q 1SD 1D 1CP 1RD 2SD 2D 2CP 2RD S 1D C1 R 1Q 1Q 2Q 2Q 逻辑符号逻辑符号引脚图引脚图直直接接置置“1”端端直直 接接置置“0”端端1RD5.3.3 JK触发器触发器主从主从RSRS触发器触发器 S SR R电路结构电路结构 J CP K & & & & & & & & 1 & & G8 G7 G10 G11 G9 G3 G1 G2 G4 G6 G5 Q Q Q Q 1）特性方程：）特性方程： 01

22、SRQRSQnnQJS R = KQ 将将代入上式，得到代入上式，得到JK触发器的特性方程：触发器的特性方程：nnnnQKQQJQ 1nnQKQJ 3）状态转换图）状态转换图nQ10000JKQnQn+1 说说 明明000001状态不变状态不变001101 同同J端端110001 同同J端端111101 翻转翻转、 计数计数111Qn01 1 0 J=XK=1J=1K=XJ=XK=0J=0K=X JKQn+1 00不变不变 01 同同J 端端 10 同同J 端端 11翻转翻转2）JK触发器的功能表触发器的功能表无不定态无不定态2 、 集成边沿集成边沿JK触发器触发器-HC76逻辑符号逻辑符号引

23、脚图引脚图直直接接置置“1”端端直直接接置置“0”端端高速高速CMOSCMOS双双JKJK触发器触发器 属于负跳沿触发的边沿触发器属于负跳沿触发的边沿触发器 1Q 1Q 1SD 2RD 2Q 1RD 2SD S 1J C1 1K R 1J 1CP 1K 2J 2CP 2K 2Q 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1CP 1SD 1RD 1J VCC 2SD 2RD 2Q 2K GND 1Q 1K 2CP 2J 2Q 1Q 主从主从TTLTTL的的74767476、74H7674H76、边沿、边沿TTL74LS76TTL74LS76等，功能都一样。等，功能都一样。 5.3.4 T触发器触发器1 1 、 逻辑符号逻辑符号 1J C1 1K T000011101110T1n QnQ 3、 功能表功能表