数字电路2014年讲稿5

1、 第五章第五章 集成触发器集成触发器教学要求：教学要求：1 1、和逻辑门最主要的区别：具有记忆功能，可存储一位、和逻辑门最主要的区别：具有记忆功能，可存储一位二值信号（二值信号（0 0或或1 1）。）。2 2、熟练掌握各种触发器的逻辑功能、触发特点，并能正、熟练掌握各种触发器的逻辑功能、触发特点，并能正确应用。确应用。3 3、掌握同步触发器存在的问题。、掌握同步触发器存在的问题。 组合网络组合网络能完成各种复杂的逻辑运算、算术运算及能完成各种复杂的逻辑运算、算术运算及各种控制功能。但是，它各种控制功能。但是，它没有记忆功能，输出信号随着没有记忆功能，输出信号随着输入信号的消失而消失。输入信号的

2、消失而消失。所以在复杂的数字系统中，要所以在复杂的数字系统中，要连续进行各种复杂运算并实现自动控制，就要求电路具连续进行各种复杂运算并实现自动控制，就要求电路具有有“记忆记忆”的功能，以便暂时保存指令、数据或控制信的功能，以便暂时保存指令、数据或控制信号。记忆功能的出现，使得网络的输出状态不仅与当前号。记忆功能的出现，使得网络的输出状态不仅与当前的输入有关，而且还与网络本身的历史状态有关，的输入有关，而且还与网络本身的历史状态有关，这就构成了另一类逻辑网络这就构成了另一类逻辑网络-时序逻辑网络。时序逻辑网络。 触发器是时序网络的最基本单元，也是最简单的记触发器是时序网络的最基本单元，也是最简单

3、的记忆元件。忆元件。它有两个稳定状态，可以分别赋值为它有两个稳定状态，可以分别赋值为1 1和和0 0，因，因此可以用来表示逻辑数和代码。它在计算机和数字系统此可以用来表示逻辑数和代码。它在计算机和数字系统中得到了广泛的应用。中得到了广泛的应用。1 1、什么是触发器？、什么是触发器？ 能够存储一位二值信号（能够存储一位二值信号（0 0或或1 1）的基本单元电路统）的基本单元电路统称为触发器。称为触发器。2 2、基本特点、基本特点1 1）有两个稳态。有两个稳态。所以也叫双稳态触发器。所以也叫双稳态触发器。2 2）具有触发翻转特性。具有触发翻转特性。即两个稳态可以在外部信号的触即两个稳态可以在外部信

4、号的触发下相互转换。发下相互转换。3 3）利用不同的输入信号可置成任一个稳态，并在输入信利用不同的输入信号可置成任一个稳态，并在输入信号撤消后能保持该稳态不变。号撤消后能保持该稳态不变。 基本基本RSRS触发器触发器 一、电路构成一、电路构成基本基本RSRS触发器由两个与非门交叉耦合构成，它是具触发器由两个与非门交叉耦合构成，它是具有两个稳定状态的双稳态触发器，其电路如图示。有两个稳定状态的双稳态触发器，其电路如图示。1 1、输出端、输出端 ：一般用一般用Q Q端的逻辑值来表示触发器的状态。端的逻辑值来表示触发器的状态。 时，称触发器处于时，称触发器处于1 1状态；状态； 时，称触发器处于时，

5、称触发器处于0 0状态。状态。(a)&RDSDQQQQSDRD(b)QQ和和01QQ，10QQ，2 2、输入端、输入端( (激励端激励端) ) ： ：置：置 1 1 输入端；输入端； ：置：置 0 0 输入端。输入端。 为低电平有效（在图为低电平有效（在图b b中中R RD D、 S SD D的输入端的输入端 加有小圆圈）。加有小圆圈）。当当 时，该触发器必定处于时，该触发器必定处于Q Q=1=1或或Q Q=0=0的的某一状态保持不变。某一状态保持不变。二、电路分析：二、电路分析：1 1、现态与次态：、现态与次态：A A、现态：输入信号作用前触发器的状态，用、现态：输入信号作用前触发器

6、的状态，用 ( (或或 ) )表示，表示，B B、次态：输入信号作用后触发器所进入的状、次态：输入信号作用后触发器所进入的状 态，用态，用 表示。表示。 2 2、当、当 时：时： 无论触发器原来处于什么状态，无论触发器原来处于什么状态， 其次态一定为其次态一定为0 0，即即 Q Q n n+1+1=0=0，称触发器处于置，称触发器处于置0(0(复位复位) )状态。状态。 DRDSDDSR 、11DDSR10DDSRDDSR 、nnQQ和和11nnQQ和和QQ ， 3 3、 当当 时：时：无论触发器原来处于什么状态无论触发器原来处于什么状态, ,其次态一定为其次态一定为1 1，即，即Q Q n

7、n+1+1=1=1，称触发器处于置，称触发器处于置1 (1 (置位置位) )状态。状态。 4 4、 当当 时：时：触发器状态不变，即触发器状态不变，即Q Q n n+1+1= =Q Q n n称触发器处于保持称触发器处于保持( (记记忆忆) )状态。状态。 5 5、 当当 时：时：两个与非门输出均为两个与非门输出均为1(1(高电平高电平) )，此时破坏了触发器，此时破坏了触发器的互补输出关系，而且的互补输出关系，而且当当 同时从同时从0 0变化为变化为1 1时，时，由于门的延迟时间不一致，使触发器的次态不确定，即由于门的延迟时间不一致，使触发器的次态不确定，即 Q Q n n+1+1= =，这

8、种情况这种情况( )( )是不允许的。是不允许的。因此规定输入信号因此规定输入信号 不能同时为不能同时为 0 0， 应遵守应遵守 的约束条件。的约束条件。 01DDSR1DDSR0DDSRDDSRDDSR、1DDSR0DDSR6、动作特点、动作特点 输入信号输入信号 在全部作用时间内（即为在全部作用时间内（即为0）都）都 能直接改变输出端能直接改变输出端 的状态，即能直接置的状态，即能直接置“1”或置或置“0”。注：输入信号是电平触发的。注：输入信号是电平触发的。7、优缺点：、优缺点：优点：电路简单，可存储一位二进制代码。优点：电路简单，可存储一位二进制代码。缺点：输入信号之间有约束条件；缺点

9、：输入信号之间有约束条件； 输入信号在全部作用时间内（即为输入信号在全部作用时间内（即为0）都能直）都能直 接改变输出端接改变输出端 的状态。的状态。注：本章讲述的注：本章讲述的RS触发器是以与非门构成的触发器。触发器是以与非门构成的触发器。 或非门构成的触发器自学。或非门构成的触发器自学。 DDSRQQ和和QQ和和1DDSR 三、电路功能描述：三、电路功能描述：1 1、 状态转移真值表状态转移真值表 触发器的次态触发器的次态Q Q n n+1+1、现态现态Q Q n n与输入信号之间的逻与输入信号之间的逻辑关系表格称为状态转移真值表。辑关系表格称为状态转移真值表。 2 2、基本、基本RSRS

10、触发器的状态转移真值表：触发器的状态转移真值表： * *表示表示 的的0 0状态同时消失后，当输入为状态同时消失后，当输入为1 1、1 1时，时， Q Q n n+1+1的状态不确定。的状态不确定。DDSR 次态卡诺图：次态卡诺图： 3 3、 特征方程特征方程( (状态方程状态方程) ) 描述触发器逻辑功能的函数表达式称为特征方程或描述触发器逻辑功能的函数表达式称为特征方程或 状态方程。对次态卡诺图状态方程。对次态卡诺图化简，可以求得基本化简，可以求得基本RSRS触发器触发器的特征方程为的特征方程为： 约束条件表示约束条件表示 不允许同时为不允许同时为0 0， 即即 总总有一个取值为有一个取值

11、为1 1。11DDnDDnRSQRSQDDSR和和DDSR和和4 4、状态转移图、状态转移图( (状态图状态图) )与激励表与激励表 A A、状态转移图、状态转移图是用图形方式来描述触发器的状态转是用图形方式来描述触发器的状态转 移规律。基本移规律。基本RSRS触发器的状态转移图如图示触发器的状态转移图如图示。 B B、激励表、激励表( (也称驱动表也称驱动表) )是表示触发器由当前状态是表示触发器由当前状态Q Q n n 转至确定的下一状态转至确定的下一状态Q Q n n+1+1时，对时，对输入信号的要求。输入信号的要求。 基本基本RSRS触发器的激励表如下表所示。触发器的激励表如下表所示。

12、 四、波形图：四、波形图：工作波形图又称时序图，它反映了触发器的输出工作波形图又称时序图，它反映了触发器的输出状态随时间和输入信号变化的规律。状态随时间和输入信号变化的规律。 2 2 时钟控制的触发器时钟控制的触发器 在数字系统中，通常要求用统一的脉冲信号控制各在数字系统中，通常要求用统一的脉冲信号控制各级触发器同时动作，以便协调配合，这种起着统一时间级触发器同时动作，以便协调配合，这种起着统一时间的脉冲序列，称之为时钟脉冲，用的脉冲序列，称之为时钟脉冲，用CPCP（CLOCK PULSE)CLOCK PULSE)表表示。示。一、钟控一、钟控RSRS触发器触发器 1 1、电路构成：、电路构成：

13、 图中：图中：C C、D D门构成触发引导电路，门构成触发引导电路，R R为置为置0 0端，端， S S为置为置 1 1端，端，CPCP为时钟输入端。为时钟输入端。 2 2、电路分析：、电路分析： A A、 当当CP=0CP=0时：时： 引导门关闭，输入信号不通过门引导门关闭，输入信号不通过门C CD D，对触发器状，对触发器状 态无影响，即保持原状态。这种状态为禁止状态。态无影响，即保持原状态。这种状态为禁止状态。 B B、当、当CP=1CP=1时：时： 引导门打开，输入信号引导门打开，输入信号R RS S将通过门将通过门C CD D，送至触，送至触 发器的输入端，而触发器的状态则根据发器的

14、输入端，而触发器的状态则根据R RS S的状态而发的状态而发 生变化。生变化。 C C、因为、因为CPCP脉冲与触发器的状态无关，脉冲与触发器的状态无关，因此因此CPCP脉冲将不作脉冲将不作 为输入变量显示在逻辑表达式中。为输入变量显示在逻辑表达式中。 CPCP脉冲的正跳变只决定触发器状态改变的时刻，称脉冲的正跳变只决定触发器状态改变的时刻，称 CPCP脉冲为触发信号脉冲为触发信号。而。而R RS S端所加的输入信号将决定触端所加的输入信号将决定触 发器转向新的状态，通常称为激励信号。发器转向新的状态，通常称为激励信号。d、动作特点：、动作特点： 在在CP=1的全部时间内，的全部时间内，S、R

15、数据输入端的变化数据输入端的变化都将引起触发器状态的相应变化。都将引起触发器状态的相应变化。注：还是电平触发（注：还是电平触发（ CP=1 ）。）。e、优缺点、优缺点:优点：优点：CP=1期间接收信号。期间接收信号。缺点：缺点：S、R之间有约束；之间有约束； S、R不能同时为不能同时为“1”。 CP=1期间，期间，S、R多次发生变化，触发器的状态多次发生变化，触发器的状态就可能多次发生翻转，存在就可能多次发生翻转，存在空翻现象空翻现象。所以这类触。所以这类触发器抗干扰能力不强。发器抗干扰能力不强。3 3、电路功能描述：、电路功能描述：A A、状态转移真值表、状态转移真值表：B B、激励表、激励

16、表：C C、状态转移图状态转移图 及及特征方程特征方程：注：在注：在CPCP脉冲作用期间，要求脉冲作用期间，要求R RS S端输入的信号不变。端输入的信号不变。01SRQRSQnn 4 4、波形图：波形图：二、二、JKJK触发器：触发器：1 1、电路构成：、电路构成：钟控钟控JKJK触发器的逻辑电路及符号如图示。触发器的逻辑电路及符号如图示。 图中：图中：J J、K K为输入端，为输入端，CPCP为时钟输入端。为时钟输入端。2 2、电路分析：、电路分析： J-KJ-K触发器的逻辑特性和触发器的逻辑特性和R-SR-S触发器基本相同，但触发器基本相同，但它它允许允许J JK K同时等于同时等于1

17、1，所以它的功能更完善。由电，所以它的功能更完善。由电路可知，当路可知，当K=J=1K=J=1时，触发器将翻转，时，触发器将翻转， 。3 3、电路功能描述：、电路功能描述：A A、真值表、真值表、状态转移真值表：状态转移真值表：nnQQ1 B、激励表：、激励表：C、状态转移图、状态转移图 及特征方程及特征方程 ：nnnQKQJQ1d、动作特点：、动作特点： 在在CP=1的全部时间内，的全部时间内，J、K数据输入端的变化数据输入端的变化都将引起触发器状态的相应变化。都将引起触发器状态的相应变化。注：还是电平触发（注：还是电平触发（ CP=1 ）。）。e、优缺点、优缺点:优点：优点：CP=1期间接

18、收信号。期间接收信号。缺点：缺点：CP=1期间，期间，J、K多次发生变化，触发器的状态多次发生变化，触发器的状态就可能多次发生翻转，存在就可能多次发生翻转，存在空翻现象空翻现象。所以这类触发。所以这类触发器抗干扰能力不强。器抗干扰能力不强。 1 KJ4 4、波形图：、波形图：注：观察注：观察CPCP上升沿前一刻的上升沿前一刻的J J、K K状态状态 观察观察CPCP保持高电平时刻的保持高电平时刻的J J、K K状态状态三、三、 T T触发器：触发器： 在数字系统中，常要求触发器在在数字系统中，常要求触发器在单端输入的条件单端输入的条件下每来一次触发信号，触发器便翻转一次。下每来一次触发信号，触

19、发器便翻转一次。由于触发由于触发器只有两个稳定状态，这种不断的轮番转换，便是器只有两个稳定状态，这种不断的轮番转换，便是“逢二进一逢二进一”的模的模2 2计数过程。因此称为计数式触发计数过程。因此称为计数式触发器，简称器，简称“T T触发器触发器”。1 1、电路构成：、电路构成：钟控钟控T T触发器的逻辑电路及符号如图示。它是将钟控触发器的逻辑电路及符号如图示。它是将钟控JKJK触发器的触发器的J J和和K K输入端并接，加输入端并接，加T T输入信号而构成的。输入信号而构成的。 2 2、电路分析：、电路分析： 当当T=0T=0时，时，T T触发器状态保持不变。触发器状态保持不变。 当当T=1

20、T=1时，来一个时，来一个CPCP脉冲，触发器便翻转一次。脉冲，触发器便翻转一次。3、电路功能描述电路功能描述： A A、真值表、真值表、状态转移真值表：状态转移真值表： B B、激励表：激励表： C C、状态转移图状态转移图 及特征方程及特征方程 ： QQQnnnTT1d d、动作特点：同、动作特点：同J J、K K触发器。触发器。4 4、波形图：、波形图：注：观察注：观察CPCP上升沿前一刻的上升沿前一刻的T T状态状态 观察观察CPCP保持高电平时刻的保持高电平时刻的T T状态状态四、四、D D触发器：触发器： 1 1、电路构成：、电路构成：钟控钟控D D触发器的逻辑电路及符号如图示。触

21、发器的逻辑电路及符号如图示。)1(11 CPDQDDQRSQDDQDQRSQnnnnnDDn 2 2、电路分析：、电路分析： 当当CP=0CP=0时，触发器状态维持不变。时，触发器状态维持不变。 当当CP=1CP=1时，时，D=1D=1，Q Q1 1； D=0D=0，Q Q0 0 3 3、电路功能描述：、电路功能描述： B、激励表：、激励表：A A、状态转移真值表：、状态转移真值表：C C、状态转移图、状态转移图 及特征方程及特征方程 ： Q Qn+1n+1=D=D d、动作特点：在、动作特点：在CP=1的全部时间内，的全部时间内，D数据输入端的数据输入端的变化都将引起触发器状态的相应变化。变

22、化都将引起触发器状态的相应变化。注：还是电平触发（注：还是电平触发（ CP=1 ）。）。e、优缺点、优缺点:优点：优点：CP=1期间接收信号。期间接收信号。缺点：缺点：CP=1期间，期间，D多次发生变化，触发器的状态就多次发生变化，触发器的状态就多次发生翻转，存在多次发生翻转，存在空翻现象空翻现象。所以这类触发器抗。所以这类触发器抗干扰能力不强。干扰能力不强。4、波形图：、波形图： 五、电位触发方式的工作特点五、电位触发方式的工作特点 1 1、电位触发方式的特点、电位触发方式的特点 在约定钟控信号电平在约定钟控信号电平(CP=1)(CP=1)期间期间，触发器接收输入，触发器接收输入激励激励信号

23、，信号，输入信号的变化都会引起触发器的状态变化。输入信号的变化都会引起触发器的状态变化。而在非约定钟控信号电平而在非约定钟控信号电平(CP=0)(CP=0)期间期间，不论输入信号如，不论输入信号如何变化，都不会影响输出，何变化，都不会影响输出，触发器的状态维持不变。触发器的状态维持不变。 2 2、触发器的空翻、触发器的空翻 电位触发方式下，对于电位触发方式下，对于T T 触发器触发器T=1T=1及及JKJK触发器触发器J=K=1J=K=1时触发器的状态转移为时触发器的状态转移为 ，当在，当在CP=1CP=1且脉冲宽度较宽时，触发器将在且脉冲宽度较宽时，触发器将在CP=1CP=1的期间一直发的期

24、间一直发生翻转，直至生翻转，直至CP=0CP=0为止，这种现象称为空翻。为止，这种现象称为空翻。nnQQ1 3 3、空翻现象的避免、空翻现象的避免 如果要求每来一个如果要求每来一个CPCP脉冲，要求触发器仅发生一次脉冲，要求触发器仅发生一次翻转，则对钟控信号约定电平翻转，则对钟控信号约定电平( (通常通常CP=1)CP=1)的宽度要求是的宽度要求是极为苛刻，即极为苛刻，即CPCP脉冲的宽度应限制在脉冲的宽度应限制在2 2t tpdpdt tCP3 3t tpdpd范围内。范围内。这在实际中是无法实现的。所以，为了避免空这在实际中是无法实现的。所以，为了避免空翻现象，必须对以上的钟控触发器在电路

25、结构上加以改翻现象，必须对以上的钟控触发器在电路结构上加以改进。进。 3 3 主从触发器主从触发器 一、主从一、主从R-SR-S触发器触发器 1 1、电路构成：、电路构成： 触发器的逻辑电路如图示：触发器的逻辑电路如图示： 电路由两个时钟选通输电路由两个时钟选通输 入的入的R-SR-S触发器所组成。触发器所组成。 2 2、电路分析：、电路分析：A A、CPCP脉冲未来时：（脉冲未来时：（CP=0CP=0） 主触发器关闭，从触发器打开，主触发器的输出主触发器关闭，从触发器打开，主触发器的输出做为从触发器的输入。做为从触发器的输入。（主从接通，输入断开。）（主从接通，输入断开。）B B、CPCP脉

26、冲到来时：（脉冲到来时：（CP=1CP=1） 主触发器打开，从触发器关闭，主触发器的次主触发器打开，从触发器关闭，主触发器的次态取决于输入信号，从触发器不变。态取决于输入信号，从触发器不变。 （主从断开，输入接通。）（主从断开，输入接通。） C C、CPCP脉冲过去后：（脉冲过去后：（CP=0CP=0） 主触发器关闭：激励信号与主触发器断开，主触发器关闭：激励信号与主触发器断开，R RS S输输入不会送到输出端。从触发器打开：主的输出从的输入不会送到输出端。从触发器打开：主的输出从的输入。这就防止了空翻。入。这就防止了空翻。 由于采用主从结构，使由于采用主从结构，使触发器克服了在触发器克服了在

27、CP=1CP=1期间期间输输出端可能出现多次翻转的问题出端可能出现多次翻转的问题。（。（整体结构考虑整体结构考虑） 换句话说：换句话说：主从主从RSRS触发器的触发器的从从RSRS触发器克服了多次触发器克服了多次翻转的问题，但主翻转的问题，但主RSRS触发器没有克服多次翻转的问题。触发器没有克服多次翻转的问题。主主RSRS触发器最后时刻的输入信号决定了主从触发器最后时刻的输入信号决定了主从RSRS触发器的触发器的输出状态。（细节考虑）输出状态。（细节考虑） 主从主从RSRS触发器的真值表、特性方程与钟控触发器的真值表、特性方程与钟控RSRS触发器触发器相同。相同。 二、主从二、主从JKJK触发

28、器触发器1 1、电路构成：、电路构成：触发器的逻辑触发器的逻辑电路如图示：电路如图示：延时输出。：延时输出。CPCP信信 号的下降沿。号的下降沿。 2 2、电路分析：、电路分析： A A、CP=1CP=1时：时：从触发器被封锁，输出状态不变化。主触发器输入从触发器被封锁，输出状态不变化。主触发器输入门打开，接收门打开，接收J J、K K输入信息。输入信息。B B、CP=0CP=0时：时：主触发器被封锁，输入主触发器被封锁，输入J J、K K的变化不会引起主触发的变化不会引起主触发器状态变化；从触发器输入门被打开，从触发器按照主器状态变化；从触发器输入门被打开，从触发器按照主触发器的输出状态触发

29、器的输出状态( (即主触发器维持在即主触发器维持在CPCP下降沿前一瞬下降沿前一瞬间的状态间的状态) )翻转。翻转。C C、主从、主从JKJK触发器的触发器的状态方程：状态方程： nnnnDDnQKQQJQRSQ主主主主主主主主主主1nnQQ主主nnnQKQJQ 111111 nnnnnnnQQQQQRSQQ主主主主主主从从C C、主从、主从JKJK触发器工作特点：触发器工作特点： 只有在只有在CP=1 CP=1 的全部时间里且输入状态始终不变的的全部时间里且输入状态始终不变的前提下，用前提下，用CPCP下降沿到达时输入的状态决定触发器的次下降沿到达时输入的状态决定触发器的次态才态才肯定肯定是

30、对的。否则，必须考虑是对的。否则，必须考虑CP=1 CP=1 期间输入状态期间输入状态的全部变化过程，才能确定的全部变化过程，才能确定CPCP下降沿到达时触发器的次下降沿到达时触发器的次态。态。 主从主从JKJK触发器是时钟触发器是时钟CPCP的下降沿触发的触发器。的下降沿触发的触发器。 “输出状态的变化，由时钟输出状态的变化，由时钟CPCP下降沿到来前一瞬间的下降沿到来前一瞬间的J J、K K值按值按JKJK触发器的特征触发器的特征方程来决定方程来决定( (不严谨）。不严谨）。”3 3、主从、主从JKJK触发器的一次翻转触发器的一次翻转A A、一次翻转现象一次翻转现象是指在是指在CP=1CP

31、=1期间，主触发器接收了输期间，主触发器接收了输入激励信号发生一次翻转后，主入激励信号发生一次翻转后，主触发器状态就一直保持触发器状态就一直保持不变，它不再随输入激励信号不变，它不再随输入激励信号J J、K K的变化而变化。的变化而变化。 B B、原因：由于从触发器的输出端接回到输入门上，所、原因：由于从触发器的输出端接回到输入门上，所以在以在Q Q0 0时，主触发器只能接收时，主触发器只能接收J J置置1 1信号；在信号；在Q Q1 1时，时，主触发器只能接收主触发器只能接收K K置置0 0信号。其结果是：信号。其结果是：CP=1CP=1期间主触期间主触发器只可能翻转一次，一旦翻转就不会翻回

32、原来的状态。发器只可能翻转一次，一旦翻转就不会翻回原来的状态。例：主从例：主从JKJK触发器，已知触发器，已知CPCP、J J、K K的波形图，画出与之对的波形图，画出与之对应的输出波形。设应的输出波形。设Q=0Q=0。解：解：第一个第一个CPCP高电平期间，高电平期间，J=1J=1，K=0K=0， Q Q主主1 1。在。在CPCP下降沿到达后触发器置下降沿到达后触发器置1 1。第二个第二个CPCP高电平期间，高电平期间，K K状态状态多次变化，需全面考虑：多次变化，需全面考虑：A A：K=0K=0，J=0J=0主触发器维持原状态，主触发器维持原状态， 即即Q Q主主1 1。B B：K=1K=

33、1，J=0J=0：主触发器置：主触发器置0 0状态。状态。C C：K=0K=0，J=0J=0：主触发器维持原状态，即：主触发器维持原状态，即Q Q主主0 0。 所以在所以在CPCP下降沿到达后触发器置下降沿到达后触发器置0 0。nnnnQKQJQQ 11主主 第三个第三个CPCP下降沿到达时，下降沿到达时，J=0J=0、K=1K=1。如果按此时的输。如果按此时的输入状态决定触发器的次态，则次态为入状态决定触发器的次态，则次态为0 0。但是，。但是，第三个第三个CPCP高电平期间，高电平期间，J J状态多次变化，需全面考虑：状态多次变化，需全面考虑： A A：J=1J=1，K=1K=1：主触发器

34、置：主触发器置1 1状态。状态。 B B：J=0J=0，K=1K=1：主触发器置：主触发器置1 1状态。状态。(Q=0)(Q=0) 所以在所以在CPCP下降沿到达后触发器置下降沿到达后触发器置1 1。第四个第四个CPCP高电平期间，高电平期间， K=0K=0，J=0J=0，所以在，所以在CPCP下降沿到下降沿到 达后触发器置达后触发器置1 1。对于对于TTL主从主从JK触发器，画波形图的基本方法为：触发器，画波形图的基本方法为：1、先看电路的先看电路的初态初态是什么，若是什么，若为为“0”，则由，则由J决定其决定其次态，与次态，与K无关，无关，此时，只要此时，只要在在CP=1期间出现过期间出现

35、过J=1，则次态必变为，则次态必变为“1”态，否则维持态，否则维持“0”态不变态不变；若若初态为初态为“1”，则由，则由K决定其次态，与决定其次态，与J无关无关，只要，只要在在CP=1期间出现过期间出现过K=1，则次态必变为，则次态必变为“0”态，否态，否则维持则维持“1”态不变。态不变。2、电路的触发时刻为、电路的触发时刻为CP脉冲的下降沿，故脉冲的下降沿，故触发器状触发器状态的改变都应对着态的改变都应对着CP的下降沿的下降沿。3、异步置位端、异步置位端SD、RD不受不受CP约束。当异步置位端有约束。当异步置位端有效时触发器立刻被置位或复位。效时触发器立刻被置位或复位。 SD、RD不能同时有

36、不能同时有效，不用时应保持高电平。效，不用时应保持高电平。4 4、主从触发器的工作特性、主从触发器的工作特性A A、时钟、时钟CPCP由由0 0上跳至上跳至1 1及及CP=1CP=1的准备阶段，要求完成的准备阶段，要求完成主触发器状态的正确转移，则须：主触发器状态的正确转移，则须：1 1）在）在CPCP上跳沿到达时，上跳沿到达时，J J、K K信号已处于稳定状态，信号已处于稳定状态， 且在且在CP=1CP=1期间，期间，J J、K K信号不发生变化；信号不发生变化； 2 2）从）从CPCP上升沿抵达到主触发器状态变化稳定，需要上升沿抵达到主触发器状态变化稳定，需要 经历三级与非门的延迟时间，即

37、经历三级与非门的延迟时间，即3t3tpdpd，因此要求，因此要求 CP=1CP=1的持续期的持续期 t tCPHCPH33t tpdpd。B B、 CPCP由由1 1下跳至下跳至0 0时，主触发器的状态转移至从触发时，主触发器的状态转移至从触发器。从器。从CPCP下跳沿开始，到从触发器状态转变完成，下跳沿开始，到从触发器状态转变完成，也需经历三级与非门的延迟时间，即也需经历三级与非门的延迟时间，即3 3t tpdpd。因此要求因此要求CP=0CP=0的持续期的持续期t tCPLCPL33t tpdpd。此时主触发器已。此时主触发器已被封锁，被封锁，J J、K K信号的变信号的变化对输出没有影响

38、。化对输出没有影响。 C C、为了保证触发器能可靠地进行状态变化，允许时钟、为了保证触发器能可靠地进行状态变化，允许时钟信号的最高工作频率为：信号的最高工作频率为： D D、主从触发器在、主从触发器在CP=1CP=1时为准备阶段时为准备阶段。CPCP由由1 1下跳变至下跳变至0 0时触发器状态发生转移时触发器状态发生转移，因此它是，因此它是一种脉冲触发方一种脉冲触发方式。而式。而状态转移发生在状态转移发生在CPCP下降沿时刻。下降沿时刻。 pdCPLCPHmaxCPtttf611 4 4 边沿触发器边沿触发器当当触发器仅在触发器仅在CPCP某一约定跳变到来时，才接收输入某一约定跳变到来时，才接

39、收输入信号，而且在信号，而且在CP=0CP=0或或CP=1CP=1期间，输入信号变化不会引起期间，输入信号变化不会引起触发器输出状态的变化，则此触发器称为触发器输出状态的变化，则此触发器称为边沿触发器边沿触发器。 边沿触发器不仅克服了空翻现象，而且大大提高了边沿触发器不仅克服了空翻现象，而且大大提高了抗干扰能力（无一次翻转现象），工作更为可靠。抗干扰能力（无一次翻转现象），工作更为可靠。边沿触发方式的触发器有两种类型：边沿触发方式的触发器有两种类型：A A、维持、维持阻塞式触发器：阻塞式触发器： 利用直流反馈来维持翻转后的新状态，阻塞触发器利用直流反馈来维持翻转后的新状态，阻塞触发器在同一时钟

40、内再次产生翻转。在同一时钟内再次产生翻转。B B、边沿触发器：、边沿触发器： 利用触发器内部逻辑门之间延迟时间的不同，使触利用触发器内部逻辑门之间延迟时间的不同，使触发器只在约定时钟跳变时才接收输入发器只在约定时钟跳变时才接收输入信号。信号。 一、维持一、维持阻塞式阻塞式D D触发器触发器1 1、维持线路与、维持线路与阻塞线路：阻塞线路：A A、维持线路：、维持线路：设有一逻辑电路如图（设有一逻辑电路如图（a a）所示：在）所示：在CPCP脉冲作用期间，脉冲作用期间，若若Q Q由低变高由低变高，则输出，则输出F F也将随也将随Q Q由低变高。从而由低变高。从而F F的输出的输出宽度小于宽度小于

41、CPCP脉冲的宽度。脉冲的宽度。如果希望在如果希望在CPCP脉冲作用期间，既使脉冲作用期间，既使Q Q发生跳变，而输发生跳变，而输出保持不变，其输出出保持不变，其输出F F的宽度仍等于的宽度仍等于CPCP的宽度。的宽度。电路（电路（b b）可实现上述功能。在这个电路中，增加了）可实现上述功能。在这个电路中，增加了一根维持线一根维持线。称该电路为维持电路。称该电路为维持电路。B B、阻塞线路：、阻塞线路：设有一逻辑电路如图所示：在设有一逻辑电路如图所示：在CPCP脉冲作用期间，输脉冲作用期间，输出出F F将随输入将随输入Q Q变化而变化，其波形如图所示。变化而变化，其波形如图所示。如果希望在如果

42、希望在CPCP脉冲作用期间，既使脉冲作用期间，既使Q Q发生跳变，而输发生跳变，而输出出F F仍保持高电平不变。仍保持高电平不变。 电路（电路（d d）可实现上述功能。这个电路称为阻塞电）可实现上述功能。这个电路称为阻塞电路。其线路。其线叫做阻塞线。叫做阻塞线。假设，该电路在假设，该电路在CPCP脉冲作用期间，脉冲作用期间，Q Q由低变高，由于由低变高，由于CPCP脉冲经反相器加到脉冲经反相器加到C C门的输入端，它封锁门门的输入端，它封锁门C C，因而就，因而就阻止了阻止了Q Q的跳变对输出的跳变对输出C C的影响。的影响。2 2、维持维持阻塞式阻塞式D D触发器的逻辑电路：触发器的逻辑电路

43、： 3 3、电路分析：、电路分析： A A、R RD DS SD D=01=01时：门时：门3,63,6被封锁，被封锁， S SD D=1 =1 无论无论CPCP和输入和输入信信 号处于什么状态号处于什么状态， 触发器可靠置触发器可靠置0 0。 B B、 R RD DS SD D=10=10时：时：5 5门被封锁，无论门被封锁，无论CPCP处于什么状态，处于什么状态， R RD D=1 =1 触发器可靠置触发器可靠置1 1。 C C、 R RD DS SD D=11 CP=0=11 CP=0时：时： CP=0 CP=0 ，门，门3 3，4 4被封锁被封锁(S(SD D=1,R=1,RD D=1

44、)=1)， 触发器状态维持不变，触发器状态维持不变，Q Q n n+1+1= =Q Q n n。 此时，门此时，门5 5和和6 6被打开，被打开， D D、 R RD DS SD D=11=11， CPCP由由0 0变为变为1 1时：时：触发器状态转移为：触发器状态转移为：DS,DRDSS,DRRDDDDQDQRSQnnDDn1 触发器的输出状态由触发器的输出状态由CPCP上升沿到达上升沿到达前前瞬间的输入信瞬间的输入信号号D D来决定。来决定。 维持维持阻塞式阻塞式D D触发器是时钟触发器是时钟CPCP的上升沿触发的上升沿触发的触的触 发器。发器。 R RD D 、 S SD D称为异步复位

45、、置位端称为异步复位、置位端。E E、维持阻塞线的作用：、维持阻塞线的作用：1)1)、设、设CPCP上升沿到达前上升沿到达前D=0D=0： (R=1(R=1，S=0)S=0) 当当CPCP上升沿到达后，由于上升沿到达后，由于S SD D=1=1，R RD D=0=0，使，使 Q Q n n+1+1=0=0。 如果在如果在CP=1CP=1期间期间D D由由00，由于由于维持线维持线将将R RD D=0 =0 的信号反馈到的信号反馈到6 6门，维持门，维持R=1R=1。同时。同时经经阻塞线阻塞线使使S S 保持为保持为0 0，因此，触发器的状态不会因为，因此，触发器的状态不会因为D D信号的信号的

46、 变化而发生改变。变化而发生改变。 2)2)、 设设CPCP上升沿到达前上升沿到达前D=1D=1：(R=0(R=0，S=1)S=1)当当CPCP上升沿到达后，由于上升沿到达后，由于S SD D=0,R=0,RD D=1=1，使，使Q Q n n+1+1=1=1。 如果在如果在CP=1CP=1期间期间D D由由1010，由于，由于维持线维持线将将S SD D=0 =0 的信的信号反馈到号反馈到5 5门维持门维持 SS=1=1，同时经，同时经阻塞线阻塞线送至门送至门4 4，使，使R RD D保持保持1 1，因此，触发器的状态也不会因为，因此，触发器的状态也不会因为D D信号的变信号的变化而发生改变

47、。化而发生改变。 4 4、 脉冲工作特性：脉冲工作特性：为了使触发器可靠工作，必须要求：为了使触发器可靠工作，必须要求： A A、 CP=0CP=0期间，必须把输入信号送至期间，必须把输入信号送至5 5、6 6门的输出，门的输出， 在在CPCP上升沿到达之前建立稳定状态，它需要经历两上升沿到达之前建立稳定状态，它需要经历两 个与非门的延迟时间，称为建立时间个与非门的延迟时间，称为建立时间t tsetset， t tsetset =2t=2tpdpd。在。在t tsetset内要求内要求D D信号保持不变信号保持不变，且，且CP=0CP=0的的 持续时间持续时间t tCPLCPL22t tpdp

48、d。 B B、在、在CPCP由由0 0变至变至1 1及及CPCP脉冲前沿到达后，要达到维持脉冲前沿到达后，要达到维持- -阻塞作用，必须使阻塞作用，必须使SSD D 或或RRD D 由由1 1变为变为0 0，需要经，需要经历历 一个与非门延迟时间，一个与非门延迟时间， 在这段时间内信号在这段时间内信号D D不应变不应变化，这段时间称为保持时间化，这段时间称为保持时间 t th h， t th h = =t tpdpd。 C C、从、从CPCP由由0 0变至变至1 1开始，直至触发器状态稳定建立，需开始，直至触发器状态稳定建立，需要经历三级与非门的延迟时间，因要经历三级与非门的延迟时间，因此此要

49、求要求CP=1CP=1的持的持续时间续时间t tCPHCPH3t3tpdpd。 D D、为使维持、为使维持阻塞式阻塞式D D触发器可靠工作，触发器可靠工作，CPCP的最高工的最高工作频率为：作频率为：由于只由于只要求输入信号要求输入信号D D在在CPCP上升沿前后很短时间上升沿前后很短时间 ( (t tsetset + +t th h=3=3t tpdpd) )内保持不变，内保持不变，因此，它的数据输入因此，它的数据输入 端具有较强的抗干扰能力端具有较强的抗干扰能力，故应用较广泛。，故应用较广泛。 pdCPHCPLmaxCPtttf511 5 5、维持、维持阻塞式阻塞式D D触发器波形图触发器

50、波形图 二、负边沿二、负边沿JKJK触发器触发器 1 1、电路构成：、电路构成：负边沿负边沿JKJK触发器触发器的逻辑电路如图示。的逻辑电路如图示。 2 2、 电路分析：电路分析：(R(RD DS SD D=11)=11)A A、当、当CP=0CP=0时，输入信号时，输入信号J J、K K被封锁，被封锁， 触发器的状态触发器的状态保持不变。保持不变。 B B、当、当CP=1CP=1时，触发器的时，触发器的状态状态也保持不变。也保持不变。 C C、当当CPCP由由1 1变为变为0 0时，由于时，由于CPCP信号是直接加到与或非信号是直接加到与或非门的其中一个与门输入端，门的其中一个与门输入端，首

51、先解除了触发器的首先解除了触发器的 “自锁自锁”，但输入信号还要经过一个与非门延迟时间，但输入信号还要经过一个与非门延迟时间 t tpdpd才能变为才能变为S SD D、R RD D 。在没有改变以前，仍维持。在没有改变以前，仍维持CPCP 下降沿前的值，下降沿前的值，即：即： 代入基本代入基本RSRS触发器特征方程，触发器特征方程，1DDRSnDnDKQR,QJSnnnQKQJQ1nnnnnnnnnnQQQKQQQQQJQQ 11nDnDKQRQJS , D D、由以上分析可知，、由以上分析可知，在在CP=1CP=1时，时，J J、K K信号可以进入输信号可以进入输入与非门，但由于触发器自锁

52、而被拒之门外。只有入与非门，但由于触发器自锁而被拒之门外。只有在在CPCP由由1 1变为变为0 0之后的短暂时刻里，由于与非门对信之后的短暂时刻里，由于与非门对信号的延迟，在号的延迟，在CP=0CP=0前，进入与非门的前，进入与非门的J J、K K信号仍起信号仍起作用，而此时触发器又解除了作用，而此时触发器又解除了“自锁自锁”， 使得使得J J、K K 信号可以进入触发器，并引起触发器状态改变。信号可以进入触发器，并引起触发器状态改变。E E、触发器最高工作频率触发器最高工作频率CPCP下降沿到达时，下降沿到达时，CPCP封锁了封锁了1 1、2 2门，故负边沿触发门，故负边沿触发器基本上不需要

53、保持时间。但在器基本上不需要保持时间。但在CP=0CP=0持续期持续期t tCPLCPL内内一定要保证基本一定要保证基本RSRS触发器能可靠翻转，因此触发器能可靠翻转，因此t tCPLCPL22t tpdpd，因而触发器最高工作频率为：，因而触发器最高工作频率为： pdCPLCPHmaxCPtttf311 3 3、波形图：、波形图： 5 5 触发器的逻辑符号及时序图触发器的逻辑符号及时序图一、触发器的逻辑符号：一、触发器的逻辑符号： 1 1、电位触发方式触发器的逻辑符号、电位触发方式触发器的逻辑符号： 2 2、集成触发器常用的逻辑符号：、集成触发器常用的逻辑符号： A A、传统的逻辑符号：、传

54、统的逻辑符号： B B、集成触发器国标规定的逻辑符号、集成触发器国标规定的逻辑符号二、时序图二、时序图 1 1、画时序图一般步骤：、画时序图一般步骤： A A、以时钟、以时钟CPCP的作用沿为基准的作用沿为基准，划分时间间隔，划分时间间隔，CPCP作用作用 沿来到前为现态，作用沿来到后为次态沿来到前为现态，作用沿来到后为次态。 B B、每个时钟脉冲作用沿来到后，根据触发器的状态方、每个时钟脉冲作用沿来到后，根据触发器的状态方 程或状态表确定其次态。程或状态表确定其次态。C C、异步直接置异步直接置0 0、置、置1 1端端(R(RD D、S SD D) )的操作不受时钟的操作不受时钟CPCP的的

55、控制，画波形时要特控制，画波形时要特别注意。别注意。2 2、例、例1 1：边沿边沿JKJK触发器和维持触发器和维持阻塞式阻塞式D D触发器分别如图示，触发器分别如图示，其输入波形如图示，试分别画出其输入波形如图示，试分别画出Q Q、Q Q2 2端的波形。端的波形。 设电路初态均为设电路初态均为0 0 。 波形图：波形图： 边沿触发器边沿触发器 例例2 2： TTLTTL边沿触发器组成的电路如图示，其输入波边沿触发器组成的电路如图示，其输入波 形见图，试分别画出形见图，试分别画出Q Q1 1、Q Q2 2端的波形。端的波形。 设电路初态均为设电路初态均为0 0。 波形图：波形图：BAKBAJQA

56、D 1 例例3 3：现手头只有：现手头只有JKJK触发器，进行以下转换：触发器，进行以下转换： 1 1）转换为）转换为D D触发器触发器 ；2 2）转换为）转换为RSRS触发器。触发器。解：解： 1)JK1)JK触发器的特征方程：触发器的特征方程： D D触发器的特征方程触发器的特征方程： 所以所以： 2) RS2) RS触发器的特征方程触发器的特征方程： 所以：所以： 又因为：又因为：类型转换就是将目标触发器的状态向源触发器靠拢，使类型转换就是将目标触发器的状态向源触发器靠拢，使两者的格两者的格式相符式相符。)QQ(DDQQKQJQnnnnnn11DKDJnnQRSQRS10RSQQSQRQ

57、QSQnnnnnn1RSKSJRRSRSKRS 0 例例4 4：电路如图所示，它由边沿电路如图所示，它由边沿JKJK触发器触发器F1/ F0F1/ F0 和和2 2线线4 4线译码器线译码器74LSl3974LSl39组成。组成。要求：在时钟要求：在时钟CPCP的作用下，画出的作用下，画出Q1/Q0Q1/Q0、 00、 11、 22、 33的波形。的波形。 ( (设设Q1Q1、Q0Q0的初态为的初态为0)0)解解： A A、电路中两个边沿、电路中两个边沿JKJK触发器均接成触发器均接成D D触发器工作。触发器工作。 B B、触发器的状态变化发生在、触发器的状态变化发生在CPCP下降沿下降沿时，

58、其输出时，其输出Q0Q0， Q1Q1作为作为2 2线线4 4线译码器的地址输入线译码器的地址输入A1A1、A0A0，译码，译码器器 的输出的输出( (低电平有效低电平有效) )即为电路的输出即为电路的输出。C C、 CPCP脉冲既是两个触发器的时钟信号，又是脉冲既是两个触发器的时钟信号，又是译码器译码器 的使能控制端的使能控制端( (低电平有效低电平有效) )。当当CP=1CP=1时：无论时：无论Q0Q0，Q1Q1为何种状态，为何种状态， 00，11，22，33都输出高电平。都输出高电平。 当当CP=0CP=0时：时：00，11，22，33的状态则由的状态则由Q0Q0， Q1Q1的状态决定。的

59、状态决定。nnnnQQQQ011110D D、波形图：、波形图：nnnnQQQQ011110 小小 结结 一、一、 本章内容提要：本章内容提要：1 1、基本、基本RSRS触发器触发器A A、状态转移真值表、状态转移真值表：B B、激励表、激励表：C C、状态转移图状态转移图 及及特征方程特征方程： 11DDnDDnRSQRSQ2 2、T T触发器触发器A A、状态转移真值表：、状态转移真值表：B B、激励表、激励表： C C、状态转移图状态转移图 及特征方程及特征方程 ： nnnQTQTQ 13 3、D D触发器触发器 A A、状态转移真值表：、状态转移真值表： B B、激励表：、激励表： C

60、 C、状态转移图状态转移图 及特征方程及特征方程 ： DQn 14 4、JKJK触发器触发器A A、状态转移真值表：、状态转移真值表：B B、激励表：、激励表： C C、状态转移图、状态转移图 及特征方程及特征方程 ： nnnQKQJQ 16 6、 画时序图一般步骤：画时序图一般步骤： A A、以时钟、以时钟CPCP的作用沿为基准，划分时间间隔，的作用沿为基准，划分时间间隔，CPCP作用作用沿来到前为现态，作用沿来到后为次态。沿来到前为现态，作用沿来到后为次态。 B B、每个时钟脉冲作用沿来到后，根据触发器的状态方、每个时钟脉冲作用沿来到后，根据触发器的状态方 程或状态表确定其次态。程或状态表确定其次