数字电子技术基础课件：第五章 触发器

1、1第五章 触发器5.1 概述5.2 SR锁存器5.3 电平触发的触发器5.4 脉冲触发的触发器5.5 边沿触发的触发器5.6 触发器的逻辑功能及其描述方法5.7* 触发器的动态特性2本章目标要求1. 了解各种触发器的构成形式2. 掌握各种触发器的逻辑功能及触发方式3. 掌握触发器之间的相互转换3组合逻辑电路：任意时刻的输出，仅仅决定于该时刻的输入，而与电路原来的状态无关。时序逻辑电路：任意时刻的输出，不仅决定于该时刻的输入，还与电路原来的状态有关。数字电路按照逻辑功能分为：组合逻辑电路（Combinational Logic Circuit）时序逻辑电路（Sequential Logic Ci

2、rcuit）4触发器的特点：触发器输出有两种可能的状态：0、1；输出状态不只与现时的输入有关，还与原来的输出状态有关；双稳态触发器是有记忆功能的逻辑部件,每个双稳态触发器能存一位二值信息。5.1 概述 信号触发时，可能“0”变为“1”或“1”变为“0”翻转5触发器的分类：基本RS触发器电平触发触发器脉冲触发器边沿触发器RS触发器JK触发器D触发器T触发器按触发方式分类按功能分类65.2 SR锁存器电路反馈两个输入端两个输出端Q与Q互补正常工作状态下7若原状态：11000110输出仍保持：功能：输入R=0, S=1时8若原状态：01101010输出变为：输入R=0, S=1时【小结】输入R=0,

3、 S=1时不管原态如何，9若原状态：10101001输出变为：输入R=1, S=0时10若原状态：00110101输出保持：输入R=1, S=0时【小结】输入R=1, S=0时不管原态如何，11若原状态：10111001输出保持原状态：输入R=1, S=1时12若原状态：01110110输出保持原状态：输入R=1, S=1时【小结】输入R=1, S=1时不管原态如何，输出保持原态不变13输入0信号撤走后状态不定输入0信号撤走后状态不定0011输出全是1输入R=0, S=0时但当R=S=0同时变为1时，输出状态不定翻转快的门输出变为0，另一个不得翻转无论原状态怎样11【小结】输入R=0, S=0

4、时不管原态如何，输出全为1，但当输入同时变为1时，输出状态不定1114基本RS触发器的转换表1*1*15*逻辑功能表此状态应被禁止！逻辑符号负脉冲触发负脉冲触发16波形图禁用！状态不定置1置0不允许不定置1画出基本RS触发器的输出波形，设触发器初始状态为017总结3. 触发器的翻转直接受输入信号的控制。1. 基本RS触发器为双稳态触发器，只要令R=S=1，触发器即保持原态。稳态情况下，两输出互补。一般定义Q为触发器的状态。2. 在控制端加入负脉冲，可以使触发器状态变化。 S端加入负脉冲，使Q=1， S称为“置位”或“置1”端。R端加入负脉冲，使Q=0，R称为“复位”或“清0”端。181.门控R

5、S触发器使能信号增加控制门a、b和使能信号CP5.3 电平触发的触发器(同步触发器、门控触发器)19CP=0时011触发器保持原态20CP=1时1输出取决于R-S两输入端的状态2111001* 1*10011 001100 10011保持门控RS触发器的状态表CPRSQ0保持100保持10110110011111* 1*QCP=1脉冲过去后不确定逻辑符号11SC11RQQSCPR22画出门控RS触发器的输出波形 。设触发器初始状态为“0”CPRSQ使输出全为1CP=1撤去后状态不定波形图23置1保持置0置1触发器翻转的时刻应该在CP脉冲的上升沿，触发器的输出状态取决于CP=1时两输入端的状态。

6、24同步触发器在一个CP脉冲作用后，出现两次或两次以上翻转的现象称为空翻。123同步触发器的空翻（门控触发器又称同步触发器）25直接置0直接置1带直接置0、置1端的门控RS触发器当RD=0，SD=1时，不管CP怎样，触发器被置0当RD=1，SD=0时，不管CP怎样，触发器被置1不受CP控制，故称直接置0、置1端S1SC11RRQQSDRDSCPR逻辑符号正常工作时，RD 、SD应接“1” 一般在CP=0时直接置0或置1初始化。26总结2、CP=0，触发器输出状态无变化。保持原态； CP=1，触发器输出状态取决于R、S的状态， 触发器翻转的时刻应该在CP脉冲的上升沿。3、若CP脉冲过宽，则在CP

7、正脉冲期间，触发器可能产生 空翻。主从触发器和边沿触发器可解决此问题。1、令RD=0，触发器输出“0”； RD为直接置“0”端 SD=0，触发器输出“1”； SD为直接置“1”端 正常工作时，RD 、SD接“1”。 272.电平触发D触发器逻辑符号状态表SR没有不确定状态 1DC1QQDCP28波形图画出门控D触发器的输出波形 。设触发器初始状态为“0”293.电平触发JK触发器0011保持110Q1置 11011Q置 0111QQ翻转1从Q和Q引回两条反馈线，使得G1、G2门的输入不可能同为1。原来的输入S改为J， R改为K。30状态表逻辑符号1JC11KQQJCPK311.主从结构RS触发

8、器5.4 脉冲触发的触发器321.主从结构RS触发器主触发器：同步RS触发器（FF主），其状态由输入信号S、R决定 从触发器：同步RS触发器（FF从），其状态由主触发器的状态决定 该非门使得主、从触发器的使能信号反相33主从触发器分两步工作：第一步，CP=1期间，主触发器的输出状态由输入信号R和S的状态确定，从触发器的输出状态保持不变。第二步，当CP从1变为0时，主触发器的输出状态送入从触发器中，从触发器的输出状态由主触发器当时的状态决定。在CP=0期间，由于主触发器的输出状态保持不变，因而受其控制的从触发器的状态也保持不变。01034触发方式：脉冲触发方式（CP下降沿有效）。主从触发器状态的

9、更新只发生在CP脉冲的下降沿，触发器的新状态由CP=1期间R、S信号决定。 优点：克服了空翻。 缺陷：由于在CP=1的全部时间里，主触发器都接受输入信号的控制，故在CP=1期间干扰信号会导致主触发器状态错误翻转，当CP下降沿到来时，从触发器也会错误翻转。35例：已知CP、S、R波形，画Q、Q波形，初始状态Q=0QQCP 1 2SR第1个CP=1期间，S=1，R=0，故CP下降沿到来时，置1第2个CP=1期间，先S=0，R=0，主触发器保持1，然后S=0，R=1，主触发器置0，然后S=R=0，主触发器保持0，故CP下降沿到来时，置0干扰结果：干扰信号使触发器发生错误翻转36功能与同步RS触发器完

10、全相同主从RS触发器状态表（只在CP从1变为0时有效）逻辑符号延迟输出 1SC11RQQSCPRCPS和R都为高电平有效触发 37波形图置1置0置1画主从RS触发器的输出波形 。设触发器初始状态为“0”38波形图主从触发器状态的更新只发生在CP脉冲的下降沿，触发器的新状态由CP=1期间R、S信号决定。392.主从结构D触发器逻辑符号由两个同步D触发器构成，两者使能信号反相主从工作原理与主从RS触发器类似。1DC1QQDCP403.主从结构JK触发器两个同步RS触发器构成主从RS触发器将主从RS触发器的输出反馈到输入端，使得G7、G8门的输入不可能同为1。原来的输入S改为J， R改为K。41R2

11、S2CF从R1S1CF主KJCP=0时从触发器根据Q主和 Q主的状态翻转CP=1时主触发器根据JQ 和KQ的状态翻转JK触发器的功能最完善，有两个控制端J、K。42保 持=0=0保持原态J=K=0R2S2CF从R1S1CF主CPKJ143=1=1J=K=1R2S2CF从R1S1CF主CPKJ Qn=0时00111010 Qn+1=11144=1=1J=K=1 R2S2CF从R1S1CF主CPKJ Qn=1时11000101 Qn+1=0 Qn+1= Qn 11当J=K=1时，不管原态如何，触发器翻转45=0=1R2S2CF从R1S1CF主CPKJ Qn=0时00111010 Qn+1=111J

12、=1，K=0 46=0=1R2S2CF从R1S1CF主CPKJ Qn=1时110011J=1，K=0 00Qn+1 =1当J=1,K=0时，不管原态如何，触发器置147=1=0Qn+1=0同样原理J=0，K=1R2S2CF从R1S1CF主CPKJ11当J=0,K=1时，不管原态如何，触发器置048状态表逻辑符号保持置0置1翻转(计数) Qn 0 1 Qn 0 0 0 1 1 0 1 1功能描述 Qn+1J K CP1JC11KQQJCPK1JC11KQQJCPK491JC11KQQJCPK波形图（设初态为0 ） 505.5 边沿触发器主从触发器解决了空翻问题，但是需要上升、下降两个时钟沿才能工

13、作；而且在主触发器的控制门打开期间，主触发器可以多次接受输入信号的触发，因而主触发器最后状态的确定是和控制门打开期间的全部触发过程有关；边沿触发器是一种只需要一个时钟沿（上升沿或下降沿）工作的触发器。边沿触发器的次态只取决于时钟脉冲有效沿到来时输入端的状态，而在这之前或以后的输入信号的任何变化，都不影响输出状态。51 1. 维持阻塞型边沿触发RS触发器 2. 维持阻塞型边沿触发D触发器 3. 利用传输延迟时间的边沿触发JK触发器边沿触发器具体结构和详细工作原理不再介绍。利用传输延迟时间的边沿触发器三种维持阻塞型边沿触发器利用CMOS传输门的边沿触发器52边沿触发器的符号上升沿触发下降沿触发RS

14、触发器D触发器JK触发器边沿触发标志53波形图（设初态为0 ） 54波形图（设初态为0 ） 55波形图（设初态为0 ） 565.6 触发器的逻辑功能及其描述方法RS触发器D触发器JK触发器T触发器T触发器按逻辑功能分类触发器逻辑功能的描述方法特性表（状态表或功能表）特性方程状态转换图571.RS触发器（1）特性表S RQnQn+1000 00101010 10100101 001111 11 101R有效置0 S有效置1 R、S不允许同时有效R、S同时无效保持表示触发器的现态Qn、输入信号和次态Qn+1之间转换关系的表格。58（2）特性方程（或状态方程）由状态转换表得到Q n+1的状态转换卡诺

15、图。约束条件，表示不允许将R、S同时取为1 表示触发器的现态Qn、输入信号和次态Qn+1之间转换关系的公式。59（3）状态转换图表示触发器状态转换的图形。两个圆圈表示状态0和1 箭头表示状态转换的方向 在箭头旁边用文字或符号表示实现转换所必备的条件 602.JK触发器（1）特性表置0 置1 翻转保持61（2）特性方程（或状态方程）（3）状态转换图623.D触发器（1）特性表 DQnQn+1000010101111（2）特性方程（或状态方程） Qn+1=D （3）状态转换图置1 置0 634.T触发器（1）特性表（2）特性方程（或状态方程）（3）状态转换图翻转保持令JK触发器的J= K =T，即

16、可构成T触发器。 645. T触发器（1）特性表（2）特性方程（或状态方程）把T=1时的T触发器称为计数型触发器，又叫做T触发器。每来一个CP脉冲，T触发器就翻转一次，能实现计数功能。 （3）状态转换图65令JK触发器的J= K =1，也可以构成T触发器。 66令D触发器的D=Qn，也可以构成T触发器。 67不同结构触发器的性能比较电平触发方式脉冲触发方式边沿触发方式时钟触发器的触发方式注：基本RS触发器不属于时钟触发器68（1）电平触发方式当CP为有效电平时，根据输入信号确定触发器的输出状态。CP为有效期间，输入信号一直影响输出状态，触发器保存的是CP变为无效状态前一时刻的状态。有空翻现象，

17、抗干扰性不好。电平触发方式是指触发器的控制信号是时钟的有效电平，门控触发器的触发方式即为电平触发方式。特点：69（2）脉冲触发方式触发器翻转分为两步动作。主触发器先动作，从触发器后动作。主触发器采用电平触发器，输入信号在时钟脉冲后沿之前一直影响主触发器输出状态。解决了空翻问题，但抗干扰性依然不好。脉冲触发即要求有适当的脉冲宽度，主从结构的触发器触发方式即为脉冲触发方式。特点：70（3）边沿触发方式边沿触发方式触发器的次态仅取决于时钟脉冲有效触发沿到来时刻输入端的逻辑状态，而之前之后输入信号的任何变化，都不会影响输出状态。维持阻塞结构触发器、利用传输延迟时间的JK触发器都属于边沿触发器。边沿触发

18、器的抗干扰性能大大提高。71目前触发器的定型产品只有JK触发器和D触发器两大类721. JK触发器（1）主从JK触发器74LS7273（2）边沿触发双JK触发器74LS112742. D触发器边沿触发双D触发器74LS7475第五章触发器总结基本RS触发器电平触发触发器主从结构触发器边沿触发器RS触发器JK触发器D触发器T触发器T触发器按触发方式分类按功能分类特性表（状态表或功能表）特性方程（状态方程）状态转换图触发器逻辑功能的描述方法76第五章触发器总结1.掌握各种结构（触发方式）的触发器的动作特点。2.掌握特性表、特性方程、状态转换图等概念。3.掌握各种功能的触发器的功能、特性方程、特性表。4.掌握触发器功能的转换。5.会分析触发器构成的电路（会画波形）。77作 业5.15.55.95.125.135.155.235.2478应用举例 利用基本RS触发器的记忆功能消除机械开关振动引起的干扰脉冲。 79QQ