数字电路数字技术课件

1、第4章 触发器 4.1 基本RS触发器 4.2 同步（钟控）RS触发器 4.3 JK触发器 4.4 边沿触发器第4章 触发器 触发器是构成时序逻辑电路的基本单元。它是一种具有记忆功能，能储存1位二进制信息的逻辑电路。触发器的特点： 我们把输入信号作用前的触发器状态称为现在状态(“现态”)，用Qn和Qn表示(或用Q和Q表示)；把在输入信号作用后触发器的状态称为下一状态(“次态”)，用Qn+1和Qn+1表示。具有两个稳定的状态，用来表示电路的两个逻辑状态；在输入信号作用下，可以被置成“0”态或“1”状态；当输入信号撤消后，所置成的状态能够保持不变。一、电路结构和逻辑符号4.1 基本RS触发器由两个

2、与非门的输入端、输出端交叉连接构成。(反馈)信号输入端，低电平有效。互补输出端：Q=0、Q=1的状态称“0”态， Q=1、Q=0的状态称“1”态。RD SDQn+110010 10RD=0、SD=1时：不论触发器原来处于什么状态次态都将变成“0”态，这种情况称将触发器置“0”或复位。RD端称为触发器的置“0”端或复位端(低电平有效)。二、工作原理4.1 基本RS触发器0110RD SDQn+10 101 014.1 基本RS触发器RD=1、SD=0时：不论触发器原来处于什么状态次态都将变成“1”态，这种情况称将触发器置“1”或置位。SD端称为触发器的置“1”端或置位端(低电平有效)。1110R

3、D=1、SD=1时：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。RD SDQn+10 101 011 1保持104.1 基本RS触发器0011RD SDQn+10 101 011 1保持0 0不定？4.1 基本RS触发器RD=0、SD=0时：Qn+1=Qn+1=1，不符合触发器的互补输出关系。并且当RD、SD同时由0变为1时，由于两与非门的延迟时间不等，使触发器的次态不确定。这种情况是不允许的。规定RS触发器要遵循 RD+SD=1的约束条件。1.状态转移真值表4.1 基本RS触发器三、基本RS触发器的功能描述 将触发器的次态Qn+1与现态Qn，以及输入信号

4、之间的逻辑关系用表格的形式表示出来，称为状态转移真值表，简称状态表或真值表。基本RS触发器状态真值表RD SDQnQn+1功能0 00不允许0 010 100Qn+10置“0”0 1101 001Qn+11置“1”1 0111 100Qn+1Qn保持1 111RD SDQn+10 0不定0 101 011 1Qn简化真值表记忆！次态Qn+1的卡诺图4.1 基本RS触发器2.特征方程 描述触发器逻辑功能的函数表达式称为特征方程，又称状态方程或次态方程。 描述触发器的状态转换关系及转换条件的图形称为状态转移图，简称状态图。014.1 基本RS触发器3.状态转移图（状态图）RD=SD=1RD=1SD

5、=RD=0,SD=1RD=1,SD=0圆圈表状态箭头表转移方向标注表转移条件RDSDQQ置1置0置1置1置1保持不允许4.1 基本RS触发器 工作波形图又称为时序图，是描述触发器的输出状态随时间和输入信号变化的规律的图形。4.波形图RDSD4.2 同步（钟控）RS触发器一、电路结构和逻辑符号 所谓同步触发器就是要求只有在同步信号到达时，触发器的状态才能发生变化。而这个同步信号叫做时钟信号（时钟脉冲），用CP表示。4.2 同步（钟控）RS触发器二、工作原理电平触发方式CP0时，RD=SD=1，触发器保持原来状态不变。CP1时，RD=R，SD=S工作情况与基本RS触发器相同。三、功能描述1.特征方

6、程（CP1时）R SQn+10 0Qn0 111 001 1不定2.状态真值表（CP1时）不变不变不变不变不变不变置1置0置1置0不变4.2 同步（钟控）RS触发器3.状态转移图（CP=1）4.波形图（设初态为0）01R=S=0R=0S=R=1,S=0R=0,S=14.2 同步（钟控）RS触发器四、同步RS触发器存在的问题空翻现象 在一个时钟脉冲周期（CP=1）中，触发器发生多次翻转的现象叫做空翻。 由于在CP=1期间，G3、G4门为“开门”，都能接收R、S信号。所以，如果在CP=1期间R、S发生多次变化，则触发器的状态也可能发生多次翻转。 为避免计数混乱，要求每来一个CP脉冲，触发器只发生一

7、次翻转。 CP脉冲的宽度（CP1）应限制在 2tpd tCP 3tpd4.3 主从JK触发器一、电路结构和逻辑符号主触发器从触发器4.3 主从JK触发器二、工作原理CP=1时，主触发器接收输入信号，从触发器被封锁，输出状态保持不变。主触发器的状态方程：（无约束条件）4.3 主从JK触发器CP=0时，主触发器被封锁，保持不变；从触发器接收主触发器的状态送往输出端。主从JK触发器的状态方程：（无约束条件）4.3 主从JK触发器三、功能描述1.状态真值表J KQn+10 0Qn0 101 011 1Qn简化真值表01J=0K=J=K=0J=,K=1J=0,K=2.状态转移表4.3 主从JK触发器3.

8、波形图主从JK触发器工作过程分两步： CP=1时，主触发器接收输入信号，从触发器被封锁而保持不变； CP由“1”变“0”时，主触发器被封锁，从触发器接收主触发器的状态，触发器的状态发生相应变化，CP0期间，触发器状态保持。 而输出状态如何变化，是由时钟CP下降沿到来前一瞬间的J、K值按JK触发器的特征方程来决定。设初态Q=0Q和Q的变化仅发生在CP的下降沿。脉冲触发方式（克服了空翻现象）4.3 主从JK触发器四、主从JK触发器存在的问题一次翻转现象 所谓一次翻转现象是指在CP=1期间，主触发器接收了输入激励信号只发生一次翻转后，主触发器状态就一直保持不变， 它不再随输入激励信号J、K的变化而变

9、化的现象。在主触发器状态未改变之前， ，所以在 CP1期间，从触发器状态不变，主触发器状态按JK逻辑功能发生变化，即 。一旦主触发器的状态发生一次翻转后，即 ，此后，主触发器的状态方程变为： 。而在 CP1期间从触发器状态不变，所以当主触发器在CP1期间发生了一次翻转之后，就一直保持不变，也就不随输入J、K的变化而变化。设初态Q=0错误动作要求在CP1期间输入信号J、K不能发生变化，则应使CP=1的宽度尽可能窄。4.3 主从JK触发器一次翻转现象4.3 主从JK触发器2.CP=1时，J、K输入信号发生了变化：若CP下降沿前Q=0，且CP=1期间J、K信号若出现使Q变为1的组合，即JK=10或1

10、1，则CP下降沿时Q变为1。 否则Q仍为0。 若CP下降沿前Q=1，且CP=1期间J、K信号若出现使Q变为0的组合，即JK=01或11，则CP下降沿时Q变为0。 否则Q仍为1。小结：主从JK触发器波形图的画法1.CP=1时，J、K输入信号没有发生变化：输出状态Q由CP下降沿到来前一瞬间的J、K值按JK触发器的特征方程来决定。设初态Q=0 Q CP J K1234.3 主从JK触发器设初态Q=0练习：主从JK触发器，试画出Q的波形图。 边沿触发方式的触发器有两种类型：一种是维持阻塞式触发器，它是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内再次产生翻转；另一种是边沿触发器，它是利用触发

11、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信号。 4.4 边沿触发器同时具备以下条件的触发器称为边沿触发器： 触发器仅在CP某一约定跳变沿到来时，才接收输入信号； 在CP=0或CP=1期间，输入信号的变化不会引起触发器输出状态变化。优点：不仅克服了空翻现象，而且大大提高了抗干扰能力。4.4 边沿触发器一、维持阻塞式D触发器RD、SD为直接置“0”、置“1”端，低电平有效。其操作不受CP控制，因此也称异步置“0”、置“1”端。1.电路结构和逻辑符号4.4 边沿触发器2.工作原理011DD1DDD触发器的特征方程为：即D触发器的输出状态仅在CP的上升沿发生变化，且由CP上

12、升沿到达前瞬间输入信号D的值决定。4.4 边沿触发器3. 维持、阻塞线的作用线：置“1”维持线；线：置“0”阻塞线。线：置“0”维持线；线：置“1”阻塞线。1011101110置“1”有效防止了“空翻”，且抗干扰能力强。4.4 边沿触发器4. 功能描述DQn+10011状态真值表01D=0D=1D=0D=1状态转移表波形图QCPD123451）触发器的触发翻转仅发生在CP的上升沿。2）判断触发器次态的依据是CP上升沿前一瞬间输入端D的状态。设初态Q=04.4 边沿触发器二、由CMOS传输门构成的边沿D触发器RD、SD为异步置“0”、置“1”端，高电平有效。正常工作时，SD=RD=0。主触发器从

13、触发器输出门1.电路结构4.4 边沿触发器2.工作原理主触发器从触发器输出门DCP0SD=RD=0DDDD状态方程为：D（上升沿触发）4.4 边沿触发器三、利用传输延迟时间构成的边沿触发器1.负边沿JK触发器电路结构和逻辑符号QC11KQ&1J 1JC11KSRQQ C11K1JJKCPQQ特征方程4.4 边沿触发器2.功能描述（CP下降沿触发）J KQn+10 0Qn0 101 011 1Qn状态真值表波形图设初态Q=04.4 边沿触发器四、T触发器和T触发器1.T触发器特征方程： 将JK触发器的J和K相连作为T输入端就构成了T触发器。TQn+10Qn1Qn状态真值表01T=0T=0T=1T=1状态转移表2.T触发器当T触发器的输入端为T=1时，称为T触发器。特征方程为：QC1TQ1NCPT触发器逻辑符号第4章 小结1触发器有两个基本性质：（1）在一定条件下，触发器可维持在两种稳定状态（0或1状态）之一而保持不变；（2）在一定的外