东北大学电子技术基础-触发器

1、第4章 触发器触发器(FF:Flip-Flop, 或Trigger)：具有记忆功能，能够存储一位二进制信号(0或1)的基本逻辑单元。触发器在逻辑功能上具有以下基本特点：有两个自行保持的稳定状态， “0”和 “1”状态。根据输入信号的不同可以置成“0” 或“1”状态。输入信号消失后，能将获得的状态保持。第4章 触发器分类：静态触发器、动态触发器静态触发器：依靠电路的自锁存储数据；动态触发器：通过在MOS管栅极输入电容上存储电荷来存储数据，如有电荷时是0，无电荷时为1。第4章 触发器静态触发器：根据电路结构分为基本RS触发器同步触发器主从触发器维持阻塞触发器边沿触发器根据逻辑功能分为RS触发器T触

2、发器D触发器JK触发器第4章 触发器4.1 基本触发器4.2 边沿触发器维持阻塞触发器利用CMOS传输门的边沿触发器利用传输延迟时间的边沿触发器4.3 触发器逻辑功能间转换4.1 基本触发器 基本RS触发器 与非门构成 电路结构&RSQQ组合电路，无记忆功能图4-1 基本RS触发器R=S=1 基本RS触发器 工作原理(逻辑功能分析)图4-1 基本RS触发器无意义禁止出现之约束项置1端(置位端)置0端(复位端)特性表(状态真值表)特性方程表4-1 基本RS 触发器特性表RSQn11001 1 01说明Qn+10 00 00 10 1 01 01 11 1置0保持01010101置1禁止 基本RS

3、触发器表4-1 简化特性表RSQn101Qn说明Qn+10 00 11 01 1置0保持置1禁止QQSR 逻辑符号 特点无CP，输入的R、S随时确定Q的状态。 应用各种触发器基本单元直接置0、置1 基本RS触发器动画 或非门构成 电路结构 基本RS触发器 基本RS触发器 工作原理(逻辑功能分析)无意义禁止出现之约束项特性表(状态真值表)特性方程表4-1 基本RS 触发器特性表RSQn00011 1 00说明Qn+11 11 10 00 00 10 11 01 0保持置001010101置1禁止 基本RS触发器QQSR 逻辑符号 画波形图 基本RS触发器SRQQ表4-1 基本RS 触发器特性表R

4、SQn00011 1 00说明Qn+11 11 10 00 00 10 11 01 0保持置001010101置1禁止基本RS触发器应用电路 无震颤开关电路机械开关在静止到新的位置之前其机械触头将要震颤几次。图4-3电路可以解决震颤问题。设初始时K接R端，基本原理如下：Q 声报警控制电路0故障信号10101010不发声1101发声如按下消音按钮010101010不发声同步RS触发器 或非门构成 电路结构基本RS触发器控制门CP=0，将R、S信号封锁。A=B=0；基本RS触发器输入为0时，保持原状态不变。时钟脉冲工作原理同步RS触发器 或非门构成 工作原理CP=1，门3、4打开，Q、Q受R、S信

5、号控制。R=S=0R=0，S=1R=1，S=0R=S=1R、S同时由10时，状态不定无意义同步RS触发器 或非门构成 特性表表4-2 同步RS触发器特性表说明Qn+1SRCP保持Qn0置00011置11101保持Qn001禁止 0111CP=1期间有效特性方程同步RS触发器 与非门构成 电路结构基本RS触发器控制门时钟脉冲工作原理CP=0，将R、S信号封锁。A=B=1；基本RS触发器输入为1时，保持原状态不变。同步RS触发器 与非门构成 工作原理CP=1，门3、4打开，Q、Q受R、S信号控制。R=0，S=1R=1，S=0R=S=1R、S同时由10时，状态不定无意义R=S=0同步RS触发器不变Q

6、n0说明Qn+1SRCP同步RS触发器特性表置00011置11101不变Qn001禁止 1111 与非门构成 特性表CP=1期间有效特性方程同步RS触发器 与基本RS触发器的比较相同点：特性方程是一样的，即逻辑功能一致；区别：基本RS，无时钟控制，随时根据R、S信号确定触发器状态；同步RS，有时钟控制，CP=1 期间有效，R、S确定触发器状态，抗干扰能力比基本RS强。同步RS触发器 与或非门构成CP=0，将R、S信号封锁。保持原状态不变。CP=1R=S=0R=0，S=1R=1，S=0R=S=1R、S同时由10时，状态不定无意义CP=1期间有效同步D触发器电路结构同步RS触发器非门将两输入端合为

7、D逻辑符号同步D触发器工作原理CP=0，控制门3、4封锁，触发器状态不变。CP=1D=0，R=1，S=0D=1，R=0，S=1CP=1期间有效R=D，S=D特性方程同步D触发器特性表不变置0置1说明01DQn01Qn+1011CP表4-4 D触发器特性表同步D触发器与非门构成CP=1同步D触发器CMOS TG门与反相器构成传输门C、C 控制端由CP控制工作原理CP=1保持原状态导通截止CP=0导通截止同步D触发器CMOS TG门与反相器构成特性表特性方程不变置0置1说明01DQn01Qn+1100CP表4-4 D触发器特性表CP=0期间有效同步D触发器D触发器特点CP控制，无约束在CP=1(或

8、0)期间，Q随D变化，抗干扰能力不理想。4.2 边沿触发器增强抗干扰能力，使触发器状态只在时钟边沿时由输入确定状态。 TTL 边沿触发器D触发器电路组成工作原理CP=0，门4、5封锁。基本RS触发器引入反馈线门6门3异步置复位端异步置复位端 TTL 边沿触发器D触发器工作原理D=0D=1 TTL 边沿触发器D触发器工作原理此时，门5CP上升沿到来时，Q2、Q3的输出都稳定，D=0或置0 TTL 边沿触发器D触发器工作原理由于Q3=0封锁门6，D再变化，也不会影响Q3。置0门3 TTL 边沿触发器D触发器工作原理此时，门5CP上升沿到来前， D=1置1CP=1 TTL 边沿触发器D触发器工作原理

9、封锁门3、5，使置1由于D再变化，也不会影响Q。 TTL 边沿触发器D触发器特性表特性方程置0置1说明01D01Qn+1CP边沿D触发器特性表CP上升沿到来后有效边沿触发器：CP上升沿前D的信号决定触发器状态，其他时间D都无效，故称为边沿触发器，抗干扰能力极强。 TTL 边沿触发器JK触发器CP=0时，门G3、G4、G5、G6封锁，A=B=1，G5=G6=0，电路变成图4-18，J、K不起作用。 TTL 边沿触发器JK触发器CP到来时，CP=1G5、G6先打开,设G5=1，G6=0 触发器状态保持不变。 TTL 边沿触发器JK触发器CP=1时，自锁，触发器不变，J、K不起作用。CP时，先G5=

10、G6=0，在A、B还未变成全1的时间内，触发器已按J、K状态翻转完毕。依靠与非门G3、G4的延时实现边沿控制，制造工艺要求很严。 TTL 边沿触发器JK触发器 TTL 边沿触发器CP无效，状态不变 JK全为0状态不变J、K不同随J(置0)J、K不同随J(置1)JK全为1状态翻转0101001110 0 10 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1 无效 Qn+1 J K Qn CP JK触发器特性表说 明CP下降沿有效逻辑功能描述方法特性表(状态真值表)特性方程驱动表：触发器由现态Qn转换到次态Qn+1四种情况下，对S、 R端输入状态的要求。状态转换图形象

11、的表示出触发器状态转换的四种可能对输入端S、R状态的要求。 时序波形图逻辑功能描述方法驱动表状态转换图010 010 0 00 11 01 1 RSQnQn+1 同步RS触发器驱动表CMOS 边沿触发器用CMOS电路也可以构成边沿D、JK触发器。CPCP有效CMOS 边沿触发器用CMOS电路也可以构成边沿D、JK触发器。CPCP有效主从触发型JK触发器反馈线反馈线互补时钟控制主、从触发器不能同时翻转F主F从基本结构其它结构类型触发器动画基本R-S触发器导引电路反馈线1置1维持线2阻塞置0信号线3置0维持线4阻塞置1信号线1234&G2&G1QQSDRD&G3&G4&G5&G6CPDSDRDRD

12、其它结构类型触发器维持阻塞D触发器动画其它逻辑功能触发器 T触发器：将JK触发器J，K两端连在一起作为T输入端，便得到了T触发器。其它逻辑功能触发器 T触发器 ：当T触发器T端恒为1时，即是T触发器。其特性方程为 14.3 触发器逻辑功能转换RS触发器：在CP脉冲有效时，根据R、S信号的不同，具有置0、置1和保持功能的电路。D触发器：在CP脉冲有效时，根据D的不同，具有置1、 置0功能的电路。JK触发器：在CP脉冲有效时，根据J、K信号的不同，具有置1、置0、翻转、保持功能的电路。T触发器：在CP脉冲有效时，根据T的不同，凡是具有保持和翻转功能的电路。T触发器：在CP脉冲有效时，只具有翻转功能

13、的电路。4.3 触发器逻辑功能转换 D转换为JKQn+1=D 4.3 触发器逻辑功能转换 JK转换为 DQn+1=D 1CPD作业：4-7，4-8，4-9，4-14练习题1图示电路由边沿JK触发器F1、F0和2线-4线译码器74LS139组成，要求：在时钟CP的作用下，画出Q1、Q0和F1、F2、F3、F4的波形(设Q1、Q0的初态为0)。练习题1解：电路中两个边沿JK触发器均接成D触发器工作，且有 D1=J1=Q0 CP下降沿时触发器的状态更新，且其输出Q1Q0作为2线-4线译码器74LS139的地址输入A1A0， 练习题1CP脉冲既是两个触发器的时钟信号，又是译码器的使能控制端(低电平有效)，故当CP=1时，无论Q1