第五章触发器

1第五章触发器5.1触发器概述5.2基本RS触发器5.3钟控触发器5.4集成触发器5.5各类触发器的相互转换25.1触发器概述能够存储一位二进制信息的基本单元电路称触发器(Flip-Flop)。1、具有两个能自行保持的稳定状态，用来表示逻辑状态的“0”或“1”，或表示二进制数的0或1。2、具有一对互补输出(Q、Q)一、触发器的定义二、触发器应具备的特点

当Q=0(Q=1)时称触发器存储了“0”。

当Q=1(Q=0)时称触发器存储了“1”；33、有一组控制(激励、驱动)输入。4、或许有定时(时钟)端CP(ClockPulse)。5、在输入信号消失后，电路能将获得的新状态保存下来。6、触发器接收输入信号之前的状态叫做现态，用Qn表示。触发器接收输入信号之后的状态叫做次态，用Qn+1表示。现态和次态是两个相邻离散时间里触发器输出端的状态。7、Qn+1与Qn和输入信号之间的逻辑关系，是贯穿本章始终的基本问题，如何获得、描述和理解这种逻辑关系，是本章学习的中心任务。45.2基本R-S触发器1、电路结构SRQQQQSR&&5.2.1与非门构成的R-S触发器返回52、状态转换表例0001*1*QnS

R

Qn+1Qn+1

注释0011001001011011001*1*101101100111110禁用置位复位保持禁用置位复位保持63、特征方程(次态方程)SR0001111001d01010d1QnQn+1(约束条件)7

Qn

QnSR4、时序图85.2.2或非门构成的R-S触发器1、电路结构RSQQQQRS≥1≥1比较92、状态转换表QnS

R

Qn+1Qn+1

注释0000100101010100110*0*1001010101110101110*0*保持复位置位禁用保持复位置位禁用10SR00011110010d01011dQnQn+13、特征方程(约束条件)11

Qn

QnSR4、时序图12从以上分析可知，与非门和或非门构成的RS触发器的特征方程可统一为：(与非门结构的约束条件)(或非门结构的约束条件)RS触发器存在的问题：(1)存在约束条件的限制；(2)没有时钟信号，无法与其他部件同步工作。135.3钟控触发器1、电路结构QQSRCP&&&&SR5.3.1钟控RS触发器SCPRQQ143、特征方程01(CP=1)(约束条件)4、状态图010010RS002、工作状态CP=0时，保持状态不变；CP=1时，接收输入信号。100115(2)在CP=1期间，只要R、S稍有变化，那么Q端也随之变化，存在“空翻”问题。5、优点(1)仍然存在约束条件。在一个时钟周期内触发器状态多次翻转的现象被称为“空翻”。“空翻”会造成节拍混乱，使系统工作不可靠，因此在实际的数字电路中是不允许出现的。6、存在的问题加入了时钟信号，使同步工作成为可能。16CPSRQnQn175.3.2主从RS触发器1、电路结构1G9CPQQ&&&&G1G2G3G4从触发器SRCP&&&&G5G6G7G8Q`Q`主触发器182、逻辑符号SRCPQQ193、状态转换表1G9CPQQ&&&&G1G2G3G4SRCP&&&&G5G6G7G8Q`Q`QnS

R

Qn+1注释0000001001010111*1001101011011111*保持置0置1禁用保持置0置1禁用203、特征方程(约束条件)4、时序图Q`Q`QCPSR215、优点6、存在的问题(1)有时钟信号，可以同步工作；(2)解决了“空翻”问题。仍然存在约束条件。225.3.3D触发器1、电路结构若CP=0，则G3=G4=1，于是Qn+1=Qn。若CP=1，于是Qn+1=0；那么D=0时，G3=1，G4=0，D=1时，于是Qn+1=1。G3=0，G4=1，QQDCP&&&&G1G2G3G423Qn+1=D2、特征方程3、优点(1)有时钟信号，可以同步工作；(2)没有约束条件。4、存在的问题(1)存在“空翻”问题；(2)只有一个输入端，逻辑功能简单。245.3.4维持阻塞D触发器1、电路结构QQ&&G1G2&&&&G6G3G4G5DCP25CP=0；D=0G3=1G4=1CP=0；D=1G3=1G4=1&&&&&&CPDQQG1G2G3G4G5G6CP=1；D=0Qn+1=0CPCP=1；D=1G3=0CPQn+1=QnG5=0G6=1G4=0G5=0G3=1G5=1G6=0Qn+1=QnG6=0G4=1G5=1Qn+1=1G6=126&&&&&&CPDQQG1G2G3G4G5G6011DCP=0:G3、G4被封锁，G3=G4=1，触发器状态不变化,Qn+1=Qn_D27&&&&&&CPDQQG1G2G3G4G5G60→1_1→D1→DD_DCP=0→1:G3=D，G4=D，触发器状态随D变化,Qn+1=D_G3、G4的输出：

全1

互补G1、G2构成的RS触发器的输入不会出现约束条件28&&&&&&CPDQQG1G2G3G4G5G61_DDDCP=1:D=0，G6被封锁G6=1，触发器状态不随D变化,Qn+1=Qn不会出现空翻置0阻塞线29&&&&&&CPDQQG1G2G3G4G5G61_DDDCP=1:D=1，G4、G5被封锁触发器状态不随D变化,Qn+1=Qn不会出现空翻置1维持线&&&&&&CPDQQG1G2G3G4G5G6解决了空翻现象CPQn+10不发生变化1Qn+1=D没有了约束条件置0阻塞线置1维持线边沿（维持-阻塞）D型触发器Qn+1=D312、状态转换表CPQnDnQn+101D01103、状态图000011100111324、特征方程Qn+1=D5、逻辑符号DQQCP336、优点(1)有时钟信号，可以同步工作；(2)没有约束条件；7、存在的问题只有一个输入端，逻辑功能简单。(3)解决了“空翻”问题。345.3.4JK触发器1、电路结构QQCP&&&&JKG1G2G3G435QnJ

K

Qn+1注释2、状态转换表QQCP&&&&JKG1G2G3G4000001010011100101110111保持置0置1翻转保持置0置1翻转0011101036JK000111100101010110QnQn+13、特征方程374、优点(1)有时钟信号，可以同步工作；(2)没有约束条件；5、存在的问题存在“空翻”问题。(3)有两个输入端。385.3.5主从JK触发器1、电路结构QQ&&&&1G1G2G3G4G9CP从触发器返回JKCP&&&&G5G6G7G8Q`Q`主触发器392、状态转换表QQ&&&&1G1G2G3G4G9CPJKCP&&&&G5G6G7G8Q`Q`000001010011100101110111保持置0置1翻转保持置0置1翻转00111010QnJ

K

Qn+1注释403、特征方程JKQn+100Qn01010111Qn4、状态简化表415、逻辑符号JKCPQQ4201JK00011011001001116、状态图437、时序图12345678910CPJKQn主从图448、优点(1)有时钟信号，可以同步工作；(2)没有约束条件；9、存在的问题(4)解决了“空翻”问题。(3)有两个输入端；存在“一次变化”问题。在CP为“1”期间，主触发器仅能翻转一次的现象称一次变化。45造成“一次变化”的原因QQJKCP&&&&&&&&1CPQ`Q`G7G8状态互补的Q和Q分别引回了门G7和G8的输入，使门G7和G8总有一个是被封锁的。若Q=1(Q=0)时，门G7被封锁，J端不起作用。若此时K=1，则可将Q`置为1，Q`置为0。此后无论J、K如何变化，主触发器的状态(Q`、Q`)也不会改变。46在CP从“1”变为“0”后，主触发器的状态传送到从触发器。QQJKCP&&&&&&&&1CPQ`Q`G7G8因此，如果在CP=1期间J、K状态多次改变，那么只有引起一次变化的J、K值起作用，其他的都不会有影响。一次变化问题降低了主从JK触发器的抗干扰能力。4710、使用要求在CP=1期间J、K的状态保持不变。即将主从JK触发器的工作过程归结为十个字：

“上升沿接收，下降沿改变”。倘若在CP=1期间，叠加在J、K上面的干扰信号引起一次变化，那么将造成触发器的错误翻转。因此，工程上逐渐由边沿型JK触发器取代了主从型JK触发器。485.3.6边沿JK触发器1、电路结构&&&&≥1≥1QQCPJKG1G2SRG3G4G5G6CP=0时，G1、G2、G3、G6被封锁，S=R=1，所以Qn+1=Qn。CP=1时，触发器处于自锁状态，所以Qn+1=Qn。CP从0变1，即CP上升沿时，触发器由保持状态不变进入自锁状态，所以Qn+1=Qn。49CP从1变0，即CP下降沿时，&&&&≥1≥1QQCPJKG1G2SRG3G4G5G6虽然G1、G2由于CP从1变0而被封锁，但其输出端S、R要经过一个与非门延迟才能变为1，G3、G6输出0，触发器解除自锁状态，

所以在解除自锁的一刻，被基本RS触发器接收的R、S仍为CP下降沿到来之前的值，即：于是由电路图可得：所以：502、逻辑符号JKCPQQ513、特征方程JKQn+100Qn01010111Qn4、状态简化表5201JK00011011001001115、状态图5312345678910CPJKQn主从Qn边沿6、时序图547、优点(1)有时钟信号，可以同步工作；(2)没有约束条件；(4)解决了“空翻”问题；(3)有两个输入端；(5)解决了“一次变化”问题。55基本RS触发器钟控RS触发器主从RS触发器D触发器维持阻塞D触发器JK触发器主从JK触发器边沿JK触发器各触发器之间的关系同步去除约束条件去除约束条件空翻空翻空翻一次变化问题565.4集成触发器1、逻辑符号5.4.1集成D触发器DQQCPSDRD2、特征方程(1)同步工作时(约束条件)(CP)(2)异步工作时(约束条件)57Qn12345678910CPSDRDD3、时序图585.4.2集成JK触发器1、逻辑符号2、特征方程(1)同步工作时JQQCPSDRDK（CP）(约束条件)(2)异步工作时(约束条件)593、时序图Qn12345678910CPSDRDJK605.4.3其它功能的触发器一、T触发器1、逻辑符号TQnQn+1TQQCPSDRD3、状态转换表0000111011102、特征方程T=0时，Qn+1=Qn；T=1时，Qn+1=Qn。61CPTQnJQQCPSDRDKTT触发器无产品，一般由JK触发器来实现其功能。62二、T`触发器(翻转触发器)DQQCPSDRDJQQCPSDRDK11、特征方程为:T`触发器可以由JK触发器或D触发器构成。63(1)JK触发器构成的T`触发器CPQn(2)D触发器构成的T`触发器CPQn2、时序图645.5各类触发器的相互转换一、JK触发器转换为D触发器、RS触发器1、JK触发器转换为D触发器JK触发器：D触发器：于是可得：JQQDKCP1652、JK触发器转换为RS触发器JK触发器：RS触发器：利用钟控RS触发器的约束条件可得：所以J=S；K=R。JKQQSRCP66二、D触发器转换为JK触发器、T触发器、RS触发器1、D触发器转换为JK触发器JK触发器：D触发器：于是：DQQCPJK&&&1672、D触发器转换为RS触发器D触发器：RS触发器：于是：SRDQQCP&&11683、D触发器转换为T触发器D触发器：T触发器：于是：TDQQCP=169习题（P128）：2、5、7、8、10。70返回QQSR&&001171CP=0；D=0G3=1G4=1CP=0；D=1G3=1G4=1&&&&&&CPDQQG1G2G3G4G5G6CP=1；D=0Qn+1=0CPCP=1；D=1G3=0CPQn+1=QnG5=0G6=1G4=0G5=0G3=1G5=1G6=0Qn+1=QnG6=0G4=1G5=1Qn+1=1G6=1011D72CP=0；D=0G3=1G4=1CP=0；D=1G3=1G4=1&&&&&&CPDQQG1G2G3G4G5G6CP=1；D=0Qn+1=0CPCP=1；D=1G3=0CPQn+1=QnG5=0G6=1G4=0G5=0G3=1G5=1G6=0Qn+1=QnG6=0G4=1G5=1Qn+1=1G6=11D1D__D73CP=0；D=0G3=1G4=1CP=0；D=1G3=1G4=1&&&&&&CPDQQG1G2G3G4G5G6CP=1；D=0Qn+1=0CPCP=1；D=1G3=0CPQn+1=QnG5=0G6=1G4=0G5=0G3=1G5=1G6=0Qn+1=QnG6=0G4=1G5=1Qn+1=1G6=11DDD__D74CP=0；D=0G3=1G4=1CP=0；D=1G3=1G4=1&&&&&&CPDQQG1G2G3G4G5G6CP=1；D=0Qn+1=0CPCP=1；D=1G3=0CPQn+1=QnG5=0G6=1G4=0G5=0G3=1G5=1G6=0Qn+1=QnG6=0G4=1G5=1Qn+1=1G6=11DDD__DD=0则G6被封锁，D发生变化，不会引起触发器状态变化。75CP=0；D=0G3=1G4=1CP=0；D=1G3=1G4=1&&&&&&CPDQQG1G2G3G4G5G6CP=1；D=0Qn+1=0CPCP=1；D=1G3=0CPQn+1=QnG5=0G6=1G4=0G5=0G3=1G5=1G6=0Qn+1=QnG6=0G4=1G5=1Qn+1=1G6=11DDD__DD=1则G3，G4被封锁，D发生变化，不会引起触发器状态变化。76