第五章-触发器

基本概念触发器：是具有记忆功能的基本逻辑单元，一个触发器能够存贮一位二值信号。触发器输出：①有两种可能的状态：0、1；②输出状态在触发信号作用之下可以发生转变。

③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；

记忆：有外触发时,触发器状态改变;

触发信号撤除,维持状态不变。第五章集成触发器触发器分类：电平触发脉冲触发边沿触发按结构分：基本RS触发器钟控RS触发器主从触发器边沿触发器按功能分：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：

基本RS触发器，又称RS锁存器，是各种触发器电路中结构形式最简单的一种，也是各种复杂电路结构触发器的基本组成部分。一、电路结构§1基本RS触发器由两个与非门首尾相接，交叉耦合构成。在触发器中，通常用Q的状态表示触发器的状态，即:为触发器的0状态；为触发器的1状态。SR也可由或非门构成RS触发器输入RD=1,SD=1时10111001①若原状态：输出：保持原态&G1&G2二、工作原理输入RD=1,SD=1时11①若原状态：输出：保持原态&G1&G2②若原状态：输出：保持原态010110&G1&G2输入RD=0,SD=1时①若原状态：11001010输出：保持原态②若原状态：01101010输出：&G1&G2输入RD=0,SD=1时①若原状态：输出：保持原态输入RD=1,SD=0时①若原状态：10101001输出：&G1&G2输入RD=1,SD=0时①若原状态：输出：&G1&G2②若原状态：输出：保持原态01010110输入RD=0,SD=0时0011不论原态如何，输出全是1&G1&G21.当RD=SD=0时,Q=Q=1违背互补输出的条件,

故不允许RD=SD=0同时输入。2.当RD=SD=0同时变为1时，翻转快的门输出变为0，另一个维持为1,不得翻转。基本RS触发器小结电路维持原状态不变。RD触发，Q=0，Q=1。在RD=0信号消失后，电路保持0状态不变。RD端称为置0输入端或复位端。SD触发，Q=1，Q=0。在SD=0信号消失后，电路保持1状态不变。SD端称为置1输入端或置位端。Q=Q=1，不是定义的1状态和0状态。而且RD、SD同时回到1以后，无法确定触发器是1状态还是0状态。因此，正常工作时，输入信号应遵守RD

+SD=1的约束条件，即不允许输入RD=SD=0的信号。注：⑴称触发器的新状态或次态为Qn+1；⑵称触发器的原状态或初态为Qn

。基本触发器的真值表

11不变0101101000不定

输入信号直接加在输出门上，在输入信号全部作用时间内，都能直接改变输出端的状态。故又称基本RS触发器为直接复位、置位触发器。为电平触发方式。三、动作特点约束条件:RD

+SD=1

在数字信号系统中，为协调各部分的动作，常常要求某些触发器于同一时刻动作。为此，必须引入同步信号，使这些触发器只有在同步信号到达时才按输入信号改变状态。通常把这个同步信号叫做时钟脉冲，或称为时钟信号，简称时钟，用cp表示。这种受时钟信号控制的触发器称为时钟触发器、钟控RS触发器、同步RS触发器。§2同步RS触发器由G1、G2组成基本RS触发器,由G3、G4组成输入控制(导引)电路。

cp控制翻转时间，R、S决定翻转状态。一、电路结构&&G1RQG2SQ&&cpG3G4二、工作原理3、4门被封锁，R、S不会影响输出状态，故触发器维持原状态不变。R、S信号通过G3、G4反相加到基本RS触发器上，使触发器状态跟随输入信号状态的变化而改变。基本RS触发器&&G1RQG2SQ&&cpG3G41101cp=0时，cp=1时，真值表约束条件R•S=0

cp=1的全部时间内，R、S变化都将引起触发器状态变化。为电平触发方式。RSQn+1功能说明00011011Q10d不变置1置0不定三、动作特点RDSD=11RDSD=10RDSD=01RDSD=00

触发器真值表不直观，若将Qn称为状态变量，作为一个变量列入真值表，就得到触发器的特性表（或功能表）。四、功能描述方法1.特性表同步RS触发器特性表利用约束条件求特性方程Qn+1=S+RQnR•S=0QnRSQn+1

0

00000110100011不定

100110111100111不定10001111001RSQnd01100d2.特性方程RSQn+1功能说明00011011Q10d不变置1置0不定Qn

Qn+1RS00001011010110

3.激励表根据状态变化要求,找出输入信号(激励信号)规律QnRSQn+1

0

00000110100011不定

100110111100111不定特性表4.状态转换图独立状态——有标号的圈表示转移方向——现态次态转移条件——输入条件Qn

Qn+1RS00001011010110

三要素使输出全为1CPRSQSetResetCP撤去后状态不定不变5波形图RSQ(n+1)功能说明00011011Q10d不变置1置0不定说明(续)（2）cp=1期间,若输入信号多次发生变化，则触发器状态将多次翻转，从而降低了电路的抗干扰能力。作为计数使用时，将发生空翻。CPDQ（3）基本RS触发器和同步RS触发器的不足:①输入有约束条件,②存在空翻现象。5.3.2电平触发D触发器设触发器初态为0，试画出触发器Q端的输出电压波形。5.3.5．同步触发器存在的问题——空翻在一个时钟脉冲周期中，触发器发生多次翻转的现象叫做空翻。

有效翻转

空翻为避免计数混乱，要求每来一个CP脉冲，触发器只发生一次翻转。

对信号的要求是：信号的最小周期大于时钟周期。电平触发方式的JK触发器电平触发方式的JK触发器符号电平触发方式的T触发器同时具有保持、翻转功能的触发器，又称可控的翻转触发器。有一个控制端T：当T=0时，保持；T=1时，翻转。即变成T’触发器。§5不同功能触发器间的转换触发器按功能分有RS触发器，JK触发器，D触发器，T触发器和T’触发器。一、T和T’

触发器⒈

T’

触发器：只有翻转功能的触发器，又称翻转触发器、计数触发器，即每来一个时钟脉冲，状态改变一次。⒉

T触发器：(1)不单独生产，由其他触发器转换而得;(2)时钟脉冲极性由被转换的触发器决定。T触发器功能描述真值表：特征表：激励表：000011101110QnQn+1TQnTQn+100001101110特征方程：TQn+10Qn1Qn说明：5.4主从触发器1、电路结构与工作原理（1）电路结构（2）工作原理1）接收输入信号过程CP=1期间：主触发器控制门G7、G8打开，接收输入信号R、S，根据输入信号状态翻转，从触发器控制门G3、G4封锁，其状态保持不变。5.4.1主从SR触发器2）输出信号过程CP下降沿到来时，主触发器控制门G7、G8封锁，在CP=1期间接收的内容被存储起来。同时，从触发器控制门G3、G4被打开，主触发器将其接收的内容送入从触发器，输出端随之改变状态。在CP=0期间，由于主触发器保持状态不变，因此受其控制的从触发器的状态也即Q、Q的值当然不可能改变。因此，在CP的一个周期里，触发器输出端的状态只改变一次，克服了多次翻转。2、逻辑功能描述特性方程CP下降沿到来时有效（3）逻辑符号输出延迟下降沿有效QmQmQQ已知CP、S、R的波形，试画出主从RS触发器Q和Q的波形。设初始状态为Q=0。

Q错误正确总结主从RS触发器的主要特点1.主从控制。主触发器接受输入信号；从触发器接收主触发器该时刻的状态。3.R、S之间有约束,RS=0

。CP

由于从触发器输出端的变化只能发生在CP的下降沿，所以克服了空翻现象。2.克服了空翻现象。4、与同步RS触发器逻辑功能完全一样(当RS信号在CP=1期间没有改变）。功能更完善，且R=S=1时，触发器状态也确定的一种触发器。5.4.2主从JK触发器1、结构特点SR&&&&&&&&G3G1G7G5QG9G4G2G8G6QCPSRQmQm1R＝KQR→K，S

→JS＝JQ

将从触发器的Q、Q端作为一对附加控制信号，接回到输入端。功能上不同与RS触发器，故用J、K表示信号输入端，称主从J、K触发器。KJ5.4.2

主从JK触发器代入主从RS触发器的特性方程，即可得到主从JK触发器的特性方程：将主从JK触发器没有约束。2、工作原理KSJR&&&&&&&&G4G2G8G6QG9G3G1G7G5QCPQmQm1R＝KQS＝JQJ=K=0时，相当R=0，S=0，维持原态不变J=0，K=1时，相当R=Q，S=0，

Qn=0时，RS=00→Qn＋1＝0Qn=1时，RS=10→Qn＋1→0置0J=1，K=0时，相当R=0，S=Q，

Qn=0时，RS=01→Qn＋1→1Qn=1时，RS=00→Qn＋1＝1置1J=1，K=1时，相当R=Q，S=Q，

Qn=0时，RS=01→Qn＋1→1Qn=1时，RS=10→Qn＋1→0

此时，Q状态在cp作用下，交替翻转，称为计数翻转，Qn＋1=Qn

。特征表和特征方程真值表：特征表：

QnJKQn+100000010010101111001101011011110JKQn+100Qn010101

11Qn

JK=00时，维持原态不变，Qn＋1=

QnJK=01时，置0Qn＋1=0JK=10时，置1Qn＋1=1JK=11时，计数翻转Qn＋1=Qn

11

110001111001JKQn特征方程：(2)驱动表QnQn+1JK

000×

011×

10×111×0

QnJKQn+100000010010101111001101011011110

cpJKQmQ(4)时序图翻转置0保持置1置0故当cp为

时，Q翻成Q＝Qm＝1。(1)cp=1期间J、K不能变化，否则可能产生误动作。只有两种情况会产生错误：3、一次性翻转Q=0时，J：0→1Q=1时，K：0→1G9KJ&&&&&&&&G4G2G8G6QG3G1G7G5QCPQmQm1CPJKQmQt1t2100(2)一次变化(错翻一次,不再恢复)：分析:因为Q、Q引回7、8门输入端，必然

封锁一个门，设Q=0，封锁8门。1t1时刻，如J:0→1，会使

Qm=1。＝100111t2时刻，如J:1→0,Qm维持为1,不再变化。分析:Cp＝1期间,如Q＝1,而K由0→1时的过程此时，Qm

会变化吗？只会发生1次变化JK＝10，置1JK＝11,翻转(2)主触发器本身仍是一个同步RS触发器，故在cp=1期间输入信号对主触发器起控制作用。5、动作特点(1)触发器翻转为两步动作，

cp=1期间主触发器接收输入信号，被置成相应状态，从触发器维持不变； 在cp时刻，触发器翻转成主触发器状态。主从JK触发器已克服了空翻和输入的约束条件，但仍存在一次翻转的缺陷。①维持阻塞边沿触发器(5.5.2)；②利用各门电路传输延迟时间的不同构成边沿触发器；③利用CMOS传输门的边沿触发器(5.5.1)；④利用二极管进行配置的边沿触发器等。§5.5边沿触发器主要有：边沿触发器即利用cp边沿触发的触发器，也就是触发器的次态仅取决于cp信号的上升沿(↑)或下降沿(↓)到达时刻输入信号的状态。

形式上也是一种主从结构，具有完全不同的动作特点。5.5.1、CMOS边沿触发器⒈电路结构Q1TG1DcpG3QTG31TG21TG41cpcpcpcpcpcpcpQmQmG1G2G4主触发器从触发器1TG1DcpG3QTG31TG21TG41cpcpcpcpcpcpcpQmQmQG1G2G4传输门TG2,TG3，在cp＝1时导通。传输门TG1,TG4，在cp＝0时导通。⒉

工作原理（复习传输门的导通条件）

输出状态转换发生在cp上升沿，称上升沿触发的边沿触发器。说明：

(1)cp、cp作用，使主、从触发器一通一止，无空翻。

(2)传输门的cp、cp互换，可实现下降沿触发。

3、动作特点：

触发器类型转换1、触发器的类型按逻辑功能可分为：T’触发器RS触发器JK触发器D触发器T触发器类型逻辑功能置0、置1、保持置0、置1、保持、翻转置0、置1保持、翻转翻转特性方程转换为T’功能触发器二、触发器类型转换转换方法：即原输入端→通过转换电路→新触发输入端。求转换逻辑电路。1、JK触发器的转换(→D,→T,→T’)：JK