第十一章 触发器-lm

第十一章触发器4.2JK触发器4.3D和T触发器4.1RS触发器概述

１．触发器及其特点触发器(FlipFlop，缩写FF)－－一种能够记忆二值信息(“1”和“0”)的基本时序逻辑单元电路。触发器由门电路构成，分为双稳态触发器、单稳态触发器、无稳态触发器(多谐振荡器)等几种。本章介绍双稳态触发器，两个稳状态分别用“1”和“0”表示。双稳态触发器指任何具有两个稳定状态且可以通过适当的信号注入方式，使其输出状态从一个稳定状态转换到另一个稳定状态的电路。双稳态触发器具有以下基本特点：

⑴有两个稳定的状态，以便于记忆“1”和“0”。⑵在输入的触发信号作用下，电路能被置于“1”或“0”。

⑶输入信号消失后，电路能保持获得的状态－－具有“记忆”能力。

２．触发器现态、次态和时序的概念现态－－输入信号作用的t

时刻，触发器所处的状态，用Qn表示。次态－－t

时刻输入信号作用后，触发器获得的新状态，用Qn+1表示。时序－－在输入信号作用下，触发器状态更新和演化过程的时间序列。触发器的状态方程：Qn+1(tn)

=f

[Qn(tn)、xi(tn)]根据电路结构的不同，将触发器分为：基本RS触发器、同步触发器、主从触发器和边缘触发器等。根据逻辑功能的不同，将触发器分为：RS触发器、JK触发器、D触发器和T触发器等。根据时钟触发方式不同，将触发器分为：电平触发器和边缘触发器等。不同的电路结构，有不同的动作特点；不同的逻辑功能，有不同的工作原理。了解触发器的这些特点，对本章的学习内容十分重要。

３．触发器的种类⑵特性表－－又称功能表，用来反映触发器输出状态的变化规律。⑶特性方程－－又称状态方程，反映触发器输出状态变化的函数式。⑷状态转换图－－反映触发器“0”和“1”两种状态之间转换及条件的图形。⑸时序图－－又称输出状态演化时序波形图，类似组合逻辑电路的波形图。

4.触发器逻辑功能的表示方法⑴逻辑电路－－实现触发器逻辑功能的电路。

11.2RS触发器一、基本RS触发器

1．用与非门组成的基本RS触发器（1）电路结构:由两个门电路交叉连接而成。低电平有效____触发器有两个互补的输出端，当Q=1，=0时，称为触发器的1状态。当=1，Q=0时，称为触发器的0状态。Qn+1RS功能Qn功能表

01011100置000011R称为置0输入端低电平有效___（2）逻辑功能Qn+1RS功能Qn功能表

01置00001触发器有两个互补的输出端，（2）逻辑功能当Q=1，=0时，称为触发器的1状态。当=1，Q=0时，称为触发器的0状态。1

01000111置11101S称为置1输入端低电平有效____Qn+1RS功能Qn功能表

01置00001触发器有两个互补的输出端，（2）逻辑功能当Q=1，=0时，称为触发器的1状态。当=1，Q=0时，称为触发器的0状态。10置1110111111000___保持10_1101Qn+1RS功能Qn功能表

01置00001触发器有两个互补的输出端，（2）逻辑功能当Q=1，=0时，称为触发器的1状态。当=1，Q=0时，称为触发器的0状态。10置11101110011110011保持00不定××01____Qn+1RS功能Qn功能表

01置0000110置11101110011保持00不定××01（3）特性方程（约束条件）__Qn+1RSQn0001111001011100__（3）波形分析

在用与非门组成的基本RS触发器中，设初始状态为0，已

知输入R、S的波形图，画出两输出端的波形图。00001111111111111111（约束条件）基本触发器的特点总结：（1）具有直接置1、置0、保持功能。（2）与非门组成的基本RS触发器中,触发信号低电平有效。（3）是构成其他触发器的基本单元。（4）输入信号具有约束。二、同步RS触发器

给触发器加一个时钟控制端CP，只有在CP端上出现时钟脉冲时，触发器的状态才能改变。这种触发器称为同步触发器。1．同步RS触发器的电路结构2．逻辑功能当CP＝0时，控制门G3、G4关闭，触发器的状态保持不变。当CP＝1时，G3、G4打开，其输出状态由R、S端的输入信号决定。同步RS触发器的状态转换分别由R、S和CP控制，其中，R、S控制状态转换的方向；CP控制状态转换的时刻。Qn+1RS功能Qn功能表

0101输出状态同S状态1101

1010输出状态同S状态0001111101××不定0000保持01011001011013．触发器功能的几种表示方法触发器的功能除了可以用功能表表示外，还有几种表示方法：

（1）特性方程由功能表画出卡诺图得特性方程：Qn+1RS功能Qn功能表

0101输出状态同S状态1101

1010输出状态同S状态0001111101××不定0000保持0101（约束条件）(CP上升沿和CP=1)卡诺图（2）状态转换图状态转换图表示触发器从一个状态变化到另一个状态或保持原状不变时，对输入信号的要求。Qn+1RS功能Qn功能表

0101输出状态同S状态1101

1010输出状态同S状态0001111101××不定0000保持0101R=×S=01S=R=0S=×R=0S=01R=1

0

（3）驱动表

驱动表是用表格的方式表示触发器从一个状态变化到另一个状态或保持原状态不变时，对输入信号的要求。Qn+1RS功能Qn功能表

0101输出状态同S状态1101

1010输出状态同S状态0001111101××不定0000保持010100011011Qn→Qn+1×001100×RS

RS触发器的驱动表

S=1S=×R=×S=S=R=0001R=010R=驱动表是状态转换图的表格表示方式方式（4）波形图已知同步RS触发器的输入波形，画出输出波形图。

4．同步触发器存在的问题——空翻由于在CP=1期间,G3，G4门都是开着的，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。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11.2.3

主从RS触发器１．主从RS触发器的电路组成和逻辑符号主从RS触发器电路和逻辑符号如图所示。QQCPRSRDSDQ2Q2

RD从

SDR2CP2S2

Q1Q1

RD主

SDR1CP1S1

&(b)

主从RS触发器原理电路QQCPRSRDSDQ2Q2

RD从

SDR2CP2S2

Q1Q1

RD主

SDR1CP1S1

&(a)QQ

RS(a)CP

∧由两个相同的同步RS触发器串联组合而成，分别称为主触发器和从触发器。主触发器和从触发器的时钟信号总是反相的。２．工作原理下面对图11.3.2(d)所示的电路进行分析。图11.3.2主从RS触发器的逻辑符号QQ

RS(b)CP

∧QQ

RS(c)CP

∧QQ

RS(d)CP

∧QQCPRSRDSDQ2Q2

RD从

SDR2CP2S2

Q1Q1

RD主

SDR1CP1S1

(a)在CP=0期间，主触发器被时钟信号封锁，从触发器的输入态不会改变，则主从RS触发器的输出状态保持不变。即Qn+1=Qn。在CP=1期间，主触发器工作，其输出状态Q1n+1随着输入信号R和S的变化而改变。但从触发器被时钟封锁，它的输出不变。则主从RS触发器状态仍保持不变。即Qn+1=Qn

。在CP从0到1(上升沿)时刻，主触发器从锁定到工作，同时从触发器从工作到被锁定，则主从RS触发器状态保持不变。即Qn+1=Qn。QQCPRSRDSDQ2Q2

RD从

SDR2CP2S2

Q1Q1

RD主

SDR1CP1S1

&(a)在CP从1到0(下降沿)时刻，主触发器从工作到锁定，同时，从触发器从封锁到工作。主从RS触发器的输出状态，由CP=1最后时刻输入的R、S和相应的现态Qn决定，仍遵循基本RS触发器逻辑原理工作。

CP下降沿

CP上升沿

CPRSQ2

从

R2CP2S2

Q1

主

R1CP1S1

&QQQ1Q1

时间tt0

时刻CP

CP=0期间CP=1期间CP=0期间

主Q1不工作主Q1工作主Q1不工作从Q2工作从Q2不工作从Q2工作

主从触发器Q

如何工作？

主触发器Q1和从触发器Q2串联接力工作，好象交接不畅通?如何解决?

按信号流程，主触发器Q1在先，从触发器Q2在后，仔细研究可以找到交接之处！！交接：主触发器Q1交给从触发器Q2。且必须是工作时交接！！Q1Q2

Q1Q2

Q1Q2ΔtQ1Q2Q1Q2Δt

Q1Q2

Q1Q2

S

RCP不定状态Q图11.3.3主从RS触发器时序波形图11.3同步JK触发器１.电路组成和逻辑符号图所示是与非门构成的同步JK触发器的原理电路。同步JK触发器

SCPRQQSRSDRD与非门逻辑电路&&&&G3

G4

G1

G2

JK在同步RS触发器电路的基础上，增加了输出到输入的大回环交叉反馈，消除输入触发信号均有效时，电路出现不定态的问题。

J相当S，K相当R。同步JK触发器逻辑符号如图11.2.8所示。JCPK

RD

QQSD图11.2.8JK触发器的逻辑符号２．工作原理在CP=0期间，门G1、G2均输出高电平不变(时钟封锁了输入信号)，使门G3、G4构成的基本RS触发器的输入始终为高电平不变，则与非门构成的同步JK触发器的输出将保持原态不变，既Qn+1=Qn。在CP=1期间，触发器正常工作，工作原理如下。

SCPRQQSRSDRD与非门逻辑电路&&&&G3

G4

G1

G2

JK图11.2.9(a)

与非门同步JK触发器工作原理

1110J=0

K=0Q=0，Q=1Q=0，Q=1

CP=1&&&&

1101

J=0K=0Q=1，Q=0Q=1，Q=0

CP=1&&&&

JK无效输入，电路保持现态不变。

1110

J=0K=1Q=0，Q=1Q=0，Q=1

CP=1&&&&

10011110

J=0K=1Q=1，Q=1Q=1，Q=0Q=0，Q=1

CP=1&&&&

K

有效，置“0”，从“1”到“0”历经不定态。图11.2.9(b)

与非门同步JK触发器工作原理

01101101

J=1K=0Q=1，Q=1Q=0，Q=1Q=1，Q=0

CP=1&&&&

1101

J=1K=0Q=1，Q=0Q=1，Q=0

CP=1&&&&

J

有效，置“1”，从“0”到“1”历经不定态。

01101101

J=1K=1Q=1，Q=1Q=0，Q=1Q=1，Q=0

CP=1&&&&

10011110

J=1K=1Q=1，Q=1Q=1，Q=0Q=0，Q=1

CP=1&&&&

J=K=1，电路反态工作，“0”到“1”，或“1”到“0”。JK触发器的时序图（CP=1有效）

CPJKQ图11.2.6(a)JK时序波形图⑴时钟有效电平期间，在输入触发信号作用下，电路能被置“0”和置“1”，且具有记忆能力；从“1”置“0”和从“0”置“1”时，电路分两步动作，且以不定状态过渡，又称为空翻现象

CP

Q“0”“0”1234①②③④图11.2.10⑷当J=K=1时，在时钟信号作用下，电路依次反态工作，具有计数能力。如图11.2.10所示。３．基本特点一、主从JK触发器主从RS触发器的缺点：使用时有约束条件RS=01．电路结构将主从RS触发器的两个互补的输出端信号通过两根反馈线分别引到输入端的G7、G8门，这样，就构成了主从JK触发器。JK主从触发器2．工作原理Qn+1JK功能QnJK触发器功能表

0101输出状态同J状态0001

1010输出状态同J状态1101111101100000保持0101Qn=Qn110101101010110110CP1K┌Q┌1JQC13．JK触发器逻辑功能的几种表示方法(1）功能表：（2）特性方程：Qn+1JK功能QnJK触发器功能表

0101输出状态同J状态0001

1010输出状态同J状态1101111101100000保持0101Qn=Qn卡诺图（3）状态转换图（4）驱动表00011011Qn→Qn+10×1××1×0JK

JK触发器的驱动表

Qn+1JK功能Qn功能表

0101输出状态同J状态0001

1010输出状态同J状态1101111101100000保持0101Qn=Qn

时序波形图主从JK触发器的波形图画法如图所示。Q

KJCP图11.3.6时序波形图D触发器CPQQ

S

RSDRD&&&G1

G2G3

G4&DQQSDRDDCP逻辑符号QQSDRDDCP

D触发器

D触发器的逻辑功能只是JK触发器的特例，D触发器又称锁存器，可用来传输、存放输入信号(数据)。一、电平有效的D触发器D触发器的特性方程为：Qn+1=D（CP=1有效）0011D0101Qn0011Qn+1输出状态同D状态功能D触发器的功能表

２．工作原理在CP=0期间，同步D触发器的输出将保持原态不变在CP=1期间，触发器能正常工作。同步D触发器工作原理

D=0CP=1&&G3

G4

&&G1

G2

Q=0，Q=1Q=0，Q=11010011110D=0CP=1&&G3

G4

&&G1

G2

Q=1，Q=0Q=1，Q=110Q=0，Q=1

置“0”，从“1”到“0”历经不定态1*

101101D=1CP=1&&G3

G4

&&G1

G2

Q=0，Q=1Q=1，Q=101Q=1，Q=0D=1CP=1&&G3

G4

&&G1

G2

Q=1，Q=0Q=1，Q=00101

置“1”，从“0”到“1”历经不定态1*

D触发器的状态转换图：00011011Qn→Qn+10101D

D触发器的驱动表

0011D0101Qn0011Qn+1输出状态同D状态功能D触发器的功能表

D触发器的时序图：Qn+1=D（CP=1有效）

D时序波形图CPDQ1K┌Q┌1JQC1CPD┌Q┌DQC1二、边沿D触发器图4-14边沿D触发器┌Q┌DQC1上升沿D触发器下降沿D触发器由边沿JK触发器构成D触发器如图所示:Ｊ=D，CPDQ上升沿D触发器（1）T触发器

（2）T’触发器T触发器的特性方程：

TSDRDCPQQ&&G3

G4

S

R&G1

G2

&T’触发器的特性方程：

T=1

SDRDCPQQ&&G3

G4

S

R&G1

G2

&２．工作原理图11.2.14同步T触发器工作原理CP=1&&G3

G4

&&G1

G2

T=0Q=0，Q=1Q=0，Q=11110CP=1&&G3

G4

&&G1

G2

T=0Q=1，Q=0Q=1，Q=01101

T=0，电路保持现态不变，Qn+1=Qn

01101