数字逻辑第十二讲触发器

数字逻辑第十二讲触发器第一页，共三十五页，编辑于2023年，星期六内容：1基本RS触发器

2同步触发器目的与要求：1掌握时序电路的定义、分类、触发器的特点。2掌握基本RS触发器的电路结构、工作原理、逻辑功能。3掌握同步触发器的工作原理、逻辑功能。4掌握触发器逻辑功能的表示方法。5了解同步触发方式存在的空翻问题。重点：1基本概念要正确建立。

2基本RS触发器的逻辑功能、触发方式。

3D、JK触发器的逻辑功能及其功能描述方法。难点：现态、次态、不定状态的正确理解。第二页，共三十五页，编辑于2023年，星期六触发器本章内容提要触发器：具有记忆功能的基本逻辑单元。基本RS触发器的电路结构、工作原理、逻辑功能。各种触发器的逻辑功能、触发方式。简单介绍触发器的应用。第三页，共三十五页，编辑于2023年，星期六一、触发器的概念具有记忆功能的基本逻辑电路，能存储1位二进制信息。是在门电路的基础上引入适当的反馈构成，是时序电路的基本单元电路。触发器有三个基本特性：1）有两个稳态，可分别表示二进制数码0和1，无外触发时可维持稳态；2）外触发下，两个稳态可相互转换（称为翻转），已转换的稳态可长期保持（记忆、存储功能）；3）有两个互补输出端，分别用Q和Q表示。二、触发器的两个稳定状态通常用Q端的输出状态来表示触发器的状态1状态：Q=1，Q=0，记Q=1，与二进制数码1对应；0状态：Q=0，Q=1，记Q=0，与二进制数码0对应；第四页，共三十五页，编辑于2023年，星期六三、触发器的逻辑功能描述：特性表激励表（又称驱动表）特性方程状态转移图波形图（又称时序图）四、触发器的分类：逻辑功能分：RS、D、JK、T、T’等。触发方式分：电平触发器、边沿触发器、主从触发器等。电路结构分：基本RS触发器、同步触发器、维持阻塞触发器、主从触发器、边沿触发器等。第五页，共三十五页，编辑于2023年，星期六基本RS触发器一、由与非门组成的基本RS触发器1.电路结构电路组成：两个与非门输入和输出交叉耦合。逻辑图逻辑符号低电平有效输出信号：Q和Q，是一对互补信号。第六页，共三十五页，编辑于2023年，星期六基本RS触发器一、由与非门组成的基本RS触发器逻辑图RSQQ功能说明00XX不定0101置01010置111QQ保持R称为置0端或复位（RESET）端S称为置1端或置位（SET）端第七页，共三十五页，编辑于2023年，星期六2.逻辑功能1）当R=0，S=1时，触发器置0；01110第八页，共三十五页，编辑于2023年，星期六2.逻辑功能1）当R=0，S=1时，触发器置0；2）当R=1，S=0时，触发器置1；10101第九页，共三十五页，编辑于2023年，星期六2.逻辑功能1）当R=0，S=1时，触发器置0；2）当R=1，S=0时，触发器置1；3）当R=1，S=1时，触发器保持原状态不变。11与门，输入端为1不影响输出，输出看另一个输入端第十页，共三十五页，编辑于2023年，星期六2.逻辑功能1）当R=0，S=1时，触发器置0；2）当R=1，S=0时，触发器置1；3）当R=1，S=1时，触发器保持原状态不变。4）当R=S=0时，触发器状态不定，输出Q=Q=1。这即不是1状态，也不是0状态，会造成逻辑混乱。实际上这种情况是不允许的。因此基本RS触发器有约束条件：R+S=101011第十一页，共三十五页，编辑于2023年，星期六特性表（真值表）现态：触发器接收输入信号之前的状态，也就是触发器原来的稳定状态。次态：触发器接收输入信号之后所处的新的稳定状态。第十二页，共三十五页，编辑于2023年，星期六次态Qn+1的卡诺图特性方程触发器的特性方程就是触发器次态Qn+1与输入及现态Qn之间的逻辑关系式相对相邻第十三页，共三十五页，编辑于2023年，星期六状态图描述触发器的状态转换关系及转换条件的图形称为状态图01×1/1×/10/01/①当触发器处在0状态,即Qn=0时，若输入信号=01或11，触发器仍为0状态；若=10，触发器就会翻转成为1状态。RSRSRS②当触发器处在1状态,即Qn=1时，若输入信号=10或11，触发器仍为1状态；若=01，触发器就会翻转成为0状态。RSRS第十四页，共三十五页，编辑于2023年，星期六波形图反映触发器输入信号取值和状态之间对应关系的图形称为波形图RSQQ置1置0置1置1置1保持不允许第十五页，共三十五页，编辑于2023年，星期六二、由或非门组成的基本RS触发器1.电路结构电路组成：两个或非门的输入和输出交叉耦合而成。输入信号：高电平有效。R置0端，S置1端。基本RS触发器的特点（1）触发器的次态不仅与输入信号状态有关，而且与触发器的现态有关。（2）电路具有两个稳定状态，在无外来触发信号作用时，电路将保持原状态不变。（3）在外加触发信号有效时，电路可以触发翻转，实现置0或置1。（4）在稳定状态下两个输出端的状态必须是互补关系，即有约束条件。第十六页，共三十五页，编辑于2023年，星期六集成基本RS触发器第十七页，共三十五页，编辑于2023年，星期六同步触发器基本RS触发器的触发方式：由输入信号直接控制（电平直接触发）。在实际工作中，要求触发器按一定的节拍翻转。解决措施：加入时钟控制端CP，触发器的状态翻转按CP节拍进行。同步触发器（时钟触发器或钟控触发器）：具有时钟脉冲CP控制的触发器。

CP：控制时序电路工作节奏的固定频率的脉冲信号，一般为矩形波。同步：因为触发器状态的改变与时钟脉冲同步。同步触发器的翻转时刻受CP控制。触发器翻转为何种状态由激励信号决定。第十八页，共三十五页，编辑于2023年，星期六一、同步RS触发器电路结构基本RS触发器+两个钟控门G3、G4构成。钟控端（CP端）：时钟脉冲输入端CP＝1时，工作情况与基本RS触发器相同。第十九页，共三十五页，编辑于2023年，星期六特性表第二十页，共三十五页，编辑于2023年，星期六波形图主要特点（1）时钟电平控制。在CP＝1期间接收输入信号，CP＝0时状态保持不变，与基本RS触发器相比，对触发器状态的转变增加了时间控制。（2）R、S之间有约束。不能允许出现R和S同时为1的情况，否则会使触发器处于不确定的状态。不变不变不变不变不变不变置1置0置1置0不变第二十一页，共三十五页，编辑于2023年，星期六3.驱动表根据触发器现态Qn和次态Qn+1的取值来确定输入信号取值的关系表，称为触发器的驱动表，或称激励表。表中的“X”表示任意值，可以为“0”，也可以为“1”。同步RS触发器驱动表Qn——>Qn+1

RS00

×

001

0

110

1

011

0

×第二十二页，共三十五页，编辑于2023年，星期六4.特性方程触发器次态Qn+1与R、S及现态Qn之间关系的逻辑表达式称为触发器的特性方程。同步RS触发器的次态卡诺图根据特性表可画出同步RS触发器的次态卡诺图，由此得其特性方程为：CP=1期间有效011100××SQnR0001111001第二十三页，共三十五页，编辑于2023年，星期六5.状态转移图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（R、S）的要求。圆圈：触发器的稳定状态；箭头：在CP脉冲作用下状态转移的情况；标注的R、S值：触发器状态转移的条件01R=×S=0R=0S=×R=1S=0R=0S=1第二十四页，共三十五页，编辑于2023年，星期六二、同步D触发器（D锁存器）1.电路结构为了避免同步RS触发器出现R=S=1的情况，在R和S之间接入非门G5，如下图。这就是同步D触发器。G5D11DD第二十五页，共三十五页，编辑于2023年，星期六2.逻辑功能同步D触发器的特性表令同步RS触发器的特性表中S=D，R=，则该表就变为D触发器的特性表将S=D、R=D代入同步RS触发器的特性方程，得同步D触发器的特性方程：CP=1期间有效CPDQn+1说明0×Qn保持原状态不变100输出状态和D相同11第二十六页，共三十五页，编辑于2023年，星期六逻辑功能为：当CP=1时，Qn+1=D；当CP=0时，Qn+1=Qn根据特性表可得到在CP=1时同步D触发器的驱动表为：3.状态转移图及波形图由驱动表可得状态转移图。Qn——>Qn+1D00

001

110

011

1第二十七页，共三十五页，编辑于2023年，星期六集成同步D触发器第二十八页，共三十五页，编辑于2023年，星期六三、同步JK触发器1.电路结构克服同步RS触发器在R=S=1时出现不定状态的另一种方法是将触发器输出端状态反馈到输入端，这时，G3、G4的输出不会同时出现0，从而避免了不定状态的出现。

J、K端相当于同步RS触发器的S、R端。第二十九页，共三十五页，编辑于2023年，星期六2.逻辑功能可将同步JK触发器看成同步RS触发器来分析。有当CP=0时，G3、G4被封锁，保持。当CP=1时，G3、G4解除封锁，输入J、K端的信号可控制触发器的状态当CP=1时，同步JK触发器的特性表如下：JK=00时不变JK=01时置0JK=10时置1JK=11时翻转第三十页，共三十五页，编辑于2023年，星期六当J=K=1时：

Qn=0、=1的0状态，相当于R=Qn=0，S==1，S高电平有效置1，即Qn+1=1；

Qn=1、=0的1状态，相当于R=Qn=1，S==0，R高电平有效置0，即Qn+1=0；每输入一个时钟脉冲CP，触发器的状态变化一次。因此称电路处于计数状态。根据特性表可得CP=1时同步JK触发器的驱动表为：Qn——>Qn+1

J

K00

0

×01

1

×10

×

111

×

0第三十一页，共三十五页，编辑于2023年，星期六4.状态转移图及波形图根据驱动表得状态转移图。3.特性方程根据特性表可画出Qn+1的卡诺图，得：CP=1期间有效01001101KQnJ0001111001第三十二页，共三十五页，编辑于2023年