数电 锁存器触发器

数电课件锁存器触发器第1页，课件共61页，创作于2023年2月教学基本要求1、掌握锁存器、触发器的电路结构和工作原理2、熟练掌握SR触发器、JK触发器、D触发器及T触发器的逻辑功能3、正确理解锁存器、触发器的动态特性第2页，课件共61页，创作于2023年2月1、时序逻辑电路与锁存器、触发器：

时序逻辑电路:概述锁存器和触发器是构成时序逻辑电路的基本逻辑单元。结构特征:由组合逻辑电路和存储电路组成,电路中存在反馈。工作特征：时序逻辑电路的工作特点是任意时刻的输出状态不仅与该当前的输入信号有关，而且与此前电路的状态有关。第3页，课件共61页，创作于2023年2月5.1

双稳态存储单元电路5.1.1

双稳态的概念5.1.2

双稳态存储单元电路第4页，课件共61页，创作于2023年2月2、锁存器与触发器共同点：具有0和1两个稳定状态，一旦状态被确定，就能自行保持。一个锁存器或触发器能存储一位二进制码。

不同点：锁存器---对脉冲电平敏感的存储电路，在特定输入脉冲电平作用下改变状态。触发器---对脉冲边沿敏感的存储电路，在时钟脉冲的上升沿或下降沿的变化瞬间改变状态。

CP

CP

第5页，课件共61页，创作于2023年2月5.1双稳态存储单元电路5.1.1

双稳态的概念第6页，课件共61页，创作于2023年2月反馈5.1.2双稳态存储单元电路Q端的状态定义为电路输出状态。电路有两个互补的输出端1.

电路结构第7页，课件共61页，创作于2023年2月2、数字逻辑分析——电路具有记忆1位二进制数据的功能。

如Q=1如Q=01001101100第8页，课件共61页，创作于2023年2月3.模拟特性分析

I1

=

O2

O1=

I2图中两个非门的传输特性第9页，课件共61页，创作于2023年2月5.2.1SR锁存器5.2锁存器5.2.1D锁存器第10页，课件共61页，创作于2023年2月5.2.1SR锁存器5.2锁存器1.基本SR锁存器初态：R、S信号作用前Q端的状态，初态用Qn表示。次态：R、S信号作用后Q端的状态次态用Qn+1表示。第11页，课件共61页，创作于2023年2月1)工作原理R=0、S=0状态不变00若初态Qn=1101若初态

Qn=001000第12页，课件共61页，创作于2023年2月无论初态Qn为0或1，锁存器的次态为为1态。信号消失后新的状态将被记忆下来。01若初态Qn=1101若初态Qn=0010010R=0、S=1置1第13页，课件共61页，创作于2023年2月无论初态Qn为0或1，锁存器的次态为0态。信号消失后新的状态将被记忆下来。10若初态Qn=1110若初态Qn=0100101R=1、S=0置0第14页，课件共61页，创作于2023年2月1100S=1、R=1无论初态Qn为0或1，触发器的次态、都为0。状态不确定约束条件:SR=0当S、R同时回到0时，由于两个与非门的延迟时间无法确定，使得触发器最终稳定状态也不能确定。触发器的输出既不是0态，也不是1态第15页，课件共61页，创作于2023年2月3）工作波形第16页，课件共61页，创作于2023年2月4）用与非门构成的基本SR锁存器、c.国标逻辑符号a.电路图b.功能表

不定10010100101不变11不变Q约束条件:

S+R=0第17页，课件共61页，创作于2023年2月例运用基本SR锁存器消除机械开关触点抖动引起的脉冲输出。第18页，课件共61页，创作于2023年2月第19页，课件共61页，创作于2023年2月2.逻辑门控SR锁存器电路结构

国标逻辑符号简单SR锁存器使能信号控制门电路第20页，课件共61页，创作于2023年2月2、工作原理

S=0，R=0：Qn+1=Qn

S=1，R=0：Qn+1=1

S=0，R=1：Qn+1=0

S=1，R=1：Qn+1=ФE=1：E=0：状态发生变化。状态不变Q3=SQ4=R第21页，课件共61页，创作于2023年2月的波形。逻辑门控SR锁存器的E、S、R的波形如下图虚线上边所示，锁存器的原始状态为Q=0，试画出Q3、Q4、Q和Q第22页，课件共61页，创作于2023年2月5.2.2D锁存器1.逻辑门控D锁存器国标逻辑符号逻辑电路图第23页，课件共61页，创作于2023年2月=SS=0R=1D=0Q=0D=1Q=1E=0不变E=1=

DS=1R=0D锁存器的功能表置10111置01001保持不变不变×0功能QDEQ逻辑功能第24页，课件共61页，创作于2023年2月2.传输门控D锁存器

(c)E=0时(b)E=1时(a)电路结构TG2导通，TG1断开

TG1导通，TG2断开Q=DQ不变第25页，课件共61页，创作于2023年2月(c)

工作波形第26页，课件共61页，创作于2023年2月3.D锁存器的动态特性定时图:表示电路动作过程中，对各输入信号的时间要求以及输出对输入信号的响应时间。

第27页，课件共61页，创作于2023年2月74HC/HCT373八D锁存器

4.

典型集成电路第28页，课件共61页，创作于2023年2月74HC/HCT373的功能表工作模式输入内部锁存器状态输出LEDnQn使能和读锁存器

（传送模式）LHLLLLHHHH锁存和读锁存器LLL*LLLLH*HH锁存和禁止输出H×××高阻H×××高阻L*和H*表示门控电平LE由高变低之前瞬间Dn的逻辑电平。第29页，课件共61页，创作于2023年2月第30页，课件共61页，创作于2023年2月第31页，课件共61页，创作于2023年2月5.3触发器的电路结构和工作原理5.3.1主从触发器5.3.2维持阻塞触发器*5.3.3利用传输延时的触发器5.3.4触发器的动态特性第32页，课件共61页，创作于2023年2月5.3触发器的电路结构和工作原理1.锁存器与触发器锁存器在E的高(低)电平期间对信号敏感触发器在CP的上升沿(下降沿)对信号敏感第33页，课件共61页，创作于2023年2月5.3触发器的电路结构和工作原理主锁存器与从锁存器结构相同1.电路结构5.3.1主从触发器TG1和TG4的工作状态相同TG2和TG3的工作状态相同第34页，课件共61页，创作于2023年2月2.由传输门组成的CMOS边沿D触发器

工作原理：TG1导通，TG2断开——输入信号D送入主锁存器。TG3断开，TG4导通——从锁存器维持在原来的状态不变。(1)CP=0时:

=1，C=0，Q跟随D端的状态变化，使Q=D。

第35页，课件共61页，创作于2023年2月工作原理：(2)CP由0跳变到1

:

=0，C=1，触发器的状态仅仅取决于CP信号上升沿到达前瞬间的D信号TG3导通，TG4断开——从锁存器Q的信号送Q端。TG1断开，TG2导通——输入信号D不能送入主锁存器。主锁存器维持原态不变。

第36页，课件共61页，创作于2023年2月。

2.典型集成电路74HC/HCT74中D触发器的逻辑图第37页，课件共61页，创作于2023年2月

74HC/HCT74的功能表LHH↑HHHLL↑HHQn+1DCPHH××LLHL××LHLH××HLQDCP输出输入国标逻辑符号74HC/HCT74的逻辑符号和功能表具有直接置1、直接置0，正边沿触发的D功能触发器第38页，课件共61页，创作于2023年2月5.3.2维持阻塞触发器1.电路结构与工作原理

C置0维持线响应输入D和CP信号根据确定触发器的状态第39页，课件共61页，创作于2023年2月4

CP=0011DD

G11

&

CP

Q1

&

G2

G33

&

&

&

G5

Q2

Q3

S

R

Q4

D

G6Q

Q

&

2、工作原理

Qn+1=QnD信号进入触发器,为状态刷新作好准备Q1=DQ4=DD信号存于Q4G4第40页，课件共61页，创作于2023年2月4

当CP

由0跳变为101DD

G1

&

CP

Q1

&

G2

G3

&

&

&

G5

Q2

Q3

S

R

GQ4

D

G6

Q

Q

&

100DD在CP脉冲的上升沿，触法器按此前的D信号刷新第41页，课件共61页，创作于2023年2月4

当CP=1在CP脉冲的上升沿到来瞬间使触发器的状态变化D信号不影响、的状态，Q的状态不变

G1

&

CP

Q1

&

G2

G3

&

&

&

G5

Q2

Q3

S

R

GQ4

D

GQ

Q

&

101置1维持线置0阻塞线1100第42页，课件共61页，创作于2023年2月2.典型集成电路-----74LS74

第43页，课件共61页，创作于2023年2月5.3.3利用传输延迟的触发器&&&&&&≥1≥1CPJKQQG3G4G12G13G23G22G11G21SR第44页，课件共61页，创作于2023年2月5.3.4

触发器的动态特性动态特性反映其触发器对输入信号和时钟信号间的时间要求，以及输出状态对时钟信号响应的延迟时间。建立时间保持时间脉冲宽度传输延时时间传输延时时间第45页，课件共61页，创作于2023年2月保持时间tH

：保证D状态可靠地传送到Q建立时间tSU：保证与D相关的电路建立起稳定的状态，使触发器状态得到正确的转换。最高触发频率fcmax

：触发器内部都要完成一系列动作，需要一定的时间延迟，所以对于CP最高工作频率有一个限制。触发脉冲宽度tW

：保证内部各门正确翻转。传输延迟时间tPLH和tPHL

：时钟脉冲CP上升沿至输出端新状态稳定建立起来的时间第46页，课件共61页，创作于2023年2月5.4.1D触发器5.4

触发器的逻辑功能5.4.2JK触发器5.4.3SR

触发器5.4.4D

触发器功能的转换5.4.2T触发器第47页，课件共61页，创作于2023年2月5.4

触发器的逻辑功能不同逻辑功能的触发器国际逻辑符号D触发器JK触发器T触发器SR触发器第48页，课件共61页，创作于2023年2月5.4.1D

触发器1.特性表

Qn

DQn+10000111001112.特性方程Qn+1=D

3.状态图以触发器的现态和输入信号为变量，以次态为函数，描述它们之间逻辑关系的真值表第49页，课件共61页，创作于2023年2月3.状态转换图翻转10011111置111010011置000011100状态不变01010000说明Qn+1QnKJ1.特性表2.特性方程5.4.2JK

触发器第50页，课件共61页，创作于2023年2月例5.4.1设下降沿触发的JK触发器时钟脉冲和J、K信号的波形如图所示试画出输出端Q的波形。设触发器的初始状态为0。第51页，课件共61页，创作于2023年2月5.4.3T触发器特性方程状态转换图特性表011101110000T逻辑符号第52页，课件共61页，创作于2023年2月4.T′触发器国际逻辑符号特性方程时钟脉冲每作用一次，触发器翻转一次。第53页，课件共61页，创作于2023年2月5.4.4SR

触发器1.特性表

2.特性方程3.状态图Qn

SRQn+1000000100101011不确定100110101101111不确定

SR