计算机学院《数字逻辑》5

第五章触发器(Flip-FIop)

•5.1概述

・5.2基本R—S触发器

•5.3常用的时钟控制触发器

•5.4集成触发器

•5.5不同类型触发器的相互转换

5.1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)。触发器应具备以下特点：

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、G)

当Q=1(Q=Q)时称触发器存储了当“；

当Q=0(Q=1)时称触发器存储了“0”。

3、有一组控制(激励、驱动)输入。

4、或许有定时(时钟)端CP(ClockPulse)o

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中

表示；触发器接收输入信号之后的状态叫做次态用

Qn*表示。现态和次态是两个相邻离散时间里触发言

输出端的状态。

7、GT1与GT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。

5.2基本R-S触发器

5.2.1与非门构成的R-S触发器

2、状态转换表

QnSRQn+1诵注释

0001*r禁用

■■11r、

00110

01001复位

01101保持

1001*r禁用

101101・1■],

11001复位

11110保持

3、特征方程（次态方程）

S+R=l（约束条件）

4、时序图

S

R

5.2.2或非门构成的R-S触发器

1、电路结构

2、状态转换表

QnSRQn+1Qn+1注释

00001保持

00101复位

01010置位

0110*0*禁用

10010保持

10101复位

11010置位

1110*0*禁用

3、特征方程

n+in

「Q=s+RQ

乂

SR=O（约束条件）

时序图

从以上分析可知，与非门和或非门构成的R—S

触发器的特征方程可统一为：

Qn+i=S+RQn

M+无=1（与非门结构的约束条件）

SR=Q（或非门结构的约束条件）

5.3常用的时钟控制触发器

5.3.1钟控R-S触发器

1、电路结构

SCPR

2、特征方程

n

「Q〃+i=S+RQ(CP=1)

Y

JS•火=0(约束条件)

钟控R-S触发器使同步工作成为可能，但仍然存

在约束条件。且在CP为“1”期间，若RS发生了

化，贝IJQ端也随之变化（空翻问题）。

CP

S

R

Qn

sCPR

主从RS触发器逻辑符号

2、状态转换表

QnSRQn+1注释

0000保持

0010.丁■0

0101.丁■1

0111禁用

1001保持

1010

1101.丁■1

111禁用

3、特征方程

「=S+RQn

Y

JS-R=o（约束条件）

主-从RS触发器解决了空翻问题，主触发器的状

态取决于CP从“1”变为“0”之前RS的状态。

CP从“1”变为“0”之前RS的状态为00,贝Iji

考察RS=00之前的状态。

5.3.3D触发器

1、电路结构।i_

若CP=O।&iAnnG2

==

G3G41g\4

G3EM\9G4

Qn+1=QnC

0r

若CP=1CP

n+1

D=0；G3=1；G4=0Q=0

电路结构

n+1n

CP=O；D=0G3=1G4nG5=0G6=1Q=QCP

八

n+1

CP=1；D=0G3=1G4=0G5=0G6=1Q=0

n+1nCP

CP=O；D=1G3nG4nG5=1G6=0Q=Q

J

CP=1；D=1G3=0G4nG5=1G6=0Qn心二1

2、状态转换表

5.3.4J-K触发器

1、电路结构

2、状态转换表

3、特征方程

上述J-K触发器消除了约束条件,但未解决空翻

问题.故提出了主从J-K触发器.

1、电路结构

Q

从触发器

主触发器

3、特征方程

Qn+i=JQn+KQn

4、简化表

JKQn+1

00Qn

010

101

11邮

5、状态图

10

01

11

6、时序图

主从

边沿

在主从J-K触发器结构中,若CP为“1”期间JK

生了变化，则发生过变化的JK值看成“1”。

主从J-K触发器的一次

变化问题：

在在为“1”期间,

主触发器仅能翻转一次

的现象称一次变化。

造成的原因是状态互补

的Q和。分别引回到了门

G7和Gg的输入，使门G7和

Gg总有一个是被封锁的。

K

一次变化问题降低了主从JK触发器的抗干扰能力

因为如果在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，其他的状态都不会

有影响。

因此在使用主从JK触发器时，一般都要求在CPF

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。

由于主从J-K触发器存在一次变化问题，故工程.

逐渐由边沿型J-K触发器取代了主从型J-K触发器。

5.4集成触发器

5.4.1集成D触发器

1＞逻辑图

DSDQ

2、特征方程CP>

用°

(1)同步工作时

Qn+i=D(CP—n_)

无＞=1(约束条件)

⑵异步工作时

n+in

Q=SD+RDQ

藻+瓦=1（约束条件）

3、时序图（时间图）

5.4.2J-K触发器

1、逻辑图—JSDQ

CPc>

2、特征方程

~KRpQ

(1)同步工作时-r-

n

。〃+1=JQ+KQ〃(CPT-T)

SD-RD=1(约束条件)

⑵异步工作时

n+in

Q=SD+RDQ

S。+RD=1（约束条件）

3、时序图（时间图）

Q?O

5.4.3其它功能的触发器

1、T触发器

TSQ

(1)逻辑图D

⑵状态转换表CP

RQ

TQnQn+1D

T-

000

011

101

110

(3)特征方程

Qn+X=T@Qn

T触发器无产品，一般由J-K触发器来实现其功能。

2、T、触发器（翻转触发器）

T'触发器由J-K触发器或D触发器构成。其特征方

程为：Qn+X=e7

CP!!!!!!一

n

Q-------1I--1I--1一

JK触发器构成的T'触发器（波形图）

onJ—।—i—i—i—i—

D触发器构成的T、触发器（波形图）

5.5不同类型触发器的转换

1、J*触发器转换为D触发器、R-S触发器

(1)J-K触发器转换为D触发器

J*触发器：0"+i=咬+&"

D触发器：Qn+X=D=D(Qn+Qn)=DQn+DQn

得：J=DK=D

Q

CP

(2)上1(触发器转换为入5触发器

JK触发器：Qn+X=JQ"+KQn

RS触发器：。油=8+无。=义。"+逑)+&〃

=SQn+SQn+RQn=SQn+SRQn

Qn+i=S+RQn=S{Qn+2")+RQn

=SQn+SQ;+RQn=SQ