数字电子技术Chart3课件

数字电子技术Chart_32024/5/13数字电子技术Chart3主要内容3.1时序逻辑基础3.2触发器

数字电子技术Chart3时序逻辑电路的结构、特点、表示方法及分类；触发器的种类、工作原理及分析方法。本章重点数字电子技术Chart34概述逻辑电路可分为两大类：1、组合电路：2、时序电路：由若干逻辑门组成，电路不具记忆能力。电路的输出仅仅与当时的输入有关。存储电路，因而具有记忆能力。电路的输出不仅与当时的输入有关，而且还与电路原来的状态有关。时序逻辑电路是数字逻辑电路的重要组成部分。触发器数字电子技术Chart353.1时序逻辑基础3.1.1时序逻辑电路的结构与特点组合电路存储电路Z1ZjY1YrQ1QrX1Xi输入信号输出信号存储电路的输入输出状态时序逻辑电路中存在反馈，其输出由电路的输入和电路原来的状态共同决定。数字电子技术Chart36逻辑关系方程：X(X1，…Xi)Q(Q1，…Qr)Y(Y1，…Yr)Z(Z1，…Zj)Z＝F1(X，Qn)输出方程 Y＝F2(X，Qn)驱动方程Qn+1＝F3(Y，Qn)状态方程各信号之间的逻辑关系方程组：数字电子技术Chart37Z＝F1(X，Qn)输出方程

Y＝F2(X，Qn)驱动方程Qn+1＝F3(Y，Qn)状态方程逻辑表达式时序电路逻辑功能的描述方法有：2、时序电路的表示方法逻辑表达式、状态表、状态图、时序图和逻辑电路图。数字电子技术Chart38状态表现态次态／输出X=0X=10000/001/00101/010/01010/011/11111/000/0数字电子技术Chart39状态图000110111/11/01/0X/Y1/00/00/00/00/0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。数字电子技术Chart310时序图00010001011100001111000111010100能直观地描述电路输入信号、输出信号及电路状态在时间上的对应关系。

几种描述方式是可以相互转换的。数字电子技术Chart3113.1.2时序逻辑电路的分类1、从控制时序状态的脉冲源来分：时序电路同步：异步：存储电路里所有触发器有一个统一的时钟源没有统一的时钟脉冲数字电子技术Chart3122、从输出信号的特点分：同步时序电路穆尔型：米里型：Z=F1[X,Qn] Z=F1[Qn] 3.1.2时序逻辑电路的分类电路输出仅仅取决于各触发器的状态，而不受电路当时的输入信号影响或没有输入变量，这类电路称为穆尔型。数字电子技术Chart3触发器是构成时序逻辑电路的基本逻辑单元。

触发器由逻辑门加反馈电路构成，电路有两个互补的输出端Q和,其中Q的状态称为触发器的状态。在没有触发信号时，触发器有两个稳定状态（0或1）；外加触发信号后，电路可从一种稳态转换到另一种稳态。3.2触发器数字电子技术Chart3按电路结构分：基本RS触发器同步触发器主从触发器边沿触发器按逻辑功能分：RS触发器：置0、置1、不变、不定JK触发器：置0、置1、翻转、不变D触发器：置0、置1T触发器：翻转、不变时钟触发器触发器的分类：T’触发器：翻转数字电子技术Chart315反馈输入端输出端由两个与非门组成逻辑符号

3.2.1基本RS触发器

1、逻辑电路构成和逻辑符号数字电子技术Chart316

2、工作原理1)无有效电平输入（S=R=1）时，触发器保持稳定状态不变11若初态Qn=1若初态

Qn=0101010113.2.1基本RS触发器数字电子技术Chart3172)在有效电平作用下（S=0、R=1），无论初态Qn为0或1，触发器都会转变为1态。01若初态Qn=1若初态Qn=0101010110

2、工作原理3.2.1基本RS触发器数字电子技术Chart318

3)在有效电平作用下（S=1、R=0），无论初态Qn为0或1，触发器都会转变为0态。10初态Qn=xx10

2、工作原理3.2.1基本RS触发器数字电子技术Chart319

4)当（S=0、R=0）时，无论初态Qn为0或1，触发器状态不定。00此状态为不定状态。为避免不定状态，对输入信号应加S+R=1的约束条件。初态Qn=x11

2、工作原理3.2.1基本RS触发器数字电子技术Chart320SR110011110101011110001010000不定001不定逻辑功能表R+S=1保持置1置0不定3.2.1基本RS触发器3、逻辑功能描述现态次态置1端？置0端？数字电子技术Chart3213.2.1基本RS触发器3、逻辑功能描述状态图

特性方程

数字电子技术Chart322画工作波形的方法：1.根据触发器动作特征确定状态变化的时刻；2.根据触发器的逻辑功能确定Qn+1。011101110111011100不定不变不定置1不变置1不变置0不变工作波形能直观地表示其输入信号与输出的时序关系。

3.2.1基本RS触发器3、逻辑功能描述数字电子技术Chart3逻辑电路构成：1000110Qn+1RS功能Qn功能表01置1110110置000011101××不定00保持0101用或非门组成的基本RS触发器S仍然称为置1输入端，但为高电平有效。R仍然称为置0输入端，也为高电平有效。数字电子技术Chart3波形分析：

逻辑符号：由于该触发器的触发信号是高电平有效，因此在逻辑符号的输入端处没有小圆圈。高电平有效数字电子技术Chart3基本RS触发器的特点总结：（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和必须是互补关系，即有约束条件。（5）R为复位输入端，S为置位输入端，可以是低电平有效，也可以是高电平有效，取决于触发器的结构。在数字电路中，凡根据输入信号R、S情况的不同，具有置0、置1和保持功能的电路，都称为RS触发器。数字电子技术Chart326SRS接BS接A悬空时间S接A振动S悬空时间接B振动SR例1：数字电子技术Chart327逻辑符号电路结构1、同步RS触发器

3.2.2钟控触发器

给触发器加一个时钟控制端CP，只有在CP端上出现时钟脉冲的有效电平时，触发器的状态才能改变。这种触发器称为钟控触发器，也叫同步触发器

。数字电子技术Chart328S=0，R=0：Qn+1=QnS=1，R=0：Qn+1=1S=0，R=1：Qn+1=0

S=1，R=1：Qn+1=ФCP=1：CP=0：状态不变01&&&&状态发生变化。

工作原理：1、同步RS触发器数字电子技术Chart329RS触发器次态卡诺图1)逻辑功能表

（CP=1）SRQnQn+1说明000001状态不变001101状态同S110001状态同S111101－－状态不定

2)特性方程

（约束条件）111þýü1、同步RS触发器逻辑功能：数字电子技术Chart330

3)状态转换图

10S=0R=1S=1R=0S=xR=0S=0R=x逻辑功能表SRQnQn+1说明000001状态不变001101状态同S110001状态同S111101－－状态不定111þýü任何电路结构的RS触发器都有与此相同的功能表、特性方程及状态转换图。1、同步RS触发器逻辑功能：数字电子技术Chart331

S R Qn+1

0 0 Qn

0 1 0 1 0 1 1 1 Ф

同步RS触发器真值表在CP为低电平期间，触发器的状态不变。在CP为高电平期间，R、S信号影响触发器的状态。1、同步RS触发器4)工作波形：数字电子技术Chart332特点总结：1、同步RS触发器（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。数字电子技术Chart333逻辑符号电路结构2、同步JK触发器电路结构与逻辑符号

：数字电子技术Chart3342、同步JK触发器逻辑功能：1)逻辑功能表JK=00时不变JK=01时置0JK=10时置1JK=11时翻转数字电子技术Chart3（CP=1期间有效）352、同步JK触发器逻辑功能：

2)特性方程

3)状态图

数字电子技术Chart3362、同步JK触发器逻辑功能：

4)工作波形数字电子技术Chart337逻辑符号电路结构3、同步D触发器电路结构与逻辑符号

：数字电子技术Chart3383、同步D触发器逻辑功能：1)功能表CPDQnQn+1功能0××Qn保持10010100置011011111置1D=0时置0D=1时置1数字电子技术Chart3（CP=1期间有效）393、同步D触发器逻辑功能：

2)特性方程

3)状态图

数字电子技术Chart3403、同步D触发器逻辑功能：

4)工作波形数字电子技术Chart341逻辑符号电路结构4、同步T触发器电路结构与逻辑符号

：数字电子技术Chart3424、同步T触发器逻辑功能：1)功能表CPTQnQn+1功能0××Qn保持10010101保持11011110翻转T=0时保持T=1时翻转数字电子技术Chart3（CP=1期间有效）434、同步T触发器逻辑功能：

2)特性方程

3)状态图

数字电子技术Chart3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

空翻数字电子技术Chart3451、由两个同步RS触发器组成的主从RS触发器SCPRG8G7G9G5G6&&&&&&&&1QQG3G1G2G4主触发器从触发器1&&&&Q’Q’主触发器根据R、S的状态触发翻转0从触发器的状态不受影响01&&&&主触发器的状态不受R、S的影响从触发器据Q’、Q’的状态翻转1SC11RQQ逻辑符号触发器在时钟脉冲的负跳沿触发翻转，输入信号在CP高电平时加入。功能与同步RS触发器的功能一样。动作特征：CP的高电平期间存储信号，在CP的低电平到来时触发器状态变化。3.2.3主从触发器数字电子技术Chart346特点总结：1、主从RS触发器（1）具有防空翻能力。采用主从控制结构，从根本上解决了输入信号直接控制的问题，具有CP＝1期间接收输入信号，CP下降沿到来时触发翻转的特点。（2）R、S之间仍然存在着约束问题。在CP＝1期间，输入信号R和S不能同时为1，即主从RS触发器仍受SR=0的约束。数字电子技术Chart347主从RS触发器SR

电路结构：由主从RS触发器和信号控制门组成。主触发器从触发器逻辑符号2、主从JK触发器数字电子技术Chart348低电平触发在高电平处接收输入信号在CP脉冲的高电平期间将输入信号存储于主触发器。在CP脉冲的低电平到来时发生状态变化。工作波形：2、主从JK触发器数字电子技术Chart349特点总结：2、主从JK触发器（1）具有防空翻能力。采用主从控制结构，从根本上解决了输入信号直接控制的问题，具有CP＝1期间接收输入信号，CP下降沿到来时触发翻转的特点。（2）输入信号J、K之间没有约束。（3）存在一次变化问题。即主从JK触发器中的主触发器，在CP＝1期间其状态能且只能变化一次，这种变化可以是J、K变化引起，也可以是干扰脉冲引起，因此其抗干扰能力尚需进一步提高。数字电子技术Chart30101011101101101001101由此看出，主从JK触发器在CP=1期间，主触发器只变化（翻转）一次，这种现象称为一次变化现象。主从JK触发器的一次变化现象：数字电子技术Chart3512、主从JK触发器工作波形：主从JK触发器的特点：当Q=0时，主触发器在CP=1期间只能接受一次置1信号；当Q=1时，主触发器在CP=1期间只能接受一次置0信号.P84（带直接或异步清零端和置1端的主从JK触发器符号）数字电子技术Chart352电路结构和逻辑符号

逻辑图逻辑符号预置端清零端10100111111110SD、RD分别为直接置1和置0信号，低电平有效。基本RS触发器1、维持阻塞D触发器

3.2.4边沿触发器数字电子技术Chart353SD=RD=1&&01111Qn+1=Qn&&DDCP=0

CP=0

期间D信号存于Q61、维持阻塞D触发器

工作原理：

数字电子技术Chart354CP由0变1&&DDDDDD在CP脉冲的上升沿到来时，触法器的状态改变，且与D信号相同SD=RD=11、维持阻塞D触发器

工作原理：

数字电子技术Chart355SD=RD=1CP=1&DD1若Q3=0，Q4=1

0110置0维持线，置1阻塞线1011、维持阻塞D触发器

工作原理：

数字电子技术Chart356CP=1&DD1若Q3=1，Q4=0

100置1维持线，置0阻塞线1&1SD=RD=1

11、维持阻塞D触发器

工作原理：

数字电子技术Chart357

逻辑功能表000010101111特性方程Qn+1=D状态转换图D1、边沿D触发器

逻辑功能：

3.2.4边沿触发器逻辑符号数字电子技术Chart358边沿D触发器状态变化产生在时钟脉冲的触发沿，其次态决定于该时刻前瞬间输入信号D。工作波形：1、边沿D触发器

数字电子技术Chart359特点总结：（1）边沿触发，无空翻现象，也无一次变化问题。（2）抗干扰能力极强，工作速度很高。

1、边沿D触发器

数字电子技术Chart360下降沿触发的边沿JK触发器上升沿触发的边沿JK触发器逻辑符号：2、边沿JK触发器

数字电子技术Chart361工作波形：2、边沿JK触发器

数字电子技术Chart362特点总结：（1）边沿触发，无空翻现象，也无一次变化问题。（2）抗干扰能力极强，工作速度很高。

（3）功能齐全，使用方便灵活。2、边沿JK触发器

数字电子技术Chart363

1.集成基本RS触发器以TTL集成触发器74LS279为例，每片中包含四个独立的由与非门构成的基本RS触发器。其中第一和第三个触发器各有两个S’端，在其中任一端上输入低电平均能将触发器置1。3.2.5集成触发器数字电子技术Chart3642.集成主从RS触发器74LS71

逻辑符号引脚分布图

该触发器分别有三个S端和三个R端，分别为与逻辑关系，即1R=R1·R2·R3，1S=S1·S2·S3。3.2.5集成触发器数字电子技术Chart365逻辑符号引脚图预置输入端清零输入端高速CMOS双JK触发器属于负跳沿触发的边沿触发器主从TTL的7476、74H76、边沿TTL74LS76等，功能都一样。3.集成主从JK触发器HC763.2.5集成触发器数字电子技术Chart3特点：（1）有3个J端和3个K端，它们之间是与逻辑关系。（2）带有直接置0端RD和直接置1端SD，都为低电平有效，不用时应接高电平。（3）为主从型结构，CP下跳沿触发。3.集成主从JK触发器74LS723.2.5集成触发器数字电子技术Chart3特点：（1）单输入端的双D触发器。（2）它们都带有直接置0端RD和直接置1端SD，为低电平有效。（3）为CMOS边沿触发器，CP上升沿触发。4.集成边沿D触发器3.2.5集成触发器数字电子技术Chart3①74LS112为CP下降沿触发。②CC4027为CP上升沿触发，且其异步输入端RD和SD为高电平有效。注意5.集成边沿JK触发器3.2.5集成触发器数字电子技术Chart3将JK触发器的J和K相连作为T输入端就构成了T触发器。T触发器特性方程：00011011T

Qn0110Qn+1功能

T触发器的功能表

Qn+1=QnQn+1=Qn6.T触发器3.2.5集成触发器数字电子技术Chart3

当T触发器的输入端为T=1时，即为T’触发器。T’触发器的特性方程：CPQ1CP7.T’触发器3.2.5集成触发器数字电子技术Chart371异步输入端数字电子技术Chart31.用JK触发器转换成其他功能的触发器（