触发器的基本知识与应用

关于触发器的基本知识与应用4.1

概述第2页,共70页，星期六，2024年，5月一、触发器的基本特性和作用

基本特性(1)有两个稳定状态(简称稳态)，可用来表示逻辑

0

和

1。(2)在输入信号作用下，触发器的两个稳定状态可相互转换

(称为状态的翻转)。

输入信号消失后，新状态可长期保持下来，因此具有记忆功能，可存储二进制信息。第3页,共70页，星期六，2024年，5月触发器的作用:

触发器有记忆功能，由它构成的电路在某时刻的输出不仅取决于该时刻的输入，还与电路原来状态有关。门电路无记忆功能，由它构成的电路在某时刻的输出完全取决于该时刻的输入，与电路原来状态无关。触发器和门电路是构成数字电路的基本单元。第4页,共70页，星期六，2024年，5月二、触发器的类型

根据逻辑功能可分为：

RS

触发器

D

触发器

JK

触发器

T

触发器

T

触发器根据触发方式可分为：

电平触发器边沿触发器主从触发器根据电路结构可分为：基本

RS

触发器同步触发器主从触发器边沿触发器第5页,共70页，星期六，2024年，5月三、触发器逻辑功能的描述方法主要有特性表、特性方程、驱动表(又称激励表)状态转换图波形图(又称时序图)第6页,共70页，星期六，2024年，5月4.2触发器电路的结构

及动作特点第7页,共70页，星期六，2024年，5月4.2.1基本

RS触发器

(一)由与非门组成的基本

RS触发器

1.电路结构及逻辑符号QQSDRDG1G2SDRDQQQ=1，Q=0时，称为触发器的1状态，记为Q=1；Q=0，Q=1时，称为触发器的0状态，记为Q=0。互补输出端，正常工作时，它们的输出

状态相反交叉耦合连接信号输入端第8页,共70页，星期六，2024年，5月工作原理QQSDRDG1G211011000SDRD

功能说明输入QQ输出2.工作原理及逻辑功能011110

触发器置010第9页,共70页，星期六，2024年，5月2.工作原理及逻辑功能QQSDRDG1G211011000SDRD功能说明输入QQ输出100111

触发器置010

触发器置101第10页,共70页，星期六，2024年，5月2.工作原理及逻辑功能QQSDRDG1G211011000SDRD

功能说明输入QQ输出11

触发器置010

触发器置101

触发器保持原状态不变不变&&G1门输出G2门输出第11页,共70页，星期六，2024年，5月2.工作原理及逻辑功能QQSDRDG1G2

输出状态不定(禁用)不定11011000SDRD功能说明输入QQ输出

触发器置010

触发器置101

触发器保持原状态不变不变0011第12页,共70页，星期六，2024年，5月QQSDRDSRRDSD基本RS触发器逻辑图第13页,共70页，星期六，2024年，5月3.逻辑功能的特性表描述次态现态指触发器在输入信号变化前的状态，用Qn

表示指触发器在输入信号变化后的状态，用Qn+1表示触发器次态与输入信号和电路原有状态之间关系的真值表。第14页,共70页，星期六，2024年，5月00001×触发器状态不定0×1010100触发器置000101101触发器置1111110011触发器保持原状态不变说明Qn+1QnSDRD基本RS触发器特性表的简化表示Qn11101010不定00Qn+1SDRD与非门组成的基本RS触发器特性表

置0端RD和置1端SD低电平有效。禁用RD=SD=0注意第15页,共70页，星期六，2024年，5月波形分析举例解：[例]设下图中触发器初始状态为

0，试对应输入波形画出

Q和

Q的波形。QQSDRDSRSDRD保持初态为0，故保持为0。置

0保持QQ置

1第16页,共70页，星期六，2024年，5月(二)基本

RS触发器的两种形式特性表Qn11101010不定00Qn+1SDRD不定11001110Qn00Qn+1SDRDQQSDRDSRQQSDRDSR逻辑符号置0、置1信号低电平有效置0、置1信号高电平有效注意：确定输入信号是低电平有效还是高电平有效第17页,共70页，星期六，2024年，5月(三)基本

RS触发器的优缺点优点缺点电路简单，是构成各种触发器的基础。1.输出受输入信号直接控制，不能定时控制；2.有约束条件。第18页,共70页，星期六，2024年，5月4.2.2同步RS触发器

实际工作中，触发器的工作状态不仅要由触发输入信号决定，而且要求按照一定的节拍工作。为此，需要增加一个时钟控制端CP。具有时钟脉冲控制的触发器称为时钟触发器，又称钟控触发器。第19页,共70页，星期六，2024年，5月&&

SCPRQQ1）CP：时钟脉冲是一系列的高低电平2）CP=0，3）CP=1，触发器的状态随R、S的变化而变化触发器的状态保持不变(一)同步

RS触发器

1.电路结构与工作原理

第20页,共70页，星期六，2024年，5月QQ1SC11R

QQG1G2SRG3G4CPQ3Q4不定11001110Qn00Qn+1SRRS功能SSDRRDRDSD2.逻辑功能与逻辑符号

异步置0端RD和异步置1端SD不受CP控制。实际应用中，常需要利用异步端预置触发器值(置0或置1)，预置完毕后应使RD=SD=1。第21页,共70页，星期六，2024年，5月RDCPRQQ1SSC1CPR1RRSVCCRDS解：例：试对应输入波形画出下图中

Q端波形。QVCCRDRD第22页,共70页，星期六，2024年，5月(二)同步

D触发器

1.电路结构、逻辑符号和逻辑功能

DQQ1S1RC1CPQQ1DDC1CPCPDQn+1说明10101置0置10Qn不变同步D触发器功能表

第23页,共70页，星期六，2024年，5月解：例：

试对应输入波形画出下图中

Q端波形(设触发器初始状态为

0。QQ1DDC1CPDCPQ第24页,共70页，星期六，2024年，5月(三)同步

JK触发器

QQ1S1RC1CP功能表

JK电路结构QQ1JJC1CP1KK逻辑符号1说明Qn+1KJCP不变Qn00置0010翻转11置1101不变Qn××0Qn第25页,共70页，星期六，2024年，5月解：例：

设触发器初始状态为

0，试对应输入波形画出Q端波形。JCPQQ1JJC1CPK1KKQ第26页,共70页，星期六，2024年，5月(四)同步触发器的特点1、同步触发器的触发方式为电平触发式2、同步触发器的共同缺点是存在空翻

空翻可导致电路工作失控。第27页,共70页，星期六，2024年，5月触发器的类型分析

根据逻辑功能：

RS

触发器

D

触发器

JK

触发器根据电路结构：

基本

RS

型同步型CP空翻问题QQSDRDSRQQ1JJC1CP1KK？第28页,共70页，星期六，2024年，5月无空翻触发器

第29页,共70页，星期六，2024年，5月一、电路结构与工作原理1CPSRQF1F21、F1为主触发器，F2为从触发器2、CP=1，F1工作，F2不工作，从触发器状态保持不变；3、CP=0，F2工作，F1不工作，主触发器状态保持不变；4、触发器的状态只在CP下降沿发生变化；5、特性表与同步型一致。4.2.3主从触发器

第30页,共70页，星期六，2024年，5月二、动作特点4、置位端与复位端不能同时作用，其约束条件为：SR=01、触发器的状态在CP一个周期内只在下降沿发生一次变化2、如果CP=1期间，输入信号不发生变化，触发器的状态在CP下降沿按特性表发生变化3、如果CP=1期间，输入信号发生变化，触发器的状态在CP下降沿按主触发器状态发生变化QQ1SSC1CP1RR第31页,共70页，星期六，2024年，5月主从

RS

触发器主从

JK

触发器主从触发器逻辑图QQ1JJC1CP1KKQQ1SSC1CP1RR第32页,共70页，星期六，2024年，5月三、主从JK触发器JKQnQn+100000011010001101001101111011110&&JCPKQ第33页,共70页，星期六，2024年，5月主从JKF特性表JKQnQn+100000011010001101001101111011110JKQn+1功能描述00Qn保持010复位101置位11翻转主从JKF功能表QQ1JJC1CP1KK第34页,共70页，星期六，2024年，5月CPtJtQtKt如果CP=1期间，输入信号不发生变化，触发器的状态在CP下降沿按特性表发生变化QQ1JJC1CP1KK第35页,共70页，星期六，2024年，5月CPtJtQ如果CP=1期间，输入信号发生变化，触发器的状态在CP下降沿按主触发器状态发生变化Ktt1CPJ

KQF1F2&&第36页,共70页，星期六，2024年，5月4.2.4边沿触发器

TTL

维持阻塞

D

触发器(通常上升沿触发)TTL

边沿

JK触发器(通常下降沿触发)CMOS

边沿

D

触发器和边沿

JK

触发器(通常上升沿触发)第37页,共70页，星期六，2024年，5月1、维持-阻塞边沿型触发器电路结构与工作原理CPDF3F2F1第38页,共70页，星期六，2024年，5月CPDF3F2F1CP=0时，触发器的状态保持不变011101001CP=1，D=0D=1D=1Q=0第39页,共70页，星期六，2024年，5月CPDF3F2F1011110110CP=1，D=1D=0D=0Q=11第40页,共70页，星期六，2024年，5月2、CMOS边沿型触发器电路结构与工作原理

TG2CPCP1

TG1CPCPCPCP

TG3CPCP

TG4D111QQ’Q’Q’主触发器从触发器第41页,共70页，星期六，2024年，5月

TG2CPCP1

TG1CPCPCPCP

TG3CPCP

TG4D111QQ`Q`Q`CP=0时，Q`跟随D的变化，从触发器的Q保持不变10101010CP=1时，Q`不跟随D的变化且保持不变，从触发器的Q跟随Q`变化10100101第42页,共70页，星期六，2024年，5月特性表DQn+10101

动作特点：1、触发器的状态在CP一个周期内只在上升沿发生一次变化；2、触发器的状态只取决于CP上升沿时该输入信号的状态，与之前状态无关。QQC1CP1DD第43页,共70页，星期六，2024年，5月QQC1CP1DDCP触发的边沿D触发器C1QQC1CPD具有异步端的边沿

D

触发器1DSSDRRDRRDSSD执行

Qn+1

=

D11↑11在CP

时刻00↑11Qn×111保持不变Qn×011禁用不定态××00异步置11××01异步置00××10说明Qn+1DCPSDRD异步端低电平有效的

上升沿触发式D

触发器功能表3、边沿触发器逻辑图第44页,共70页，星期六，2024年，5月QQ1JJCP1KKC1CP触发的边沿JK触发器C1QQ1JJCP1KKC1CP触发的边沿JK触发器C1CP↑触发的边沿

JK

触发器

QQ1JJCP1KKRSC1RDSDQQ1JJCP1KKRSC1RDSD异步端高电平有效RRDRRDSSDSSDQn11↑00101↑00010↑00在CP↑

时刻执行JK

功能Qn00↑00Qn××100保持不变Qn××000禁用不定×××11置11×××10置00×××01说明Qn+1KJCPSDRD异步端高电平有效的上升沿触发JK

触发器功能表第45页,共70页，星期六，2024年，5月4、边沿触发器工作波形分析举例

第46页,共70页，星期六，2024年，5月JCPKT解：例：设触发器初态为

1，试对应输入波形画出

Q1、Q2的波形。触发器初态为

1Q1Q1CPJC11J(a)(b)SC1R1KCPQ2Q2K1K1JTVCCC111001001SVCCRC1CP1JT1K1010Q1Q2第47页,共70页，星期六，2024年，5月触发器的类型

根据逻辑功能：

RS

触发器

D

触发器

JK

触发器

T

触发器

T

触发器根据电路结构：

基本

RS

型同步型主从型边沿型CP空翻问题干扰问题QQSDRDSRQQ1JJC1CP1KKQQ1JJC1CP1KKQQ1JJC1CP1KK第48页,共70页，星期六，2024年，5月描述方法：特性表、特性方程、驱动表和状态转换图4.3触发器逻辑功能及其描述第49页,共70页，星期六，2024年，5月4.3.1

RS触发器0000101010101011010110001111×0×1Qn+1QnSR特性表同步RS触发器Qn+1的卡诺图RSQn0100011110×

×0

0

1

1

1

特性方程RS=0(约束条件)RS触发器功能也可用特性表与特性方程来描述。

特性方程指触发器次态与输入信号和电路原有状态之间的逻辑关系式。Qn+10第50页,共70页，星期六，2024年，5月状态转换图SRQnQn+1000001010011100101110111010011××01S=1R=0S=0R=1S=0R=×R=0S=×第51页,共70页，星期六，2024年，5月00011011DQn

Qn+1特性方程Qn+1=D001101010011Qn+1QnDD触发器特性表

00001111D触发器驱动表

000110110011无约束0001101101D=1D=0D

=

0D=1D触发器状态转换图4.3.2D触发器第52页,共70页，星期六，2024年，5月Qn+10J10001101KQn111110000JKQnQn+1000001010011100101110111010011104.3.3JK触发器特性方程第53页,共70页，星期六，2024年，5月00011011JKQn

Qn+1特性表

特性方程驱动表

0×状态转换图01J=0K=×10011111110100110001110000K010100Qn+1QnJ1××1×00

00

1110110111000J=1K=×J=×K=0J=×K=1第54页,共70页，星期六，2024年，5月4.3.4T触发器（受控翻转触发器）功能表TQnQn+1000110110110真值表TQn

Qn01Qn+1特性方程第55页,共70页，星期六，2024年，5月4.3.5T’触发器（计数型触发器）QnQn+10110真值表特性方程第56页,共70页，星期六，2024年，5月4.4触发器逻辑功能的转换

第57页,共70页，星期六，2024年，5月一、触发器的五种逻辑功能及其转换

(一)触发器五种逻辑功能的比较D功能10Qn+110DQn+1=

DT功能QnQnQn+110TRS功能不定01

QnQn+111011000SRQn+1

=

S

+

RQnRS

=

0(约束条件)JK功能Qn10

QnQn+111011000KJQn+1=

JQn+

KQnT′功能(计数功能)只有CP输入端，无数据输入端。来一个CP翻转一次Qn+1=Qn第58页,共70页，星期六，2024年，5月(二)不同逻辑功能间的相互转换1.JK

D2.JK

T、T′因此，令J=K=D已有Qn+1=JQn+KQn欲得Qn+1=DQQCPDC11J1KQQC11J1KQQCP1C11J1KTCP转换方法(1)

写出待求触发器和给定触发器的特性方程。(3)画出用给定触发器实现待求触发器的电路。(2)比较上述特性方程，得出给定触发器中输入信号的接法。第59页,共70页，星期六，2024年，5月3.D

JK已有Qn+1=D欲得Qn+1=JQn+KQn因此，令4.D

T5.D

T′已有Qn+1=D欲得Qn+1=已有Qn+1=D欲得Qn+1=Qn因此，令D=Qn因此，令D=QQCPC11DQQCPC11DTQQCPJC11DK第60页,共70页，星期六，2024年，5月二、触发器的应用与分析举例

第61页,共70页，星期六，2024年，5月Q2Q11D1DFF1FF2石英方波振荡器4MHzC1C1CP例:下图为分频器电路，设触发器初态为

0，试画出Q1、Q2的波形并求其频率。CP解：C1CPfQ1=fCP/2=2MH