第4章触发器.

4.1触发器的电路结构与工作原理4.3触发器的脉冲工作特性及主要参数4.2触发器的功能第4章内容1、熟练掌握不同结构触发器的工作原理及其触发方式。2、熟练掌握不同功能的触发器的逻辑功能。3、正确理解触发器的脉冲工作特性。第4章教学要求1、时序逻辑电路：时序逻辑电路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。2、触发器：触发器是构成时序逻辑电路的基本逻辑单元。⑴触发器由逻辑门加反馈电路构成，有两个互补的输出端Q和,可以存储一位二进制数。Q⑵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。4.1概述3、触发器的分类⑴按电路结构：基本RS触发器同步RS触发器主从触发器边沿触发器⑵按逻辑功能：RS触发器,概述⑶按触发方式：JK触发器,D触发器,T触发器.电平触发边沿触发脉冲触发4.2触发器的电路结构与工作原理4.2.1基本RS触发器4.2.2同步RS触发器4.2.3主从触发器4.2.4边沿触发器4.2.1基本RS触发器DS&QQ&DRG1G2SQQR反馈输入端输出端由两个与非门组成逻辑符号一、电路结构与逻辑符号DS&QQ&DRG1G211DS&QQ&DRG1G2若初态Qn=1若初态Qn=0101010111、工作原理1)无有效电平输入（）时，触发器保持稳定状态不变，叫做保持。1DDRSDS&QQ&DRG1G201DS&QQ&DRG1G2若初态Qn=1若初态Qn=01010101101、工作原理2)在有效电平作用下（或SD=1，或RD=0），无论初态Qn为0或1，触发器都会转变为1态，叫做置1。0DS1DRDS&QQ&DRG1G210初态Qn=xx101、工作原理3)在有效电平作用下（或SD=0，或RD=1），无论初态Qn为0或1，触发器都会转变为0态，叫做置0。1DS0DRDS&QQ&DRG1G200初态Qn=x111、工作原理.QQ,RS,QQ,RS,RSDDDDDD的状态无法确定和则同时变为和此时再将时或当1110为避免不定状态，对输入信号应加或SR=0的约束条件。1DDRSDS&QQ&DRG1G2011010置1端置0端基本触发器的触发方式属电平触发。2、触发方式110011110101011110001010000×001×3、逻辑功能逻辑功能表nQ1nQ保持置1置零不定1DDRS在任何时刻，输入都能直接改变输出的状态。例4.2.1：二、动作特点DS&QQ&DRG1G2DS10同为同时为和Q,Q,RSDD100111010110DRQ基本RS触发器存在的问题：由与非门组成的基本RS触发器可以实现记忆元件的功能，但是当RS端从“00”变化到“11”时，触发器的下一个状态不能确定，在使用中要加以约束，给使用带来不便。由或非门组成的基本RS触发器同样存在这一问题。因此，要对触发器的输入加以控制。实际应用的触发器是电平型或脉冲型触发器，电路的抗干扰能力差。4.2.2同步RS触发器SCPR&&&&G3G1G2G4Q4Q3QQ逻辑符号电路结构1、电路结构及逻辑符号电路结构：由基本RS触发器和时钟脉冲控制门电路组成。P--1891SC11RQQCPSR2、工作原理SCPR&&&&G3G1G2G4Q4Q3QQ•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=CP=1：CP=0：状态不变01&&&&3、触发方式触发器为时钟电平（或电平）触发方式。状态发生变化。4.2.2同步RS触发器RS触发器次态卡诺图4、逻辑功能1)特性表（CP=1）nQ10000SRQnQn+1说明000001状态不变（保持）001101状态同S（置0）110001状态同S（置1）111101××状态不定（禁止）2)特性方程010011××S1RQn0000111101114.2.2同步RS触发器P--190)()(01时钟条件约束条件SRQRSQnn二、动作特点CPSRQSRQn+100Qn01010111×同步RS触发器特性表在CP为低电平期间，触发器的状态不变。4.2.2同步RS触发器在CP=1的全部时间里，S和R的变化都将引起输出状态的变化。CPQ变化多次翻转、可能随和期间，在RSQQCP1干扰例4.2.2P-1911SC11RQQCPSRCPSRQ⑴在CP的高电平期间，如R、S变化多次，则触发器的状态也会变化多次。触法器不能实现每来一个时钟只变化一次。⑵若要达到每来一个时钟只变化一次，信号须在CP的高电平期间不变化。⑶触发器抗干扰能力差。同步RS触发器存在的问题：一、由两个同步RS触发器组成的主从触发器SCPRG7G8G9G6G5&&&&&&&&1QQG4G2G1G3主触发器从触发器1Q'Q'主触发器由R、S决定状态,0从触发器被封锁保持原态;01主触发器封锁保持不变,逻辑符号4.2.3主从触发器动作特征：CP的高电平期间接受信号，在CP的低电平到来时触发器输出状态跳变。1SC11RQQ─SRCP从触发器复制主的状态。SCPRG7G8G9G6G5&&&&&&&&1QQG4G2G1G3XXXX0000001110011011010001101101*1111*1nQQRSCPnQ1100010011置1置0保持约束设初态为0态从根据主的状态翻转，每个CP,触发器只变化一次。特性方程：Qn+1=S＋RQn约束条件：SR＝0触发方式:置1过程10主从RS触发器的动作特点例4.2.3动作特点：1、CP=1,主触发器跟随S端变化,从触发器不变。2、CP=1,主触发器可以变化多次。3、整个CP,从触发器最多变化一次,以CP下降沿时的S为准.2、集成主从RS触发器(74LS71)＞QQDSDRC1S1S2S3R1R2R3RS1CP1S1R&&逻辑符号1234567891011121314NCRDS1S2S3QGNDQR1R2R31CPSDVCC引脚分布图该触发器分别有三个S端和三个R端，它们是与逻辑关系，即1R=R1·R2·R3，1S=S1·S2·S3。.CP,R,CP,SDD控制也不受端叫异步清控制不受端叫异步置01其他触发器也有异步置1端和异步清0端,以后不再介绍。逻辑符号简化结构图为了解除约束，使当S=R=1的情况下，Qn+1也是确定的，又研制出JK触发器。S改为J二、主从JK触发器JKQ主从SRQQQCPR改为K1JC11KQQJKCP;RQK,QSJXXXX000000111001101101000110110111101nQQKJCPnnQXXXX0000001110011011010001101101*1111*1nQQRSCPnnQ(5)列出真值表保持置1置0不定保持置1置0翻转特性方程：Qn+1＝JQn+KQn时钟条件：1JC11KQQJKCPJKQn+100Qn01010111QnJK触发器特性表在CP脉冲的低电平到来时发生状态变化。主从JK工作波形与动作特点1JC11KQQJCPKCPJKQ10011100在CP脉冲的高电平期间将输入信号存储于主触发器。问题：在CP=1期间,若JK端发生多次变化,Q如何？【例4.2.5】JK触发器画波形图举例110010001在CP=1期间,主触发器已发生一次变化。CP1、CP=1时,主触发器只跟随J端变化一次。2、整个CP,从触发器最多变化一次,以CP=1期间可能发生变化的首次为准.只就是所谓的一次变化问题！4.2.4边沿触发的触发器为了提高可靠性，增强抗干扰能力，希望触发器的次态仅取决于CP的下降沿（或上升沿）到来时的输入信号状态，与在此前、后输入的状态没有关系。用CMOS传输门的边沿触发器维持阻塞触发器用门电路tpd的边沿触发器···2.工作原理CPTG状态主触发器TG状态从触发器CP=0CP=TG1导通CP=CP=1TG2截止TG1截止TG2导通TG3导通TG4导通TG3截止TG4截止自行保持自行保持Q’=DQ=Q’=D1.电路结构Q=Q’=D主触发器从触发器Q’=DTG211TG111TG3TG4DQ'QQCPCPCPCPCPCPCPCPP—198图4.2.14一、边沿D触发器边沿触发器只在CP上升沿瞬间接收信号，并改变输出状态。'Q3.特性表nQ1nQ0000101011114.特性方程Qn+1=D（）5.状态转换图D=1D=0D=0D=101D二.动作特点触发器保存下来的状态是CP作用沿到达时刻的输入状态。特别注意：当D端信号和CP作用沿同时跳变时，触发器存入的是D跳变前的状态。6、逻辑符号DCPC11DQQS1DRQQ＞“1”DCPC1CPDQD触发器特性表nQ1nQD000010101111维持阻塞D触发器状态变化产生在时钟脉冲的上升沿，其次态决定于该时刻前瞬间输入信号D。边沿D触发器波形图异步置1、置0端二、边沿JK触发器1JC11KQQ＞1JC11KQQ＞下降沿触发的上升沿触发的JK触发器逻辑符号结构见P--202SDQ1J1KRDCPJK有异步置1置0端Q11JC11KRDSDCPAB1C11DRDSDCPA1Q2B12345CPABQ1Q21(a)(b)(c)边沿JK触发器和维持-阻塞式D触发器如图（a）、（b）所示，输入波形见图（c），画出Q1、Q2端的波形。解：Q1、Q2端的波形如图（c）。边沿触发器画波形图举例：Q11JC11KRDSDCPAB1C11DRDSDCPA1Q2B12345CPABQ1Q21(a)(b)(c)Q11JC11KRDSDCPAB1C11DRDSDCPA1Q2B12345CPABQ1Q21(a)(b)(c)Q11JC11KRDSDCPAB1C11DRDSDCPA1Q2B12345CPABQ1Q21(a)(b)(c)Q11JC11KRDSDCPAB1C11DRDSDCPA1Q2B12345CPABQ1Q21(a)(b)(c)Q11JC11KRDSDCPAB1C11DRDSDCPA1Q2B12345CPABQ1Q21(a)(b)(c)Q11JC11KRDSDCPAB1C11DRDSDCPA1Q2B12345CPABQ1Q21(a)(b)(c)（）（）若是主从触发器,波形又是如何？不同触发器的时序图比较tCP01234tS0tR0tQJK0tQJK0tQSR0tQJK0JK4.3触发器的逻辑功能及其描述方法4.3.1RS触发器4.3.2JK触发器4.3.3T触发器4.4.4D触发器一、RS触发器功能分析1)特性方程01SRQRSQnn（约束条件）2)逻辑功能表nQ10000状态不定－－011111状态同S010011状态同R011100状态不变010000说明Qn+1QnRS1113)状态转换图S=xR=0S=0R=x10S=0R=1S=1R=0S=xR=0S=0R=x二、JK触发器的逻辑功能S=xR=0S=0R=x10J=XK=1J=1K=XJ=XK=0J=0K=Xnn1QKQJQnJKQn+100Qn01010111Qn（1）特性方程（4）JK状态转换图（2）特性表1JC11KQQ（3）逻辑符号（5）带有异步置0、1端逻辑功能表输入输出CPJKQLH×××HLHL×××LHHHLLQnHHHLHLHHLHLHHHHHQnDSDRQnQnQ异步置1异步置0三、T触发器只要将JK触发器的J、K端连接在一起作为T端(J=K=T)，就构成了T触发器.1nnnQTQTQ1)特性方程2)T触发器逻辑功能表TQnQn+10000111011103)、状态转换图4)、逻辑符号保持翻转1N1RD1D1CP1SD1Q1QGNDVCC2RD2D2CP2SD2Q2Q＞＞1SD1D1CP1KD2SD2D2CP2RDS1DC1R1DC1R1Q1Q2Q2Q逻辑符号引脚图异步置位端异步清零端1RD1、集成边沿D触发器四、D触发器S1DQ174742＞DSDCPC1DRCPSDRD123DQ异步输入端例747