第5章集成触发器.

第五章集成触发器§1基本RS触发器§2同步RS触发器§3主从触发器§4边沿触发器§5不同功能触发器间的转换主要内容基本概念触发器：是具有记忆功能的基本逻辑单元，一个触发器能够存贮一位二值信号。触发器输出：①有两种可能的状态：0、1；②输出状态在触发信号作用之下可以发生转变。③输出状态不只与现时的输入有关，还与原来的输出状态有关；记忆：有外触发时,触发器状态改变;触发信号撤除,维持状态不变。触发器分类：电平触发脉冲触发边沿触发按结构分：基本RS触发器钟控RS触发器主从触发器边沿触发器按功能分：RS触发器JK触发器D触发器T触发器T´触发器按触发方式分：基本RS触发器，又称RS锁存器，是各种触发器电路中结构形式最简单的一种，也是各种复杂电路结构触发器的基本组成部分。一、电路结构§1基本RS触发器由两个与非门首尾相接，交叉耦合构成。DRDS。和有两个互补输出端。和有两个触发输入端QQSDDRDRDS在触发器中，通常用Q的状态表示触发器的状态，即:0,11,0QQQQ为触发器的0状态；为触发器的1状态。SR也可由或非门构成RS触发器输入RD=1,SD=1时1011100101QQ01QQ①若原状态：输出：保持原态&G1&G2QQDRDS二、工作原理输入RD=1,SD=1时1101QQ01QQ①若原状态：输出：保持原态&G1&G2QQDRDS②若原状态：输出：保持原态10QQ10QQ010110态。输出维持原时结论：,11DDSR&G1&G2QQDRDS输入RD=0,SD=1时①若原状态：10QQ11001010输出：10QQ保持原态②若原状态：01QQ01101010输出：10QQ&G1&G2QQDRDS输入RD=0,SD=1时①若原状态：10QQ输出：10QQ保持原态态。触发器为，输出时结论：00110,QQSRDD输入RD=1,SD=0时①若原状态：10QQ10101001输出：01QQ&G1&G2QQDRDS输入RD=1,SD=0时①若原状态：10QQ输出：01QQ&G1&G2QQDRDS②若原状态：01QQ输出：01QQ保持原态01010110态。触发器为，输出时结论：1101,0QQSRDD输入RD=0,SD=0时0011不论原态如何，输出全是1&G1&G2QQDRDS1.当RD=SD=0时,Q=Q=1违背互补输出的条件,故不允许RD=SD=0同时输入。2.当RD=SD=0同时变为1时，翻转快的门输出变为0，另一个维持为1,不得翻转。基本RS触发器小结11)1(DDSR电路维持原状态不变。10)2(DDSRRD触发，Q=0，Q=1。在RD=0信号消失后，电路保持0状态不变。RD端称为置0输入端或复位端。01)3(DDSR00)4(DDSRSD触发，Q=1，Q=0。在SD=0信号消失后，电路保持1状态不变。SD端称为置1输入端或置位端。Q=Q=1，不是定义的1状态和0状态。而且RD、SD同时回到1以后，无法确定触发器是1状态还是0状态。因此，正常工作时，输入信号应遵守RD+SD=1的约束条件，即不允许输入RD=SD=0的信号。注：⑴称触发器的新状态或次态为Qn+1；⑵称触发器的原状态或初态为Qn。基本触发器的真值表11不变0101101000不定1nQDRDS1nQ输入信号直接加在输出门上，在输入信号全部作用时间内，都能直接改变输出端的状态。故又称基本RS触发器为直接复位、置位触发器。为电平触发方式。三、动作特点约束条件:RD+SD=1DRDS在数字信号系统中，为协调各部分的动作，常常要求某些触发器于同一时刻动作。为此，必须引入同步信号，使这些触发器只有在同步信号到达时才按输入信号改变状态。通常把这个同步信号叫做时钟脉冲，或称为时钟信号，简称时钟，用cp表示。这种受时钟信号控制的触发器称为时钟触发器、钟控RS触发器、同步RS触发器。§2同步RS触发器由G1、G2组成基本RS触发器,由G3、G4组成输入控制(导引)电路。cp控制翻转时间，R、S决定翻转状态。QRSQcp1R1SC1一、电路结构&&G1RQG2SQ&&cpG3G4二、工作原理3、4门被封锁，R、S不会影响输出状态，故触发器维持原状态不变。R、S信号通过G3、G4反相加到基本RS触发器上，使触发器状态跟随输入信号状态的变化而改变。基本RS触发器&&G1RQG2SQ&&cpG3G4110DRDS1cp=0时，cp=1时，真值表约束条件R•S=0cp=1的全部时间内，R、S变化都将引起触发器状态变化。为电平触发方式。RSQn+1功能说明00011011Q10d不变置1置0不定三、动作特点RDSD=11RDSD=10RDSD=01RDSD=00触发器真值表不直观，若将Qn称为状态变量，作为一个变量列入真值表，就得到触发器的特性表（或功能表）。四、功能描述方法1.特性表同步RS触发器特性表利用约束条件求特性方程Qn+1=S+RQnR•S=0QnRSQn+1000000110100011不定100110111100111不定10001111001RSQnd01100d2.特性方程RSQn+1功能说明00011011Q10d不变置1置0不定QnQn+1RS000010110101103.激励表根据状态变化要求,找出输入信号(激励信号)规律QnRSQn+1000000110100011不定100110111100111不定特性表4.状态转换图独立状态——有标号的圈表示转移方向——现态次态转移条件——输入条件01R=0S=1R=0S=R=S=0R=1S=0QnQn+1RS00001011010110三要素使输出全为1CPRSQQSetResetCP撤去后状态不定不变5波形图RSQ(n+1)功能说明00011011Q10d不变置1置0不定01R=0S=1R=0S=R=S=0R=1S=0（1）为了适应单端输入信号的场合,有时把同步RS触发器作成S=D、R=D的形式，称为D锁存器。Qn+1=D。如74LS75为4D锁存器。说明：输入端D&G1&G2QQ&G3&G4CP控制端满足R•S=0Qn+1=S+RQn=D＋DQn=DDQn+10011功能表波形图CPDQQ说明(续)（2）cp=1期间,若输入信号多次发生变化，则触发器状态将多次翻转，从而降低了电路的抗干扰能力。作为计数使用时，将发生空翻。CPDQ（3）基本RS触发器和同步RS触发器的不足:①输入有约束条件,②存在空翻现象。一、主从RS触发器1.电路结构：由两个相同的同步RS触发器组成，cp相位相反。QQCP&&&&&&&&G3G1G7G5G9G4G2G8G6SRQ/Q/1主触发器从触发器§3主从触发器CPQQCPR2S2CF从QQR1S1CF主QQSR'Q'Q7、8门打开，可以翻转，由R、S决定。如R=0，S=1→Q'=1；2.工作原理（1）cp&&&&&&&&G3G1G7G5G9G4G2G8G6SRQ/Q/1CPCPQQ设原态Qn=03、4门被封锁，维持原状态不变，Q=0。称上升沿存贮准备阶段。从：cp=0011010主：cp=1，107、8门被封锁，隔断主触发器与R、S的联系。使Q'=1维持不变；(Q'=1)3、4门打开，可以翻转，决定于R(Q‘)、S(Q‘)，则Qn+1=Q'=1，称下降沿触发翻转阶段。从：cp=1（2）cp&&&&&&&&G3G1G7G5G9G4G2G8G6SRQ/Q/1CPCPQQ01101010主：cp=0(3)cp=0期间:01①主触发器与R、S无联系，即R、S变化不能使Q’变化。②从触发器翻转成主触发器的状态，即Qn+1=Q’。Q’不变，Qn+1=Q’后亦不再变，故一个脉冲，只能翻转一次，无空翻现象。（1）主从结构RS触发器，完成RS触发功能，与同步RS触发器一样仍有约束R*S=0。说明:DDSR、（2）主从RS触发器为脉冲触发。准备；翻转。（3）集成触发器多有异步输入端（74LS71）。功能更完善，且R=S=1时，触发器状态也确定的一种触发器。二、主从JK触发器1、结构特点SR&&&&&&&&G3G1G7G5QG9G4G2G8G6QCPSRQ/Q/1R＝KQR→K，S→JS＝JQ将从触发器的Q、Q端作为一对附加控制信号，接回到输入端。功能上不同于RS触发器，故用J、K表示信号输入端，称主从J、K触发器。KJ2、工作原理KSJR&&&&&&&&G3G1G7G5QG9G4G2G8G6QCPQ/Q/1R＝KQS＝JQRSQ(n+1)功能说明00011011Q10d不变置1置0不定J=K=0时，相当R=0，S=0，维持原态不变J=0，K=1时，相当R=Q，S=0，Qn=0时，RS=00→Qn＋1＝0Qn=1时，RS=10→Qn＋1→0置0J=1，K=0时，相当R=0，S=Q，Qn=0时，RS=01→Qn＋1→1Qn=1时，RS=00→Qn＋1＝1置1J=1，K=1时，相当R=Q，S=Q，Qn=0时，RS=01→Qn＋1→1Qn=1时，RS=10→Qn＋1→0此时，Q状态在cp作用下，交替翻转，称为计数翻转，Qn＋1=Qn。3、功能描述（1）特征表和特征方程真值表：特征表：QnJKQn+100000010010101111001101011011110JKQn+100Qn01010111QnJK=00时，维持原态不变，Qn＋1=QnJK=01时，置0Qn＋1=0JK=10时，置1Qn＋1=1JK=11时，计数翻转Qn＋1=QnnnnQKQJQ111110001111001JKQn特征方程：J=0K=×J=×K=001J=1，K=×J=×，K=1(2)驱动表(3)状态转换图QnQn+1JK000×011×10×111×0QnJKQn+100000010010101111001101011011110cpJKQ主Q＝Q从(4)时序图01J=1K=J=K=0J=0K=J=K=1翻转置0保持置1置0故当cp为时，Q翻成Q＝Q’＝1的错误状态。(1)cp=1期间J、K不能变化，否则可能产生误动作。只有两种情况会产生错误：4、一次变化Q=0时，J：0→1Q=1时，K：0→1G9KJ&&&&&&&&G3G1G7G5QG4G2G8G6QCPQ/Q/1CPJKQ/Qt1t2100(2)一次变化(错翻一次,不再恢复)：分析:因为Q、Q引回7、8门输入端，必然封锁一个门，设Q=0，封锁7门。1t1时刻，如J:0→1，会使Q’=1。＝100111t2时刻，如J:1→0,Q’维持为1,不再变化。自行分析:Cp＝1期间,如Q＝1,而K由0→1时的过程只会发生1次变化JK＝10，置1JK＝11,翻转说明。、异步输入端SDDR)1(无论cp状态如何,直接作用端，～置端、～清10SDDR电平有效。高、④有的触发器为触发输入为止。直到有新的状态不变，撤除后，维持、③。不能同时为、②，置、置无论何时，注：①01000DDDDDDDDSRSRSRSRG9KJ&&&&&&&&G3G1G7G5QG4G2G8G6QCPQ/Q/1DSDR说明（续）:G9KJ&&&&&&&&G3G1G7G5QG4G2G8G6QCPQ/Q/1DSDR。、异步输入端SDDR)1(10110011011141Q0QSG0G61G81G50＝＝＝＝＝＝＝＝如DD＝QR。触发器清＝0,01＝QQ异步置1,自行分析。作用原理：说明（续）:(2)有些集成电路产品中，输入端有多个，如J1、J2、J3和K1、K2、K3等，则J=J1*J2*J3，K=K1*K2*K3。符号：低电平有效下降沿翻转时钟输入端QJcpK1JC11KQDRDS(2)主触发器本身仍是一个同步RS触发器，故在cp=1期间输入信号对主触发器起控制作用。5、动作特点(1)触发器翻转为两步动作，cp=1期间主触发器接收输入信号，被置成相应状态，从触发器维持不变；在cp时刻，触发器翻转成主触发器状态。主从JK触发器已克服了空翻和输入的约束条件