第五章 触发器.

《数字电子技术基础》触发器是时序逻辑电路中的基本单元电路,触发器外加信号变化之前触发器的状态称为现态,用Qn表示外加信号变化之后触发器的状态称为次态,用Qn+1表示基本性质：(1)具有两个稳定的状态，0状态和1状态(2)由一个稳态到另一稳态，必须有外界信号的触发。否则它将稳定在某个状态，即长期保持所记忆的信息；(3)具有两个输出端：原码输出Q和反码输出Q’。一般用Q的状态表明触发器的状态。如外界信号使Q=Q‘，则破坏了触发器的状态，这种情况在实际运用中是不允许出现的。《数字电子技术基础》触发器的电路结构和动作特点触发器分类：基本触发器钟控触发器电位触发器边沿触发器RS触发器D触发器JK触发器T触发器按结构按逻辑功能《数字电子技术基础》1.基本RS触发器基本RS触发器是各种触发器中结构最简单的一种,可用两个与非门或两个或非门通过交叉耦合构成。&&G1G2QQSR(a)QQSRSR(b)《数字电子技术基础》&&G1G2QQSR（1）当S=0、R=0时:保持（2）当S=0,R=1时:置0（3）当S=1,R=0时:置1（4）当S=1,R=1时:不确定《数字电子技术基础》RSQnQn+1说明00000101保持Qn+1=Qn01001111置1Qn+1=110010100置0Qn+1=011011111不允许基本RS触发器的特性表001RSQn00010110×11101×10nnQSRQRS状态方程《数字电子技术基础》RSQn+100保持01置110置011不允许基本RS触发器的特性表10nnQSRQRS状态方程Qn→Qn+1RS0→0×00→1011→0101→10×基本RS触发器的激励表01RS0110X00X状态图《数字电子技术基础》Qn+10×1110×10010110100QnRS基本RS触发器状态转移表基本RS触发器的时序图&&G1G2QQSRRSQQ不确定不确定《数字电子技术基础》逻辑关系的表示形式：组合逻辑：真值表、逻辑函数、波形、卡诺图、波形、逻辑电路时序逻辑：真值表、状态方程、驱动方程、激励表、状态图、状态转移表、波形、逻辑电路《数字电子技术基础》≥1≥1G1G2QQ(a)QQSR(b)RSSR10nnQSRQRSRSQn+100保持01置110置011不允许《数字电子技术基础》RSQQ不确定不确定由或非门构成的基本RS触发器的时序图《数字电子技术基础》同步触发器的动作特点:同步触发器又称电平控制触发器或门控触发器。其特点是:当时钟控制信号为某一种电平值时（在上述同步电路中,CP=1时）,输入信号能影响触发器的输出状态,此时称为时钟控制信号有效；而当时钟控制信号为另外一种电平值时（在上述同步电路中,CP=0时）,输入信号不会影响触发器的输出,其状态保持不变,此时称时钟信号无效。《数字电子技术基础》2.同步RS触发器同步RS触发器是在基本RS触发器的基础上增加一个时钟控制端构成的,其目的是提高触发器的抗干扰能力,同时使多个触发器能够在一个控制信号的作用下同步工作。&&G1G2QQ(a)QQ1S1R(b)SRCP&&G3G4SCPRC1《数字电子技术基础》&&G1G2QQ&&G3G4SCPR（1）当CP=0时,R’=S’=1,保持（2）当CP=1时，触发器工作，其逻辑功能如下：R=0,S=１,Qn+1=1，置“1”；R=1,S=0,Qn+1=0，置“0”；R=S=0,Qn+1=Qn，保持；R=S=1,不允许。RS11,100nnnnQSRQCPRSQQCP状态方程：《数字电子技术基础》同步RS触发器的特性表CPRSQn+10××Qn100Qn101置1110置0111不允许Qn→Qn+1CPRS0→01×00→11011→01101→110×《数字电子技术基础》RSQQCP无法确定无法确定虽然增加了控制信号，依然存在限制条件，使用不便。《数字电子技术基础》3、D触发器基本RS触发器在R和S之间连接一个非门,使R和S互反。则自动满足：RS＝0&&QQ(a)QQ1DC1(b)DCP&&DCP1《数字电子技术基础》&&QQ&&DCP1功能描述当CP=0时，触发器不工作，处于维持状态。当CP=1时：D=0,S’输出为1，R’输出为0，则Qn+1=0;D=1，S‘输出为0，R’输出为1，则Qn+1=1。RSD触发器真值表CPDQnQn+1说明0××保持1000置010101101置11111状态方程：Qn+1=D《数字电子技术基础》D触发器状态表、状态图、波形图01010101Qn£«1QnD(a)(b)101010CPDQQ《数字电子技术基础》CMOS传输门构成的电平触发D触发器《数字电子技术基础》4、T触发器AQQ&CPTab(R)(S)B&C&D&T触发器真值表1nnnnQTQTQTQ特征方程为:保持翻转《数字电子技术基础》00111001QnTQn+110(b)0101(a)T触发器状态表和状态图《数字电子技术基础》5、JK触发器AQQ&CPab(R)(S)B&C&D&JK001100101100011110QnJKQn+11nnnQJQKQ《数字电子技术基础》1××00×10×1JKQn→Qn+1CPJK0→010×0→111×1→01×11→110×《数字电子技术基础》基本触发器的空翻和振荡现象1.空翻现象为了保证触发器可靠地工作，防止出现空翻现象，必须限制输入控制端信号在CP期间不发生变化。A&QQB&C&D&CPRCDSCPStRQQ《数字电子技术基础》2.振荡现象TQn+10保持1翻转T触发器JKQn+100Qn01010111JK触发器nQCPTQnQnCPJK不确定不确定《数字电子技术基础》主从触发器主从触发器由两个时钟信号相反的同步触发器相连而成。&&G1G2QQ(a)QQ1S1R(b)SRCP&&G3G4SCPRC1&&G5G6&&G7G8Q11Q1G9从触发器主触发器《数字电子技术基础》《数字电子技术基础》工作原理分析:&&G2QQ&&G4SCPR&&G6&&G8Q11Q1G9CP=1,输入信号R和S能影响输出Q1和Q1’;从触发器的时钟CP’=0,其输出Q和Q’不会发生变化。CP=0,主同步RS触发器的时钟控制信号无效,R和S不会影响输出Q1和Q1’;从同步RS触发器的输入信号不变,其输出Q和Q’一旦稳定后就不会再发生变化。当CP由0→1时，非门G9的输出在Q1和Q1’可能出现变化之前变为0,从而封锁了与非门G3和G4,使输出Q和Q‘，保持不变。《数字电子技术基础》&&G2QQ&&G4SCPR&&G6&&G8Q11Q1G9当CP：1→0，在此时刻之前,Q1和Q1’如果发生了变化,意味着从触发器的输入信号发生了变化。在从触发器的时钟控制信号变为有效时,触发器的输出将产生相应的变化。如果在主触发器的时钟控制信号有效期间（CP=1）,Q1和Q1‘端变化多次,则只有最后一次变化的结果会反映到Q和Q端。《数字电子技术基础》主从RS触发器的特性表nCPRSQ01000001010011100101110111n1Q01011100&&G2QQ&&G4SCPR&&G6&&G8Q11Q1G910nnQSRQRS《数字电子技术基础》CPRQSQCPRSQn+1↓00Qn↓01置1↓10置0↓11不允许01RS0110X00X状态图《数字电子技术基础》图4―12带异步输入端的主从RS触发器（a）电路图;（b）逻辑符号&&G1G2QQ(a)QQ1S1R(b)SRCP&&G3G4SCPRC1&&G5G6&&G7G8Q11Q1G9主触发器DRDSSDRDDRDS《数字电子技术基础》&&G1G2QQ(a)QQ1J1K(b)JKCP&&G3G4JCPKC1&&G5G6&&G7G8Q11Q1G9主从JK触发器《数字电子技术基础》在CP的下降沿到来时,J=0、K=0,保持原来的状态;J=0、K=1,触发器置0;J=1、K=0,触发器置1;J=1、K=1,翻转。&&G1G2QQ&&G3G4JCPK&&G5G6&&G7G8Q11Q1G9《数字电子技术基础》CPJKQn+1↓00Qn↓010↓101↓11JK触发器nQ1××00×10×1JKQn→Qn+1CPJK0→010×0→111×1→01×11→110×1nnnQJQKQ《数字电子技术基础》CPJKQQ《数字电子技术基础》由于Q和端的反馈,其中必有一个在主触发器CP有效期间为0,从而屏蔽了其中一侧的输入信号,使这期间主触发器的输出端Q1和最多只能变化一次,导致Q和动作时不一定按照当时的输入信号值变化。这就是主从JK触发器的一次变化问题。QQ1QCPJKQQQ11Q《数字电子技术基础》&&G1G2QQ(a)QQ1TC1(b)TCP&&G3G4TCP&&G5G6&&G7G8Q11Q1G9主从T触发器《数字电子技术基础》1nnnQTQTQCPTQQ《数字电子技术基础》主从触发器的动作特点:主从触发器的状态变化分两步进行:第一步,在主触发器的时钟控制信号有效期间,输入信号影响主触发器的状态,此时从触发器的状态不会发生变化;第二步,在主触发器的时钟控制信号由有效变为无效而从触发器的时钟控制信号由无效变为有效时,从触发器的状态根据主触发器的状态而变化。在主触发器的时钟控制信号有效期间,如果输入信号发生过变化,则在时钟控制信号的有效边沿到来时，从触发器的状态不一定按照此时刻的输入信号来确定。《数字电子技术基础》CPJKQn+1↓00Qn↓010↓101↓11&&G1G2QQ&&G3G4JCPK&&G5G6&&G7G8Q11Q1G9《数字电子技术基础》4.边沿触发器1、用两个电平触发D触发器组成的边沿触发器《数字电子技术基础》利用传输延迟的边沿JK触发器逻辑图和逻辑符号《数字电子技术基础》CP=0,与或非门3及4被部分封锁，又由于h和g端为1，故触发器状态保持。CP=0,触发器状态保持。CP:1→011::10nnnnnnnnnCPhJQgKQCPQSRQJQKQQJQKQ《数字电子技术基础》QQ1SC1SCP1RRQQ1DC1DCPQQ1JC1JCP1KKQQ1TC1TCP上升沿触发的边沿触发器QQ1SC1SCP1RRQQ1DC1DCPQQ1JC1JCP1KKQQ1TC1TCP下降沿触发的边沿触发器常用边沿触发器的逻辑符号《数字电子技术基础》边沿触发器的动作特点:触发器输出的次态仅仅取决于现态和动作边沿（CP的上升沿或下降沿）时的输入信号,在这之前的输入信号变化对触发器输出的次态无影响，从而提高了可靠性,增强了抗干扰能力《数字电子技术基础》CPJKQ主从主从QQ边沿01边沿Q下降沿动作的主从JK触发器和边沿JK触发器对比时序图《数字电子技术基础》4.2.2触发器的逻辑功能和分类1.RS触发器RSQn+100保持01置110置011不允许基本RS触发器的特性表10nnQSRQRS状态方程Qn→Qn+1RS0→0×00→1011→0101→10×基本RS触发器的激励表01RS0110X00X状态图《数字电子技术基础》2.D触发器D触发器真值表CPDQnQn+1说明0××保持1000置010101101置11111状态方程：Qn+1=D01010101Qn£«1QnD(a)(b)101010《数字电子技术基础》T触发器真值表1nnnnQTQTQTQ保持翻转00111001QnTQn+110(b)0101(a)T触发器状态表和状态图3.T触发器《数字电子技术基础》1nnnQJQKQ1××00×10×1JKQn→Qn+1CPJK0→010×0→111×1→01×11→110×4.JK触发器《数字电子技术基础》4.2.3不同逻辑功能触发器间的转换附加转换电路已有触发器QQ期待触发器《数字电子技术基础》公式法的转换步骤:(1)写出已有触发器和期待有的触发器的特性方程;(2)将期待