数字电子技术-第4章--触--发--器

1第4章触发器2本章任务•1.使用门构成基本R-S门•2.能解释R-S门和D-门的区别•3.区分门和触发器的区别•4.解释R-S触发器,D-触发器和J-K触发器之间的区别•5.解释边沿和主从式触发器的区别•6.几个主要参数：建立时间，保存时间，最大工作频率•7.触发器的基本应用3SEC.4.1触发器的分类:•1.按电路结构分类:•基本R-S触发器•同不是R-S触发器•主从式触发器•D-触发器•边沿触发的触发器•2.按逻辑功能的分类:•R-S触发器•D-触发器•J-K触发器•T-触发器4S’R’一.基本R-S触发器的性质:R-S触发器的电路结构：用两个与非门，彼此从输出端向输入端连接，互相锁定用两个与非门彼此从输出端向输入端连接，互相锁定得到两个稳定状态=1=0或=0=151.与非门R-S触发器•RSQnQn+1•1100状态不变•11•1001置1•11•0100置0•10•000x状态不定•1x•LatchSRQQ’62.或非门R-S触发器•SdRdQnQn+1•0000•0011•1001•11•0100•10•110x•1x“或非”门S-R触发器73.同步式R-S触发器Qn+1=S+RQnRS=0(约束条件)QQ’12时钟下降沿到来时，前两个与非门输出被锁定为‘1’，Q和Q’值不变时钟上升沿到来时，S、R的信号通过前两个与非门送至后一级，Q和Q’翻转由真值表可以导出R-S触发器的特性方程：8(1).R-S触发器真值表CpSETRESETQnQn+10xxQQ100QQ101101100111111未改变的状态未使用的状态9(2).R-S触发器特性方程推导过程设:Qn--现态Qn+1--次态S、R输入的状态从真值表上可以得到Qn+1次态卡诺图化简卡诺图，得到特性方程和约束条件方程10同步S—R触发器特性方程00X110X1QnSR0001111001SRQnQn+1•Qn+1=S+RQn•RS=011(3).状态转换图01R=0,S=1S=0,R=1R=0S=XS=0R=X1234R-S触发器的缺点：当S=R=0时，状态不确定为了克服状态不确定的缺点，使S和R不能同时为0，在S和R之间加一非门124.D触发器在S和R之间加一非门，使S‡R形成D触发器，又叫Data-FFD-FF的电路特征：一个D端（Data输入端）一个时钟输入端cp13•ClkDQnQn+1•000•010•101•111•D-f.f.stateTransitiondiagram01D=1D=0D=0D=10101同步D触发器特性方程0101QnDD由真值表得到D-FF的特征方程：Qn+1=DQn+114(1).触发器状态转换图10D=1D=1D=0D=0155.主-从式D触发器DCLKQQQ’Q’主F.F.R-S-F.F.从F.F.D-F.F.100116(1).下降沿触发主从D触发器时序波形图主时钟DQ’Q1234M-dir-onM-tr.S-closeS-dir-onM-tr.S-close从时钟17下降沿触发主从D触发器简化图缺点：主-从式D-FF存在空翻：当cp=1时，D改变状态，使主-FF发生跳变186.主从结构RS触发器PresetCLR（a）电路结构（b）图形符号19PresetclearJKclkQQ01XXX101--preset10XXX010--cleared00XXX11Race1101011110101100X0QUnchanged111111Race0011主-从式R-SF.F.真值表20电压波形图217.正边沿触发将非门倒过来22T触发器D=TCLKQmQmD=QnQn为了克服主-从式FF空翻问题，从Qn端向D输入端引一条反馈线S-FF变成T-FF，每来一个时钟只翻转一次23T触发器的翻转过程24改进SSRRclkCLKQsQsclkQmQm’D为了引入D输入端，加一与门，作导引输入门25主-从式J-K触发器主-从式J-K触发器互相封锁，不再有空翻现象。在主-FF的两个输入端引入两个导引与门，由单输入变成双输入信号。成为主-从式J-K.FF。从Q端向R倒输入导引门，输入端引反馈线②26主-从式J—KF.F.作用：在F.F.初始状态时可预置Q=1或Q=0;或者用清零信号使Q=0。主-从式J-KF.F.引入预输入端和清零端27主-从式J-KF.F.的工作特性（如真值表所示）Qn+1=JQn+KQn由真值表可得到特性方程：28J—KF.F.特性方程的推导过程次态卡诺图29J-KF.F.定时波形图12345678911100100JKClearpresetQQ0010Clk30J-KF.F.的状态转换图01J=1K=XJ=XK=1J=0K=XJ=XK=031J-KF.F.的应用用后沿触发的J-K触发器和两个与门产生两个时钟信号cp1和cp211132用J-KF.F.和两个或非门实现两个时钟cp信号cp1和cp233触发器功能的相互转换①D-F.F.转换成J-KF.F.34②D-F.F.转换成T-F.F.35③J-KF.F.转换成D-F.F.36④D-F.F.转换成S-RF.37边沿触发的触发器工作原理PulseedgedetectorS=1R=0CLKDelayCLKQQThisspikesetsf.f.=1该与非门被选通.1001在导引门前面加入脉冲边沿检测电路利用反向门的传输延迟时间，在与非门的两个输入端产生相位差得到一个窄脉冲触发基本S-R触发器，组成边沿触发器的触发器。38边沿触发的D-F.F.CLKDQQSR由S-R触发器和反向器组成的正边沿D触发器39正沿触发的J-K触发器脉冲边沿探测器JKCLKDelayCLKQQ40Slide37边沿触发的J-K触发器工作原理PulseedgedetectorJKCLKDelayCLKQQ①③②Digital-2p.68.①②③41•JKCLKQQ•00QoQo不变•0101复位•1010置位•11QoQo跳变正沿触发的J-KF.F.真值表42正沿触发的D-FFp1p2p3p443带有“预置”“清零”端的正沿触发的D-FFWithVHDLDesignp.347Clearpreset44用边沿式D-FF演变成边沿式J-KFFDCLKJKJKQQDigitalDesign-p.547电路符号45触发器小结：1.基本S-RF.F.S-RFF的性质介绍5种分析方法：(1)状态转换表(2)次态卡诺图(3)状态转换图(4)特性方程(5)定时波形图缺点：含有状态不确定现象462.同步式S-RF.F.(有导引门控制得S-RF.F.)同步时钟(CLK)的作用;缺点:存在状态不确定的对象3.D—F.F.D-F.F.具有透明性质当cp=1时,F.F.出现空翻现象;474.主从式D-F.F.主F.F.(D-F.F.)+从F.F.(S-RF.F.)从F.F.有状态不确定现象主F.F.出现多次翻转T型主从式D—F.F.无多次空翻现象485.主-从J-KF.F.可以转换成任何形式的F.F.Q和Q’输出，引反馈线当J=K=1时，F.F.可以翻到相反状态J、K输入控制输出状态有常量输入（preset’）和（clear’）端可使Q预置为“1”和“清0”无不确定状态49练习题•图示为3种不同触发方式的D-FF使用相同的Data输入和Clk时钟试分别画出3个D-FF的输出波形Qa,Qb,Qc（输入波形图在下页所示）DCLKDDDCLKCLKCLKQaQbQc50输入波形图clkDQaQbQc