数电触发器

第五章触发器5.2钟控触发器5.4边沿触发器5.1基本触发器5.3主从触发器5.1基本触发器5.1.1、基本触发器电路组成和工作原理1．用与非门组成的基本RS触发器（1）电路结构:由两个门电路交叉连接而成。置1端置0端信号输入端&&GGQQ21SDRD信号输出端（2）逻辑功能触发器有两个互补的输出端，当Q=1，=0时，称为触发器的1状态。Q当=1，Q=0时，称为触发器的0状态。QQn+1/RD/SD功能Qn功能表01100011置0001/RD称为置0输入端低电平有效&&GGQQ21SDRD01现态：触发器接收输入信号之前的状态，也就是触发器原来的稳定状态。次态：触发器接收输入信号之后所处的新的稳定状态。（2）逻辑功能触发器有两个互补的输出端，当Q=1，=0时，称为触发器的1状态。Q当=1，Q=0时，称为触发器的0状态。QQn+1/RD/SD功能Qn功能表01011100置0001/SD称为置0输入端低电平有效&&GGQQ21SDRD0110置11011（2）逻辑功能触发器有两个互补的输出端，当Q=1，=0时，称为触发器的1状态。Q当=1，Q=0时，称为触发器的0状态。QQn+1/RD/SD功能Qn功能表01110011置0000&&GGQQ21SDRD0110置1101111保持0011触发器保持原有状态不变，即原来的状态被触发器存储起来，这体现了触发器具有记忆能力。（2）逻辑功能触发器有两个互补的输出端，当Q=1，=0时，称为触发器的1状态。Q当=1，Q=0时，称为触发器的0状态。QQn+1/RD/SD功能Qn功能表01置0000110置1101111保持001100不定××010011111100&&GGQQ21SDRDQ=Q，不符合触发器的逻辑关系。并且由于与非门延迟时间不可能完全相等，在两输入端的0→1，将不能确定触发器是处于1状态还是0状态。所以触发器不允许出现这种情况，这就是基本RS触发器的约束条件。？（3）波形分析反映触发器输入信号取值和状态之间对应关系的图形称为波形图例5.1.1在用与非门组成的基本RS触发器中，设初始状态为1，已知输入R、S的波形图，画出两输出端的波形图。RDSDQQ置1置0置1置1置1保持不允许逻辑功能：1000110Qn+1RDSD功能Qn功能表01置1110110置000011101××不定00保持01012．用或非门组成的基本RS触发器SD仍然称为置1输入端，但为高电平有效。RD仍然称为置0输入端，也为高电平有效。SDRDQG21GQ≥1≥1基本触发器的特点总结：（1）有两个互补的输出端，有两个稳定的状态。（2）有复位（Q=0）、置位（Q=1）、保持原状态三种功能。（3）/RD为复位输入端，/SD为置位输入端，可以是低电平有效，也可以是高电平有效，取决于触发器的结构。（4）由于反馈线的存在，无论是复位还是置位，有效信号只需要作用很短的一段时间，即“一触即发”。5.1.2、基本触发器功能的描述触发器的功能主要有三种方法：（1）状态转移真值表（功能表）Qn+1/RD/SD功能Qn状态转移真值表01置0000110置1101111保持001100不定××01Qn+1/RD/SD功能简化真值表01置0010置1111保持Qn00不定×（2）特性方程由功能表画出卡诺图得特性方程：Qn+1/RD/SD功能Qn状态转移真值表01置0000110置1101111保持001100不定××01Qn000111100×0011×011RS次态Qn+1的卡诺图约束条件1)(1DDnDDnDDnSRQRSQRSQ特性方程触发器的特性方程就是触发器次态Qn+1与输入及现态Qn之间的逻辑关系式（3）状态转换图和激励表A状态转换图表示触发器从一个状态变化到另一个状态或保持原状不变时，对输入信号的要求。01/RD=×/SD=1/RD=1/SD=×/RD=1/SD=0/RD=0/SD=1①当触发器处在0状态，即Qn=0时，若输入信号＝01或11，触发器仍为0状态；RDSD②当触发器处在1状态，即Qn=1时，若输入信号＝10或11，触发器仍为1状态；RDSDRDSD若＝10，触发器就会翻转成为1状态。RDSD若＝01，触发器就会翻转成为0状态。Qn+1/RD/SD功能简化真值表01置0010置1111保持Qn00不定×B、激励表是用表格的方式表示触发器从一个状态变化到另一个状态或保持原状态不变时，对输入信号的要求。00011011×110011×01/RD=×/SD=1/RD=1/SD=×/RD=1/SD=0/RD=0/SD=1Qn→Qn+1/RD/SDRS触发器的激励表低电平有效SDRDQRSQ5.2钟控触发器基本触发器具有保持功能，输出与输入不象组合电路那样一一对应，输入同为1，输出可为状态0，也可为状态1。但基本触发器又与组合电路类似，输入任意时刻发生变化，输出马上跟着改变。在时序电路中，常常希望输入信号只作为输出变化的条件，何时开始翻转要由节拍器（时钟）来决定。显然基本触发器不具有这样的功能。给触发器加一个时钟控制端CP，只有在CP端上出现时钟脉冲时，触发器的状态才能改变。这种触发器称为钟控触发器。钟控触发器具有按时钟拍节工作的特点，下面我们看看几种钟控触发器的工作原理。1．钟控R—S触发器的电路结构QQ1S1RC1CP5.2.1钟控R—S触发器国标符号信号输入端信号输出端&&GGQQ12&&RSCP3G4GRDSD2．逻辑功能当CP＝0时，控制门G3、G4关闭，,触发器的状态保持不变。当CP＝1时，G3、G4打开，,输出状态由R、S端的输入信号决定。钟控RS触发器的状态转换分别由R、S和CP控制，其中，R、S控制状态转换的方向；CP控制状态转换的时刻。Qn+1RS功能Qn功能表0101置111011010置00001111101××不定0000保持0101100101101&&GGQQ12&&RSCP3G4GRDSD1,1DDSRSSRRDD,注意：只有当R和S同时由1变为0时，Q的状态不定。3．特性方程当CP＝1时，。Qn+1RS功能Qn功能表0101置111011010置00001111101××不定0000保持0101&&GGQQ12&&RSCP3G4GRDSDSSRRDD,约束条件1)(1DDnDDnDDnSRQRSQRSQ基本触发器特性方程特性方程01RSQRSQnnCP=1期间有效（约束条件）4．状态转移真值表Qn+1RS功能Qn功能表0101置111011010置00001111101××不定0000保持0101Qn+1RS功能简化真值表01置1110置0011不定×00保持Qn5．状态转移图及激励表根据状态转移真值表作出状态转移图和激励表Qn+1RS功能简化真值表01置1110置0011不定×00保持Qn01R=×S=0R=0S=×R=0S=1R=1S=0①当触发器处在0状态，即Qn=0时，若输入信号＝00或10，触发器仍为0状态；RS②当触发器处在1状态，即Qn=1时，若输入信号RS＝00或01，触发器仍为1状态；若RS＝01，触发器就会翻转成为1状态。若RS＝10，触发器就会翻转成为0状态。5．状态转移图及激励表根据状态转移真值表作出状态转移图和激励表Qn+1RS功能简化真值表01置1110置0011不定×00保持Qn01R=×S=0R=0S=×R=0S=1R=1S=000011011×001100×Qn→Qn+1RS钟控R—S触发器的激励表主要特点（1）时钟电平控制。在CP＝1期间接收输入信号，CP＝0时状态保持不变，与基本RS触发器相比，对触发器状态的转变增加了时间控制。（2）R、S之间有约束。不能允许出现R和S同时为1的情况，否则会使触发器处于不确定的状态。例：钟控R-S触发器的输入波形如图，画出输出端Q的波形。禁止不定置0CPRS置0Q置1置1置1保持保持1．钟控D触发器的电路结构5.2.2钟控D触发器&000&&000&DRDSQQ&000&&000&CPD钟控D触发器SR1,1DDSR当CP=0时，，Q保持不变；DSDRDD,当CP=1时，，Q将发生转移，状态方程为：11DDnDDnRSQRSQDDQDQnn1CP=1期间有效2．状态转移真值表由CP=1时的特征方程Qn+1=D,可以得到CP=1时的状态转移真值表3．状态转移图及激励表01D=0D=0D=1D=1钟控D触发器状态转移图钟控D触发器激励表nQ1nQ010111110000D例已知D触发器的输入波形，画出输出波形图。24135CPDQ在数字电路中，凡在CP时钟脉冲控制下，根据输入信号D情况的不同，具有置0、置1功能的电路，都称为D触发器。1．钟控J-K触发器的电路结构5.2.3钟控J-K触发器1,1DDSR当CP=0时，，Q保持不变；nDnDQJSKQR,当CP=1时，，Q将发生转移，状态方程为：11DDnDDnRSQRSQnnnQKQJQ1CP=1期间有效&000&&000&DRDSQQ&0000&&0000&JKCP2．状态转移真值表由CP=1时的特征方程,可以得到CP=1时的状态转移真值表3．状态转移图及激励表nnnQKQJQ1钟控JK触发器状态转移图钟控JK触发器激励表nQ1nQ010111110000J010KJKJ01,KJKJ,1K保持置0置1翻转波形图在数字电路中，凡在CP时钟脉冲控制下，根据输入信号J、K情况的不同，具有置0、置1、保持和翻转功能的电路，都称为JK触发器。CPJKQQ1．钟控T触发器的电路结构5．2．4钟控T触发器1,1DDSR当CP=0时，，Q保持不变；nDnDQTSTQR,当CP=1时，，Q将发生转移，状态方程为：11DDnDDnRSQRSQnnnQTQTQ1CP=1期间有效&000&&000&DRDSQQ&0000&&0000&TCP2．状态转移真值表由CP=1时的特征方程,可以得到CP=1时的状态转移真值表3．状态转移图及激励表nnnQTQTQ1钟控T触发器状态转移图钟控T触发器激励表nQ1nQ010111110000J01T=1T=0T=0T=1电位触发方式——当钟控信号CP为低（高）电平时，触发器不接受输入激励信号，触发器状态保持不变；当钟控信号CP为高（低）电平时，触发器接受输入激励信号，状态发生转移。5.2.5电位触发方式的工作特性电位触发方式的特点：在约定钟控信号电平（CP=1或CP=0）期间，输入激励信号的变化都会引起触发器状态的改变；在非约定钟控信号电平（CP=0或CP=1）期间，无论输入激励信号如何变化，触发器状态保持不变。例由于在CP=1期间，G3、G4门都是开着的，都能接收R、S信号，所以，如果在CP=1期间R、S发生多次变化，则触发器的状态也可能发生多次翻转。在一个时钟脉冲周期中，触发器发生多次翻转的现象叫做空翻。&&GGQQ12&&RSCP3G4GRSCPQ有效翻转空翻5.3主从触发器由两级同步RS触发器串联组成。G1～G4组成从触发器，G5～G8组成主触发器。CP与CP’互补，使两个触发器工作在两个不同的时区内。5.3.1、主从RS触发器1．电路结构&G'CP器G&&G6G'9G1&&&2'触触G&器主G发发4G3QCPQRQ从&S8Q57G12．工作原理主从触发器的触发翻转分为两个节拍：（1）当CP＝1时，CP’＝0，”从“保持。”主”工作，接收R和S端的输入信号。（2）当CP时，即CP=0、CP’＝1。”主“保持，不再接收R、S信号；”从”工作，接收主触发器输出端的状态。01RSQRSQnn主主011RSQQnn主G9&G'CP器G&&6GQ主G1&&&2触触G&器主G发发4G3CPQ主RQ从&S8Q57G1&G'CP器G&&G6G'9G1&&&2'触触G&器主G发发4G3QCP