RS触发器ppt课件

1本章基本要求1.掌握RS触发器、JK触发器和D触发器、T触发器、T′触发器的逻辑功能。2.掌握触发器功能的描述方法：特性表（功能表）、特性方程（状态方程、次态方程）、状态转换图、波形图（时序图）。3.理解各种触发器的工作原理，熟悉它们的逻辑符号及动作特点。4.了解触发器的电路结构及不同功能触发器之间的相互转换。第4章触发器2触发器是具有记忆功能，能存储数字信号的基本逻辑单元。触发器具有两个稳定状态，1状态和0状态。在输入触发信号作用下，两个稳定状态可以相互转换（从1→0或从0→1），并且在触发信号消失后能保持信号作用时的稳态不变。按逻辑功能的不同可分为RS触发器、D触发器、JK触发器、T触发器、T′触发器等；按其结构不同可分为基本型、主从型和维持阻塞型、边沿型等。在触发方式上有电平触发、主从触发和边沿触发等。34.1.1基本RS触发器1.电路结构与逻辑符号电路结构：由两个与非门和反馈线交叉连接而成。两个输出端：Q和Q在正常条件下，Q与Q的逻辑状态能保持相反。两种稳定状态：Q=1，Q=0Q=0，Q=1两个输入端：S(Set)和R(Reset)S称为直接置位端或直接置“1”端；R称为直接复位端或直接置“0”端。称为置位状态或1态；Q的状态即为触发器的状态。称为复位状态或0态。2.工作原理QG1＆＆SRQG2逻辑符号QRSQRS4QG1＆＆SRG2Q如不考虑输入信号的作用,即S、R都接高电平或悬空(S=R=1)设触发器的初始状态为“1”态，即Q=1、Q=0。则触发器的“1”状态可以自动保持，形成稳态；此时，Q=0、Q=1,即无论触发器的初态为何态,触发器置为“0”态。当脉冲消失后，触发器保持“0”态不变。同理若触发器的初始状态为“0”态，即Q=0、Q=1，触发器也可自动保持“0”态。可见，触发器具有保持原状态不变的功能，这就是它的存储或记忆的功能。1)S=1，R=0下面分析S、R加输入信号时,输出与输入的逻辑关系111001010100115QG1＆＆SRG2Q10101100此时，Q=1、Q=0,即无论触发器的初态为何态，触发器置为“1”态。当脉冲消失后，触发器保持“1”态不变。2）S＝0，R＝13）S＝0，R＝0当R端和S端同时加低电平或负脉冲时,两个与非门输出都为1,这不符合Q与Q状态相反的逻辑要求,且当负脉冲消失后,触发器将由各种偶然因素决定其最终状态。因此这是不允许出现的状态，使用时应禁止出现。可见，由与非门组成的基本RS触发器在低电平信号作用下,触发器可以从一个稳态转换到另一个稳态。6基本RS触发器特性表的简化表示Qn00101010不定11Qn+1SR置0端R和置1端S低电平有效。约束条件注意3.逻辑功能的描述方法(1)特性表（真值表）000011触发器状态不定001010100触发器置000101101触发器置111111×0×1触发器保持原状态不变说明Qn+1QnSR与非门组成的基本RS触发器的特性表禁用R=S=0Qn：现态(触发信号到来之前的状态)；Qn+1：次态(触发信号到来之后的状态)。7由特性表可画出Qn+1的卡诺图：RSQn000111100×0011×011（2）特性方程（状态方程）：nnQRSQ11RS（约束条件）QnRSQn+1说明01110011置101001100置001111101保持010000××不允许8（3）时序图（波形图）10111110000011111111000111不定Qn00101010不定11Qn+1SR在基本RS触发器中，只要输入信号有变化，就可能直接引起触发器动作，使触发器的状态改变，这就是基本RS触发器的动作特点。QG1＆＆SRG2Q设触发器的初态为“0”。9ＱＱＱＱ≥1≥1（a）（b）（a）逻辑图（b）逻辑符号RSSRG1G24.由或非门组成的基本RS触发器RS触发器还可用或非门组成,不同之处:一是R、S的位置对换,二是R、S无反号,即输入高电平有效。工作原理：①当R=0，S=0时→触发器的状态保持不变;②当R=0，S=1时→Q=1，Q=0，触发器置1；③当R=1，S=0时→Q=0，Q=1，触发器置0；④当R=1，S=1时，Q=0，Q=0，这种状态是不允许出现的。这就是RS触发器的约束条件。0010011110特性表ＱnRSＱn+1说明01000001保持01001111置101110000置0011111××不允许RSQn+1功能00100111Qn01×不变置0置1不允许由特性表可画Qn+1的卡诺图特性方程nnQRSQ10RS约束条件从特性表中可以看出：由于S=R=1时，触发器的状态Q=Q=0，所以正常工作时不允许加S=R=1的输入信号，即需遵守S·R=0的约束条件。RSQn0011001×1110×0011011输入输出功能说明1110010000011011Qn01不定保持置0置1不允许输入端各自取反，即它们的触发电平相反。其特性表相同，表明它们具有相同的逻辑功能。SSRRQn+1注意弄清输入信号是低电平有效还是高电平有效。逻辑符号QRSQRSQRSQRSS（S）为有效电平时，触发器直接置位R（R）为有效电平时，触发器直接复位。两输入端不允许同时出现有效电平。12驱动表和状态转换图根据触发器的现态Qn和次态Qn+1的取值来确定输入信号取值的关系表，称为触发器的驱动表，又称激励表。驱动表Qn→Qn+1RS00011011×001100×ＱnRSＱn+1010000010100111101110000011111××13状态转换图在状态转换图中，用两个圆圈分别代表触发器的两种稳定状态，用带箭头的孤线表示状态转换的方向，在弧线旁边标注状态转换的条件。S=1,R=0S=×R=×0S=0,R=1R=01S=0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态不变时，对输入信号（R、S）提出的要求。Qn→Qn+1RS00011011×001100×145.RS触发器的应用这是一个简单开关电路，从理论上讲，合上开关,输出一个低电平“0”，但由于机械开关在扳动过程瞬间存在接触抖动，使得A端电压不能从＋5V直接跃变到0V，而是会发生多次电压抖动，在几十毫秒的时间内产生多个脉冲后才能稳定下来。如果用这种电路产生的信号去驱动数字电路，可能导致电路发生误动作。3.3KΩAS+5V5VUA0t（a）开关接触抖动15要消除上示电路中因开关抖动而产生不止一个输出脉冲的现象，可在开关S与输出端A之间接一个基本RS触发器。当开关S在图示位置时，A端输出为高电平。在开关S被向下扳动过程中一旦出现低电平，立即使触发器的输出A点跳变到低电平，即使在开关S处会出现抖动脉冲，但对触发器来说也是无效电平，其状态不会发生变化，A端会出现边沿陡峭的阶跃信号。&&3.3KΩ×2S+5VA5VUA0t（b）无抖动开关16在数字电路中为了协调各有关逻辑部件的动作，通常要求各触发器按一定的时间节拍协调动作，即触发器翻转的状态仍由输入控制端的电平情况决定，但翻转的时刻应由统一的脉冲信号来进行控制，这一控制信号称为时钟脉冲，用CP(ClockPulse)表示，CP为一个正脉冲序列。这类触发器称为同步触发器4.1.2同步RS触发器同步触发器分为两大类:一类叫做脉冲（电平）触发器，其CP的全部作用时间内触发器的输入信号都可能影响输出状态；另一类叫做边沿触发器。其触发器输出的状态仅仅取决于CP脉冲沿（可能是上升沿，也可能是下降沿）到达时刻输入信号的状态。CP17门G1、G2组成基本RS触发器，G3、G4为控制门，CP为控制信号（时钟信号）2．电路特点（1）CP=0，G3、G4门被封锁，RS不起作用，Q与Q维持原态。（2）CP由0→1,G3、G4门打开,RS起作用,此时Q与Q状态由RS决定。1．电路结构与逻辑符号QQG1＆＆G2SRG3＆＆G4SCPR18QQG1＆＆G2SRG3＆＆G4SCPR3．工作原理100111001011010101输入输出逻辑功能SRQnQn+10000保持不变110100置0101001置111110×状态不允许1×Q1R1SQRSC1CP（1）特性表（CP=1）Qn+1=S+RQnR·S=0（约束条件）（2）特性方程：（状态方程）CP=1期间有效19（3）波形图（设初态为0）CP123tSt1t2t3t4t5t6RQQt1t2t3t4t5t6tttt同步RS触发器动作特点为：在CP=1期间的所有时间内，只要输入信号有变化，就可能产生触发器的状态改变。在CP=0时，输入驱动信号对触发器的状态没有影响。20例：初始状态Q=1，画出Q的波形。CPRSQ输入输出SRQnQn+1000011010010100111110×1×215.D锁存器在同步RS触发器中，RS存在约束，为了解决这个问题，可将同步RS触发器接成D锁存器，它只有一个输入端D。可用来锁存一位的二值信息。（1）电路构成与逻辑符号门G3的输出送到G1，同时又送回到G4。QQ＆＆G2＆＆（b）逻辑符号D(a）逻辑图QDCPQC11DG1G3G4CP22QQ＆＆G2＆＆DG1G3G4CP（2）工作原理CP=0时，Q保持原状态。011CP=1时，Q转移SR,SDCPRDCPCP1SR,SDRD1nnnQSRQDDQD1SRDD可见，D触发器永远满足约束条件。23（3）特性表与特性方程1）特性表（CP=1期间）2）特性方程Qn+1=D（CP=1期间有效）（4）状态转换图CP=1期间有效QnDQn+1说明000100置0011111置1D=1D=00D=1D=0124（5）波形图CPDQ（初态为0）在CP=1期间，Q随D的变化而变化；在CP=0期间，Q保持不变。D触发器的动作特点为：256.同步触发器的空翻（1）空翻的概念如果在CP=1期间，输入信号多次变化会引起触发器输出状态多次变化（翻转）。在一个时钟脉冲作用下（CP=1期间）,输入信号变化使触发器状态变化多次的现象，称为空翻。例：初态为0CPDQ空翻26（2）空翻的危害在数字系统中，特别是计数器中，触发器的CP端实质上是一个计数脉冲输入端，此时触发器作为一个二进制计数单元，每接收一个计数脉冲CP，计数器状态变化一次，如出现空翻，将使计数器无法正常计数，故要克服空翻。SRQn+100011011不变01不定CP=1期间有效274.1.3主从RS触发器为了解决同步RS触发器的空翻现象，引入主从RS触发器。1.电路组成和逻辑符号由两个同步RS触发器组成主从RS触发器。主触发器接收信号，其状态直接由输入信号决定。从触发器的输入与主触发器的输出相连，其状态由主触发器的状态决定。从触发器的输出状态为主从触发器的状态。＆＆QQG1＆＆G2从触发器3G4ˊRˊCPQˊQˊ＆＆1主触发器G7＆＆G8CPSRG6G5SG282．电路特点CP=0→从触发器禁止状态，Q、Q保持原状态。（1）CP=1：主触发器工作，同步RS→QˊQˊ。CP由0→1，从触发器工作，同步RˊSˊ→Q、Q。（2）CP由1→0，主触发器禁止状态，QˊQˊ保持原状态。在CP的一个周期内，CP=1期间接收信号，CP由1→0（下降沿）翻转（Q状态可改变），且Q与Q只能翻转一次，克服了触发器的空翻现象。在CP=0时,主、从触发器的状态是一致的。。＆＆QQG1＆＆G2从触发器3G4ˊRˊCPQˊQˊ＆＆1主触发器G7＆＆G8CPSRG6G5SG29＆＆QQG1＆＆G2从触发器3G4ˊRˊCPQˊQˊ＆＆1主触发器G7＆＆G8CPSRG6G5SG3．工作原理（1）当CP=0时，CP=1。在CP=0期间，RS触发器的输出状态始终不会变，即Qn+1=Qn。010→11→0RS起作用主触发器接收信号←从触发器翻转→CP1个CP（2）当CP由0跳变到1之后，即CP=1，CP=0。主触发器被打开接收R、S信号，使Q’和Q’获得一个新状态。但从触发器被封锁，所以输出端Q、Q保持原来状态不变。1nnnQSRQSRQ30＆＆QQG1＆＆G2从触发器3G4ˊRˊCPQˊQˊ＆＆