第4章触发器.ppt - 浙江水利水电专科学校——电气工程系主页 [教程].ppt

触发器是构成时序逻辑电路的基本逻辑部件。它有两个稳定的状态：0状态和1状态；在不同的输入情况下，它可以被置成0状态或1状态；当输入信号消失后，所置成的状态能够保持不变。所以，触发器可以记忆1位二值信号。根据逻辑功能的不同，触发器可以分为RS触发器、D触发器、JK触发器、T和T触发器；按照结构形式的不同，又可分为基本RS触发器、同步触发器、主从触发器和边沿触发器。4.1 概述概述4.2 触发器的基本形式触发器的基本形式电电路路组组成成和和逻逻辑辑符符号号信号输入端，低电平有效。信号输入端，低电平有效。信号输出端，信号输出端，Q=0、Q=1的状态称的状态称0状态，状态，Q=1、Q=0的状态称的状态称1状态，状态，4.2.1 4.2.1 基本基本RS触发器触发器工作原理工作原理R SQ10010 10R=0、S=1时：由于R=0，不论原来Q为0还是1，都有Q=1；再由S=1、Q=1可得Q0。即不论触发器原来处于什么状态都将变成0状态，这种情况称将触发器置0或复位。R端称为触发器的置0端或复位端。0110R SQ0 10R=1、S=0时：由于S=0，不论原来Q为0还是1，都有Q=1；再由R=1、Q=1可得Q0。即不论触发器原来处于什么状态都将变成1状态，这种情况称将触发器置1或置位。S端称为触发器的置1端或置位端。1 011110R=1、S=1时：根据与非门的逻辑功能不难推知，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。R SQ1 000 111 1不变100011R SQ1 000 111 1不变0 0不定？R=0、S=0时：Q=Q=1，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同时撤除后，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。特性表（真值表）特性表（真值表）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。次态次态Qn+1的卡诺图的卡诺图特性方程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之间的逻辑关系式状态图状态图描述触发器的状态转换关系及转换条件的图形称为状态图011/1/10/01/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；RS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；RSRS若 10，触发器就会翻转成为1状态。RS若 01，触发器就会翻转成为0状态。波形图波形图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RSQQ置1置0置1置1置1保持不允许基本基本RS触发器的特点触发器的特点（1）触发器的次态不仅与输入信号状态有关，而且与触发器的现态有关。（2）电路具有两个稳定状态，在无外来触发信号作用时，电路将保持原状态不变。（3）在外加触发信号有效时，电路可以触发翻转，实现置0或置1。（4）在稳定状态下两个输出端的状态和必须是互补关系，即有约束条件。在数字电路中，凡根据输入信号R、S情况的不同，具有置0、置1和保持功能的电路，都称为RS触发器。集成基本集成基本RS触发器触发器EN1时工作EN0时禁止1S3S4.2.2 4.2.2 同步触发器同步触发器RSCP0时，R=S=1，触发器保持原来状态不变。CP1时，工作情况与基本RS触发器相同。一、同步RS触发器特特性性表表特性特性方程方程CP=1期间有效期间有效主主要要特特点点波波形形图图（1）时钟电平控制。在CP1期间接收输入信号，CP0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。不变不变不变不变不变不变置1置0置1置0不变CP=1期间有效期间有效将S=D、R=D代入同步RS触发器的特性方程，得同步D触发器的特性方程：二、同步二、同步D触发器（触发器（D锁存器）锁存器）状状态态图图波波形形图图在数字电路中，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。集成同步集成同步D触发器触发器CP1、2CP3、4POL1时，CP1有效，锁存的内容是CP下降沿时刻D的值；POL0时，CP0有效，锁存的内容是CP上升沿时刻D的值。CP=1期间有效期间有效将S=JQn、R=KQn代入同步RS触发器的特性方程，得同步JK触发器的特性方程：三、同步三、同步JK触发器触发器特性表特性表JK=00时不变时不变JK=01时置时置0JK=10时置时置1JK=11时翻转时翻转状状态态图图波波形形图图在数字电路中，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。空翻波形图四、同步四、同步JK触发器空翻触发器空翻 空翻现象：就是在CP=1期间，触发器的输出状态翻转两次或两次以上的现象。如下图所示，第一个CP=1期间Q状态变化的情况。4.3.1 TTL4.3.1 TTL边沿边沿JK触发器触发器CP下降沿时刻有效4.3 边沿触发器边沿触发器（a）逻辑电路(b）逻辑符号边沿边沿JK触发器触发器的逻辑符号的逻辑符号边沿边沿JK触发触发器的特点器的特点边沿触发，即CP边沿到来时，状态发生翻转。无同步触发器的空翻现象。功能与同步JK触发器相同。使用方便灵活。抗干扰能力极强，工作速度很高。集成边沿集成边沿JK触发器触发器74LS112为CP下降沿触发。CC4027为CP上升沿触发，且其异步输入端RD和SD为高电平有效。注注意意4.3.2 4.3.2 维持阻塞维持阻塞D触发器触发器（a）逻辑电路 （b）逻辑符号上升沿时刻有效逻辑符号逻辑符号维持阻塞维持阻塞D触触发器特点发器特点下降沿触发，即CP下降沿到来时，状态发生翻转。无同步触发器的空翻现象。功能与同步D触发器相同。使用方便灵活。抗干扰能力极强，工作速度很高。集成边沿集成边沿D触发器触发器注意注意注意注意：CC4013的异步输入端RD和SD为高电平有效。CP上升沿触发4.3.3 CMOS边沿触发器 CMOS触发器与TTL触发器一样，种类繁多。常用的集成触发器有74HC74（D触发器）和CC4027（JK触发）。CC4027管脚排列图如下。CMOS触发器管脚排列图附：附：不同类型触发器之间的转换不同类型触发器之间的转换转换步骤：转换步骤：转换步骤：转换步骤：（1）写出已有触发器和待求触发器的特性方程。（2）变换待求触发器的特性方程，使之形式与已有触发器的特性方程一致。（3）比较已有和待求触发器的特性方程，根据两个方程相等的原则求出转换逻辑。（4）根据转换逻辑画出逻辑电路图。转换方法：转换方法：转换方法：转换方法：利用令已有触发器和待求触发器的特性方程相等的原则，求出转换逻辑。JK触发器触发器T触发器触发器在数字电路中，凡在CP时钟脉冲控制下，根据输入信号T取值的不同，具有保持和翻转功能的电路，即当T0时能保持状态不变，T1时一定翻转的电路，都称为T触发器。特性表特性表逻辑符号逻辑符号1 1、将、将JK触发器转换为触发器转换为T和和T触发器触发器T触发器特性方程：与JK触发器的特性方程比较，得：电电路路图图状状态态图图时时序序图图JK触发器触发器T触发器触发器在数字电路中，凡每来一个时钟脉冲就翻转一次的电路，都称为T触发器。特性表特性表逻辑符号逻辑符号T 触发器特性方程：与JK触发器的特性方程比较，得：电电路路图图变换T触发器的特性方程：状状态态图图时时序序图图D触发器触发器T触发器触发器2 2、将、将D触发器转换为触发器转换为T和和T触发器触发器D触发器触发器T触发器触发器4.4 主从触发器主从触发器4.4.1 4.4.1 主从主从RS触发器触发器工作原理工作原理（1）接收输入信号过程CP=1期间：主触发器控制门G7、G8打开，接收输入信号R、S，有：从触发器控制门G3、G4封锁，其状态保持不变。1 10 00 01 1（2）输出信号过程CP下降沿到来时，主触发器控制门G7、G8封锁，在CP=1期间接收的内容被存储起来。同时，从触发器控制门G3、G4被打开，主触发器将其接收的内容送入从触发器，输出端随之改变状态。在CP=0期间，由于主触发器保持状态不变，因此受其控制的从触发器的状态也即Q、Q的值当然不可能改变。CP下降沿到来时有效特性特性方程方程逻辑符号逻辑符号电路特点电路特点主从RS触发器采用主从控制结构，从根本上解决了输入信号直接控制的问题，具有CP1期间接收输入信号，CP下降沿到来时触发翻转的特点。但其仍然存在着约束问题，即在CP1期间，输入信号R和S不能同时为1。4.4.2 4.4.2 主从主从JK触发器触发器代入主从RS触发器的特性方程，即可得到主从JK触发器的特性方程：将主从JK触发器没有约束。特特性性表表时时序序图图电路特点电路特点逻辑符号逻辑符号主从JK触发器采用主从控制结构，从根本上解决了输入信号直接控制的问题，具有CP1期间接收输入信号，CP下降沿到来时触发翻转的特点。输入信号J、K之间没有约束。存在一次变化问题。1、在应用触发器时，要特别注意触发、在应用触发器时，要特别注意触发形式，否则很容易造成整个数字系形式，否则很容易造成整个数字系统工作不正常。统工作不正常。2、边沿触发抗干扰能力强，且不存在、边沿触发抗干扰能力强，且不存在空翻，应用较广泛。空翻，应用较广泛。集成集成D D触发器触发器 74LS74为双上升沿为双上升沿D触发器触发器CP为时钟输入端为时钟输入端;D为数据输入端为数据输入端;Q，为互补输出端为互补输出端;为直接复位端为直接复位端,低电平有效低电平有效;为直接置位端，为直接置位端，低电平有效低电平有效;和和 用来设置初始状态。用来设置初始状态。74LS74管脚排列图管脚排列图CMOSCMOS触发器触发器 CMOSCMOS触发器与触发器与TTLTTL触发器一样，种触发器一样，种类繁多。常用的集成触发器有类繁多。常用的集成触发器有74HC7474HC74（D D触发器）和触发器）和CC4027CC4027（JKJK触发）。触发）。用时注意用时注意CMOSCMOS触发器电源电压为触发器电源电压为318V318V。CMOS触发器管脚排列图触发器管脚排列图CC4027的功能表的功能表 输 入输 出 RD SD CP J K Q 101000001100001111 0 0 0 1 1 0 1 1 011Qn01101Qn10Qn