【教学课件】第五章触发器.ppt

第五章第五章 触发器触发器5.1 基本触发器基本触发器 一、基本一、基本RS触发器触发器 1用与非门组成的基本用与非门组成的基本RS触发器触发器 （1 1）电电路路结结构构:由由门门电电路路组组成成的的，它它与与组组合合逻逻辑辑电电路路的的根根本本区区别别在在于于，电电路中有反馈线，即门电路的输入、输出端交叉耦合。路中有反馈线，即门电路的输入、输出端交叉耦合。触发器有两个互补的输出端，触发器有两个互补的输出端，（2）逻辑功能）逻辑功能（3 3）波形分析）波形分析 在用与非门组成的基本在用与非门组成的基本RS触发器中，设初始状态为触发器中，设初始状态为0，已，已知输入知输入R、S的波形图，画出两输出端的波形图。的波形图，画出两输出端的波形图。解解：由由表表5.1.1知知，当当R、S都都为为高高电电平平时时，触触发发器器保保持持原原状状态态不不变变；当当S 变变低低电电平平时时，触触发发器器翻翻转转为为1状状态态；当当R 变变低低电电平平时时，触触发发器器翻翻转转为为0状状态态；不不允允许许R、S同同时时为为低电平。低电平。2用或非门组成的基本用或非门组成的基本RS触发器触发器这这种种触触发发器器的的触触发发信信号号是是高高电电平平有有效效，因因此此在在逻逻辑辑符符号号的的输输入入端端处处没没有有小圆圈。小圆圈。波形分析：波形分析：基本触发器的特点总结：基本触发器的特点总结：（1 1）有两个互补的输出端，有两个稳定的状态。）有两个互补的输出端，有两个稳定的状态。（2 2）有复位（）有复位（Q=0Q=0）、置位（）、置位（Q=1Q=1）、保持原状态三种功能。）、保持原状态三种功能。（3 3）R R为复位输入端，为复位输入端，S S为置位输入端，可以是低电平有效，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。也可以是高电平有效，取决于触发器的结构。（4 4）由于反馈线的存在，无论是复位还是置位，有效信号只）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，即需要作用很短的一段时间，即“一触即发一触即发”。二、二、同步同步RS触发器触发器给给触触发发器器加加一一个个时时钟钟控控制制端端CP，只只有有在在CP端端上上出出现现时时钟钟脉脉冲冲时时，触触发发器的状态才能变化。这种触发器称为器的状态才能变化。这种触发器称为同步触发器同步触发器。1 1同步同步RS触发器的电路结构触发器的电路结构2 2逻辑功能逻辑功能当当CP0 0时，控制门时，控制门G3 3、G4 4关闭，触发器的状态保持不变。关闭，触发器的状态保持不变。当当CP1 1时，时，G3 3、G4 4打开，其输出状态由打开，其输出状态由R、S端的输入信号决定。端的输入信号决定。同步同步RS触发器的状态转换分别由触发器的状态转换分别由R、S和和CP控制，其中，控制，其中，R、S控制控制状态转换的方向；状态转换的方向；CP控制状态转换的时刻。控制状态转换的时刻。3 3触发器功能的几种表示方法触发器功能的几种表示方法触发器的功能除了可以用功能表表示外，还有几种表示方法：触发器的功能除了可以用功能表表示外，还有几种表示方法：（1）特性方程）特性方程由功能表画出卡诺图得特性方程：由功能表画出卡诺图得特性方程：（2 2）状态转换图）状态转换图状态转换图表示触发器状态转换图表示触发器从一个状态变化到另一从一个状态变化到另一个状态或保持原状不变个状态或保持原状不变时，对输入信号的要求。时，对输入信号的要求。（3）驱动表）驱动表 驱驱动动表表是是用用表表格格的的方方式式表表示示触触发发器器从从一一个个状状态态变变化化到到另另一一个个状状态态或或保保持持原原状状态态不不变变时时，对对输输入入信信号号的的要求。要求。（4）波形图）波形图 触触发发器器的的功功能能也也可可以以用用输输入入输输出出波波形形图直观地表示出来。图直观地表示出来。4同步触发器存在的问题同步触发器存在的问题空翻空翻由由于于在在CP=1期期间间，G3、G4门门都都是是开开着着的的，都都能能接接收收R、S信信号号，所所以以，如如果果在在CP=1期间期间R、S发生多次变化，则触发器的状态也可能发生多次翻转。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空翻。5.2 主从触发器主从触发器由两级同步由两级同步RS触触发器串联组成。发器串联组成。G1G4组成从触组成从触发器，发器，G5G8组组成主触发器。成主触发器。CP 与与CP互补，互补，使两个触发器工使两个触发器工作在两个不同的作在两个不同的时区内。时区内。一、一、主从主从RS触发器触发器 1电路结构电路结构2 2工作原理工作原理主从触发器的触发翻转分为两个节拍：主从触发器的触发翻转分为两个节拍：（1 1）当当CP1 1时时，CP0 0，从从触触发发器器被被封封锁锁，保保持持原原状状态态不不变变：主主触触发发器器工作，接收工作，接收R和和S端的输入信号。端的输入信号。（2 2）当当CP由由1 1跃跃变变到到0 0时时，即即CP=0=0、CP1 1。主主触触发发器器被被封封锁锁，输输入入信信号号R、S不再影响主触发器的状态；从触发器工作，接收主触发器输出端的状态。不再影响主触发器的状态；从触发器工作，接收主触发器输出端的状态。特点：特点：（1 1）主从触发器的翻转是在）主从触发器的翻转是在CPCP由由1 1变变0 0时刻（时刻（CPCP下降沿）发生的。下降沿）发生的。（2 2）CPCP一一旦旦变变为为0 0后后，主主触触发发器器被被封封锁锁，其其状状态态不不再再受受R R、S S影影响响，因因此此不不会会有空翻现象。有空翻现象。二、二、主从主从JK触发器触发器主从主从RS触发器的缺点：触发器的缺点：使用时有约束条件使用时有约束条件RS=0。1 1电路结构电路结构 为为此此，将将触触发发器器的的两两个个互互补补的的输输出出端端信信号号通通过过两两根根反反馈馈线线分分别别引引到到输输入入端端的的G7、G8门门，这这样样，就就构构成成了了JK触触发发器。器。2 2逻辑功能逻辑功能(1(1）功能表：）功能表：（2 2）特性方程：）特性方程：（3 3）状态转换图）状态转换图（4 4）驱动表）驱动表 已知主从已知主从JK触发器触发器J、K的波形如图所示，画出输出的波形如图所示，画出输出Q的波形图（设初的波形图（设初始状态为始状态为0）。）。在在画画主主从从触触发发器器的的波波形形图图时时，应应注注意以下两点：意以下两点：（1）触触发发器器的的触触发发翻翻转转发发生生在在时时钟钟脉冲的触发沿（这里是下降沿）脉冲的触发沿（这里是下降沿）（2）判判断断触触发发器器次次态态的的依依据据是是时时钟钟脉脉冲冲下下降降沿沿前前一一瞬瞬间间输输入入端端的的状状态态。3主从主从T触发器和触发器和T触发器触发器如果将如果将JK触发器的触发器的J和和K相连作为相连作为T输入端就构成了输入端就构成了T触发器触发器。T触发器特性方程：触发器特性方程：当当T触触发发器器的的输输入入控控制制端端为为T=1时时，称为称为T触发器。触发器。T触发器的特性方程为：触发器的特性方程为：4主从主从JK触发器存在的问题触发器存在的问题一次一次变化现象变化现象 已已知知主主从从JK触触发发器器J、K的的波波形形如如图图所所示示，画画出出输输出出Q的的波波形形图图（设设初初始状态为始状态为0）。）。解：解：画出输出波形如图示。画出输出波形如图示。由由此此看看出出，主主从从JK触触发发器器在在CP=1期期间间，主主触触发发器器只只变变化化（翻翻转转）一一次次，这种现象称为这种现象称为一次变化现象一次变化现象。5.3 边沿触发器边沿触发器一、维持一、维持阻塞边沿阻塞边沿D触发器触发器 1 1D触发器的逻辑功能触发器的逻辑功能D触发器只有一个触发输入端触发器只有一个触发输入端D，因此，逻辑关系非常简单；，因此，逻辑关系非常简单；D触发器的特性方程为：触发器的特性方程为：Qn+1n+1=DD触发器的状态转换图：触发器的状态转换图：D触发器的驱动表：触发器的驱动表：2维持维持阻塞边沿阻塞边沿D触发器的结构及工作原理触发器的结构及工作原理（1）同步）同步D触发器：触发器：该电路满足该电路满足D触发器触发器的逻辑功能，但有的逻辑功能，但有同步触发器的同步触发器的空翻现象空翻现象。（2）维持）维持阻塞边沿阻塞边沿D触发器触发器 为了克服空翻，并具有为了克服空翻，并具有边沿触发器的特性，在边沿触发器的特性，在原电路的基础上引入三原电路的基础上引入三根反馈线根反馈线L1、L2、L3。已知维持已知维持阻塞阻塞D D触发器的输入波形，画出输出波形图。触发器的输入波形，画出输出波形图。解：在波形图时，应注意以下两点：解：在波形图时，应注意以下两点：（1 1）触触发发器器的的触触发发翻翻转转发发生生在在CPCP的的上升沿。上升沿。（2 2）判判断断触触发发器器次次态态的的依依据据是是CPCP上上升沿前一瞬间输入端升沿前一瞬间输入端D D的状态。的状态。根根据据D D触触发发器器的的功功能能表表，可可画画出出输输出出端端Q Q的波形图。的波形图。（3）触发器的直接置）触发器的直接置0和置和置1端端 RD直直接接置置0端端，低低电电平平有有效效；SD直接置直接置1端；低电平有效。端；低电平有效。RD和和SD不不受受CP和和D信信号号的的影影响，具有最高的优先级。响，具有最高的优先级。二、二、CMOS主从结构的边沿触发器主从结构的边沿触发器1 1电路结构电路结构:由由CMOS逻辑门和逻辑门和CMOS传输门组成主从传输门组成主从D触发器。触发器。由于引入了由于引入了传输门传输门，该电路虽为主从结构，却没有一次变化问题，该电路虽为主从结构，却没有一次变化问题，具有边沿触发器的特性。具有边沿触发器的特性。2 2工作原理工作原理触发器的触发翻转分为两个节拍：触发器的触发翻转分为两个节拍：（1 1）当）当CP变为变为1 1时，时，TG1 1开通，开通，TG2 2关闭。主触发器接收关闭。主触发器接收D信号。信号。同时，同时，TG3 3关闭，关闭，TG4 4开通，从触发器保持原状态不变。开通，从触发器保持原状态不变。（2 2）当）当CP由由1 1变为变为0 0时，时，TG1 1关闭，关闭，TG2 2开通，主触发器自保持。开通，主触发器自保持。同时，同时，TG3 3开通，开通，TG4 4关闭，从触发器接收主触发器的状态。关闭，从触发器接收主触发器的状态。3 具有直接置具有直接置0端端RD和直接置和直接置1端端SD的的CMOS边沿边沿D触发器触发器5.4 集成触发器集成触发器一、一、集成触发器举例集成触发器举例1 1TTL主从主从JK触发器触发器7474LS7272特点：（特点：（1 1）有）有3 3个个J端和端和3 3个个K端，它们之间是与逻辑关系。端，它们之间是与逻辑关系。（2 2）带有直接置）带有直接置0 0端端RD和直接置和直接置1 1端端SD，都为低电平有效，不用时应接高电平。都为低电平有效，不用时应接高电平。（3 3）为主从型结构，）为主从型结构，CP下跳沿触发。下跳沿触发。2 2高速高速CMOS边沿边沿D触发器触发器7474HC7474 特点：（特点：（1）单输入端的双）单输入端的双D触发器。触发器。（2）它们都带有直接置）它们都带有直接置0端端RD和直接置和直接置1端端SD，为低电平有效。，为低电平有效。（3）为）为CMOS边沿边沿触发器，触发器，CP上升沿触发。上升沿触发。二、触发器功能的转换二、触发器功能的转换1.1.用用JK触发器转换成其他功能的触发器触发器转换成其他功能的触发器（1 1）JKD分别写出分别写出JK触发器和触发器和D D触发器的特性方程触发器的特性方程比较得：比较得：画出逻辑图：画出逻辑图：（2 2）JKT（T）写出写出T触发器的特性方程：触发器的特性方程：与与JKJK触发器的特性方程比较，触发器的特性方程比较，得：得：J=T，K=T。令令T=1=1，即可得，即可得T触发器。触发器。2 2用用D触发器转换成其他功能的触发器触发器转换成其他功能的触发器（1 1）DJK写出写出D触发器和触发器和JK触发器的特性方程：触发器的特性方程：比较两式，得：比较两式，得：画出逻辑图。画出逻辑图。（2 2）DT图（图（b）（3 3）DT图（图（c）三、触发器应用举例三、触发器应用举例 设设计计一一个个3人人抢抢答答电电路路。3人人A、B、C各各控控制制一一个个按按键键开开关关KA、KB、KC和和一一个个发发光光二二极极管管DA、DB、DC。谁谁先先按按下下开开关关，谁谁的的发发光光二二极极管管亮，同时使其他人的抢答信号无效。亮，同时使其他人的抢答信号无效。利用触发器的利用触发器的“记忆记忆”作用，使抢答电路工作更可靠、稳作用，使抢答电路工作更可靠、稳定。定。本章小结本章小结1 1触触发发器器有有两两个个基基本本性性质质：（1 1）在在一一定定条条件件下下，触触发发器器可可维维持持在在两两种种稳稳定定状状态态（0 0或或1 1状状态态）之之一一而而保保持持不不变变；（2 2）在在一一定定的的外外加加信信号号作作用用下下，触发器可从一个稳定状态转变到另一个稳定状态。触发器可从一个稳定状态转变到另一个稳定状态。2 2描描写写触触发发器器逻逻辑辑功功能能的的方方法法主主要要有有特特性性表表、特特性性方方程程、驱驱动动表表、状状态态转转换图和波形图换图和波形图(又称时序图又称时序图)等。等。3 3按照结构不同，触发器可分为：按照结构不同，触发器可分为：(1)(1)基本基本RS触发器，为电平触发方式。触发器，为电平触发方式。(2)(2)同步触发器，为脉冲触发方式。同步触发器，为脉冲触发方式。(3)(3)主从触发器，为脉冲触发方式。主从触发器，为脉冲触发方式。(4)(4)边沿触发器，为边沿触发方式。边沿触发器，为边沿触发方式。4 4根据逻辑功能的不同，触发器可分为：根据逻辑功能的不同，触发器可分为：(1)(1)RS触发器触发器 (2)(2)JK触发器触发器 (3)(3)D触发器触发器 (4)(4)T触发器触发器 （T触发器触发器 ）5 5同同一一电电路路结结构构的的触触发发器器可可以以做做成成不不同同的的逻逻辑辑功功能能；同同一一逻逻辑辑功功能能的的触触发发器可以用不同的电路结构来实现。器可以用不同的电路结构来实现。6 6利用特性方程可实现不同功能触发器间逻辑功能的相互转换。利用特性方程可实现不同功能触发器间逻辑功能的相互转换。