最新四章集成触发器ppt课件.ppt

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1、四章集成触发器四章集成触发器5.1 概概 述述 触发器（触发器（Flip Flop，简写为，简写为FF）是具有记忆）是具有记忆功能的单元电路，由门电路构成，专门用来接收功能的单元电路，由门电路构成，专门用来接收存储输出存储输出0、 1代码。代码。 它有双稳、它有双稳、 单稳态和无稳态单稳态和无稳态触发器（多谐振荡器）等几种。本章所介绍的是触发器（多谐振荡器）等几种。本章所介绍的是双稳态触发器双稳态触发器, 即其输出有两个稳定状态即其输出有两个稳定状态0、1。图图5.3 状态图状态图3、 状态图状态图 如图如图5.3所示。图中所示。图中, 圆圈表示状态的个数，圆圈表示状态的个数，箭头表示状态转换

2、的方向，箭头线上标注的触箭头表示状态转换的方向，箭头线上标注的触发信号取值表示状态转换的条件。发信号取值表示状态转换的条件。 01R S 1R 1S R 1S 0R 0图图5.4 波形图波形图4、波形图、波形图 如图如图5.4所示，所示， 画图时应根据功能表来确定各个画图时应根据功能表来确定各个时间段时间段Q与与 Q 的状态。的状态。 状态不定QQSR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）、保持原状态三种功能。

3、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。效，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）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，即号只需要作用很短的一段时间，即“一触即发一触即发”。【思考题】【思考题】 1. 基本基本RS触发器有几种功能？触发器有几种功能？ RS各在什么各在什么时候有效时候有效? 2. 触发器有哪几种类型？触发器有哪几种类型？ 3. 基本基本RS触发器的逻辑功能表示方法有哪几触发器

4、的逻辑功能表示方法有哪几种？种？给触发器加一个时钟控制端给触发器加一个时钟控制端CP，只有在，只有在CP端上出端上出现时钟脉冲时，触发器的状态才能变化。这种触发器现时钟脉冲时，触发器的状态才能变化。这种触发器称为同步触发器。称为同步触发器。 5.3.15.3.1同步同步RSRS触发器触发器 一同步一同步RS触发器的电路结构触发器的电路结构&CP3GG&GG12QQSRQQ1S1R C1CP5.3 同步触发器同步触发器二逻辑功能二逻辑功能当当CP0 0时，控制门时，控制门G3 3、G4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

5、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控制状态转换的方向；控制状态转换的方向；CP控制状态转换的时刻。控制状态转换的时刻。&CP3GG&GG12QQSR表表5.2 功能表功能表 CP R SQn+1功能功能 1111 0 0 0 1 1 0 1 1Qn0保持保持置置1置置0不定不定三触发器功能的几种表示方法三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：表示方法： 1、特性方程、特性方程 由功能

6、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：101100R0100011110n+1QQnS约束条件 01RSQRSQnn2 2、状态转换图、状态转换图 状态转换图表示触发器从一个状态变化到另一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。个状态或保持原状不变时，对输入信号的要求。01R=S=01R=S=10R=S=0R=S=0 3、波形图、波形图 触发器的功能也可以用输入输出波形图直观地表触发器的功能也可以用输入输出波形图直观地表示出来。示出来。CPRSQQ 四同步触发器存在的问题四同步触发器存在的问题空翻空翻由于在由于在CP=1期间，期间，G3

7、、G4门都是开着的，都能接收门都是开着的，都能接收R、S信号，所信号，所以，如果在以，如果在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变化，则触发器的状态也可能发生多次翻转。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。&CP3GG&GG12QQSRCPSRQ有效翻转空翻5.3.2、D触发器触发器1、 特性方程特性方程DQn12、 D触发器的特性表触发器的特性表D000010101111nQ1nQ3、 D触发器的状态转换图触发器的状态转换图0D=01D=0D=1D=1TG1TG2TG3TG41G

8、2G3G4GCPCPCPCPCPCPCPCP主触发器从触发器1111DQQQQCMOS主从结构的边沿触发器主从结构的边沿触发器5.3.3、同步、同步JK触发器触发器1、 特性方程特性方程nnnQKQJQ12、 JK触发器的特性表触发器的特性表01111011110110010110001011000000KJnQ1nQ3、 JK触发器的状态转换图触发器的状态转换图01J=K=0J=K=1K=J=K= 01J=&1&1&RDQQSDCPJK21RDSD负边沿负边沿JK触发器触发器5.3.4、同步、同步T触发器触发器1、 特性方程特性方程nnnQTQTQ12、 T触发器的特性表触发器的特性表T00

9、0011101110nQ1nQ3、 T触发器的状态转换图触发器的状态转换图T = 0T = 1T = 1T = 001 主从主从RS触发器触发器的缺点：使用时的缺点：使用时有 约 束 条 件有 约 束 条 件RS=0。1 1电路结构电路结构JK 为此，将触发器为此，将触发器的两个互补的输出的两个互补的输出端信号通过两根反端信号通过两根反馈线分别引到输入馈线分别引到输入端的端的G7、G8门，这门，这样，就构成了样，就构成了JK触触发器。发器。CPQ1J1KQC1Q&G12GQ&G&7G8CP5&4&16GGGQGG3Q95.4.1主从主从JK触发器触发器5.4无空翻触发器无空翻触发器2 2逻辑功

10、能逻辑功能(1(1）功能表：）功能表：（2 2）特性方程：）特性方程：11001001J0100011110n+1QQnK表表5.3 状态表状态表 CP J K Qn+1功能 1111 0 0 0 1 1 0 1 1 Qn01保持置0置1翻转（计数）nQ（3 3）状态转换图）状态转换图01J=K=0J=K=1K=J=K=01J=（4）时序图（波形图）l下降沿触发。下降沿触发。l异步输入端的作用：异步输入端的作用： 当异步复位端有效时，触发器直接复零；当异当异步复位端有效时，触发器直接复零；当异步置位端有效时，触发器直接置位，与步置位端有效时，触发器直接置位，与CP脉脉冲无关。冲无关。画图时要注

11、意以下两点：！在J=K或J=K=1两种情况下，触发器具备什么逻辑功能？（同学自己推导） 【思考题】【思考题】 1. 负边沿触发器的CP脉冲何时有效？ 2. 负边沿触发器如何克服空翻和振荡? 3.T和T触发器有何功能?5.4.2 5.4.2 边沿触发器边沿触发器一、利用一、利用CMOS传输门的边沿触发器传输门的边沿触发器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。TG1TG2TG3TG41G2G3G4GCPCPCPCPCPCPCPCP主触发器从触发器1111DQQQQ由于引入了传输门，该电路虽为主从结构，却没有一次变化问题，由于引入了传输

12、门，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。主触发器关闭。主触发器接收接收D信号。同信号。同时，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，主开通，主触发器自保持。同触发器自保持。同时，时，TG3 3开通，开通，TG4 4关闭，从触发器接

13、收主触发器的状关闭，从触发器接收主触发器的状态。态。 1) 电路工作原理 维持阻塞式D触发器由钟控RS触发器、引导门和4根直流反馈线组成，如图4-5所示。图中，RD、SD为直接置0、置1端，其操作不受CP控制，因此也称异步置0、置1端。 当RDSD=01时，使得Q=1; 3门、6门锁定， ,由于 ，因而Q=0，无论CP和输入信号处于什么状态，都能保证触发器可靠置0。 1, 1DDSR1DDSSQ二二. 维持维持阻塞式阻塞式D触发器触发器图 5.5 维持阻塞式D触发器 &RDQQ&1&SD24365CPD&RDSDRS三、利用传输延迟时间的边沿触发器三、利用传输延迟时间的边沿触发器 图是利用门传

14、输延迟时间构成的边沿图是利用门传输延迟时间构成的边沿JK触发器触发器逻辑电路。图中的两个与或非门构成基本逻辑电路。图中的两个与或非门构成基本RS触发触发器，两个与非门器，两个与非门(1、2门门)作为输入信号引导门，而作为输入信号引导门，而且在制作时已保证与非门的延迟时间大于基本且在制作时已保证与非门的延迟时间大于基本RS触发器的传输延迟时间。触发器的传输延迟时间。图 5.6 负边沿JK触发器 &1&1&RDQQSDCPJK21RDSD 利用门传输延迟时间构成的边沿利用门传输延迟时间构成的边沿JK触发器是在触发器是在CP下降沿产生翻转，翻转方向决定于下降沿产生翻转，翻转方向决定于CP下降前瞬间的

15、下降前瞬间的J、K输入信号。它只要求输入信号在输入信号。它只要求输入信号在CP下降沿到达之下降沿到达之前，在与非门前，在与非门1、2转换过程中保持不变，而在转换过程中保持不变，而在CP=0及及CP=1期间，期间，J、K信号的任何变化都不会影响触发信号的任何变化都不会影响触发器的输出。因此这种触发器比维持器的输出。因此这种触发器比维持阻塞式触发器在阻塞式触发器在数据输入端具有更强的抗干扰能力。数据输入端具有更强的抗干扰能力。其波形图如图其波形图如图5-7所示。所示。 图图 5.7 边沿边沿JK触发器的理想波形图触发器的理想波形图 CPJQK触发器功能的转换触发器功能的转换（1 1）JKD分别写出

16、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：1J1K C1CPDQQnnnQKQJQ1DQn1)(nnQQDnnDQQD（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：1JC11KCPTQQC11KCP1J1QQ与与JKJK触发器的特性方程比触发器的特性方程比较，得：较，得：J= =T，K= =T。令令T =1=1，即可得，即可得T触发器。触发器。nnnQTQTQ12 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：

17、 比较两式，得：比较两式，得： 画出逻辑图。画出逻辑图。 C11D1&1CPQQJK（2 2）DT图（图（b）（3 3）DT图（图（c） （b）1DC1=1CPC11DCP（c）QQQQT5.5 5.5 集成触发器的应用集成触发器的应用 例例 1 1 设计一个设计一个3人抢答电路。人抢答电路。3人人A、B、C各控制一个各控制一个按键开关按键开关KA、KB、KC和一个发光二极管和一个发光二极管DA、DB、DC。谁先按下。谁先按下开关，谁的开关，谁的发光二极管亮，同时使其他人的抢答信号无效。发光二极管亮，同时使其他人的抢答信号无效。RR+VccABRCDAACK+5VDB330K330K330DB

18、C&AVOAG&VVOBCGG&BOC 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、稳定。作用，使抢答电路工作更可靠、稳定。RKRQRQRQ+VccDADBDC330330330GAGBGCOAOBOC&KARSKBRSKCRSRRR+5VBCAFFAFFBFFCVVVQQQl本章作业:l4.1 4.2 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11 4.12 4.17 4.21本章小结本章小结1 1触发器有两个基本性质：（触发器有两个基本性质：（1 1）在一定条件下，触发器可维持在两）在一定条件下，触发器可维持在两种稳定状态（种稳定状态（0 0或或1 1状态）之一而保持不变；

19、（状态）之一而保持不变；（2 2）在一定的外加信号）在一定的外加信号作用下，触发器可从一个稳定状态转变到另一个稳定状态。作用下，触发器可从一个稳定状态转变到另一个稳定状态。2 2描写触发器逻辑功能的方法主要有特性表、特性方程、驱动表、描写触发器逻辑功能的方法主要有特性表、特性方程、驱动表、状态转换图和波形图状态转换图和波形图( (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。触发器。 (2) (2) 同步触发器，电平触发方式。同步触发器，电平触发方式。 (3) (3) 主从触发器，脉冲触发方式。主从触发器，

20、脉冲触发方式。 (4) (4) 边沿触发器，边沿触发方式。边沿触发器，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同一电路结构的触发器可以做成不同的逻辑功能；同一逻辑功能同一电路结构的触发器可以做成不同的逻辑功能；同一逻辑功能的触发器可以用不同的电路结构来实现。的触发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。47 结束语结束语