第十一章双稳态触发器精选文档.ppt

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1、第十一章双稳态触发器本讲稿第一页，共二十七页11.1RS触发器触发器双稳态触发器有两个互补输出端双稳态触发器有两个互补输出端Q和和Q，其输出状态，其输出状态Q不仅与输不仅与输入有关，而且还与原先的输出状态有关入有关，而且还与原先的输出状态有关。一一.R-S触发器触发器1.基本基本R-S触发器触发器逻辑电路及符号逻辑电路及符号RSRSG1G20110110001不变不变不定不定复位复位(清清0)置位置位(置置1)记忆记忆(保持保持)禁止禁止真值表真值表RSQ说明说明触发器现态触发器现态Qn（原态）和次态（原态）和次态Qn+1（新态）之间的转换关系用另一（新态）之间的转换关系用另一种表格记录下来，

2、称为种表格记录下来，称为特性表特性表，它是触发器逻辑功能的另一种表现形式。，它是触发器逻辑功能的另一种表现形式。本讲稿第二页，共二十七页SRQQtttt 基本基本RS触发器波形图触发器波形图特性表特性表宽度相等的负脉冲从宽度相等的负脉冲从S S和和R R端同时消失后，触发器状态不定。端同时消失后，触发器状态不定。100101卡诺图化简卡诺图化简特性方程特性方程Qn+1=RQn+SS+R=1(约束条件约束条件)SRQn000111100X11X11本讲稿第三页，共二十七页2 2基本基本RSRS触发器的应用举例触发器的应用举例在在数数字字系系统统中中，用用机机械械开开关关对对电电路路发发出出命命令

3、令信信号号，当当开开关关改改变变位位置置时时，由由于于弹弹簧簧片片不不能能立立即即与与触触点点稳稳定定接接触触产产生生抖抖动动，使电压或电流波形产生使电压或电流波形产生“毛刺毛刺”。如如果果用用开开关关的的输输出出直直接接驱驱动动逻逻辑辑门门，经经过过逻逻辑辑门门整整形形后后，输输出会有一串脉冲干扰信号导致电路工作出错。出会有一串脉冲干扰信号导致电路工作出错。本讲稿第四页，共二十七页QQ5V5VASB&SR基本基本RS触发器去抖动功能触发器去抖动功能利用基本利用基本RS触发器的记忆作用可以消除机械开关振动对数字电触发器的记忆作用可以消除机械开关振动对数字电路所产生的影响。路所产生的影响。在触发

4、器的工作过程中，允许触发器状态改变的输入信号称为在触发器的工作过程中，允许触发器状态改变的输入信号称为触发信号触发信号，信号的形式称为，信号的形式称为触发方式，触发方式，触发器状态的改变称为触发器状态的改变称为翻转翻转。基本。基本RSRS触发器的触发方式是触发器的触发方式是电平触发方式电平触发方式，这种触发方，这种触发方式又分为式又分为低低电平触发和电平触发和高高电平触发。电平触发。100本讲稿第五页，共二十七页二二.同步同步RSRS触发器触发器 基本基本RSRS触发器的触发翻转过程直接由输入信号控制，同步触发器的触发翻转过程直接由输入信号控制，同步RSRS触发器实现在规定时间内，触发器按各自

5、输入信号所决触发器实现在规定时间内，触发器按各自输入信号所决定的状态定的状态同步触发翻转同步触发翻转。1.工作原理工作原理 R CP SCP=0，R-S被封锁，被封锁，QQ不变；不变；CP=1，QQ 由由R-S 决定。决定。1001001101不变不变不定不定复位复位(清清0)置位置位(置置1)记忆记忆(保持保持)禁止禁止真值表真值表RSQ说明说明本讲稿第六页，共二十七页特性表特性表从工作原理可知从工作原理可知:输出翻转控制在输出翻转控制在脉冲作用脉冲作用时间段时间段,因而称为因而称为脉冲触发方式脉冲触发方式。在在脉冲作用脉冲作用时时,可能出现多次翻转可能出现多次翻转(空翻空翻）。）。脉冲触发

6、又可分为正、负脉冲触发。脉冲触发又可分为正、负脉冲触发。001101卡诺图化简卡诺图化简SRQn000111100X111X1特性方程特性方程Qn+1=S+RQnSR=0(约束条件约束条件)特点特点CP=1，接收信号，允许翻转。，接收信号，允许翻转。CP=0，封锁信号，禁止翻转。，封锁信号，禁止翻转。SCPR正脉冲触发正脉冲触发负脉冲触发负脉冲触发本讲稿第七页，共二十七页例例：根据根据CPCP、S S、R R的波形，试画出上面分析的的波形，试画出上面分析的RSRS触发器输出触发器输出Q Q的波的波形，设初始状态形，设初始状态Q=0Q=0。解解:触发器在触发器在CP=1=1时翻转。时翻转。在在C

7、P=1的时间间隔内的时间间隔内R、S的状态变化就的状态变化就会引起触发器状态会引起触发器状态的变化。的变化。脉冲触发方式能控制触脉冲触发方式能控制触发器在一段时间内翻转，发器在一段时间内翻转，不能实现在一舜间翻转，不能实现在一舜间翻转，因此应用中受到一定限因此应用中受到一定限制。制。本讲稿第八页，共二十七页三三.主从主从R-S触发器触发器工作原理：工作原理：CP=1作用其间：作用其间：主触发器工作，主触发器工作，QM随随R-S翻转；从触发翻转；从触发器因器因CP=0被封锁，输出被封锁，输出Q保持不变。保持不变。CP负负跳沿跳沿(即即10),CP由由01：主触发器被封锁，从触发器工作，主触发器被

8、封锁，从触发器工作，Q为为QM最后值。最后值。CP=0后：后：主触发器的状态保持不变主触发器的状态保持不变,因而输出状因而输出状态保持不变。这样态保持不变。这样,两个两个R-S触发器的的触发器的的互相制约互相制约,实现了在某一特定时刻翻转。实现了在某一特定时刻翻转。该触发器的触发方式称为该触发器的触发方式称为边沿触发，边沿触发，属属于负跳沿触发于负跳沿触发。边沿触发又可分为边沿触发又可分为正跳正跳沿触发沿触发与与负跳沿触发负跳沿触发。RCPSCP主主R-S从从R-SQM负跳沿触发负跳沿触发正跳沿触发正跳沿触发本讲稿第九页，共二十七页主从触发器的特点主从触发器的特点:触发器在触发器在CP有效作用

9、期间接收输入信号，在有效作用期间接收输入信号，在CP的有效跳变的有效跳变沿触发翻转，在沿触发翻转，在CP有效跳变沿后封锁输入信号。有效跳变沿后封锁输入信号。触发器的翻转状态由触发器的翻转状态由CP作用期间输入信号的状态而定。作用期间输入信号的状态而定。主从触发器对输入信号：主从触发器对输入信号：对对于于负负跳跳沿沿触触发发的的触触发发器器，输输入入信信号号应应在在CP正正跳跳沿沿前前加加入入，并并在在CP正正跳跳沿沿后后的的高高电电平平期期间间保保持持不不变变，为为主主触触发发器器触触发发翻翻转转做做好好准准备备，若若输输入入信信号号在在CP高高电电平平期期间间发发生生改改变变，将将可能使主触

10、发器发生多次可能使主触发器发生多次空翻空翻，产生逻辑错误。，产生逻辑错误。时钟脉冲的要求：时钟脉冲的要求：CP正正跳跳沿沿后后的的高高电电平平要要有有一一定定的的延延迟迟时时间间，以以确确保保主主触触发发器器达达到到新新的的稳稳定定状状态态，CP负负跳跳沿沿使使触触发发器器发发生生翻翻转转后后，CP的的低低电电平平也也必必须须有有一一定定的的延延迟迟时时间间，以以确确保保从从触触发发器器达达到到新新的稳定状态。的稳定状态。本讲稿第十页，共二十七页11.2JK触发器触发器JK触发器解决了主从触发器解决了主从RS触发器存在不稳定状态的问题。触发器存在不稳定状态的问题。一一.主从主从JK触发器触发器

11、工作原理工作原理CP=1时接收时接收JK信号，输出不变；信号，输出不变；CP负负跳瞬间，输出由跳瞬间，输出由JK而定：而定：K CP JRSCP主主R-S从从R-SQMS=JQR=KQ特性方程特性方程Qn+1=S+RQn=JQn+KQn逻辑功能逻辑功能JKQn+1=J（与（与J相同）相同）J=K=0Qn+1=Qn（不变）不变）J=K=1Qn+1=Qn（翻转计数）（翻转计数）CP=0时，封锁时，封锁JK信号，输出不变。信号，输出不变。本讲稿第十一页，共二十七页显然显然JK触发器消除了输出不定的状态，触发器消除了输出不定的状态，其触发方式为其触发方式为边沿触发边沿触发。例例：设负跳沿主从设负跳沿主

12、从JK触发器的输入的波触发器的输入的波形如图所示，画出形如图所示，画出输出端输出端Q的波形。的波形。设初始状态为设初始状态为0。JKQnQn+100000011010001101001101111011110特性表特性表逻辑符号逻辑符号负跳沿触发负跳沿触发CPJKQ正跳沿触发正跳沿触发本讲稿第十二页，共二十七页主触发器状态只能改变主触发器状态只能改变1次次由于存在反馈，若由于存在反馈，若Q=0，CP=l，K端封锁端封锁(K=0)，主触发器主触发器只只接受接受J端置端置1信号信号；若若Q=1，CP=l，J端封锁端封锁(J=0)，主触发器主触发器只只接受接受K端置端置0信号。信号。所以所以主触发器

13、状态只能改变主触发器状态只能改变1次次。在。在CP的的下跳沿，从触发器与主触发器状态取得一下跳沿，从触发器与主触发器状态取得一致。致。这种现象称为一次变化现象。这种现象称为一次变化现象。K CP JRSCP主主R-S从从R-SQM 例例：设负跳沿设负跳沿主从主从JK触发器的触发器的CPCP和和J、K波形如波形如图所示，画出输图所示，画出输出端出端Q的波形。设的波形。设初始状态为初始状态为1。CPJKQMQ12345600011011001 0本讲稿第十三页，共二十七页主从主从JK触发器的特点触发器的特点(1)(1)触触发发器器在在时时钟钟脉脉冲冲有有效效作作用用期期间间（CP=1CP=1或或=

14、0=0）接接收收输输入入信信号号，只只在在时时钟钟脉脉冲冲的的跳跳变变沿沿(负负跳跳沿沿或或正正跳跳沿沿)触触发发翻翻转转，在时钟脉冲跳变沿后在时钟脉冲跳变沿后封锁输入信号封锁输入信号。(2)(2)触触发发器器的的翻翻转转状状态态由由时时钟钟脉脉冲冲作作用用期期间间输输入入信信号号的的状状态态而而定。定。(3)(3)主主触触发发器器的的状状态态只只可可能能根根据据输输入入信信号号改改变变一一次次。所所以以在在CP有有效效作作用用期期间间，当当J、K改改变变，若若在在Qn=0时时，J有有1，Qn+1=1(改改变变)；若若在在Qn=1时时，K有有1，Qn+1=0(改改变变)。否否则则Qn+1不不变

15、。变。主从触发器工作时，必须在主从触发器工作时，必须在CP有效作用期间前加入输入信有效作用期间前加入输入信号。如果在有效作用期间出现干扰信号，那么就有可能出号。如果在有效作用期间出现干扰信号，那么就有可能出现一次变化现象，使触发器的状态出错。现一次变化现象，使触发器的状态出错。避免出现一次变化现象的有效方法是采用避免出现一次变化现象的有效方法是采用边沿触发器边沿触发器。本讲稿第十四页，共二十七页二二.边沿边沿JK触发器触发器接接受受输输入入信信号号、触触发发翻翻转转、封封锁锁输输入入是是在在同同一一时时刻刻（时时钟脉冲有效跳变钟脉冲有效跳变沿）沿）完成。完成。判判断断边边沿沿触触发发器器次次态

16、态的的依依据据是是触触发发跳跳变变沿沿前前瞬瞬间间输输入入端端的状态。的状态。边沿触发器的触发方式可分为正跳沿和负跳沿，在符号边沿触发器的触发方式可分为正跳沿和负跳沿，在符号中，由时钟脉冲端子中，由时钟脉冲端子CP加以区别。加以区别。正跳沿正跳沿负跳沿负跳沿逻辑功能逻辑功能JKQn+1=J（与（与J相同）相同）J=K=0Qn+1=Qn（不变）不变）J=K=1Qn+1=Qn（翻转计数）（翻转计数）CP=0时，封锁时，封锁JK信号，输出不变。信号，输出不变。特性方程特性方程Qn+1=S+RQn=JQn+KQn本讲稿第十五页，共二十七页例例：已知：已知CPCP、J、K波形及初始状态与上例相同，试画出

17、负跳沿波形及初始状态与上例相同，试画出负跳沿JK触发器的输出端触发器的输出端Q的波形。并比较两个结果。的波形。并比较两个结果。比比较较两两结结果果，如如果果输输入入信信号号在在CP=1CP=1前前加加入入，并并在在CP=1CP=1时时间间内内保保持持不不变变，则则主主从从负负跳跳沿沿JK触触发发器器与与负负跳跳沿沿JK触触发发器器输输出出结结果果相相同同；如如果果在在CP=1CP=1时时间间内内输输入入信信号号发发生生改改变变，因因前前者者可能出现一次变化现象，造成结果不同可能出现一次变化现象，造成结果不同。CPJKQMQ主从主从Q123456本讲稿第十六页，共二十七页三三.集成集成JKJK触

18、发器触发器 TTL双双JK触发器触发器74LS76JK触发器触发器74LS76功能表功能表111输输入入输输出出预置预置SD清零清零RD时钟时钟CPJKQn+1n+101101001100Qnn11101010101111nQn本讲稿第十七页，共二十七页逻辑符号和引脚分布图逻辑符号和引脚分布图该器件内含两个相同的该器件内含两个相同的JK触发器，它们都带有预置和清零输触发器，它们都带有预置和清零输入，属于负跳沿触发器。如果在一片集成器件中有多个触发入，属于负跳沿触发器。如果在一片集成器件中有多个触发器，通常在符号前面器，通常在符号前面(或后面或后面)加上数字，以示不同触发器的加上数字，以示不同触

19、发器的输入、输出信号。输入、输出信号。本讲稿第十八页，共二十七页例例：设负跳沿边沿：设负跳沿边沿JK触发器的起始状态为触发器的起始状态为0，各输入端的波形如，各输入端的波形如图所示，试画出的输出波形。图所示，试画出的输出波形。SDJCPKRD本讲稿第十九页，共二十七页11.3边沿边沿D触发器与触发器与边沿边沿T T触发器触发器一一.D触发器触发器若只取若只取JK触发器输入信号触发器输入信号JK，且，且J=D，就构成，就构成D触发器。触发器。特性方程特性方程Qn+1=D边沿边沿D触发器触发器也可分为也可分为正跳沿正跳沿D触发器触发器和和负跳沿负跳沿D触发器。触发器。C1端子没有小圈表示端子没有小

20、圈表示正跳沿正跳沿D触发器，否则，是触发器，否则，是负跳沿负跳沿D触发器。触发器。特性表特性表DQnQn+1000010101111逻辑符号逻辑符号本讲稿第二十页，共二十七页例：触发器组成的电路如图所示，试根据例：触发器组成的电路如图所示，试根据D和和CP波形画出波形画出Q的的波形波形(设初态为设初态为0)。解：解：第一个触第一个触发器是正发器是正跳沿跳沿D触触发器，第发器，第二个二个JK触触发器和与发器和与非门组成非门组成负跳沿负跳沿D触发器。触发器。Q1Q2本讲稿第二十一页，共二十七页二二.T触发器触发器将将JK触发器的触发器的J、K端连接在一起作为端连接在一起作为T端，就构成了端，就构成

21、了T触触发器，因此发器，因此T触发器没有专门设计的定型产品。触发器没有专门设计的定型产品。特性方程特性方程Qn+1=TQn+TQnTQnQn+1000011101110特性表特性表由特性方程可知，由特性方程可知，T=1，Qn+1=Qn，触发器为计数状态，触发器为计数状态，T=0，Qn+1=Qn，触发器为保持状态。，触发器为保持状态。Qn+1=T+Qn本讲稿第二十二页，共二十七页例例1：电路和输入信号波形如图所示，画出各触发器：电路和输入信号波形如图所示，画出各触发器Q端的波形。各触发器端的波形。各触发器的初始状态为的初始状态为0。解：解：两个两个JK触触发器均连发器均连接成负跳接成负跳沿沿T触

22、发触发器。器。Q1Q2本讲稿第二十三页，共二十七页例例2：触发器电路和输入信号波形如图所示，画出各触发器：触发器电路和输入信号波形如图所示，画出各触发器Q端的波端的波形。形。解：解：Q1Q2本讲稿第二十四页，共二十七页*11.4触发器的功能转换触发器的功能转换 不同触发器其逻辑功能不同，同一触发器是否可以转换为不同触发器其逻辑功能不同，同一触发器是否可以转换为功能不同触发器？功能不同触发器？1.代数转换法代数转换法2.图表转换法图表转换法（通用法）（通用法）例例将将D触发器转换为触发器转换为JK触发器。触发器。解解(1)列出列出D、JK触发器的驱动表触发器的驱动表(2)写出转换写出转换D表达式

23、表达式(3)画出转换逻辑电路图画出转换逻辑电路图QnQn+1DJK0000011110011110本讲稿第二十五页，共二十七页小结小结 1双触发器的符号、特性方程、功能、触发方式双触发器的符号、特性方程、功能、触发方式基基本本RS同同步步RS主主从从JK边边沿沿JKD(T)Qn+1=JQn+KQnQn+1=S+RQnSR=0Qn+1=RQn+SS+R=1RSQn+100 不定不定01010111Qn电平触发电平触发脉冲触发脉冲触发边沿触发边沿触发边沿触发边沿触发Qn+1=DQn+1=T+QnDQn+10011TQn+10Qn1Qn(T)本讲稿第二十六页，共二十七页小结小结2主从触发器和边沿触发

24、器的异同点：翻转虽然都发主从触发器和边沿触发器的异同点：翻转虽然都发生在脉冲跳变时，但接收输入信号的时间有所不同，如生在脉冲跳变时，但接收输入信号的时间有所不同，如果是负跳变触发器，对于主从触发器，在正脉冲时接收果是负跳变触发器，对于主从触发器，在正脉冲时接收信号；对于边沿触发器，在触发沿接收信号。信号；对于边沿触发器，在触发沿接收信号。3主从主从RS触发器与主从触发器与主从JK触发器的区别：主从触发器的区别：主从RS触发触发器存在不定状态，主触发器可出现多次空翻；主从器存在不定状态，主触发器可出现多次空翻；主从JK触触发器没有不定状态，主触发器可出现发器没有不定状态，主触发器可出现1次翻转。次翻转。4.利用触发器的驱动表可实现触发器功能转换利用触发器的驱动表可实现触发器功能转换(图表转图表转换法换法)。本讲稿第二十七页，共二十七页