东北大学电子技术基础—第4章触发器.pptx

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1、第第4章章 触发器触发器触发器触发器(FF:Flip-Flop,或或Trigger)：具有记忆：具有记忆功能，能够存储一位二进制信号功能，能够存储一位二进制信号(0或或1)的基本的基本逻辑单元。逻辑单元。触发器在逻辑功能上具有以下基本特点：触发器在逻辑功能上具有以下基本特点：有两个自行保持的稳定状态，有两个自行保持的稳定状态，“0”和和“1”状态。状态。根据输入信号的不同可以置成根据输入信号的不同可以置成“0”或或“1”状态。状态。输入信号消失后，能将获得的状态保持。输入信号消失后，能将获得的状态保持。2021/9/121第第4章章 触发器触发器分类：静态触发器、动态触发器分类：静态触发器、动

2、态触发器静态触发器：依靠电路的自锁存储数据；静态触发器：依靠电路的自锁存储数据；动态触发器：通过在动态触发器：通过在MOS管栅极输入电容上管栅极输入电容上存储电荷来存储数据，如有电荷时是存储电荷来存储数据，如有电荷时是0，无，无电荷时为电荷时为1。2021/9/122第第4章章 触发器触发器静态触发器：静态触发器：根据电路结构分为根据电路结构分为基本基本RS触发器触发器同步触发器同步触发器主从触发器主从触发器维持阻塞触发器维持阻塞触发器边沿触发器边沿触发器根据逻辑功能分为根据逻辑功能分为RS触发器触发器T触发器触发器D触发器触发器JK触发器触发器2021/9/123第第4章章 触发器触发器4.

3、1 基本触发器基本触发器4.2 边沿触发器边沿触发器维持阻塞触发器维持阻塞触发器利用利用CMOS传输门的边沿触发器传输门的边沿触发器利用传输延迟时间的边沿触发器利用传输延迟时间的边沿触发器4.3 触发器逻辑功能间转换触发器逻辑功能间转换2021/9/1244.1 基本触发器基本触发器 基本基本RS触发器触发器 与非门构成与非门构成 电路结构电路结构&R RS SQ QQ Q组合电路，无组合电路，无组合电路，无组合电路，无记忆功能记忆功能记忆功能记忆功能图图4-1 基本基本RS触发器触发器R=S=12021/9/125 基本基本RS触发器触发器 工作原理工作原理(逻辑功能分析逻辑功能分析)图图4

4、-1 基本基本RS触发器触发器无意义禁止出无意义禁止出无意义禁止出无意义禁止出现之约束项现之约束项现之约束项现之约束项置置置置1 1端端端端(置位端置位端置位端置位端)置置置置0 0端端端端(复位端复位端复位端复位端)2021/9/126特性表特性表(状态真值表状态真值表)特性方程特性方程表表表表4-1 4-1 基本基本基本基本RSRS 触发器特性表触发器特性表触发器特性表触发器特性表RSQn1 11 10 00 01 1 1 1 0 01 1说明说明Q Qn+1n+10 00 00 00 00 10 10 10 11 1 0 02 21 1 0 03 31 1 1 11 11 1置置0保持保

5、持0 01 10 01 10 01 10 01 1置置1禁止禁止禁止禁止 基本基本RS触发器触发器表表表表4-1 4-1 简化特性表简化特性表简化特性表简化特性表RSQn1 10 01 1Q Qn n说明说明Q Qn+1n+10 00 00 10 11 01 01 11 1置置0保持保持 置置1禁止禁止禁止禁止2021/9/127QQSR 逻辑符号逻辑符号 特点特点无无CP，输入的，输入的R、S随时确定随时确定Q的状态。的状态。应用应用各种触发器基本单元各种触发器基本单元直接置直接置0、置、置1 基本基本RS触发器触发器2021/9/128 或非门构成或非门构成 电路结构电路结构 基本基本RS

6、触发器触发器2021/9/129 基本基本RS触发器触发器 工作原理工作原理(逻辑功能分析逻辑功能分析)无意义禁止出无意义禁止出无意义禁止出无意义禁止出现之约束项现之约束项现之约束项现之约束项2021/9/1210特性表特性表(状态真值表状态真值表)特性方程特性方程表表表表4-1 4-1 基本基本基本基本RSRS 触发器特性表触发器特性表触发器特性表触发器特性表RSQn0 00 00 01 11 1 1 1 0 00 0说明说明Q Qn+1n+11 11 11 11 10 00 00 00 00 10 10 10 11 01 01 01 0保持保持置置00 01 10 01 10 01 10

7、01 1置置1禁止禁止禁止禁止 基本基本RS触发器触发器2021/9/1211QQSR 逻辑符号逻辑符号 画波形图画波形图 基本基本RS触发器触发器S SR RQ QQ Q表表表表4-1 4-1 基本基本基本基本RSRS 触发器特性表触发器特性表触发器特性表触发器特性表RSQn0 00 00 01 11 1 1 1 0 00 0说明说明Q Qn+1n+11 11 11 11 10 00 00 00 00 10 10 10 11 01 01 01 0保持保持置置00 01 10 01 10 01 10 01 1置置1禁止禁止禁止禁止2021/9/1212基本基本RS触发器应用电路触发器应用电路

8、无震颤开关电路无震颤开关电路机械开关在静止到新的位置机械开关在静止到新的位置机械开关在静止到新的位置机械开关在静止到新的位置之前其机械触头将要震颤几之前其机械触头将要震颤几之前其机械触头将要震颤几之前其机械触头将要震颤几次。图次。图次。图次。图4-34-3电路可以解决震颤电路可以解决震颤电路可以解决震颤电路可以解决震颤问题。问题。问题。问题。设初始时设初始时设初始时设初始时K K接接接接R R端，基本原端，基本原端，基本原端，基本原理如下：理如下：理如下：理如下：Q2021/9/1213 声报警控制电路声报警控制电路0 0故障信号故障信号故障信号故障信号1 10 01 10 01 10 01

9、10 0不不不不发发发发声声声声1 11 10 01 1发发发发声声声声如按下消如按下消如按下消如按下消音按钮音按钮音按钮音按钮0 01 10 01 10 01 10 01 10 0不不不不发发发发声声声声2021/9/1214同步同步RS触发器触发器 或非门构成或非门构成 电路结构电路结构基本基本基本基本RSRS触发器触发器触发器触发器控制门控制门控制门控制门CP=0，将，将R、S信号封锁。信号封锁。A=B=0；基本；基本RS触发器输入触发器输入为为0时，保持原状态不变。时，保持原状态不变。时钟脉冲时钟脉冲时钟脉冲时钟脉冲工作原理工作原理2021/9/1215同步同步RS触发器触发器 或非门

10、构成或非门构成 工作原理工作原理CP=1，门，门3、4打开，打开，Q、Q受受R、S信号控制。信号控制。R=S=0R=0，S=1R=1，S=0R=S=1R R、S S同时由同时由同时由同时由1010时，状态不定时，状态不定时，状态不定时，状态不定无意无意无意无意义义义义2021/9/1216同步同步RS触发器触发器 或非门构成或非门构成 特性表特性表表表4-2 同步同步RS触发器特性表触发器特性表说明说明Qn+1SRCP保持保持Qn0置置00011置置11101保持保持Qn001禁止禁止 0111CP=1CP=1期间有效期间有效期间有效期间有效特性方程特性方程2021/9/1217同步同步RS触

11、发器触发器 与非门构成与非门构成 电路结构电路结构基本基本基本基本RSRS触发器触发器触发器触发器控制门控制门控制门控制门时钟脉冲时钟脉冲时钟脉冲时钟脉冲工作原理工作原理CP=0，将，将R、S信号封锁。信号封锁。A=B=1；基本；基本RS触发器输入触发器输入为为1时，保持原状态不变。时，保持原状态不变。2021/9/1218同步同步RS触发器触发器 与非门构成与非门构成 工作原理工作原理CP=1，门，门3、4打开，打开，Q、Q受受R、S信号控制。信号控制。R=0，S=1R=1，S=0R=S=1R R、S S同时由同时由同时由同时由1010时，状态不定时，状态不定时，状态不定时，状态不定无意无意

12、无意无意义义义义R=S=02021/9/1219同步同步RS触发器触发器不变不变Qn0说明说明Qn+1SRCP同步同步RS触发器特性表触发器特性表置置00011置置11101不变不变Qn001禁止禁止 1111 与非门构成与非门构成 特性表特性表CP=1CP=1期间有效期间有效期间有效期间有效特性方程特性方程2021/9/1220同步同步RS触发器触发器 与基本与基本RS触发器的比较触发器的比较相同点：相同点：特性方程是一样的，即逻辑功能一致；特性方程是一样的，即逻辑功能一致；区别：区别：基本基本RS，无时钟控制，随时根据，无时钟控制，随时根据R、S信号确定信号确定触发器状态；触发器状态；同步

13、同步RS，有时钟控制，有时钟控制，CP=1 期间有效，期间有效，R、S确定触发器状态，抗干扰能力比基本确定触发器状态，抗干扰能力比基本RS强。强。2021/9/1221同步同步RS触发器触发器 与或非门构成与或非门构成CP=0，将，将R、S信号封锁。信号封锁。保持原状态不变。保持原状态不变。CP=1R=S=0R=0，S=1R=1，S=0R=S=1R R、S S同时由同时由同时由同时由1010时，状态不定时，状态不定时，状态不定时，状态不定无意无意无意无意义义义义CP=1CP=1期间有效期间有效期间有效期间有效2021/9/1222同步同步D触发器触发器电路结构电路结构同步同步同步同步RSRS触

14、发器触发器触发器触发器非门将两输非门将两输非门将两输非门将两输入端合为入端合为入端合为入端合为D D逻辑符号逻辑符号2021/9/1223同步同步D触发器触发器工作原理工作原理CP=0，控制门，控制门3、4封锁，封锁，触发器状态不变。触发器状态不变。CP=1D=0，R=1，S=0D=1，R=0，S=1CP=1CP=1期间有效期间有效期间有效期间有效R=D，S=D特性方程特性方程2021/9/1224同步同步D触发器触发器特性表特性表不变不变置置0置置1说明说明01DQn01Qn+1011CP表表4-4 D触发器特性表触发器特性表2021/9/1225同步同步D触发器触发器与非门构成与非门构成C

15、P=12021/9/1226同步同步D触发器触发器CMOS TG门与反相器构成门与反相器构成传输门传输门传输门传输门C C、C C 控制端由控制端由控制端由控制端由CPCP控制控制控制控制工作原理工作原理CP=1保持原状态保持原状态保持原状态保持原状态导通导通导通导通截止截止截止截止CP=0导通导通导通导通截止截止截止截止2021/9/1227同步同步D触发器触发器CMOS TG门与反相器构成门与反相器构成特性表特性表特性方程特性方程不变不变置置0置置1说明说明01DQn01Qn+1100CP表表4-4 D触发器特性表触发器特性表CP=0期间有效期间有效2021/9/1228同步同步D触发器触

16、发器D触发器特点触发器特点CP控制，无约束控制，无约束在在CP=1(或或0)期间，期间，Q随随D变化，抗干扰能力变化，抗干扰能力不理想。不理想。2021/9/12294.2 边沿触发器边沿触发器增强抗干扰能力，使触发器状态只在时增强抗干扰能力，使触发器状态只在时钟边沿时由输入确定状态。钟边沿时由输入确定状态。2021/9/1230 TTL 边沿触发器边沿触发器D触发器触发器电路组成电路组成工作原理工作原理CP=0，门，门4、5封锁。封锁。基本基本基本基本RSRS触发器触发器触发器触发器引入反馈线引入反馈线引入反馈线引入反馈线门门6门门3异步置异步置异步置异步置复位端复位端复位端复位端异步置异步

17、置异步置异步置复位端复位端复位端复位端2021/9/1231 TTL 边沿触发器边沿触发器D触发器触发器工作原理工作原理D=0D=12021/9/1232 TTL 边沿触发器边沿触发器D触发器触发器工作原理工作原理此时，门此时，门5CP上升沿到来时，上升沿到来时，Q2、Q3的输出的输出都稳定，都稳定，D=0或或置置02021/9/1233 TTL 边沿触发器边沿触发器D触发器触发器工作原理工作原理由于由于由于由于Q Q3 3=0=0封锁门封锁门封锁门封锁门6 6，D D再变化，也再变化，也再变化，也再变化，也不会影响不会影响不会影响不会影响Q Q3 3。置置0门门32021/9/1234 TT

18、L 边沿触发器边沿触发器D触发器触发器工作原理工作原理此时，门此时，门5CP上升沿到来前，上升沿到来前，D=1置置1CP=12021/9/1235 TTL 边沿触发器边沿触发器D触发器触发器工作原理工作原理封锁门封锁门封锁门封锁门3 3、5 5，使，使，使，使置置1由于由于D D再变化，也再变化，也再变化，也再变化，也不会影响不会影响不会影响不会影响Q Q。2021/9/1236 TTL 边沿触发器边沿触发器D触发器触发器特性表特性表特性方程特性方程置置0置置1说明说明01D01Qn+1CP边沿边沿D触发器特性表触发器特性表CP上升沿到来后有效上升沿到来后有效边沿触发器：边沿触发器：CP上升沿

19、前上升沿前D的信号决定触发器状态，其的信号决定触发器状态，其他时间他时间D都无效，故称为边都无效，故称为边沿触发器，抗干扰能力极强。沿触发器，抗干扰能力极强。2021/9/1237 TTL 边沿触发器边沿触发器JK触发器触发器CP=0时，门时，门G3、G4、G5、G6封锁，封锁，A=B=1，G5=G6=0，电路，电路变成图变成图4-18，J、K不起作用。不起作用。2021/9/1238 TTL 边沿触发器边沿触发器JK触发器触发器CP到来时，到来时，CP=1G5、G6先打开先打开,设设G5=1，G6=0 触发器状态保持不变。触发器状态保持不变。2021/9/1239 TTL 边沿触发器边沿触发

20、器JK触发器触发器CP=1时，自锁，触发器不时，自锁，触发器不变，变，J、K不起作用。不起作用。CP时，先时，先G5=G6=0，在，在A、B还未变成全还未变成全1的时间内，的时间内，触发器已按触发器已按J、K状态翻转状态翻转完毕。完毕。依靠与非门依靠与非门G3、G4的延的延时实现边沿控制，制造时实现边沿控制，制造工艺要求很严。工艺要求很严。2021/9/1240 TTL 边沿触发器边沿触发器JK触发器触发器2021/9/1241 TTL 边沿触发器边沿触发器CP无效，状态不变无效，状态不变 JK全为全为0状态不变状态不变J、K不同随不同随J(置置0)J、K不同随不同随J(置置1)JK全为全为1

21、状态翻转状态翻转0101001110 0 10 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1 无无效效 Qn+1 J K Qn CP JK触发器特性表触发器特性表说说说说 明明明明CPCP下降沿有效下降沿有效下降沿有效下降沿有效2021/9/1242逻辑功能描述方法逻辑功能描述方法特性表特性表(状态真值表状态真值表)特性方程特性方程驱动表：驱动表：触发器由现态触发器由现态Qn转换到次态转换到次态Qn+1四种情况下，四种情况下，对对S、R端输入状态的要求。端输入状态的要求。状态转换图状态转换图形象的表示出触发器状态转换的四种可能对输形象的表示出触发器状态转换的四种

22、可能对输入端入端S、R状态的要求。状态的要求。时序波形图时序波形图2021/9/1243逻辑功能描述方法逻辑功能描述方法驱动表驱动表状态转换图状态转换图010 010 0 00 11 01 1 RSQnQn+1 同步同步RS触发器驱动表触发器驱动表2021/9/1244CMOS 边沿触发器边沿触发器用用CMOS电路也可以构成边沿电路也可以构成边沿D、JK触发器。触发器。CPCP有效有效2021/9/1245CMOS 边沿触发器边沿触发器用用CMOS电路也可以构成边沿电路也可以构成边沿D、JK触发器。触发器。CPCP有效有效2021/9/1246主从触发型主从触发型JK触发器触发器反馈线反馈线反

23、馈线反馈线互补时钟控制主、从互补时钟控制主、从触发器不能同时翻转触发器不能同时翻转F F主主主主F F从从从从基本结构基本结构基本结构基本结构其它结构类型触发器其它结构类型触发器2021/9/1247基本基本R-S触发器触发器导引电路导引电路反反馈馈线线1置置1维持线维持线2阻塞置阻塞置0信号线信号线3置置0维持线维持线4阻塞置阻塞置1信号线信号线1234&G2&G1QQSDRD&G3&G4&G5&G6CPDSDRDRD其它结构类型触发器其它结构类型触发器维持阻塞维持阻塞D触发器触发器2021/9/1248其它逻辑功能触发器其它逻辑功能触发器 T触发器：将触发器：将JK触发器触发器J，K两端连

24、在一两端连在一起作为起作为T输入端，便得到了输入端，便得到了T触发器。触发器。2021/9/1249其它逻辑功能触发器其它逻辑功能触发器 T触发器触发器：当：当T触发器触发器T端恒为端恒为1时，即时，即是是T触发器。触发器。其特性方程为其特性方程为 12021/9/12504.3 触发器逻辑功能转换触发器逻辑功能转换RS触发器：在触发器：在CP脉冲有效时，根据脉冲有效时，根据R、S信号的信号的不同，具有不同，具有置置0、置置1和和保持保持功能的电路。功能的电路。D触发器：在触发器：在CP脉冲有效时，根据脉冲有效时，根据D的不同，具的不同，具有有置置1、置置0功能的电路。功能的电路。JK触发器：

25、在触发器：在CP脉冲有效时，根据脉冲有效时，根据J、K信号的信号的不同，具有不同，具有置置1、置置0、翻转翻转、保持保持功能的电路。功能的电路。T触发器：在触发器：在CP脉冲有效时，根据脉冲有效时，根据T的不同，凡的不同，凡是具有是具有保持保持和和翻转翻转功能的电路。功能的电路。T触发器：在触发器：在CP脉冲有效时，只具有脉冲有效时，只具有翻转翻转功能的功能的电路。电路。2021/9/12514.3 触发器逻辑功能转换触发器逻辑功能转换 D转换为转换为JKQn+1=D 2021/9/12524.3 触发器逻辑功能转换触发器逻辑功能转换 JK转换为转换为 DQn+1=D 1 1CPD2021/9

26、/1253作业：作业：4-7，4-8，4-9，4-142021/9/1254练习题练习题1图示电路由边沿图示电路由边沿JK触发器触发器F1、F0和和2线线-4线译码器线译码器74LS139组成，要求：在时钟组成，要求：在时钟CP的作用下，画出的作用下，画出Q1、Q0和和F1、F2、F3、F4的波形的波形(设设Q1、Q0的初态为的初态为0)。2021/9/1255练习题练习题1解：电路中两个边沿解：电路中两个边沿JK触发器均接成触发器均接成D触触发器工作，且有发器工作，且有 D1=J1=Q0 CP下降沿时触发器的状态更新，且其输出下降沿时触发器的状态更新，且其输出Q1Q0作作为为2线线-4线译码

27、器线译码器74LS139的地址输入的地址输入A1A0，2021/9/1256练习题练习题1CP脉冲既是两个触发器的时钟信号，又是译码器脉冲既是两个触发器的时钟信号，又是译码器的使能控制端的使能控制端(低电平有效低电平有效)，故当，故当CP=1时，无论时，无论Q1、Q0为何种状态，为何种状态，F1、F2、F3、F4都输出高电都输出高电平，当平，当CP=0时，时，F1、F2、F3、F4状态由状态由Q1、Q0状状态确定。态确定。2021/9/1257练习题练习题1根据上述分析和触发器的初始状态，可画出根据上述分析和触发器的初始状态，可画出Q1、Q0 和和F1、F2、F3、F4 的波形。的波形。2021/9/1258练习题练习题2图示电路为单脉冲发生器电路，每按动一次图示电路为单脉冲发生器电路，每按动一次按钮按钮S，电路能输出一个定宽的脉冲。，电路能输出一个定宽的脉冲。(1)试试画出画出Q1、Q2的波形。的波形。(2)结合时序波形图就结合时序波形图就简要说明电路工作原理，指出电路输出的单简要说明电路工作原理，指出电路输出的单脉冲的宽度。脉冲的宽度。2021/9/1259练习题练习题22021/9/1260练习题练习题2解解:2021/9/12612021/9/1262