触发器的电路结构 (2)精选文档.ppt

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1、触发器的电路结构本讲稿第一页，共四十一页概述概述组合逻辑电路：逻辑运算和算术运算。组合逻辑电路：逻辑运算和算术运算。时序逻辑电路：具有记忆功能。时序逻辑电路：具有记忆功能。触发器：能够存储一位二进制码的逻辑电路。触发器：能够存储一位二进制码的逻辑电路。触发器的功能：触发器的功能：具有两种状态具有两种状态(0 或或 1)的电路。在任一时刻，触发器只的电路。在任一时刻，触发器只处于一种稳定状态，当接到触发脉冲时，才由一种稳定状态处于一种稳定状态，当接到触发脉冲时，才由一种稳定状态翻转到另一稳定状态。翻转到另一稳定状态。它它“一触即发一触即发”。描述：功能表、特性方程、状态图描述：功能表、特性方程、

2、状态图本讲稿第二页，共四十一页 触发器的特点：触发器的特点：触发器的分类：触发器的分类：按功能分：按功能分：着重掌握触发器的功能、信号输入与触发脉冲的着重掌握触发器的功能、信号输入与触发脉冲的 时间关系。时间关系。按结构分：按结构分：有记忆功能的逻辑部件。输出状态不只与当前的输入有关，有记忆功能的逻辑部件。输出状态不只与当前的输入有关，还与原来的输出状态有关。还与原来的输出状态有关。有有R-S触发器、触发器、D型触发器、型触发器、JK触发器、触发器、T触发器、触发器、T触触发器等；发器等；有基本触发方式、同步触发器、主从触发方式、维持阻塞触有基本触发方式、同步触发器、主从触发方式、维持阻塞触发

3、器和边沿触发方式发器和边沿触发方式。本讲稿第三页，共四十一页两个输入端两个输入端5.1触发器的电路结构与工作原理触发器的电路结构与工作原理反馈反馈 两个输出端两个输出端5.1.1 基本基本 RS 触发器触发器反反 馈馈正是由于正是由于引入反馈，引入反馈，才使电路具有才使电路具有记忆功能记忆功能!1、电路构成、电路构成QRSQ&RS本讲稿第四页，共四十一页QRSQ&RS加在输入端的小圆加在输入端的小圆圈表示低电平或负圈表示低电平或负脉冲有效，即仅当脉冲有效，即仅当低电平或负脉冲作低电平或负脉冲作用于输入端时，触用于输入端时，触发器状态才能发生发器状态才能发生变化变化低电平或负脉低电平或负脉冲触发

4、。冲触发。特点：（1）有两个输入端和两个输出端，且为交叉耦合方式。（2）当处于稳态时，两输出端是互补的。Q=0、=1触发器处于0态态 Q=1、=0触发器处于1态态 Q端状态端状态逻辑表达式：逻辑表达式：本讲稿第五页，共四十一页1）输入）输入R=0,S=1 时时若原状态：若原状态：11001010输出仍保持：输出仍保持：&若原状态：若原状态：01111010输出变为：输出变为：置置“0”！&2、工作原理、工作原理 本讲稿第六页，共四十一页2）输入）输入R=1,S=0时时若原状态：若原状态：10101001输出变为：输出变为：&a&b若原状态：若原状态：00110101输出保持：输出保持：&a&b

5、置置“1”！2、工作原理、工作原理 本讲稿第七页，共四十一页输入输入R=1,S=1时时若原状态：若原状态：10111001输出保持原状态：输出保持原状态：若原状态：若原状态：01110110输出保持原状态：输出保持原状态：&a&b&a&b保持！保持！2、工作原理、工作原理 本讲稿第八页，共四十一页输入输入R=0,S=0时时0011输出：全是输出：全是1注意：注意：当当R、S 同时由同时由0变为变为1时，翻时，翻转快的门输出变为转快的门输出变为0，另一个不得翻，另一个不得翻转。因此，该状态为不定状态。转。因此，该状态为不定状态。避免避免出现。出现。&a&b基本触发器的功能表基本触发器的功能表保持

6、原状态保持原状态置置0态态置置1态态不定状态不定状态1 10 11 00 0 QR S2、工作原理、工作原理 QRSQ本讲稿第九页，共四十一页或非门或非门组成的基本组成的基本RS触发器：触发器：输入、输出交叉连接构成输入、输出交叉连接构成置置0、置、置1触发器。触发器。本讲稿第十页，共四十一页3、基本、基本RS触发器的应用触发器的应用例例5.1.1 用基本用基本RS构成构成4位位二进制数码寄存器。二进制数码寄存器。1)清零过程清零过程CR、LD均加低电平均加低电平清零。清零。撤去撤去CR，触发器状态不变。，触发器状态不变。2）置数过程）置数过程 LD加有效电平，加有效电平，D0 D3 以以反码

7、加入反码加入S端，触发器状态与端，触发器状态与D0 D3 一致。一致。LD撤去（回低电平撤去（回低电平),RS 均为均为1，不变状态。不变状态。注：置数前必清零。注：置数前必清零。0101本讲稿第十一页，共四十一页例例5.1.2 运用基本运用基本RS触发器，消除机械开关震动引起的脉冲。触发器，消除机械开关震动引起的脉冲。电压波形产生电压波形产生“毛刺毛刺”。本讲稿第十二页，共四十一页5.1.2 同步同步RS触发器触发器各触发器在规定时刻同步翻转各触发器在规定时刻同步翻转 CP脉冲控制。脉冲控制。CP=0，RS不影响触发器状态。不影响触发器状态。CP=1，RS信号送到基本信号送到基本RS输输入端

8、，触发器翻转。入端，触发器翻转。表达式：表达式：Q含义不同：含义不同：R=S=1时，触发器状态不定。本讲稿第十三页，共四十一页特性方程：特性方程：001101Q SR 00 01 11 1001本讲稿第十四页，共四十一页例例5.1.3 图示触发器图示触发器 CP、S、R波形如图，原始状态波形如图，原始状态Q=0，Q=1，画出，画出Q3、Q4、Q、Q波形。波形。触发器翻转控制在一触发器翻转控制在一个时间间隔内，而不是控个时间间隔内，而不是控制在某一时刻。制在某一时刻。CP高电平时触发翻转：高电平时触发翻转：本讲稿第十五页，共四十一页说说 明：明：同步RS触发器解决了定时控制的问题，但还有两个缺点

9、：（1）输入信号依然存在着约束条件；（2）可能出现“空翻”现象空翻现象：概念：在一个时钟脉冲作用下，引起触发器的状态翻转两次或多次的现象。带来的问题：造成逻辑上的混乱，使电路无法正常工作。本讲稿第十六页，共四十一页5.1.3 主从触发器主从触发器主触发器：接受输入信号，其状态由输入信号决定。主触发器：接受输入信号，其状态由输入信号决定。从触发器：其状态由主触发器决定。从触发器：其状态由主触发器决定。1、同步、同步RS主从触发器主从触发器主、从触发器加互补时钟脉冲：主、从触发器加互补时钟脉冲：CP=1时：时：主触发器翻转。主触发器翻转。G3、G4封锁，从触发器状态封锁，从触发器状态不变。不变。C

10、P=0，主触发器封锁，从触，主触发器封锁，从触发器翻转。发器翻转。*从触发器的翻转是在从触发器的翻转是在CP由由1变变0 时刻（时刻（CP下降沿）发生的。下降沿）发生的。本讲稿第十七页，共四十一页1）由主从触发器组成，受互补时钟脉冲控制。）由主从触发器组成，受互补时钟脉冲控制。2）只在时钟脉冲的跳变沿（负跳沿）触发翻转。）只在时钟脉冲的跳变沿（负跳沿）触发翻转。3）脉冲工作特性：）脉冲工作特性：（负跳沿触发）（负跳沿触发）特点：特点：输入信号输入信号主、翻转主、翻转触发器翻转触发器翻转主触发器：输入信号在主触发器：输入信号在CP正跳沿前加入，正跳后翻转。正跳沿前加入，正跳后翻转。从：从：CP负

11、跳沿使负跳沿使触发器触发器 翻转。翻转。高、低电平均应保持一定时间，达稳定状态。高、低电平均应保持一定时间，达稳定状态。本讲稿第十八页，共四十一页2、CMOS主从触发器主从触发器D触发器：主从触发器均由传输门（触发器：主从触发器均由传输门（TG）和反相器（）和反相器（G）交叉）交叉连接构成双稳态电路。连接构成双稳态电路。CP和和CP为互补时钟脉冲。为互补时钟脉冲。TPTN本讲稿第十九页，共四十一页问题：正跳沿触发？问题：正跳沿触发？如如本讲稿第二十页，共四十一页5.1.4 边沿触发器边沿触发器CP触发沿来到前一瞬间加入输入信号。触发沿来到前一瞬间加入输入信号。1、维持、维持-阻塞边沿触发器阻塞

12、边沿触发器 D触发器：触发器：6个与非个与非门组成，门组成，G1、G2构成构成基本基本RS触发器。触发器。预置预置SD:SD=0、RD=1，置，置1清零清零RD：SD=、RD=，清，清输入信号输入信号主、翻转主、翻转触发器翻转触发器翻转工作：工作：SD=RD=1 本讲稿第二十一页，共四十一页工作过程：工作过程：1）CP=0时时G3G4封锁封锁：Q3=Q4=1状态不变。状态不变。反馈信息打开反馈信息打开G5G6 接收接收D。2）CP由由0 变变1时，时，触发器翻转。触发器翻转。G3G4打开打开 Q3=Q5=D、Q4=Q6=D。则则Q=Q4=D3）触发器翻转后，）触发器翻转后，在在CP=1时输入信

13、号被封锁。时输入信号被封锁。如如 Q3=0（Q=0）封锁封锁G5、Da 线线置置0维持线、置维持线、置1 阻塞线。阻塞线。如如Q4=0（Q=1）封锁封锁G6、G3、Db置1维持线，维持线，c置置0阻塞线。阻塞线。CP正跳沿前接收输入信号、正跳沿触发、正跳沿后被封锁。正跳沿前接收输入信号、正跳沿触发、正跳沿后被封锁。边沿触发器：边沿触发器：abcQ5=D ,Q6=Q5=D输入信号输入信号触发器翻转触发器翻转本讲稿第二十二页，共四十一页2、利用传输延迟的边沿触发器、利用传输延迟的边沿触发器负跳变触发的负跳变触发的JK边沿触发器边沿触发器。逻辑图及逻辑符号：逻辑图及逻辑符号：本讲稿第二十三页，共四十

14、一页（1）CP=0时，某一稳态。时，某一稳态。G3、G4，G12、G22 被封锁被封锁输出输出Q、Q不变不变与或非稳定。与或非稳定。（2）CP 由由0变变1，不翻转，为接，不翻转，为接受输入做准备。受输入做准备。设原态：设原态：Q=0、Q=1影响输出：影响输出：G12、G22、一级与门一级与门先起作用先起作用G4、G13，G3、G23 二级门二级门首先首先 G22由由0变变1 仍仍Q=0Q=0 G12、G13均为均为0 Q=1 状态不变，但准备接收状态不变，但准备接收 J、K。本讲稿第二十四页，共四十一页（3）CP 由由1 变变 0 翻转翻转 1 时：设时：设J=1、K=0，则则 Q3=0、Q

15、4=1，G13 G23输出均为输出均为0。0时：时：CP下降沿到来下降沿到来首先：首先：G22由由1变变0 Q=1CP变变 0 后，后，Q3=Q4=1（稳定）（稳定）翻转后。翻转后。转到（转到（1）。）。Q=0输入信号输入信号触发器翻转触发器翻转本讲稿第二十五页，共四十一页总结：总结：触发器结构与原理触发器结构与原理基本基本RS触发器触发器同步同步RS触发器触发器主从触发器：主从触发器：边沿触发器：边沿触发器：利用传输延迟的边沿触发器（利用传输延迟的边沿触发器（JK）按结构：按结构：同步同步RS主从触发器主从触发器CMOS主从触发器主从触发器维持维持-阻塞边沿触发器（阻塞边沿触发器（D）负跳沿

16、触发负跳沿触发正跳沿触发正跳沿触发负跳沿触发负跳沿触发输入信号输入信号触发器翻转触发器翻转本讲稿第二十六页，共四十一页5.2 触发器的功能触发器的功能表示：表示：真值表、状态方程、状态转换图真值表、状态方程、状态转换图5.2.1 RS触发器（主从）触发器（主从）1、功能分析、功能分析同步同步1）逻辑表达式）逻辑表达式即即与同步与同步RS一致一致2）功能表：）功能表：与同步与同步RS一致。一致。本讲稿第二十七页，共四十一页2、集成触发器、集成触发器3）状态转换图）状态转换图1、0 二状态，箭头二状态，箭头表示转换方向。表示转换方向。注意：转换条件注意：转换条件 TTL集成主从集成主从RS触发器。

17、触发器。置置0端端RD、置、置1端端SD 低电平有效。低电平有效。74L71：本讲稿第二十八页，共四十一页1）具有）具有预置、清零功能。预置、清零功能。直接直接2）正常工作：预置、清零端加高电平。）正常工作：预置、清零端加高电平。3）功能表和同步）功能表和同步RS一致。一致。本讲稿第二十九页，共四十一页5.2.2 JK 触发器触发器1、功能分析、功能分析RS基础上改进而成基础上改进而成本讲稿第三十页，共四十一页 1）边沿）边沿JK触发器与主从触发器与主从JK 功功能相同。能相同。2）无约束条件。）无约束条件。3）J=K=1，计数状态。，计数状态。本讲稿第三十一页，共四十一页1）触发沿）触发沿

18、翻转。翻转。2）判断主从触发器次态：）判断主从触发器次态：负跳沿前瞬间输入端的状态。负跳沿前瞬间输入端的状态。均负跳均负跳3）判断边沿触发器次态：触发沿前瞬间输入端的状态。）判断边沿触发器次态：触发沿前瞬间输入端的状态。正负沿正负沿注注 意：意：本讲稿第三十二页，共四十一页注注 意：意：一次变化现象：一次变化现象：主触发器只能根据输主触发器只能根据输入信号改变一次。入信号改变一次。Q=0时时J端出现干扰。端出现干扰。本讲稿第三十三页，共四十一页一次变化现象：一次变化现象：本讲稿第三十四页，共四十一页一次变化现象：一次变化现象：Q=1：CP=1期间期间K端出端出现干扰，主触发器现干扰，主触发器也

19、会产生一次变化也会产生一次变化现象。现象。本讲稿第三十五页，共四十一页2、集成、集成JK触发器触发器高速高速CMOS双双 JK触发器触发器 HC76：主从主从TTL：7476、74H76 边沿边沿TTL：74LS76等等功能均相同，触发方式不同。功能均相同，触发方式不同。本讲稿第三十六页，共四十一页本讲稿第三十七页，共四十一页5.2.3 T 触发器触发器JK触发器触发器T触发器特性方程：触发器特性方程：J=K=T 时时本讲稿第三十八页，共四十一页5.2.4 D触发器触发器1、功能分析、功能分析本讲稿第三十九页，共四十一页2、集成、集成D 触发器触发器双双D触发器触发器74HC74：本讲稿第四十页，共四十一页带有预置、清零带有预置、清零上跳沿触发上跳沿触发的边沿触发器。的边沿触发器。7474、74H74 等功能相同。等功能相同。（不变）（不变）本讲稿第四十一页，共四十一页