数字电子技术基础4学习教案.pptx
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1、会计学1数字电子数字电子(dinz)技术基础技术基础4第一页,共47页。二二.触发器的分类触发器的分类(fn li)(fn li)I.从电路(dinl)结构不同分II.从逻辑(lu j)功能不同分 1).RS触发器 3).主从触发器1).基本触发器2).同步触发器 4).边沿触发器 2).JK触发器 4).D触发器 3).T触发器 另外,根据存储数据的原理不同,还把触发器分成静态触发器和动态触发器两大类。静态触发器是靠电路状态的自锁存储数据的;而动态触发器是通过在MOS管的栅极输入电容上存储电荷来存储数据的。在这里我们只讨论静态触发器。第2页/共47页第二页,共47页。4-2 4-2 触发器的
2、电路结构与动作触发器的电路结构与动作触发器的电路结构与动作触发器的电路结构与动作(dngzu)(dngzu)特特特特点点点点4-2-1.基本基本(jbn)RS触发触发器器一一.电路结构与工作电路结构与工作(gngzu)原理原理 Q 端、Q 端为两个互补的输出端 ;1.电路结构电路结构(以与非门构成为例)SDRD不允许 SD=RD=0.约束条件:约束条件:Q=1、Q=0,定义为 1 态;SD 端端 是是 置置 1 端端(置位端)(置位端),非号表示“0”触发有效,RD 端端 是是 清清 0 端端(复位端)(复位端),RD、SD 端是触发信号引入端。脚标“D”表示直接 触发,&Q QQ Q又称R-
3、S锁存器,它是最简单的触发器。第3页/共47页第三页,共47页。另外,R-S触发器也可以(ky)用或非门构成,如图所示。Q QQ Q 同样,这里的 和 分别是置0端(或复位端)和置 1端(或置位端)。当 时,在 信号消失后(即回到 0),由于Q端的高电平接到此与或门的另一个输入端,因而电路仍保持1状态。当 时,。在 信号消失后(即回到 0),电路仍保持 0状态。这里同样存在约束条件:不允许第4页/共47页第四页,共47页。0 00 00 00 00 01 11 11 11 11 1不允许(ynx)置1清0保持(boch)&Q QQ QSDRD&Q QQ QSDRD0 0&Q QQ QSDRD1
4、 1&Q QQ QSDRD原态0 01 1&Q QQ QSDRD1 11 10 0原态1 1保持(boch)3、特性表、特性表Sd Rd 0 1 不允许1*1置 1 清 00Qn保 持Qn+1说 明0 0 1 0 1 1 1 11 10 01 11 10 02、工作原理、工作原理(这里以与非门为例,即0触发有效)第5页/共47页第五页,共47页。4.4.逻辑逻辑(lu j)(lu j)符号符号二二.动作动作(dngzu)特点特点 由于触发信号直接加在输出门的输入端,所以在输入信号的全部时间里,都能直接改变输出端 Q 和 Q 的状态。SD(SD)端叫做直接置位端;因此(ync):RD(RD)端叫
5、做直接复位端。用D作脚标SRQSDRDQ与非门构成:或非门组成:SRQSDRDQ1 触发有效,SD 端是置1端,RD 端是清0端,0 触发有效,SD 端是置1端,RD 端是清0端,所以,又称基本RS触发器位直接置位、复位触发器。第6页/共47页第六页,共47页。例例1:用与非门组成的基本 RS触发器的输入R、S 端的电压波形如图所示,设初始状态为 0。试画出Q、Q端的输出波形图。解:解:根据RS触发器的特性表,很容易地画出所给输入的输出 Q、Q的波形来。波形如图所示。例例2:书中【例。QQ第7页/共47页第七页,共47页。4-2-2.同步同步(tngb)RS触发器触发器G1、G2 门构成(gu
6、chng)基本RS 触发器,受CP控制(kngzh)的触发器称为时钟触发器。或时钟脉冲,简称时钟,用 CP 表示时间控制信号也称同步信号,或时钟信号,1.同步同步RS触发器触发器的的电路结构电路结构一、电路结构与工作原理一、电路结构与工作原理&Q QQ QSDRD&CPRSG1G2G3G4在数字系统中,如果要求某些触发器在同一时刻同一时刻动作,就必须给这些触发器引入时间控制信号时间控制信号,使这些触发器只有在同步信号到达时才按输入信号改变状态。G3、G4 门构成输入控制电路。时钟触发器中最简单的时钟触发器中最简单的第8页/共47页第八页,共47页。2.2.工作工作(gngzu)(gngzu)原
7、理(原理(1 1 触发有效)触发有效)CP=0 时,G3、G4 门封锁,触发(chf)信号不起作用。CP=1,在 S 端触发(chf)时,Q=1 CP=1,在 R 端 触发时,Q=0 1 11 11 11 11 11 11 11 10 00 00 00 00 00 0CP=1 时,G3、G4 门打开,触发信号可加到基本触发器上。&Q QQ Q&CPRSG1G2G3G4&Q QQ Q&CPRSG1G2G3G4第9页/共47页第九页,共47页。3.特性表特性表(1触发触发(chf)有效有效)CP R S Qn+101110 00 11 01 110QnQnX X1*15.5.逻辑逻辑(lu j)(
8、lu j)符号符号不允许(ynx)置 1 清 0保 持说 明保 持4.4.几点说明几点说明1)图示同步RS 触发器为 1 触发有效;2)表中*表示:若 R、S 端同时触发,则当 R、S 端的触发信号同时消失时,电路的次态不定;3)输入端的约束条件为 RS=0。1S1RQSRQC1CP在CP=1的条件下,同时还要满足约束条件SR=0。第10页/共47页第十页,共47页。触发器在CP控制下正常工作时应使 SD、RD 处于高电平。异步置位端异步复位端R1S1RQSQC1CPRDSD 但在实际应用中,有时还需要在 CP有效之前(即CP=1)将触发器预先置成指定的状态,为此在同步 RS触发器的电路(di
9、nl)上往往还设置有专门的异步置位输入端和异步复位端,如图所示。只要在SD或RD 加入低电平,即可立即将触发器置 1或置0,而不再受时钟信号和输入信号的控制。&Q QQ QSDRD&CPRSG1G2G3G4第11页/共47页第十一页,共47页。动作特点:在动作特点:在 CP=1 CP=1 的全部时间里,的全部时间里,R R、S S 端信号端信号(xnho)(xnho)的变化都将引起触发器输出状态的变化。的变化都将引起触发器输出状态的变化。1 2SRQCP三、输出电压波形三、输出电压波形(b xn)举例举例RD二二.动作动作(dngzu)特点特点缺点:缺点:抗干扰能力差。干扰信号跳变注意:注意:
10、用SD、RD 将触发器置位或复位应当在 CP=0的状态下进行,否则在SD、RD 返回高电平以后,无法保存预置的状态。第12页/共47页第十二页,共47页。钟控钟控D触发器触发器钟控 D触发器可以认为是特殊的 RS 钟控触发器,条件是:R=S。这样做的目的,是为了满足在某些情况下要求输入为单端输入信号。由于R=S,所以约束条件自然满足,因此,只要时钟信号有效,输出状态就会随输入变化而变化。结构图如图所示。CP&DQQD000101010111第13页/共47页第十三页,共47页。4-2-3.主从(zhcng)触发器一一.主从主从(zhcng)RS(zhcng)RS触发器触发器 由于同步RS触发器
11、在时钟(shzhng)信号一周内可能发生多次翻转,而且抗干扰能力较差,所以常常会引起误操作。为了避免在一个触发周期之内,输出端发生多次翻转,要求 CP=1 的时间满足:不能太短,要保证触发器能可靠翻转(2个tpd)。不能太长,只够翻转一次,不能出现第二次翻转(3个tpd)显然,这对CP来说要求太高了。第14页/共47页第十四页,共47页。主触发器、从触发器均为同步(tngb)RS 触发器,1.电路电路(dinl)结构结构G5-G8门组成(z chn)主触发器;G1-G4门组成从触发器。主触发器但,它们的CP信号相位相反。&1G1G2G3G4G5G6G7G8CPSR从触发器Q,Q,QQ为了降低对
12、CP信号的要求,但还要保证输出不随意翻转,我们可以采用具有主从结构的触发器。它的特点:状态转变只发生在某一时刻,而不是某一时段。第15页/共47页第十五页,共47页。3.3.特性特性(txng)(txng)表表 CP R S Qn+100 00 11 01 1X XQn10CP CP G7G7、G8G8 G3G3、G4G4 工工 作作 情情 况况CP=1 时CP=0 时打 开封 锁封 锁打 开主触发器工作(gngzu)从触发器保持从触发器工作(gngzu)主触发器保持2 2、工作原理、工作原理4 4.几点说明几点说明1)图示主从RS 触发器 1 触发有效;2)表中*表示:若 R、S 端同时触发
13、,则在CP回到0后,输出状态不定;3)输入端的约束条件为 RS=0。1*QnQ Q的状态根据R R、S S端的触发情况改变Q Q =Q=Q注意:注意:在CP的一个变化周期中,触发器输出状态只改变一次。第16页/共47页第十六页,共47页。5.逻辑逻辑(lu j)符号符号从触发器只能输出(shch)CP=1期间,主触发器最后一 次变化所得到的状态。在 CP=1期间,主触发器随 R、S端状态的改变而多次改变,但在CP下降(xijing)沿到来时,从触发器最多只能改变一次。6.6.动作特点动作特点在 CP=1 期间,当S=R=1时,触发器的次态无法确定,在特性表中这是个无效状态。为使主从 RS 触发
14、器按其特性表正常工作,使 R、S 端的状态保持不变,需对主从RS触发器进行改进。1S1RC1SRCPQQ带来的问题带来的问题:特别注意:特别注意:动作特点动作特点:第17页/共47页第十七页,共47页。2.2.特性特性(txng)(txng)表表二二.主从主从(zhcng)J K 触发器触发器1.1.电路电路(dinl)(dinl)结构结构Qn CP J K 00 00 11 01 1X X10特性归纳J=K=0时,Qn+1=QnJK 时,Qn+1=JJ=K=1时,Qn+1=QnJKQnQnQn+1从触发器主触发器&1G1G2G3G4G1G2G3G4CPQ,Q,QQ有两种情况,见书中介绍SDR
15、D第18页/共47页第十八页,共47页。计数状态下,电路的输出电压波形,随 CP 作用沿的到来(doli)自动改变。见图:3.几点说明几点说明(shumng)设初态Q=0逻辑逻辑(lu j)(lu j)符号见下页符号见下页设:CP作用沿为下降沿tCPtJ=KtQ13)J=K=1时,Qn+1=Qn 是计数状态。图示主从JK触发器:1)1触发有效;2)没有约束条件;第19页/共47页第十九页,共47页。5.5.动作动作(dngzu)(dngzu)特点特点 CP=1 期间,由于反馈信号的作用,不管J、K端的状态有多少(dusho)次跳变,主触发器只能变化一次;CP=1 期间,若 JK端的状态有跳变(
16、tio bin),则无法根据其特性表,正确判断电路的输出状态。4.4.逻辑符号逻辑符号为使主从 JK 触发器按其特性表正常工作在 CP=1期间,必须使JK 端的状态保持不变。否则,要考虑cp=1输入状态的全部变化过程,才能确定触发器的次态。&C11J1KQQSDRDJ1J2CP K1K2C11J1KQQSDRDJCPKC11J1KQQJCPK动作特点:动作特点:注意:注意:图示主从JK触发器应该 对应CP下降沿确定Q端次态。带来的问题:带来的问题:特别强调:特别强调:第20页/共47页第二十页,共47页。三三.T 触发器触发器 T触发器是特殊的JK触发器,只需将JK触发器的J和K相连,命名(m
17、ng mng)为T,就构成了T触发器。由于由于J=K,所以,所以T触发器只能触发器只能(zh nn)具有具有JK触发器的触发器的部分功能:部分功能:每输入一个脉冲,输出状态改变一次100111保持原状态010100功能说明TT=0,为保持状态;T1时,翻转。如果将T恒接高电平,就构成了一种特殊的触发器 T,它只是脉冲翻转电路 。第21页/共47页第二十一页,共47页。4-2-4.4-2-4.边沿边沿(binyn)(binyn)触发器触发器 为了提高触发器的抗干扰能力,希望触发器的次态仅仅取决于为了提高触发器的抗干扰能力,希望触发器的次态仅仅取决于 CP 作用作用(zuyng)沿到达时刻输入信号
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