数字电路触发器详解讲课讲稿.ppt

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1、数字电路触发器详解 Flip-Flop，简写为，简写为 FF，又称双稳态触发器。，又称双稳态触发器。5.1 概述概述广东工业大学 自动化学院 在各种复杂的数字电路中不但需要对二值信号进行数在各种复杂的数字电路中不但需要对二值信号进行数值运算和逻辑运算，还经常需要将运算结果保存下来。为值运算和逻辑运算，还经常需要将运算结果保存下来。为此，需要使用具有记忆功能的基本逻辑单元。此，需要使用具有记忆功能的基本逻辑单元。能够存储能够存储1位二值信号的基本单元电路统称为位二值信号的基本单元电路统称为触发器触发器。触发器是构成时序逻辑电路的基本单元电路。触发器是构成时序逻辑电路的基本单元电路。本章的重点本章

2、的重点:1.1.各种电路结构的触发器所具有的特点；各种电路结构的触发器所具有的特点；2.2.触发器逻辑功能的分类和触发器逻辑功能的描述方法。触发器逻辑功能的分类和触发器逻辑功能的描述方法。3.3.要注意区分触发器的电路结构和逻辑功能这两个不同的要注意区分触发器的电路结构和逻辑功能这两个不同的概念。概念。5.1 概述概述广东工业大学 自动化学院一、触发器的特点一、触发器的特点(1)有两个稳定状态有两个稳定状态(简称稳态简称稳态)，用来表示逻辑用来表示逻辑 0 和和 1。一个触发器可存储一个触发器可存储 1 位二进制数码位二进制数码(2)在输入信号作用下，触发器的两个稳定状态可在输入信号作用下，触

3、发器的两个稳定状态可相互转换相互转换 (称为状态的翻转称为状态的翻转)。(3)输入信号消失后，新状态可长期保持下来，具有输入信号消失后，新状态可长期保持下来，具有记忆功能记忆功能。5.1 概述概述广东工业大学 自动化学院二、触发器的分类二、触发器的分类1.按触发方式分按触发方式分 2.按逻辑功能分按逻辑功能分 电平触发电平触发 脉冲脉冲触发触发 边沿边沿触发触发 SR 触发器触发器 D 触发器触发器 JK 触发器触发器 T 触发器触发器 三、触发器三、触发器逻辑功能的描述方法逻辑功能的描述方法主要有特性表、特性方程、驱动表主要有特性表、特性方程、驱动表(激励表激励表)、状态、状态转换图（状态图

4、）和波形图转换图（状态图）和波形图(时序图时序图)等。等。5.2 SR锁存器锁存器广东工业大学 自动化学院 SR（Set-Reset）锁存器）锁存器（又叫基本又叫基本RS触发器触发器）是各种是各种触发器构成的基本部件，也是最简单的一种触发器。触发器构成的基本部件，也是最简单的一种触发器。锁存器锁存器-不需要触发信号不需要触发信号，由由输入输入信号信号直接直接完成置完成置0或置或置1操操作作。触发器触发器-需要一个触发信号需要一个触发信号（称为时钟信号（称为时钟信号CLOCK)，只有只有触发信号有效时，才按输入信号完成置触发信号有效时，才按输入信号完成置0或置或置1操作操作。广东工业大学 自动化

5、学院5.2 SR锁存器锁存器一、电路结构与工作原理一、电路结构与工作原理1.1.用或非门组成的锁存器用或非门组成的锁存器用或非门组成的锁存器用或非门组成的锁存器 电路组成电路组成电路组成电路组成 信号输信号输入端入端互补输互补输出端出端 Q和和Q为互补输出端为互补输出端，正常工作时，它们的输正常工作时，它们的输出状态出状态相反相反。通常用通常用Q的状态表示触发器的状的状态表示触发器的状态，即态，即:Q=0，Q=1时，称为时，称为触发器的触发器的“0 0”态。态。Q=1，Q=0时，称为时，称为触发器的触发器的“1 1”态。态。广东工业大学 自动化学院5.2 SR锁存器锁存器 工作原理工作原理工作

6、原理工作原理 0a.RD0，SD1时时1001锁存器锁存器为为“1”态态Q 0Q1b.RD1，SD0时时10001锁存器锁存器为为“0”态态Q 1Q0广东工业大学 自动化学院5.2 SR锁存器锁存器 工作原理工作原理工作原理工作原理 0C.RD0，SD0时时0110锁存器锁存器为为“0”态态Q 1Q0000锁存器锁存器为为“1”态态Q 0Q1 若若Q =0001 若若Q =11010锁存器锁存器的状态的状态保持不变保持不变0 10广东工业大学 自动化学院5.2 SR锁存器锁存器 工作原理工作原理工作原理工作原理 1d.RD1，SD1时时100“禁止禁止”态态Q 0Q0 Q和和Q违背违背互补互补

7、输出的条件。输出的条件。当当RD和和SD同时同时去掉高电平去掉高电平加低电平加低电平时时不允许输入不允许输入RD=SD=1的信号的信号即即SR锁存器存在锁存器存在约束条件约束条件。0000111100输出状态输出状态不定不定现态现态 指触发器在输入信号指触发器在输入信号变化前变化前的状态，用的状态，用 Q 表示。表示。次态次态 指触发器在输入信号指触发器在输入信号变化后变化后的状态，用的状态，用 Q*表示。表示。触发器次态与输入信号和电路原有状态之触发器次态与输入信号和电路原有状态之间关系的真值表。间关系的真值表。广东工业大学 自动化学院5.2 SR锁存器锁存器 特性表（或功能表）特性表（或功

8、能表）特性表（或功能表）特性表（或功能表）SDRDQQ*00000011010001101001101111001110保持保持清清“0”置置“1”不允许不允许SR锁存器存在约锁存器存在约束条件。束条件。广东工业大学 自动化学院5.2 SR锁存器锁存器 图形（逻辑）符号图形（逻辑）符号图形（逻辑）符号图形（逻辑）符号 输入没有小圆圈输入没有小圆圈表示表示高高电平有效电平有效置位端或置置位端或置1输入端输入端复复位端或置位端或置0输入端输入端广东工业大学 自动化学院5.2 SR锁存器锁存器2 2.用与非门组成的锁存器用与非门组成的锁存器用与非门组成的锁存器用与非门组成的锁存器 电路组成电路组成电

9、路组成电路组成 特性表（或功能表）特性表（或功能表）特性表（或功能表）特性表（或功能表）SDRDQQ*11001111100010100101011100010011广东工业大学 自动化学院5.2 SR锁存器锁存器 图形（逻辑）符号图形（逻辑）符号图形（逻辑）符号图形（逻辑）符号 置位端或置置位端或置1输入端输入端复复位端或置位端或置0输入端输入端输入有小圆圈输入有小圆圈表示表示低低电平有效电平有效广东工业大学 自动化学院5.2 SR锁存器锁存器波形分析举例解：解：例例 设下图中触发器设下图中触发器初始状态为初始状态为 0，试对应输入波形，试对应输入波形 画出画出 Q 和和 Q 的波形。的波形

10、。QQSDRDSRSDRD保持保持初态为初态为 0，故保持为，故保持为 0。置置 0保持保持QQ置置 1输入有小圆圈输入有小圆圈表示表示低低电平有效电平有效置置0广东工业大学 自动化学院5.2 SR锁存器锁存器R R D DS S D DQ Q Q Q假设假设Q的的初态为初态为 0，试对应输入波形画试对应输入波形画出出 Q 和和 Q 的波形。的波形。a a、信号、信号、信号、信号同时存在同时存在同时存在同时存在时，时，时，时，两输出端两输出端两输出端两输出端均为高电平均为高电平均为高电平均为高电平；b b、信号、信号、信号、信号同时撤消同时撤消同时撤消同时撤消时，时，时，时，Q Q的的的的状态

11、状态状态状态无法确定无法确定无法确定无法确定；c c、信号、信号、信号、信号分时撤消分时撤消分时撤消分时撤消时，时，时，时，Q Q的状态的状态的状态的状态由由由由输入输入输入输入决定决定决定决定。0011保持保持01010110保持保持保持保持结论：结论：结论：结论：不允许在两个输入端不允许在两个输入端不允许在两个输入端不允许在两个输入端同时加输入信号同时加输入信号同时加输入信号同时加输入信号:0000广东工业大学 自动化学院5.2 SR锁存器锁存器二、动作特点二、动作特点直接控制：直接控制：输入信号输入信号直接直接加在输出门上，在输入加在输出门上，在输入信号信号全部全部作用时间内，都能直接改

12、变输出端的状作用时间内，都能直接改变输出端的状态态（即只要有输入信号，就能作用于电路（即只要有输入信号，就能作用于电路)。故又。故又称称该电路该电路为为直接复位、置位直接复位、置位锁存器锁存器。广东工业大学 自动化学院5.2 SR锁存器锁存器三、应用举例三、应用举例 利用利用SR锁存器锁存器的记忆功能的记忆功能可可消除机械开关振消除机械开关振动引起的干扰脉冲。动引起的干扰脉冲。干扰干扰脉冲脉冲开关由断开变至开关由断开变至稳定闭合的稳定闭合的uo波形波形广东工业大学 自动化学院5.2 SR锁存器锁存器A A有有0 0就置就置1 1B B有有0 0就置就置0 0SDRD开关切开关切换到换到A开关切

13、开关切换到换到B广东工业大学 自动化学院5.3 电平触发的触发器电平触发的触发器 在数字系统中，在数字系统中，为协调各部分的动作，为协调各部分的动作，常常要求某些常常要求某些触发器在触发器在同一时刻同一时刻动作动作（即即改变状态，也称为翻转）改变状态，也称为翻转），这，这就要求有一个就要求有一个同步信号同步信号来控制，这个控制信号叫做来控制，这个控制信号叫做时钟信时钟信号号（Clock），简称时钟，用），简称时钟，用CLK表示。表示。电平电平触发器触发器（也称同步触发器）（也称同步触发器）是其中最简是其中最简单的一种。单的一种。Clock 是一串周期和脉宽是一串周期和脉宽一定的矩形脉冲。一定的

14、矩形脉冲。具有时钟脉冲控制的触发器具有时钟脉冲控制的触发器统统称为称为时钟触发器时钟触发器，又称钟控触发器。又称钟控触发器。广东工业大学 自动化学院5.3 电平触发的触发器电平触发的触发器一、电平触发一、电平触发SR触发器（同步触发器（同步SR触发器）触发器）1 1.电路结构和工作原理电路结构和工作原理电路结构和工作原理电路结构和工作原理 电路组成电路组成电路组成电路组成 SR锁存器锁存器触发触发信号控信号控制门制门 工作原理工作原理工作原理工作原理 CLK=0 时时，G3、G4被被封锁，输入信号封锁，输入信号 R、S不起作用。不起作用。SR 锁存器锁存器的的输入均为输入均为 1，触发器状态，

15、触发器状态保持不变保持不变。011 CLK=1 时，时，G3、G4解除封锁，将输入信号解除封锁，将输入信号 R 和和 S 取非后送至取非后送至SR锁锁存器存器的输入端。的输入端。1只有在只有在CLK1时，时，S、R才能起作用才能起作用SR广东工业大学 自动化学院5.3 电平触发的触发器电平触发的触发器00XX011XX01100110011011111101101110011110110010001CLK=0，触发器状态保，触发器状态保持不变持不变CLK=1，触发器状态受，触发器状态受输入信号控制输入信号控制SR触发器存在约束条件触发器存在约束条件2 2.特性表（或功能表）特性表（或功能表）特

16、性表（或功能表）特性表（或功能表）保持保持置置1置置0广东工业大学 自动化学院5.3 电平触发的触发器电平触发的触发器时钟控制信号时钟控制信号输入没有小圆圈输入没有小圆圈表示表示高高电平有效电平有效同步输入信号同步输入信号受受CLK控制控制3 3.图形（逻辑）符号图形（逻辑）符号图形（逻辑）符号图形（逻辑）符号 1S1RC1广东工业大学 自动化学院5.3 电平触发的触发器电平触发的触发器解：解：例例 试试对对应应输输入入波波形形画画出出下下图图中中 Q 端端波波形形。假假设设触触发发器的初态为器的初态为“0”“0”。QCLKRQQS0010 0001 CLK=0 时，时，触发器状态不变。触发器

17、状态不变。CLK=1 时，触发器根据时，触发器根据 S、R 取值取值翻转翻转。只在只在CLK=1期间接受输入信号期间接受输入信号广东工业大学 自动化学院5.3 电平触发的触发器电平触发的触发器CLKRSQ假设假设触发器的初态为触发器的初态为“0”。0110000011广东工业大学 自动化学院5.3 电平触发的触发器电平触发的触发器 异步输入端异步输入端异步输入端异步输入端(S S D D、R R D D)-不受时钟信号（不受时钟信号（CLK）控制）控制 在某些应用场合，有时需要在时钟在某些应用场合，有时需要在时钟CLK到来之前到来之前，先将触发器先将触发器预置预置成制定状态，故实际的同步成制定

18、状态，故实际的同步SR触发器设触发器设置了异步置位端置了异步置位端SD和异步复位端和异步复位端RD。异步置异步置1端端异步置异步置0端端小圆圈表示低电小圆圈表示低电平有效平有效广东工业大学 自动化学院5.3 电平触发的触发器电平触发的触发器 例例 试对应输入波形画出下图中试对应输入波形画出下图中 Q 端端波形。波形。RDCLKRQQ1SSC1CLKR1RRSVCCRDS解：解：原态未知原态未知QVCCRDRD00100001异步置异步置0广东工业大学 自动化学院5.3 电平触发的触发器电平触发的触发器二、电平触发二、电平触发D触发器（触发器（D型锁存器）型锁存器）1.1.电路组成电路组成电路组

19、成电路组成 与与SR触发器结构相同，触发器结构相同，只是只是S=D，R=D，所，所以只出现以只出现S=0，R=1或或S=1，R=0的情况。的情况。SR5.3 电平触发的触发器电平触发的触发器广东工业大学 自动化学院2.2.特性表（或功能表）特性表（或功能表）特性表（或功能表）特性表（或功能表）CLKDQQ*0X000X1111011111100010103.3.图形（逻辑）符号图形（逻辑）符号图形（逻辑）符号图形（逻辑）符号 保持保持置置“1”置置“0”广东工业大学 自动化学院5.3 电平触发的触发器电平触发的触发器解：解：例例 试对应输入波形画出下图中试对应输入波形画出下图中 Q 端端波形波

20、形(设设触发器触发器 初始状态为初始状态为 0)。QQ1DDC1CLKDCLKQ10 10 10CLK=0时时，触发器状态不变，触发器状态不变CLK=1时时，触发器触发器次态跟随次态跟随 D 信号信号初始状态初始状态广东工业大学 自动化学院5.3 电平触发的触发器电平触发的触发器三、电平触发方式的动作特点三、电平触发方式的动作特点（1）只有当只有当CLK变为变为有效电平有效电平时，触发器才能接受输入信时，触发器才能接受输入信号，并根据输入信号将触发器的号，并根据输入信号将触发器的输出输出置成相应的置成相应的状态。状态。（2）在在CLK为有效电平为有效电平的的全部全部时间里时间里，输入信号，输入

21、信号的变化都的变化都将引起触发器输出状态的变化。将引起触发器输出状态的变化。（3）在在CLK有效电平有效电平期间期间,若输入信号若输入信号多次发生变化多次发生变化，则触，则触发器状态将发器状态将多次翻转多次翻转，从而降低了电路的抗干扰能力。，从而降低了电路的抗干扰能力。电平电平触发器在触发器在 CLK=有效电平有效电平 期间期间，输出输出发生多次翻转发生多次翻转的的现象称为现象称为空翻空翻。CLK=1 期间翻转的称正电平触发式；期间翻转的称正电平触发式；CLK=0 期间翻转的称负电平触发式。期间翻转的称负电平触发式。广东工业大学 自动化学院5.3 电平触发的触发器电平触发的触发器1 12 23

22、 3空翻空翻例：例：CLK空翻可能会造空翻可能会造成误动作！成误动作！广东工业大学 自动化学院5.4 脉冲触发的触发器脉冲触发的触发器 为了避免空翻现象，提高触发器工作的可靠性，为了避免空翻现象，提高触发器工作的可靠性，希望在每个希望在每个CLK期间输出端的期间输出端的状态只改变一次状态只改变一次，则在，则在电平触发的触发器的基础上设计出脉冲触发的触发器电平触发的触发器的基础上设计出脉冲触发的触发器（也称为主从触发器）（也称为主从触发器）。一、主从一、主从SR触发器触发器 脉冲触发的脉冲触发的SR触发器触发器（即主从（即主从SR触发器）触发器）是由两个同样的电平触发是由两个同样的电平触发SR触

23、发器组成触发器组成。广东工业大学 自动化学院5.4 脉冲触发的触发器脉冲触发的触发器1 1.电路结构和工作原理电路结构和工作原理电路结构和工作原理电路结构和工作原理 电路组成电路组成电路组成电路组成 主主触触发发器器从从触触发发器器CLKCLK主触发器与从触发器的主触发器与从触发器的结构相同，只是主触发结构相同，只是主触发器由器由CLK控制，而从触控制，而从触发器由发器由CLK 控制。控制。广东工业大学 自动化学院5.4 脉冲触发的触发器脉冲触发的触发器1001 CLK 到达时，到达时，CLK=0，CLK =1。主触发器被封锁，并保持主触发器被封锁，并保持 CLK 到达到达之前的状态不变。这时

24、从触发器工之前的状态不变。这时从触发器工作作，且，且从触发器翻转到与主触发器从触发器翻转到与主触发器相同的相同的状态。状态。CLK=0 期间，期间，主触发器被封锁，主触发器被封锁，保持保持CLK 到达之前的状态不变，到达之前的状态不变，Q从从=Q主主，因此，因此，主从主从 RS 触发器触发器状态保持不变。状态保持不变。CLK =1 期间期间，主触发器接受输入，主触发器接受输入信号，从触发器被封锁，使信号，从触发器被封锁，使主从主从 RS 触发器状态触发器状态保持不变保持不变。综上所述，主从触发器状态只能在综上所述，主从触发器状态只能在 CLK 时刻发生翻转，其它时刻则保持时刻发生翻转，其它时刻

25、则保持不变不变。至于状态如何翻转，则由至于状态如何翻转，则由CLK 之前之前最后的最后的 输入信号输入信号 值决定。值决定。工作原理工作原理工作原理工作原理 广东工业大学 自动化学院5.4 脉冲触发的触发器脉冲触发的触发器2 2.特性表特性表特性表特性表 表示输出状态的变化表示输出状态的变化发生在发生在CLK的的下降沿下降沿没有没有CLK时，触发器状时，触发器状态保持不变态保持不变有有CLK到来时，触发器到来时，触发器才改变状态才改变状态广东工业大学 自动化学院5.4 脉冲触发的触发器脉冲触发的触发器3.3.图形（逻辑）符号图形（逻辑）符号图形（逻辑）符号图形（逻辑）符号 表示延迟表示延迟输出

26、输出，即，即下下降沿降沿动作动作没有小圆圈没有小圆圈表示表示CLK=1期间期间接收信号接收信号没有小圆圈没有小圆圈表示输入表示输入高高电平电平有效有效广东工业大学 自动化学院5.4 脉冲触发的触发器脉冲触发的触发器 例例 试对应输入波形画出下图中试对应输入波形画出下图中 Q 端端波形波形(设触发器设触发器 初始状态为初始状态为 0)。解：解：Q CLK=1 时，时，触发器状态不变。触发器状态不变。CLK下降沿到达下降沿到达 时，触发器时，触发器根据根据 S、R 取值取值翻转翻转。0001101100初始状态初始状态广东工业大学 自动化学院5.4 脉冲触发的触发器脉冲触发的触发器二、主从二、主从

27、JK触发器触发器 主从主从SR触发器克服了同步触发器克服了同步SR触发器（即电平触发的触发器（即电平触发的SR触触发器）在发器）在CLK1期间多次翻转的问题；但在期间多次翻转的问题；但在CLK1期间，期间，主触发器的输出仍会随输入的变化而变化，当主触发器的输出仍会随输入的变化而变化，当S=R=1时仍存时仍存在不定状态，输入信号仍要遵守在不定状态，输入信号仍要遵守SR0（约束条件）。（约束条件）。为了使主从为了使主从SR触发器在触发器在SR1时也有确定的状态，则时也有确定的状态，则将将输出端输出端 Q 和和 Q 反馈到输入端反馈到输入端，这种触发器称为，这种触发器称为JK触发器触发器。实际上这对

28、反馈线通常在制造集成电路时实际上这对反馈线通常在制造集成电路时内部已接好内部已接好。广东工业大学 自动化学院5.4 脉冲触发的触发器脉冲触发的触发器1 1.电路结构和工作原理电路结构和工作原理电路结构和工作原理电路结构和工作原理 电路组成电路组成电路组成电路组成 广东工业大学 自动化学院5.4 脉冲触发的触发器脉冲触发的触发器 工作原理工作原理工作原理工作原理 与与SR触发器触发器相比，相当于相比，相当于S=JQ，R=KQ。当当JK=00、01、10时与时与SR触发器的功能相同；触发器的功能相同；当当JK=11时，相当于时，相当于S=Q，R=Q。若若Q=0，Q*=1若若Q=1，Q*=0即当即当

29、JK=11时，时，Q*=Q广东工业大学 自动化学院5.4 脉冲触发的触发器脉冲触发的触发器2 2.特性表特性表特性表特性表 广东工业大学 自动化学院5.4 脉冲触发的触发器脉冲触发的触发器2 2.特性表特性表特性表特性表 广东工业大学 自动化学院5.4 脉冲触发的触发器脉冲触发的触发器3.3.图形（逻辑）符号图形（逻辑）符号图形（逻辑）符号图形（逻辑）符号 注：注：在有些集成触发器中，输入在有些集成触发器中，输入端端J和和K不止一个，这些输入端不止一个，这些输入端是是“与与”的关系。其逻辑符号的关系。其逻辑符号为：为：或或广东工业大学 自动化学院5.4 脉冲触发的触发器脉冲触发的触发器 例例

30、设触发器设触发器初始状态为初始状态为 0，试对应输入波形画出试对应输入波形画出Q 端端波形。波形。QQ1JJC1CLKK1KJCLKK解：解：CLK=1 时，时，触发器状态不变。触发器状态不变。Q CLK下降沿到达下降沿到达 时，触发器根时，触发器根据据 J、K 取值取值翻转翻转。10011100初始状态初始状态广东工业大学 自动化学院5.4 脉冲触发的触发器脉冲触发的触发器三、脉冲触发方式的动作特点三、脉冲触发方式的动作特点1.触发器的翻转触发器的翻转分两步动作分两步动作。第一步第一步：在在CLK1（有效电平）（有效电平）时，主触发器时，主触发器接接受输受输入信号，从触发器入信号，从触发器被

31、封锁，被封锁，Q的状态的状态保持保持不变不变；第二步第二步：在在CLK 到达后，从触发器按主触发器状态翻转到达后，从触发器按主触发器状态翻转。即即Q的状态变化发生在的状态变化发生在CLK的下降沿。的下降沿。触发器触发器在每个在每个CLK期间期间输出状态输出状态只能改变一次只能改变一次。5.4 脉冲触发的触发器脉冲触发的触发器广东工业大学 自动化学院表示延迟输表示延迟输出出，即，即上升沿上升沿动作动作有小圆圈有小圆圈表示表示CLK=0期间期间接收信号接收信号注：注：若若CLK以以低电平低电平为有效状态为有效状态时，时，则则Q的状态变化发的状态变化发生在生在CLK的的上升沿（上升沿（）。见课本见课

32、本P251图图P5.11广东工业大学 自动化学院5.4 脉冲触发的触发器脉冲触发的触发器2.在在CLK=1（有效电平）（有效电平）期间，期间，输入信号都将对主输入信号都将对主触发器起作用触发器起作用。出现出现的的问题：问题：在在CLK=1（有效电平）（有效电平）的的期间，期间，如果输入信号发生变化，如果输入信号发生变化，若直接用若直接用CLK下降沿到达时下降沿到达时的输入信号的输入信号去去判断输出状态，有可判断输出状态，有可能出现判断错误。能出现判断错误。主从主从JK触发器在触发器在CLK1期间，期间，不论不论JK端发生了多少次端发生了多少次变化变化，主触发器主触发器只可能翻转一次只可能翻转一

33、次。称为称为JK触发器的触发器的一次变化一次变化问题问题5.4 脉冲触发的触发器脉冲触发的触发器广东工业大学 自动化学院CLKRSQ010010初始状态初始状态广东工业大学 自动化学院5.4 脉冲触发的触发器脉冲触发的触发器Q1000011100初始状态初始状态JCLKK一次变化一次变化问题问题一次变化一次变化问题问题广东工业大学 自动化学院5.4 脉冲触发的触发器脉冲触发的触发器 脉冲触发的触发器对输入信号的要求脉冲触发的触发器对输入信号的要求：只有只有在在CLK=1的的全部全部时间里，输入信号时间里，输入信号保持保持不变不变，用，用CLK下降沿下降沿到达时的输入状态来决定触到达时的输入状态

34、来决定触发器的次态发器的次态才能保证是正确的。否则，就必须考才能保证是正确的。否则，就必须考虑在虑在CLK=1期间期间输入状态的全部变化过程，才能输入状态的全部变化过程，才能确定确定CLK下降沿到来时触发器的次态。下降沿到来时触发器的次态。广东工业大学 自动化学院5.5 边沿触发的触发器边沿触发的触发器 由于由于脉冲触发的触发器脉冲触发的触发器在在CLK=1的的期间，期间，如果输入信号如果输入信号发生变化发生变化时时，若直接用，若直接用CLK下降沿到达时的输入信号下降沿到达时的输入信号去去判断判断输出状态，有可能出现判断错误输出状态，有可能出现判断错误，所以抗干扰能力差。为了，所以抗干扰能力差

35、。为了提高触发器工作的可靠性，希望触发器的次态（新提高触发器工作的可靠性，希望触发器的次态（新的状态的状态）仅决定于仅决定于CLK的下降沿（或上升沿）到达时刻输入信号的状的下降沿（或上升沿）到达时刻输入信号的状态，与态，与CLK的其它时刻的信号无关。这样出现了各种边沿触的其它时刻的信号无关。这样出现了各种边沿触发器。发器。目前主要目前主要有有利用利用CMOS传输门传输门的边沿触发器、的边沿触发器、维持维持阻塞阻塞触发器、触发器、利用门电路传输延迟时间利用门电路传输延迟时间的边沿触发器以及的边沿触发器以及利用二极管进行电平配置利用二极管进行电平配置的边沿触发器等等几种。的边沿触发器等等几种。广东

36、工业大学 自动化学院5.5 边沿触发的触发器边沿触发的触发器一、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 1.电路结构电路结构电路结构电路结构 TG1和和TG4的工作状态相同的工作状态相同TG2和和TG3的工作状态相同的工作状态相同5.5 边沿触发的触发器边沿触发的触发器广东工业大学 自动化学院2 2.工作原理工作原理工作原理工作原理（1）CLK=0时时010导通导通截止截止TG1导通，导通，TG2断开断开输入信号输入信号D 送入送入FF1，Q1跟随跟随D端的状态端的状态 变化，变化，即即Q1=D。DDD 截止截止导通导通TG3断开，断开，TG4导通导通 反馈通路接通，反馈通

37、路接通，FF2自锁，自锁，维持原来的维持原来的 状态不变。状态不变。5.5 边沿触发的触发器边沿触发的触发器广东工业大学 自动化学院2 2.工作原理工作原理工作原理工作原理（2）CLK(上升沿上升沿)到达时到达时101截止截止导通导通TG1断开，断开，TG2导通导通输入不能输入不能D 送到送到FF1，Q1保持原输入保持原输入 状态状态不不变。变。导通导通DD 截止截止D DTG3导通导通，TG4断开断开FF1的状态的状态送到送到Q端，端，Q=Q1=D。这是一个上升沿触发的这是一个上升沿触发的D触发器触发器。广东工业大学 自动化学院5.5 边沿触发的触发器边沿触发的触发器3 3.特性表特性表特性

38、表特性表1X10X0XXX4.4.图形（逻辑）符号图形（逻辑）符号图形（逻辑）符号图形（逻辑）符号 触发器的状态仅仅取决于触发器的状态仅仅取决于CLK信号信号上升沿到达前瞬间上升沿到达前瞬间的的D信号信号 QQC1CLK1DDCLK没有小圆圈没有小圆圈表示表示上升沿上升沿触发触发表示表示边边沿触发沿触发表示表示CLK的的上升沿上升沿触发触发广东工业大学 自动化学院5.5 边沿触发的触发器边沿触发的触发器 带异步输入端的边沿带异步输入端的边沿带异步输入端的边沿带异步输入端的边沿D D触发器触发器触发器触发器 异步输入端异步输入端没有小圆圈没有小圆圈表示表示高电平高电平有效有效异步输入端异步输入端

39、没有小圆圈没有小圆圈表示表示高电平高电平有效有效广东工业大学 自动化学院5.5 边沿触发的触发器边沿触发的触发器 例例 设触发器设触发器初态为初态为 0，试对应输入波形画出，试对应输入波形画出 Q 的波形。的波形。QQCLKDC11D解：解：DCLKQ C110初始状态初始状态在波形图时，应注意以下两点：在波形图时，应注意以下两点：（1 1）触发器的触发翻转发生在）触发器的触发翻转发生在C CLKLK的的上升上升沿。沿。（2 2）判断触发器次态的依据是）判断触发器次态的依据是C CLKLK上升沿前一瞬间上升沿前一瞬间输入端的状态。输入端的状态。上升沿动作上升沿动作5.5 边沿触发的触发器边沿触

40、发的触发器广东工业大学 自动化学院 例例 给定的触发器如下图所示给定的触发器如下图所示，试对应输入波形画出，试对应输入波形画出 Q 的波形。的波形。Q 1111011110异步输入端异步输入端有小圆圈有小圆圈表示表示低电平低电平有效有效异步置异步置00异步置异步置0广东工业大学 自动化学院5.5 边沿触发的触发器边沿触发的触发器注注意意(1)弄清弄清时钟触发沿时钟触发沿是上升沿还是下降沿？是上升沿还是下降沿？(2)弄清有无异步输入端？弄清有无异步输入端？异步置异步置 0 端和异步端和异步置置 1 端端是低电平有效还是高电平有效？是低电平有效还是高电平有效？(4)边沿触发器的逻辑功能与边沿触发器

41、的逻辑功能与脉冲脉冲触发器的相触发器的相同，但由于触发方式不一样，因此，它们同，但由于触发方式不一样，因此，它们的逻辑功能成立的时间不同。的逻辑功能成立的时间不同。边沿触发器边沿触发器的逻辑功能只在时钟的上升沿的逻辑功能只在时钟的上升沿(或下降沿或下降沿)成立。成立。(3)异步端不受时钟异步端不受时钟 CLK 控制控制，将直接实现置，将直接实现置 0 或置或置 1。触发器工作时，应保证异步端接。触发器工作时，应保证异步端接非有效电平非有效电平。广东工业大学 自动化学院5.5 边沿触发的触发器边沿触发的触发器例：例：试画下图所示电路的试画下图所示电路的Q1和和Q2的波形。的波形。设各触发器设各触

42、发器初态为初态为0。Q1Q2初始状态初始状态00D2=Q1D1=Q1广东工业大学 自动化学院5.5 边沿触发的触发器边沿触发的触发器二、维持阻塞触发器二、维持阻塞触发器*（自学）（自学）三、利用门电路传输延迟时间的边沿触发器三、利用门电路传输延迟时间的边沿触发器*（自学）（自学）注：注：1.边沿触发器也有边沿触发器也有JK触发器、触发器、SR触发器等不同触发器等不同 的逻辑功能。的逻辑功能。2.边沿触发器有上升沿触发的，也有下降沿触边沿触发器有上升沿触发的，也有下降沿触 发的。发的。5.5 边沿触发的触发器边沿触发的触发器广东工业大学 自动化学院例例：下降沿触发的下降沿触发的JK触发器的特性表

43、和逻辑符号。触发器的特性表和逻辑符号。CLK有小圆圈有小圆圈表示表示下降沿下降沿触发触发表示表示CLK的的下降沿下降沿触发触发广东工业大学 自动化学院5.5 边沿触发的触发器边沿触发的触发器四、边沿触发方式的动作特点四、边沿触发方式的动作特点 触发器的次态触发器的次态（Q*）变化（翻转）变化（翻转）只发生只发生在在CLK的上升的上升沿或下降沿。沿或下降沿。即即触发器的次态触发器的次态（Q*）仅取决于仅取决于CLK的上升沿或下降沿的上升沿或下降沿到达时输入的逻辑状态，到达时输入的逻辑状态，而而与此前、后的状态无关与此前、后的状态无关。具有较强的具有较强的抗干扰能力抗干扰能力，可靠性高，可靠性高。

44、边边沿沿触触发发器器只只有有在在CLK的的上上升升沿沿或或下下降降沿沿瞬瞬间间才才能能接接受受控控制制输输入入信信号号，改改变变状状态态，因因此此在在一一个个时时钟钟脉脉冲冲下下，触触发发器器最多只能翻转一次，从根本上杜绝了空翻的现象。最多只能翻转一次，从根本上杜绝了空翻的现象。广东工业大学 自动化学院5.6 触发器的逻辑功能及其描述方法触发器的逻辑功能及其描述方法一、一、触发器按逻辑功能的分类触发器按逻辑功能的分类 按照逻辑功能按照逻辑功能的不同特点的不同特点，触发器可分为触发器可分为SR触发器触发器、JK触发器触发器、D触发器触发器和和T 触发器触发器等四种。等四种。触发器逻辑功能的描述方

45、法触发器逻辑功能的描述方法主要有主要有特性表特性表（功能表）（功能表）、特性方程特性方程、驱动表驱动表(又称激励表又称激励表)、状态转换图状态转换图和和波形图波形图(又称时序图又称时序图)等。等。下面介绍四种触发器的逻辑功能及其描述方法下面介绍四种触发器的逻辑功能及其描述方法。广东工业大学 自动化学院5.6 触发器的逻辑功能及其描述方法触发器的逻辑功能及其描述方法1 1.SR SR触发器触发器触发器触发器 特性表特性表特性表特性表 S RQ*功能功能 0 0Q保持保持 0 10 置置0 1 01 置置1 1 1约束约束广东工业大学 自动化学院5.6 触发器的逻辑功能及其描述方法触发器的逻辑功能

46、及其描述方法 特性方程（又称状态方程、次态方程）特性方程（又称状态方程、次态方程）特性方程（又称状态方程、次态方程）特性方程（又称状态方程、次态方程）由特性表和约束条件由特性表和约束条件可可画出输出端画出输出端Q*的卡诺图的卡诺图：111则可写出则可写出则可写出则可写出SRSR触发器触发器触发器触发器输出端的方程为输出端的方程为输出端的方程为输出端的方程为 特性方程特性方程指触发器次态与输入信号和电路原有状态之间的指触发器次态与输入信号和电路原有状态之间的逻辑关系式。逻辑关系式。用圆圈及其内的标注表示电路的所有稳态，用箭头表示状用圆圈及其内的标注表示电路的所有稳态，用箭头表示状态转换的方向，箭

47、头旁的标注表示状态转换的条件。态转换的方向，箭头旁的标注表示状态转换的条件。广东工业大学 自动化学院5.6 触发器的逻辑功能及其描述方法触发器的逻辑功能及其描述方法 状态转换图状态转换图状态转换图状态转换图 0状态状态 0状态状态 1S=0R=XR=0S=XR=1S=01R=0S=1广东工业大学 自动化学院5.6 触发器的逻辑功能及其描述方法触发器的逻辑功能及其描述方法2 2.JK JK触发器触发器触发器触发器 特性表特性表特性表特性表 J KQ*功能功能 0 0Q保持保持 0 10 置置0 1 01 置置1 1 1Q翻转翻转广东工业大学 自动化学院5.6 触发器的逻辑功能及其描述方法触发器的

48、逻辑功能及其描述方法 特性方程特性方程特性方程特性方程 状态转换图状态转换图状态转换图状态转换图 5.6 触发器的逻辑功能及其描述方法触发器的逻辑功能及其描述方法广东工业大学 自动化学院3 3.D D触发器触发器触发器触发器 特性表特性表特性表特性表 D Q*功能功能 0 0 置置0 1 1 置置1 特性方程特性方程特性方程特性方程 状态转换图状态转换图状态转换图状态转换图 5.6 触发器的逻辑功能及其描述方法触发器的逻辑功能及其描述方法广东工业大学 自动化学院4 4.T T触发器触发器触发器触发器 特性表特性表特性表特性表 T Q*功能功能 0 Q 保持保持 1 Q 翻转翻转 特性方程特性方

49、程特性方程特性方程 状态转换图状态转换图状态转换图状态转换图 广东工业大学 自动化学院5.6 触发器的逻辑功能及其描述方法触发器的逻辑功能及其描述方法 例例 给定的触发器如下图所示给定的触发器如下图所示，试对应输入波形画出，试对应输入波形画出 Q 的波形。的波形。设触发器初态为设触发器初态为0 0。TCLKCLK有小圆圈有小圆圈表示表示下降沿下降沿触发触发Q 1 T Q*功能功能 0 Q 保持保持 1 Q 翻转翻转010初始状态初始状态广东工业大学 自动化学院5.6 触发器的逻辑功能及其描述方法触发器的逻辑功能及其描述方法二、二、触发器逻辑功能触发器逻辑功能间的转换间的转换 转换方法转换方法转

50、换方法转换方法 利用令利用令已有已有触发器和触发器和待求待求触发器的特性方程触发器的特性方程相相等等的原则，求出转换逻辑。的原则，求出转换逻辑。C CLKLK 已有已有 触发器触发器转换转换逻辑逻辑QQ待求触发器待求触发器输输入入广东工业大学 自动化学院5.6 触发器的逻辑功能及其描述方法触发器的逻辑功能及其描述方法 转换步骤转换步骤转换步骤转换步骤（1 1）写出已有触发器和待求触发器的特性方程。）写出已有触发器和待求触发器的特性方程。（2 2）变变换换待待求求触触发发器器的的特特性性方方程程，使使之之形形式式与与已有触发器的特性方程一致。已有触发器的特性方程一致。（3 3）比比较较已已有有和