从模电到数电的电子技术课件-dz_chap14.pptx

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1、电子技术电子技术 第四章第四章 触发器触发器数字电路部分数字电路部分2021/9/121第四章第四章 触发器触发器4.1 概述概述4.2 触发器的基本形式触发器的基本形式4.3 触发器按逻辑功能的分类触发器按逻辑功能的分类4.4 触发器逻辑功能的转换触发器逻辑功能的转换4.5 触发器的触发方式触发器的触发方式4.6 触发器的应用举例触发器的应用举例2021/9/1224.1 概述概述触发器的功能：触发器的功能：形象地说，形象地说，它具有它具有“一触即发一触即发”的的功能。在输入信号的作用下，它能够从一种状功能。在输入信号的作用下，它能够从一种状态态(0 或或 1)转变成另一种状态转变成另一种状

2、态(1 或或 0)。触发器的特点：触发器的特点：有记忆功能的逻辑部件。输出状态有记忆功能的逻辑部件。输出状态不只与现时的输入有关，还与原来的输出状态不只与现时的输入有关，还与原来的输出状态有关。有关。触发器的分类：触发器的分类：按功能分：按功能分：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型等；型等；按触发方式划分：按触发方式划分：有电平触发方式、主从有电平触发方式、主从触发方式和边沿触发方式触发方式和边沿触发方式。2021/9/123两个输入端两个输入端 4.2 触发器的基本形式触发器的基本形式&a&b反馈反馈两个输出端两个输出端基本基本 RS 触发器触发器反馈反

3、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!2021/9/124输入输入RD=0,SD=1时时若原状态：若原状态：11001010输出仍保持：输出仍保持：&a&b若原状态：若原状态：01111010输出变为：输出变为：置置“0”！&a&b2021/9/125输入输入RD=1,SD=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置置“1”！2021/9/126输入输入RD=1,SD=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

4、：01110110输出保持原状态：输出保持原状态：&a&b&a&b保持！保持！2021/9/127输入输入RD=0,SD=0时时0011输出：全是输出：全是1注意：注意：当当RD、SD同时由同时由0变变为为1时，翻转快的门输出变为时，翻转快的门输出变为0，另一个不得翻转。因此，另一个不得翻转。因此，该状态为不定状态。该状态为不定状态。&a&b基本触发器的功能表基本触发器的功能表RD SD Q1 10 11 00 0保持原状态保持原状态0 11 0不定状态不定状态复位端复位端置位端置位端逻辑符号逻辑符号2021/9/1281.触发器是双稳态器件，只要令触发器是双稳态器件，只要令RD=SD=1，触

5、发器即保持原态。稳态情况下，两输出触发器即保持原态。稳态情况下，两输出互补。一般定义互补。一般定义Q为触发器的状态。为触发器的状态。2.在控制端加入负脉冲，可以使触发器状态变化。在控制端加入负脉冲，可以使触发器状态变化。SD端加入负脉冲，使端加入负脉冲，使Q=1，SD称为称为“置位置位”或或“置置1”端。端。RD端加入负脉冲，使端加入负脉冲，使Q=0，RD称称为为“复位复位”或或“清清0”端。端。小结小结2021/9/1294.3 触发器按逻辑功能的分类触发器按逻辑功能的分类4.3.1 同步同步RS触发器触发器QQRDSDabRDSDcdRSCP“同步同步”的含义：由时钟的含义：由时钟CP决定

6、决定R、S能否对输能否对输出端起控制作用。出端起控制作用。直接清零端直接清零端直接置位端直接置位端输出端输出端输入端输入端2021/9/1210QQRDSDabRDSDcdRSCP平时常平时常为为 1平时常平时常为为 1直接清零端直接清零端直接置位端直接置位端直接清零端、置位端的处理：直接清零端、置位端的处理：2021/9/1211CP=0时时011触发器保持原态触发器保持原态CP=1时时&a&b&c&dCP111&a&b&c&dCP112021/9/1212RS触发器的功能表触发器的功能表简化的功能表简化的功能表Qn+1-下一状态（下一状态（CP过后）过后）Qn-原状态原状态RDSDRSCQ

7、逻辑符号逻辑符号2021/9/1213简化的功能表简化的功能表 由它的功能表可见：由它的功能表可见：在在R、S不相等时，不相等时，Q 服从于服从于 S!这是一个值得重视的规律，有必要进这是一个值得重视的规律，有必要进一步归纳和进行形象化的表达。一步归纳和进行形象化的表达。2021/9/1214R、S不相等不相等时，时，信息传送路径信息传送路径的形象化表达的形象化表达：cdCPQQabRS1QQRSCCP 该电路的该电路的信息传送规律信息传送规律在今后的学习过程中，将在今后的学习过程中，将会会多次使用多次使用。2021/9/1215例：例：画出画出RS触发器的输出波形触发器的输出波形。假设。假设

8、Q的初始状的初始状态为态为 0。CPRSQSet使输出全为使输出全为1CP撤去后撤去后状态不定状态不定Reset2021/9/1216 同步同步 R-S 触发器的小结触发器的小结1.当当CP=0 时时,无论无论R、S 为为何种取值组合，输出端均何种取值组合，输出端均“保持原态保持原态”；2.只有当只有当CP=1 时时,将将c门和门和d门门打开，控制端打开，控制端R、S的取值组的取值组合才会在输出端有所反映，合才会在输出端有所反映，即有所谓即有所谓“功能表功能表”。QQRDSDabcdRSCP2021/9/1217QQRDSDRSC逻辑逻辑符号符号 这根红颜色的线还表这根红颜色的线还表示一重含义

9、：示一重含义：“高电平有高电平有效效”，即，即“只有在时钟只有在时钟 CP1 时，它才表现出应时，它才表现出应有的逻辑功能；如果有的逻辑功能；如果CP0，输出端，输出端 Q 则保持原状则保持原状态态”。逻辑逻辑符号符号 这根绿颜色的线也表这根绿颜色的线也表示一重含义：示一重含义：“低电平有低电平有效效”，即，即“只有在时钟只有在时钟 CP0 时，它才表现出应时，它才表现出应有的逻辑功能；如果有的逻辑功能；如果CP1，输出端，输出端 Q 则保持原状则保持原状态态”。QQRDSDRSC2021/9/12184.3.2 D触发器触发器D&c&d&a&bCP输入端输入端基本基本RS 触触发器发器导引门

10、电导引门电路路2021/9/1219CP=0时，时，a、b门被堵，输出保持原态：门被堵，输出保持原态：011保持保持D&c&d&a&bCP2021/9/1220D&c&d&a&bCPD&c&d&a&bCPCP=1时，时，a、b门被打开，输出由门被打开，输出由D决定：决定：若若D=01011001若若D=11100110结论：结论：Qn+1=D2021/9/1221功能表功能表CPDQ例：例：画出画出D触发器的输出波形。触发器的输出波形。逻辑符号逻辑符号RDSDD CQ2021/9/1222123456714 13 1211 10981D 2D允允许许3D 4D NCVCC1Q 2Q3Q 4QN

11、CGND允允许许74LS77(4位锁存器位锁存器)D触发器也称触发器也称 D锁存器，有集成组件的产品，如锁存器，有集成组件的产品，如74LS77(4位锁存器位锁存器)、74LS75(4位双稳态锁存器位双稳态锁存器)，等等。，等等。2021/9/12234.3.3 T和和T触发器触发器一、一、T 触发器触发器逻辑功能：逻辑功能：每来一个每来一个时钟脉冲，输出的状时钟脉冲，输出的状态就翻转一次，也叫态就翻转一次，也叫计数器。计数器。RSQQRSCCPQQcdCPQQab2021/9/1224工作原理：工作原理：cdCPQQab显然，显然，当时钟当时钟 CP=0 时，触发器必然处时，触发器必然处于保

12、持状态。于保持状态。CP=0 时时2021/9/1225归纳：归纳：在在CP 1期间，期间，下状态下状态Q n+1必然对其原必然对其原状态作一次否定状态作一次否定 !CP=1 时时 S Qn R Qn1=Qn=Qn Qn Qn QnQ n+1Q n+1QnT 触发器的功能就是每来触发器的功能就是每来一个脉冲翻转一次一个脉冲翻转一次。RScdCPQQab若若Qn=0，则，则Qn+1=1若若Qn=1，则，则Qn+1=02021/9/1226由同步由同步RS触发器构成的触发器构成的T 触发器存在的问题：触发器存在的问题：计数脉计数脉冲必须严密配合，冲必须严密配合，CP脉冲不能太长，否则触发器将产脉冲

13、不能太长，否则触发器将产生空翻现象生空翻现象(CP=1期间，输出状态翻转若干次期间，输出状态翻转若干次)。1 0100 101010111RScdCPQQab11 0RScdCPQQab10 12021/9/1227F主主F从从CP1时：时：主触发主触发器打开，从触发器器打开，从触发器封锁封锁。克服克服“空翻空翻”的办法的办法：用主从用主从RS触发器构成触发器构成 T 触发器。触发器。CP0时：时：主触发主触发器封锁，从触发器器封锁，从触发器打开打开。动作特点：动作特点：F主主、F从从轮流工作。轮流工作。QQR2S2CCPQQQQR1S1CCP2021/9/1228小结：小结：R1、S1之值向

14、上传送之值向上传送一级，抵达一级，抵达Q ；主从触发方式主从触发方式T 触发器的工作原理触发器的工作原理 F主主 被打开，进被打开，进入工作状态。入工作状态。F从从 被封锁，输被封锁，输出端保持原状态出端保持原状态不变。不变。CP=1 时，时，QQR2S2CCPQQQQR1S1CCPF主主F从从2021/9/1229QQR2S2CCPQQQQR1S1CCPF主主F从从0 F主主 被封锁，被封锁，输出端保持原输出端保持原状态不变。状态不变。1 F从从 被打开，被打开，进入工作状态。进入工作状态。小结：小结：R1、S1又向上传送一又向上传送一级，抵达级，抵达 Q端端 。注意：注意：输出端输出端Q的

15、变化发生的变化发生在在 CP 从从 1变为变为 0 后后!CP=1 时，时，2021/9/1230综合上述分析，综合上述分析，主从触发器一个主从触发器一个CP 只能翻转一次。只能翻转一次。前沿处，输前沿处，输出交叉反馈出交叉反馈到到F主主。后沿处，输后沿处，输出传递到出传递到F从从翻转完成。翻转完成。CPCP边沿边沿处翻转处翻转CP负沿负沿处翻转处翻转逻辑符号：逻辑符号：时序图：时序图：QCPRDSDCQ2021/9/1231R S 触发器的电路结构演变过程触发器的电路结构演变过程由两个与非门构成基由两个与非门构成基本本RS触发器触发器由四个与非门构成同由四个与非门构成同步步RS触发器触发器由

16、九个与非门构成主由九个与非门构成主从从RS触发器触发器公共结构公共结构让其接受让其接受时钟控制时钟控制克服克服空翻空翻2021/9/1232二、二、T 触发器触发器T触发器与触发器与T触触发器无本质区别，发器无本质区别，只是加入了控制只是加入了控制端端T。R2S2CF从从R1S1CF主主CPTT=0时时CP不起作不起作用，用，T=1时与时与T相同。相同。R1=TQS1=TQ2021/9/1233R2S2CF从从R1S1CF主主CPT=0 时：时：将将F主主封封锁，输出端锁，输出端维持原维持原态态。T=1 时：时：右图电右图电路即为路即为 T 触发器，触发器，当当cp到来时，输出到来时，输出端将

17、端将正常翻转正常翻转。2021/9/1234功能表功能表时序图：时序图：CPQTRDSDCQT逻辑符号逻辑符号:2021/9/1235三、三、JK触发器触发器R2S2CF从从R1S1CF主主CPKJJK触发器的触发器的功能最完善，功能最完善，有两个控制有两个控制端端J、K。2021/9/1236JK触发器的工作原理：触发器的工作原理：=0=0被封锁被封锁保持原态保持原态J=K=0时：时：R2S2CF从从R1S1CF主主CPKJ相当于相当于T触触发器发器T=02021/9/1237=1=1相当于相当于T触触发器发器T=1R2S2CF从从R1S1CF主主CPKJJ=K=1时：时：2021/9/12

18、38=0=1 Qn=0时时01Qn+1=11J=1，K=0时：时：R2S2CF从从R1S1CF主主CPKJ2021/9/1239=0=1 Qn=1时时1000F主主被封被封保持原态保持原态Qn+1=1R2S2CF从从R1S1CF主主CPKJJ=1，K=0时：时：2021/9/1240=1=0Qn+1=0同样原理：同样原理：J=0，K=1时：时：R2S2CF从从R1S1CF主主CPKJ2021/9/1241功能表功能表JK触发器的功能小结：触发器的功能小结：1.当当J=0、K=0时，具有保持功能；时，具有保持功能；2.当当J=1、K=1时，具有翻转功能；时，具有翻转功能；3.当当J=0、K=1时

19、，具有复位功能；时，具有复位功能；4.当当J=1、K=0时，具有置位功能。时，具有置位功能。逻辑符号逻辑符号RDSDCQKJ2021/9/1242时序图时序图JQCPKJQ 保持保持T2021/9/1243例例1：画出主从画出主从 JK 触发器输出端波形图。触发器输出端波形图。J K Q n+1 0 0 Qn1 1 Qn0 1 0 1 0 1 CPJKQ2021/9/1244JK QQCPQ2JK QQCPQ1CP例例2：假设初始状态假设初始状态 Q n=0，画出，画出Q1和和Q2 的的波形图。波形图。Q1Q2看懂逻辑符号看懂逻辑符号；熟练使用功能表熟练使用功能表。2021/9/1245RDS

20、DCQKJ常用常用“专业术语专业术语”介绍介绍数据锁定：数据锁定：触发器的输出状态固定不变，触发器的输出状态固定不变，这就称作这就称作“数据锁定数据锁定”。它相。它相当于当于“保持保持”功能。功能。清除：清除：在在 RD=0 时使得时使得 Q n+1 0。预置：预置：在在 SD=0 时使得时使得 Q n+11。2021/9/1246 主从主从JK 触发器的小结触发器的小结1.熟练掌握熟练掌握JK触发器逻辑触发器逻辑符号的全部含义。符号的全部含义。2.熟练掌握并正确运用熟练掌握并正确运用JK触发器的功能表。触发器的功能表。QQKJCSDRDQQKJCSDRD2021/9/12474.4 触发器逻

21、辑功能的转换触发器逻辑功能的转换被转换的触发器的功能包含目的触发器被转换的触发器的功能包含目的触发器的功能。的功能。例如：例如：JK触发器触发器1.当当J=0、K=0时，具有保持功能；时，具有保持功能；2.当当J=1、K=1时，具有翻转功能；时，具有翻转功能；3.当当J=0、K=1时，具有复位功能；时，具有复位功能；4.当当J=1、K=0时，具有置位功能。时，具有置位功能。因此，因此，JK触发器可以转换成其他多种触发器。触发器可以转换成其他多种触发器。2021/9/1248一、一、JK触发器转换成触发器转换成D触发器触发器CQKJD CP2021/9/1249二、二、JK触发器转换成触发器转换

22、成T触发器触发器CQKJTCP2021/9/1250三、三、D触发器转换成触发器转换成T触发器触发器CQDCP2021/9/12514.5 触发器的触发方式触发器的触发方式触发方式触发方式？研究翻转时刻与研究翻转时刻与时钟脉冲间的关系时钟脉冲间的关系4.5.1 电位触发方式电位触发方式电位触电位触发发正电位触发正电位触发负电位触发负电位触发CP=1 期间翻转期间翻转CP=0 期间翻转期间翻转2021/9/1252例如：例如：下图所示的下图所示的D触发器就是电位触发方式。触发器就是电位触发方式。cdCPQQRDSDabDQQRDSDDCQQRDSDDC“高电平触发高电平触发”“低电平触发低电平触

23、发”优点优点:结构简结构简单；动作较单；动作较快。快。缺点：缺点：容易容易空翻。空翻。适用范围：适用范围：只能用作数只能用作数据锁存器。据锁存器。2021/9/12534.5.2 主从触发方式主从触发方式主从触发方式的翻转过程：主从触发方式的翻转过程：前沿处，输出前沿处，输出交叉反馈到交叉反馈到F主主。后沿处，输出后沿处，输出传递到传递到F从翻转从翻转完成。完成。CPCP=1期间输入端控制信期间输入端控制信号不容许变化号不容许变化2021/9/1254以主从触发的以主从触发的D触发器为例：触发器为例：设设Qn=0CPDQ干扰干扰t1t2正确的输出正确的输出波形波形假设在假设在CP=1期间期间

24、D有一干扰有一干扰出现干扰后，主从型的出现干扰后，主从型的D触发器的输出波形如何？触发器的输出波形如何？主从触发方式存在其固有的缺陷主从触发方式存在其固有的缺陷一次翻转一次翻转”问题。问题。2021/9/1255QQQR2S2CcdabCPDQQF从从F主主11010100101100110保保 持持解释如下解释如下:CPD设设Qn=0保保持持跟跟随随D端端初始初始状态状态Q实际实际保保持持注注意意 2021/9/1256归归 纳纳 产生上述输出结果产生上述输出结果的根本原因是：主触发的根本原因是：主触发器是一个同步器是一个同步RS触发器，触发器，在在CP=1期间当输入信号期间当输入信号变化时

25、，其状态能，且变化时，其状态能，且只能改变一次；于是导只能改变一次；于是导致致CP下降沿到来时下降沿到来时Q状状态跟随态跟随Q状态改变。状态改变。QQQR2S2CcdabCPDQQF从从F主主2021/9/1257主从触发方式在功能表中一般用主从触发方式在功能表中一般用“”表示。表示。主从型主从型D触发器功能表触发器功能表逻辑符号逻辑符号CQD2021/9/1258在使用主从结构触发器时必须注意：在使用主从结构触发器时必须注意：只有在只有在CP=1的全部时间里输入始终保持不变的条的全部时间里输入始终保持不变的条件下，用件下，用 CP 下降沿到来时的输入状态决定下降沿到来时的输入状态决定触发器的

26、下态才肯定是对的。否则，必须考触发器的下态才肯定是对的。否则，必须考虑虑 CP=1 期间输入端状态的全部变化过程，期间输入端状态的全部变化过程，才能确定才能确定 CP 降沿到来时触发器的下态。降沿到来时触发器的下态。结论结论2021/9/12594.5.3 边沿触发方式边沿触发方式为了免除为了免除CP=1期间输入控制电平不许改变期间输入控制电平不许改变的限制，可采用的限制，可采用边沿触发边沿触发方式。其特点是：触方式。其特点是：触发器只在时钟跳转时发生翻转，而在发器只在时钟跳转时发生翻转，而在CP=1或或CP=0期间，输入端的任何变化都不影响输出。期间，输入端的任何变化都不影响输出。如果翻转发

27、生在上升沿就叫如果翻转发生在上升沿就叫“上升沿触发上升沿触发”或或“正边沿触发正边沿触发”。如果翻转发生在下降沿。如果翻转发生在下降沿就叫就叫“下降沿触发下降沿触发”或或“负边缘触发负边缘触发”。下面。下面以边缘触发的以边缘触发的D触发器为例讲解。触发器为例讲解。2021/9/1260&e&f&c&d&a&bDCP设原态设原态Q=0，并设，并设D=1。1CP=0期间：期间：(1)c、d被锁，被锁，c、d的输出均为的输出均为1。001102021/9/12611(2)c=1、d=1反馈到反馈到a、b的输的输入，入，a、b输出为输出为0、1。001111010CP=0期间：期间：&e&f&c&d&

28、a&bDCP2021/9/1262CP正沿到达时正沿到达时:c、d开启，使开启，使c=1，d=0。Q翻转为翻转为111110110&e&f&c&d&a&bDCP置置 0 阻塞线阻塞线置置 1 维维持持线线0 12021/9/1263CP正沿过后：正沿过后：d=0将将c封锁封锁,并使并使b=1，维持，维持d=0。11001因此以后因此以后CP=1期期间间D的变化不影的变化不影响输出。响输出。001D=0时的时的翻转，请翻转，请大家自己大家自己分析。分析。&e&f&c&d&a&bDCP2021/9/1264QQefcdabCPDfecadb置置 0 阻塞线阻塞线置置 1 阻塞线阻塞线置置 1 维维

29、持持线线置置 0 维维持持线线该上升沿触发的该上升沿触发的D触发器是触发器是维持阻塞型维持阻塞型 D触发器。触发器。2021/9/1265边沿触发的边沿触发的D触发器功能表触发器功能表正沿触发正沿触发触发方式在逻辑符号中的表示：触发方式在逻辑符号中的表示：CQ负沿负沿触发触发CQ正沿正沿触发触发2021/9/12661.在应用触发器时，要特别注意触发形在应用触发器时，要特别注意触发形式，否则很容易造成整个数字系统工式，否则很容易造成整个数字系统工作不正常。作不正常。2.边沿触发抗干扰能力强，且不存在空边沿触发抗干扰能力强，且不存在空翻，应用较广泛。翻，应用较广泛。小结小结2021/9/1267

30、4.6 应用举例应用举例例：例：四人抢答电路。四人抢答电路。四人参加比赛，每人一个按四人参加比赛，每人一个按钮，其中一人按下按钮后，相应的指示灯亮。钮，其中一人按下按钮后，相应的指示灯亮。并且，其它按钮按下时不起作用。并且，其它按钮按下时不起作用。电路的核心是电路的核心是74LS175四四D触发器。它的内触发器。它的内部包含了四个部包含了四个D触发器，各输入、输出以字触发器，各输入、输出以字头相区别，管脚图见下页。头相区别，管脚图见下页。2021/9/1268CLRD CPQCLRD CPQCLRD CPQCLRD CPQ1Q1D2Q2DGND4Q4D3Q3D时钟时钟清零清零USC公用清零公用

31、清零公用时钟公用时钟74LS175管脚图管脚图2021/9/1269+5VD1D2D3D4 CLRCP赛前先清零赛前先清零0输出为零输出为零发光管不亮发光管不亮CP&1&2&2清零清零2021/9/1270D1D2D3D4 CLRCP+5V1反相端都为反相端都为11开启开启CP&1&2&2清零清零2021/9/1271D1D2D3D4 CLRCP+5V若有一按钮被按下，若有一按钮被按下，比如第一个钮。比如第一个钮。=1=00被封被封这时其它按钮被这时其它按钮被按下也没反应。按下也没反应。0CP&1&2&2清零清零2021/9/1272本章教学要求本章教学要求 虽然花费了不少时间用于分虽然花费了不少时间用于分析触发器内部电路的工作原理，析触发器内部电路的工作原理，但但重点重点要求大家在理解的基础上要求大家在理解的基础上能够能够牢固地记忆和正确地使用边牢固地记忆和正确地使用边沿触发方式下的沿触发方式下的 D 触发器和触发器和 JK 触发器的逻辑符号和功能。触发器的逻辑符号和功能。2021/9/1273第四章第四章 结束结束电子技术电子技术数字电路部分数字电路部分2021/9/1274