第4章-触发器.ppt
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1、数字电子技术数字电子技术兰州财经大学电子工程系4.4.触发器触发器4.1概述概述4.2基本基本RS触发器触发器4.3同步触发器同步触发器4.4主从触发器主从触发器4.5边沿触发器边沿触发器4.6触发器的逻辑功能及相互转换触发器的逻辑功能及相互转换4.7集成触发器集成触发器兰州财经大学电子工程系1.掌握基本RS触发器、同步触发器、主从触发器和边沿触发器的组成原理、特点和逻辑功能;2.掌握RS触发器、JK触发器、D触发器、T触发器、T触发器的逻辑功能及其描述方法以及各类触发器之间的相互转换;3.理解集成触发器的脉冲工作特性和主要技术指标。教学要求教学要求兰州财经大学电子工程系4.1 概述触发器触发
2、器(trigger):具有记忆功能,能够存储一位二:具有记忆功能,能够存储一位二进制信号的基本逻辑单元。进制信号的基本逻辑单元。触发器有以下两个特点:触发器有以下两个特点:第一,具有两个能自行保持的稳定状态第一,具有两个能自行保持的稳定状态(0状态和状态和1状态状态)。第二,在输入信号作用下,根据不同的输入信号第二,在输入信号作用下,根据不同的输入信号可以置成可以置成0状态或状态或1状态。状态。兰州财经大学电子工程系根据电路结构不同,触发器可分为:基本根据电路结构不同,触发器可分为:基本RS触触发器、同步触发器、主从触发器和维持发器、同步触发器、主从触发器和维持-阻塞边阻塞边沿触发器等。沿触发
3、器等。根据触发方式不同,触发器可分为:电平触发器、根据触发方式不同,触发器可分为:电平触发器、边沿触发器和主从触发器等。边沿触发器和主从触发器等。根据逻辑功能不同,触发器可分为:根据逻辑功能不同,触发器可分为:RS触发器、触发器、D触发器、触发器、JK触发器、触发器、T触发器和触发器和T/触发器等。触发器等。触发器分类触发器分类兰州财经大学电子工程系4.2.1用与非门组成的基本用与非门组成的基本RS触发器触发器1电路结构及工作原理电路结构及工作原理基本SR锁存器如图所示逻辑符号电路说明:两个互补的输出端Q和两个输入端、为置0端(复位端)为置1端(置位端)4.2基本基本RS触发器触发器1状态:0
4、状态:兰州财经大学电子工程系工作原理工作原理R=1、S=10工作原理QRS功能Qn+1101111111001111保持可以看出:R、S信号=0有效,当R、S信号都无效,状态保持不变。4.2.1用与非门组成的基本用与非门组成的基本RS触发器触发器兰州财经大学电子工程系工作原理工作原理R=1、S=0010100工作原理QRS功能Qn+111001111保持11100110101101置1S信号有效,置1。信号消失后,记忆1兰州财经大学电子工程系工作原理工作原理R=0、S=101010011010010011100置0R信号有效,置0。信号消失后,记忆0工作原理QRS功能Qn+111001111保
5、持10011011置1兰州财经大学电子工程系工作原理工作原理R=0、S=0RSQ1101RSQ11010110?011111?不允许00工作原理QRS功能Qn+111001111保持10011011置101000110置011不允许R、S信号同时有效。R、S信号都有效后同时撤销,状态不确定。兰州财经大学电子工程系现态:信号作用前Q端的状态,现态用Qn表示,可简写为Q。次态:信号作用后Q端的状态,次态用Qn+1表示。由前面的分析,可以得出用两个与非门组成的基本RS触发器的逻辑功能如表4-1所示。2.逻辑功能表兰州财经大学电子工程系解:解:兰州财经大学电子工程系4.2.2用或非门组成的基本用或非门
6、组成的基本RS触发器触发器基本SR锁存器如图所示逻辑符号电路说明:两个互补的输出端Q和两个输入端R、SR-Reset为置0端(复位端)S-Set为置1端(置位端)现态:R、S信号作用前Q端的状态,现态用Qn表示,可简写为Q。次态:R、S信号作用后Q端的状态,次态用Qn+1表示。逻辑表达式:兰州财经大学电子工程系工作原理工作原理R=0、S=0RSQ110工作原理QRS功能Qn+11RSQ1101000000000011保持可以看出:R、S信号=1有效,当R、S信号都无效,状态保持不变。兰州财经大学电子工程系工作原理工作原理R=1、S=0RSQ1101RSQ110100工作原理QRS功能Qn+10
7、0000011保持11100010101100置0R信号有效,置0。信号消失后,记忆0兰州财经大学电子工程系工作原理工作原理R=0、S=1RSQ1101RSQ11010011010110011101置1S信号有效,置1。信号消失后,记忆1工作原理QRS功能Qn+100000011保持10001010置0兰州财经大学电子工程系工作原理工作原理R=1、S=1RSQ1101RSQ11011110?101110?不允许11工作原理QRS功能Qn+100000011保持10001010置001010111置100不允许R、S信号同时有效。R、S信号都有效后同时撤销,状态不确定。兰州财经大学电子工程系兰州
8、财经大学电子工程系本本RS触发器的特点如下:触发器的特点如下:1)有两个互补的输出端,有两个稳态()有两个互补的输出端,有两个稳态(0状态和状态和1状态)。状态)。(2)有复位()有复位(Q=0)、置位()、置位(Q=1)、保持原状)、保持原状态三种功能。态三种功能。(3)R为复位输入端,为复位输入端,S为置位输入端,可以是低为置位输入端,可以是低电平有效,也可以是高电平有效,取决于触发器的电平有效,也可以是高电平有效,取决于触发器的结构。结构。(4)由于反馈线的存在,无论是复位还是置位,)由于反馈线的存在,无论是复位还是置位,有效信号只需作用很短的一段时间,即有效信号只需作用很短的一段时间,
9、即“一触即发一触即发”。兰州财经大学电子工程系4.3 4.3 同步触发器同步触发器 在在实际应实际应用中,触用中,触发发器的工作状器的工作状态态不不仅仅要由要由输输入端的信号来决定,而且入端的信号来决定,而且还还希望触希望触发发器按一定的器按一定的节节拍翻拍翻转转。为为此,此,给给触触发发器加一个器加一个时钟时钟控制端控制端CP,只,只有在有在CP端上出端上出现时钟现时钟脉冲脉冲时时,触,触发发器的状器的状态态才能才能变变化。我化。我们们定定义义在在时钟时钟脉冲控制下状脉冲控制下状态态的改的改变变与与时钟时钟脉冲同步的触脉冲同步的触发发器器为为同步触同步触发发器。器。兰州财经大学电子工程系4.
10、3.1同步同步RS触发器触发器1同步同步RS触发器的电路结构触发器的电路结构基本基本RS触发器触发器控制门控制门时钟脉冲时钟脉冲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。兰州财经大学电子工程系2逻辑功能逻辑功能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、S同时由同时由10时,状态不定时,状态不定无意无意义义R=S=0兰州财经大学电子工程系CP1兰州财经大学电子工程系解:根据同步解:根据同步RS触发器的功能表,在触发器的功能表,在CP0期
11、间,触发器保期间,触发器保持原来的状态;在持原来的状态;在CP1期间,根据输入信号期间,根据输入信号R、S确定触发确定触发器的状态。波形图如图器的状态。波形图如图4-5所示。所示。【例例4-2】已知同步已知同步RS触发器的输入信号波形如图触发器的输入信号波形如图4-5所示,所示,试画出试画出Q、端的波形。设触发器的初始状态为端的波形。设触发器的初始状态为Q=0。兰州财经大学电子工程系4.3.2同步同步D触发器触发器逻辑符号电路结构基本RS触发器CP=0,S=R=1,状态不变;CP=1,D=0,S=1,R=0,Q=0;CP=1,D=1,S=0,R=1,Q=1;CP=1,Q=D。D触发器无约束条件
12、,逻辑功能:置0,置1。输入信号D兰州财经大学电子工程系表表4-4同步同步D触发器的功能表触发器的功能表兰州财经大学电子工程系4.3.3 4.3.3 同步触同步触发发器的器的动动作特点作特点同步触发器的动作特点如下:同步触发器的动作特点如下:(1)只有当)只有当CP变为有效电平(这里是变为有效电平(这里是CP=1)时,触发器)时,触发器才能接收输入信号,并按照输入信号将触发器的输出置成相才能接收输入信号,并按照输入信号将触发器的输出置成相应的状态。应的状态。(2)在)在CP=1期间,输入状态的变化引起输出状态的改变。期间,输入状态的变化引起输出状态的改变。在在CP回到回到0以后,触发器保存的是
13、以后,触发器保存的是CP回到回到0以前瞬间的状态,以前瞬间的状态,并在并在CP=0期间,触发器保持该状态不变。期间,触发器保持该状态不变。注意:注意:在在CP=1期间输入的状态多次发生变化,那么触发器期间输入的状态多次发生变化,那么触发器输出的状态也将多次发生翻转,这就降低了触发器的抗干输出的状态也将多次发生翻转,这就降低了触发器的抗干扰能力。扰能力。兰州财经大学电子工程系解:解:兰州财经大学电子工程系从前面的分析可以看出:从前面的分析可以看出:在一个时钟周期的整个在一个时钟周期的整个高电平期间,触发器都能接收输入信号并改变触高电平期间,触发器都能接收输入信号并改变触发器的状态,由此引起的在一
14、个时钟脉冲周期中,发器的状态,由此引起的在一个时钟脉冲周期中,触发器发生多次翻转的现象叫做触发器发生多次翻转的现象叫做空翻空翻。空翻空翻是一是一种有害的现象,它使得时序逻辑电路不能按时钟种有害的现象,它使得时序逻辑电路不能按时钟节拍工作,造成系统的误动作。节拍工作,造成系统的误动作。兰州财经大学电子工程系4.4 4.4 主从触发器主从触发器主从触发器由两级触发器构成,其中一级直接接收主从触发器由两级触发器构成,其中一级直接接收输入信号,称为主触发器;另一级接收主触发器的输入信号,称为主触发器;另一级接收主触发器的输出信号,称为从触发器。两级触发器的时钟信号输出信号,称为从触发器。两级触发器的时
15、钟信号互补,能够有效地克服空翻现象。互补,能够有效地克服空翻现象。兰州财经大学电子工程系4.4.1 4.4.1 主从主从RS触触发发器器由两个同步由两个同步RS触发器组成的主从触发器组成的主从RS触发器的逻辑图和逻辑触发器的逻辑图和逻辑符号如图符号如图4-8所示。所示。兰州财经大学电子工程系工作原理:工作原理:lCP=1时:时:G3、G4被封锁,被封锁,从触发器输出保持原状态从触发器输出保持原状态。lCP=0时:时:G7、G8被封锁,被封锁,主触发器输出保持原状态。主触发器输出保持原状态。l只在时钟信号从只在时钟信号从1变变0的的瞬间,主从触发器有效触瞬间,主从触发器有效触发。发。兰州财经大学
16、电子工程系解:解:兰州财经大学电子工程系4.4.2主从主从JK触发器触发器主从主从JK触发器,其逻辑图和逻辑符号如图触发器,其逻辑图和逻辑符号如图4-10所示。所示。(a)逻辑图)逻辑图(b)逻辑符号)逻辑符号兰州财经大学电子工程系G1G3G2QQG4G6G8G7G5KJG9CP1&工作原理工作原理无直接至无直接至0、至、至1等效电路等效电路QQlCP=1时:G3、G4被封锁,从触发器输出保持原状态。lCP=0时:G7、G8被封锁,主触发器输出保持原状态。l只在时钟信号从1变0的瞬间,主从触发器有效触发。主触发器:从触发器:兰州财经大学电子工程系兰州财经大学电子工程系(3)J=1,K=0设设触
17、触发发器器的的初初始始状状态态为为0。当当CP=1时时,由由于于主主触触发发器器的的S=1,R=0,它它翻翻转转为为1态态。当当CP下下跳跳时时,由由于于从从触触发发器器的的S=1,R=0,也也翻翻转转为为1态态。如如果果初初始始状状态态为为1,当当CP=1时时由由于于主主触触发发器器的的S=0,R=0,它它保保持持原原态态不不变变;当当CP下下跳跳时时,由由于于从从触触发发器器的的S=1,R=0,也保持原态不变。,也保持原态不变。(4)J=0,K=1不不论论触触发发器器原原来来处处于于什什么么状状态态,下下一一个个状状态态一一定是定是0态。态。兰州财经大学电子工程系主从JK触发器功能表兰州财
18、经大学电子工程系【例例4-5】设主从设主从JK触发器的初始状态为触发器的初始状态为0,已知输入,已知输入J、K的的波形如图波形如图4-11所示,画出输出所示,画出输出Q的波形。的波形。解:解:兰州财经大学电子工程系4.4.3 4.4.3 主从触主从触发发器的器的动动作特点作特点主从触发器的动作特点为:主从触发器的动作特点为:(1)触发器的翻转分两步。第一步,在)触发器的翻转分两步。第一步,在CP为有效电平(这里为有效电平(这里CP=1)期间主触发器接收输入端的信号,并被置成相应的状)期间主触发器接收输入端的信号,并被置成相应的状态,而从触发器保持原状态不变。第二步,在态,而从触发器保持原状态不
19、变。第二步,在CP下降沿到来下降沿到来时从触发器根据主触发器的状态翻转。也就是说时从触发器根据主触发器的状态翻转。也就是说Q、端状态端状态的改变发生在的改变发生在CP的下降沿。的下降沿。(2)由于主触发器是电平触发器,所以在)由于主触发器是电平触发器,所以在CP=1期间输入信号期间输入信号都将对主触发器起控制作用。都将对主触发器起控制作用。(3)如果在)如果在CP=1期间输入信号的状态保持不变,可以根据期间输入信号的状态保持不变,可以根据下降沿到来时的输入信号的状态直接确定下降沿到来时的输入信号的状态直接确定Q、端的状态。端的状态。兰州财经大学电子工程系G1G3G2QQG4G6G8G7G5KJ
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