数字电子技术基础全套课件-5.pptx

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1、5.1 概述5.2 触发器的电路结构与动作特点5.3 触发器逻辑功能及其描述方法 教学内容第1页/共72页 教学要求一一.重点掌握的内容：重点掌握的内容：1.1.触发器的特点，现态和次态的概念触发器逻辑触发器的特点，现态和次态的概念触发器逻辑功能的表示方法。功能的表示方法。2.2.触发器四种结构形式及其动作特点。触发器四种结构形式及其动作特点。3.3.触发器在逻辑功能上的四种主要类型，及其各自触发器在逻辑功能上的四种主要类型，及其各自的功能特点和逻辑功能表示形式。的功能特点和逻辑功能表示形式。二二.一般掌握的内容：一般掌握的内容：1.1.触发器的电路结构形式和逻辑功能的关系触发器的电路结构形式

2、和逻辑功能的关系2.2.常用集成电路触发器逻辑符号、功能特点以及异常用集成电路触发器逻辑符号、功能特点以及异步置位、复位端的作用。步置位、复位端的作用。第2页/共72页5.1 概述一、触发器.概念：概念：能够存储位二值信号的基本单元电路。能够存储位二值信号的基本单元电路。.特点：特点：（）有两个稳定的状态：和。（）有两个稳定的状态：和。（）（）在适当输入信号作用下，可从一种状态翻在适当输入信号作用下，可从一种状态翻转到另一种状态；转到另一种状态；在输入信号取消后，能将获得在输入信号取消后，能将获得的新状态保存下来。的新状态保存下来。第3页/共72页二、触发器的现态和次态现态：次态：现态：次态：

3、*三、触发器逻辑功能描述方法功能表（特性表）、特性方程、功能表（特性表）、特性方程、状态图、波形图状态图、波形图第4页/共72页按按结结构构可可分分为为SR锁存器锁存器边沿触发触发器边沿触发触发器电平触发的触发器电平触发的触发器脉冲触发的触发器脉冲触发的触发器四、触发器分类按按逻逻辑辑功功能能可可分分为为SR触发器 JK触发器 D触发器 T和T触发器 第5页/共72页5.2 触发器的电路结构与动作特点一、SR锁存器1.或非门构成或非门构成RD Reset直接复位端(置0端）SD Set直接置位端(置1端）（基本RS触发器）第6页/共72页或非门组成的基本或非门组成的基本RS触发器的特性表触发器

4、的特性表0000111100第7页/共72页或非门组成的基本或非门组成的基本RS触发器的特性表触发器的特性表01001第8页/共72页或非门组成的基本或非门组成的基本RS触发器的特性表触发器的特性表10001第9页/共72页或非门组成的基本或非门组成的基本RS触发器的特性表触发器的特性表11000000当当SD、RD同时撤去时，输出端同时撤去时，输出端Q和和Q状态不定。状态不定。?设计电路时此种情况应避免设计电路时此种情况应避免第10页/共72页特性方程：特性方程：第11页/共72页 已知或非门构成的基本已知或非门构成的基本RS触发器输入波形，触发器输入波形，试画出输出试画出输出Q和和Q的波形

5、。的波形。第12页/共72页2.与非门构成与非门构成第13页/共72页与非门组成的基本与非门组成的基本RS触发器的特性表触发器的特性表1100111010第14页/共72页与非门组成的基本与非门组成的基本RS触发器的特性表触发器的特性表011100第15页/共72页与非门组成的基本与非门组成的基本RS触发器的特性表触发器的特性表101100第16页/共72页与非门组成的基本与非门组成的基本RS触发器的特性表触发器的特性表00111111?当当SD、RD同时撤去时，输出端同时撤去时，输出端Q和和Q状态不定。状态不定。设计电路时此种情况应避免设计电路时此种情况应避免第17页/共72页特性方程：特性

6、方程：基本基本RS触发器动作特点触发器动作特点:输入信号在全部作用时间内都直接改变输入信号在全部作用时间内都直接改变输出端输出端Q和和Q的状态。的状态。第18页/共72页例例5.2.100111001110101101001110101100011第19页/共72页二、电平触发的触发器1.电平触发电平触发SR触发器触发器（同步触发器）第20页/共72页同步同步SR触发器的特性表触发器的特性表特性方程：特性方程：第21页/共72页带异步置位、复位端的电平触发带异步置位、复位端的电平触发SR触发器触发器异步置位端（低电平有效）异步复位端（低电平有效）第22页/共72页电平触发方式的动作特点电平触发

7、方式的动作特点:在在 CLK1期间，输入信号的变化都直接改变输期间，输入信号的变化都直接改变输出端出端Q和和Q的状态的状态;CLK=0期间输出状态保持不变。期间输出状态保持不变。例：例：5.3.1不变不变不变第23页/共72页2.D锁存器锁存器特性方程：特性方程：Q*=D第24页/共72页例：例：5.3.2特性方程：特性方程：Q*=D第25页/共72页三、脉冲触发的触发器1.主从主从SR触发器触发器（主从触发器）第26页/共72页（1 1）接接收收输输入信号过程入信号过程CLK=1=1期间：期间：主触发器控主触发器控制门制门G G7 7、G G8 8打打开，接收输开，接收输入信号入信号S S、

8、R R,从触发器控从触发器控制门制门G G3 3、G G4 4封封锁，其状态锁，其状态保持不变。保持不变。1011第27页/共72页（2 2）输输 出出信号过程信号过程CLK下下降降沿沿到到来来时时，主主触触发发器器封封锁锁，从从触触发发器器按按照照主主触触发发器器的状态改变。的状态改变。0111CLK下降沿到来时有效下降沿到来时有效特性特性方程方程第28页/共72页例例5.4.1第29页/共72页2.主从主从JK触发器触发器主从主从JKJK触发器没有约束。触发器没有约束。第30页/共72页J=1 K=0时，时，CLK1期间主触发器置期间主触发器置1；CLK下降沿到达时，从触发器置下降沿到达时

9、，从触发器置1，Q*=1。1011第31页/共72页01J=0 K=1时，时，CLK1期间主触发器置期间主触发器置0；CLK下降沿到达时，从触发器置下降沿到达时，从触发器置0，Q*=0。00第32页/共72页00J=0 K=0时，触发器保持原来状态不变，时，触发器保持原来状态不变，Q*=Q。第33页/共72页11J=1 K=1时，时，Q=0,G7 输出输出0，主触发器置，主触发器置1，CLK,Q*=1；Q=1,G8 输出输出0，主触发器置，主触发器置0，CLK,Q*=0。Q*=Q第34页/共72页JK触发器的特性表触发器的特性表第35页/共72页 具有多具有多输入端的主输入端的主从从JK触发器

10、，触发器，输入端输入端J1和和J2、K1和和K2是与的关系。是与的关系。第36页/共72页集成主从集成主从JK触发器触发器低电平有效低电平有效CP下降沿触发第37页/共72页例例5.4.2第38页/共72页脉冲触发方式的动作特点脉冲触发方式的动作特点:（1）触发器翻转分）触发器翻转分两步动作两步动作：第一步，在：第一步，在 CLK1期间主触发器接收输入端信号，被置成期间主触发器接收输入端信号，被置成相应的状态，从触发器不变；第二步，相应的状态，从触发器不变；第二步，CLK下降下降沿到来时从触发器按照主触发器的状态翻转，输沿到来时从触发器按照主触发器的状态翻转，输出端出端Q和和Q的状态改变发生在

11、的状态改变发生在CLK下降沿。下降沿。（2）在）在CLK=1的全部时间里输入信号都将对主的全部时间里输入信号都将对主触发器起控制作用。触发器起控制作用。第39页/共72页 在在Q=0Q=0时，时，J J端出现正向干扰端出现正向干扰，在在Q=1Q=1时，时，K K端出端出现正向干扰现正向干扰，触发器的状态只能根据输入端的信号，触发器的状态只能根据输入端的信号（正向干扰信号）改变一次的现象称为一次变化现（正向干扰信号）改变一次的现象称为一次变化现象。象。一次变化现象降低了主从一次变化现象降低了主从JKJK触发器的抗干扰触发器的抗干扰能力。能力。主从主从JKJK触发器在使用时要求触发器在使用时要求J

12、 J、K K信号在信号在CLKCLK上上升沿前加入，升沿前加入，CLK=1CLK=1期间保持不变，期间保持不变，CLKCLK下降沿下降沿时触发器状态发生改变。时触发器状态发生改变。一次变化现象：一次变化现象：第40页/共72页例例5.4.301第二个第二个CLK1期间，期间，Q=1,J=0,K=1,主触主触发器被置发器被置0；虽然；虽然CLK下降沿到达时下降沿到达时又回到又回到K=0,但从触但从触发器输出发器输出Q*=0.011第三个第三个CLK=1期间，期间，Q=0，J=K=1,主触发主触发器被置器被置1，虽然，虽然CLK下降沿到达时又回到下降沿到达时又回到J=0,从触发器保持输从触发器保持

13、输出出Q*=1。第41页/共72页四、边沿触发的触发器 1.用两个电平触发用两个电平触发D触发器组成的边沿触发器触发器组成的边沿触发器第42页/共72页逻辑符号逻辑符号带异步置位带异步置位、复位端的、复位端的CMOS边沿触发边沿触发D触发器触发器上升沿触发异步置位端（高电平有效）异步复位端（高电平有效）第43页/共72页2.维持阻塞边沿触发器维持阻塞边沿触发器多输入端上升沿触发低电平有效第44页/共72页3.利用传输延迟时间的边沿触发器利用传输延迟时间的边沿触发器下降沿触发特性表特性表第45页/共72页边沿触发器动作特点边沿触发器动作特点:触发器的次态仅仅取决于时钟信号的上触发器的次态仅仅取决

14、于时钟信号的上升沿（下降沿）到达时输入的逻辑状态，而升沿（下降沿）到达时输入的逻辑状态，而在这以前或以后，输入信号的变化对触发器在这以前或以后，输入信号的变化对触发器输出的状态没有影响。输出的状态没有影响。边沿触发器有效地提高了触发器的边沿触发器有效地提高了触发器的抗干扰能力抗干扰能力，因而也提高了电路的工作因而也提高了电路的工作可靠性可靠性。第46页/共72页集成边沿集成边沿D触发器触发器注意注意：CC4013的异步输入端RD和SD为高电平有效。CP上升沿触发第47页/共72页集成边沿集成边沿JK触发器触发器74LS112为CP下降沿触发。CC4027为CP上升沿触发，且其异步输入端RD和S

15、D为高电平有效。注意第48页/共72页例例5.5.1已知已知D和和CP的波的波形，试画出形，试画出Q的的波形。设触发器波形。设触发器初始状态为初始状态为0。第49页/共72页课堂练习课堂练习 题目题目:时钟时钟CP及输入信号及输入信号D 的波形如图所示的波形如图所示,试画试画 出各触发器输出端出各触发器输出端Q的波形的波形,设各输出端设各输出端Q的的 初始状态为初始状态为0.DQDCPQ1Q2DQDCP第50页/共72页CPDQ1DQDCPQ1第51页/共72页Q2DQDCPCPDQ2第52页/共72页5.6 触发器的逻辑功能及其描述方法按按逻逻辑辑功功能能可可分分为为SR触发器触发器T和和T

16、触发器触发器JK触发器触发器D触发器触发器一、触发器按逻辑功能的分类一、触发器按逻辑功能的分类第53页/共72页 SR触发器1.特性表第54页/共72页2.特性方程3.状态转换图01S=1 R=0S=0 R=1S=0 R=S=R=0(约束条件)RS触发器的特性方程为第55页/共72页 JK触发器1.特性表第56页/共72页2.特性方程3.状态转换图01J=1 K=J=K=1J=0 K=J=K=0JK触发器的特性方程为第57页/共72页 T触发器1.特性表2.特性方程3.状态转换图01T=1 T=1T=0 T=0当当T=1时，称为时，称为T触发器。触发器。第58页/共72页 D触发器1.特性表2

17、.特性方程3.状态转换图01D=1 D=0D=0 D=1第59页/共72页例1：时钟CLK波形如图所示,试画出各触发器输出端Q的波形,设Q的初始状态为0.第60页/共72页 CLKQ1 Q2第61页/共72页例2：时钟CP波形如图所示,试画出各触发器Q端的波形,设各输出端Q的初始状态Q=0。K=1CPCP第62页/共72页 CPQ1 Q2第63页/共72页 二、不同逻辑功能触发器之间的相互转换 利用已有触发器和待求触发器的特性方程利用已有触发器和待求触发器的特性方程相等的原则，求出转换逻辑，得到被转换触相等的原则，求出转换逻辑，得到被转换触发器的驱动方程。发器的驱动方程。关键：关键：找出被转换

18、触发器的激励条件。找出被转换触发器的激励条件。第64页/共72页转换步骤转换步骤：（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）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已有有触发器的特性方程一致。触发器的特性方程一致。（3）比比较较已已有有和和待待求求触触发发器器的的特特性性方方程程，根根据据两两个个方程相等的原则求出转换逻辑。方程相等的原则求出转换逻辑。（4）根据转换逻辑画出逻辑电路图。）根据转换逻辑画出逻辑电路图。第65页/共72页JK触发器触发器RS触发器触发器RS触发器特性方程变换RS触发器的特性方程，使之形式

19、与JK触发器的特性方程一致：第66页/共72页比较，得：电路图电路图第67页/共72页T触发器特性方程：触发器特性方程：与与JKJK触发器的特性方程比较，得：触发器的特性方程比较，得：电电路路图图JK触发器触发器T触发器触发器第68页/共72页D触发器触发器T触发器触发器第69页/共72页D触发器触发器T触发器触发器第70页/共72页三、触发器电路结构和逻辑功能的关系三、触发器电路结构和逻辑功能的关系 同一种逻辑功能的触发器可以用不同一种逻辑功能的触发器可以用不同的电路结构实现。反过来，用同一种同的电路结构实现。反过来，用同一种电路结构形式可以作成不同逻辑功能的电路结构形式可以作成不同逻辑功能的触发器。触发器。电路的结构形式决定了其触发方式。电路的结构形式决定了其触发方式。第71页/共72页感谢您的观看。第72页/共72页