在数字系统中常需要记忆功能触发器就是一种具有记忆功能的逻辑部件 触发器.pptx
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1、触发器两个基本特点:具有两个能自行保持的稳定状态,用来表示逻辑状态0和1,或二进制数0和1。根据不同的输入信号可以将触发器状态置成“1”或“0”。第5章 触发器第1页/共128页第5章 触发器5.1 基本触发器5.2 电平触发的触发器5.3 边沿等其它触发方式的触发器5.4 各种触发器逻辑功能相互间的转换5.5 集成触发器本章学习目的:掌握各种触发器的功能,是学习时序电路的基础。第2页/共128页概述触发器定义:触发器是构成时序逻辑电路的基本逻辑部件;它有两个稳定的状态:0状态和1状态;在不同的输入情况下,它可以被置成0状态或1状态;当输入信号消失后,所置成的状态能够保持不变。第3页/共128
2、页触发器的分类u触发器按电路结构不同,可分为电平触发 主从触发 边沿触发 u按控制方式不同可分为RS触发器JK 触发器D触发器T触发器第4页/共128页触发器逻辑功能的描述方法 由于每一种触发器电路的输入信号方式不同(有单端输入,也有多端输入),触发器随输入信号翻转的规则也不同,所以它们的逻辑功能也不一样。按照逻辑功能的不同特点,描述触发器逻辑功能有特性表 特性方程状态转换图VHDL语言等第5页/共128页5.1 基本RS触发器基本RS触发器又称为置0置1触发器。它由两个与非门首尾相接构成。触发器有两个稳定状态:Q=1,Q=0和Q=0,Q=1。正常工作时,Q和Q互为取非的关系。通常把Q的状态定
3、义为触发器的状态,即当Q=1时,称触发器处于1状态,简称1态;当Q=0时,称触发器处于0状态,简称0态。(b)图形符号 (a)电路结构第6页/共128页5.1 基本RS触发器1.结构两互补输出端两输入端反馈线第7页/共128页基本RS触发器输出与输入的逻辑关系100 01设触发器原态为“1”态。翻转为“0”态1 10 01 10 0DG1QQSRDG2假设SD=1,RD=0第8页/共128页设原态为“0”态10 00 01 11 11 10触发器保持“0”态不变复位0 0 结论:不论 触发器原来 为何种状态,当 SD=1,RD=0时,将使触发器 置“0”或称 为复位。DG1QQSRDG2所以,
4、RD:直接复位端,也称置0端。第9页/共128页0 01 1设原态为“0”态0 01 11 11 10 00翻转为“1”态假设SD=0,RD=1DG1QQSRDG2第10页/共128页设原态为“1”态01 11 10 00 00 01触发器保持“1”态不变置位1 1 结论:不论 触发器原来 为何种状态,当 SD=0,RD=1时,将使触发器 置“1”或称 为置位。DG1QQSRDG2所以,SD :直接置位端,也称置1端;第11页/共128页1 11 1设原态为“0”态0 01 10 00 01 11保持为“0”态假设SD=1,RD=1DG1QQSRDG2第12页/共128页设原态为“1”态11
5、11 10 00 00 01触发器保持“1”态不变1 1 当 SD=1,RD=1时,触发器保持 原来的状态,即触发器具 有保持、记 忆功能。DG1QQSRDG2第13页/共128页01110011111110若G1先翻转,则触发器为“0”态若G2先翻转,则触发器为“1”态 当信号SD=RD=0同时变为1时,由于与非门的翻转时间不可能完全相同,触发器状态可能是“1”态,也可能是“0”态,不能根据输入信号确定。若若G2先翻转先翻转假设SD=0,RD=0DG1QQSRDG2第14页/共128页如果 G1t p d G2t p d,即G1门先于G2门相与非,如果 G2t p d G1t p d,G2门
6、先于G1门相与非,所以当输入从00同时跳变11时,基本触发器输出状态是0是1不确定。如果RD和SD宽度一样,并同时由01,会出现什么情况?如果RD和SD宽度不一样,而且不是同时由01,触发器都有稳定状态。第15页/共128页基本 RS 触发器状态表注意:1*表示当SD、RD信号同时由0变为1时,触发器的状态不确定。SDRDQQ*1100111101010111100010100001*0011*现态Q:触发器接收输入信号之前的状态,也就是触发器原来的稳定状态。次态Q*:触发器接收输入信号之后所处的新的稳定状态。第16页/共128页0 1011 11 00 10 01 11 00 00 1置“0
7、”保持置“1”置“0”强制置1不定置“1”置“0”强制置1根据输入波形,画输出波形第17页/共128页【练习例5-1】在图(a)所示的由与非门构成的基本RS触发器电路中,已知SD端和RD端电压波形如图(b)所示,忽略与非门传输时间,画出Q和Q端电压波形图。第18页/共128页【例5-1】第19页/共128页基本RS触发器应用举例:声报警控制电路a、正常状态b、故障状态10111011101不发声不发声发发 声声c、复位状态0101011010消音消音01第20页/共128页练习:5-1 画出图5-9由或非门组成的基本RS锁存器输出端Q的电压波形,输入端R、S端的电压波形如图所示。第21页/共1
8、28页练习:第22页/共128页5.2 电平触发的触发器 基本RS触发器,输入端的触发信号直接控制触发器状态。在电平触发的触发器电路中,除了置1、置0输入端以外,又增加了一个触发信号输入端。只有触发信号变为有效电平后,触发器才能按照输入的置1、置0信号置成相应的状态。这个控制信号称为时钟信号,记作CLK或者 CP。第23页/共128页5.2.1 同步RS触发器 1.门控RS触发器(a)逻辑图2143QQSRCPSDRD第24页/共128页5.2.1 同步RS触发器 同步RS触发器特性表011不变不变1.门控RS触发器2143QQSRCP(a)逻辑图SDRDCPSRQQ*000011第25页/共
9、128页5.2.1 同步RS触发器 同步RS触发器特性表00111不变不变1.门控RS触发器2143QQSRCP(a)逻辑图SDRDCPSRQQ*0000111000010011第26页/共128页5.2.1 同步RS触发器 同步RS触发器特性表10101 1 01.门控RS触发器2143QQSRCP(a)逻辑图SDRDCPSRQQ*00001110000100111100111011第27页/共128页5.2.1 同步RS触发器 同步RS触发器特性表 0 1011101.门控RS触发器2143QQSRCP(a)逻辑图SDRDCPSRQQ*000011100001001111001110111
10、010010110第28页/共128页5.2.1 同步RS触发器 同步RS触发器特性表11100 1*1*1.门控RS触发器2143QQSRCP(a)逻辑图SDRDCPSRQQ*00001110000100111100111011101001011011101*11111*第29页/共128页 特性方程根据特性表规定的逻辑关系,将触发器的次态写成逻辑函数式,得:利用约束条件将上式化简,得:第30页/共128页状态转换图所谓状态转换图,是将触发器可能出现的两个状态以两个圆圈表示,用箭头表示转换方向,在箭头的一侧注明状态转换的条件。状态转换图形象地描述了触发器状态变化的过程。RS触发器状态转换图第
11、31页/共128页2 有异步置位、复位端的同步RS触发器该电路中的SD 、RD端只要加入低电平,即可使触发器置1或置0,而不受时钟脉冲和输入信号的控制(具体应用时在CP=0时SD 、RD有效)。触发器在时钟脉冲控制下正常工作时,应将该二输入端置为高电平状态。第32页/共128页练习5-2 在图5-11电路中,已知CP、S、R的波形如图中所示,试画出Q端的波形。第33页/共128页练习第34页/共128页练习第35页/共128页练习第36页/共128页练习第37页/共128页5.2.2 电平触发D触发器CP=0时,D触发器保持原输出状态。CP=1时,若D=1,则触发器输出Q*=1;若D=0,则触
12、发器输出Q*=0。(a)电路 (b)图形符号第38页/共128页电平触发D触发器的特性表CPDQQ*000011100111第39页/共128页根据特性表规定的逻辑关系,将触发器的次态写成逻辑函数式,得 D触发器的状态转换图 第40页/共128页5.2.3 电平触发的JK触发器将同步RS触发器的Q和Q端作为附加控制信号接回到输入端,就构成了电平触发结构的JK触发器(S=JQ R=KQ)(a)电路结构(b)图形符号第41页/共128页当CP=0时,无论输入端J、K为何值触发器的状态保持原输出状态。当CP=1时:若J=0、K=0,则G3、G4门被封锁,触发器保持原状态不变。第42页/共128页当C
13、P=1时:若J=1、K=0,如果此时Q=0,Q=1,则G3OUT=0,G4OUT=1,触发器被置为1;如果此时Q=1,Q=0,则G3OUT=1,G4OUT=1,触发器状态不变仍为1。即无论触发器原状态如何此时都将被置1第43页/共128页当CP=1时:若J=0、K=1,如果此时Q=0,Q=1,则G3OUT=1,G4OUT=1,触发器保持原状态,仍为0;如果此时Q=1,Q=0,则G3OUT=1,G4OUT=0,触发器被置为0态。即无论触发器原状态如何此时都将被置0。第44页/共128页当CP=1时:若J=1、K=1,如果此时Q=0,Q=1,则G3OUT=0,G4OUT=1,触发器被置为1;如果此
14、时Q=1,Q=0,则G3OUT=1,G4OUT=0,触发器被置为0。即无论触发器原状态如何都将被翻转。第45页/共128页CPJKQQ*0XXXQ1000010011110011101110100101101110111110 JK触发器特性表第46页/共128页状态方程根据特性表规定的逻辑关系,将触发器的次态写成逻辑函数式,得:化简整理后得:第47页/共128页状态转换图JK触发器的状态转换图如图所示。JK触发器状态转换图第48页/共128页T触发器:将JK触发器的输入J,K两端连在一起作为T输入端,就得到了T触发器。JK触发器的应用T触发器第49页/共128页根据特性表规定的逻辑关系,将触
15、发器的次态写成逻辑函数式,得:CPTQQ*0XXQ1000101111011110T触发器的特性表 第50页/共128页T触发器的状态转换图 第51页/共128页T触发器:当T触发器T端恒为1时,即是T触发器。其特性方程为 1JK触发器的应用T触发器第52页/共128页总结:电平触发方式的动作特点(1)只有当CP变为有效电平时,触发器才能接受输入信号,并按照输入信号将触发器的输出置成相应的状态。(2)在CP有效期间,输入信号一直影响输出状态,所以触发器保存的是CP无效前一时刻的状态。第53页/共128页存在问题:时钟脉冲不能过宽,否则出现空翻现象,即在一个时钟脉冲期间触发器翻转一次以上。空翻将
16、造成计数错误。C克服办法:克服办法:主从触发器、边沿触发器、维持阻塞触发器(D触发器多采用)0 0 SR 0 1 0 1 0 1 1 1 不定QQSR第54页/共128页【例5-2】同步RS触发器如图所示,其异步置位、复位端均为高电平,R、S输入电压波形如图所示,画出Q、Q端的电压波形图。设触发器初始状态为0态。第55页/共128页在第一个CP=1期间,首先是S=1,R=0,此时触发器状态立即被置为1态,即Q=1,Q=0;随后S=0,R=0,所以触发器状态不变;最后输入信号变为S=0,R=1,触发器又被置为0态,即Q=0,Q=1。当CP由1返回0时,触发器保持原状态。第56页/共128页在第二
17、个CP=1期间,S=R=0,触发器状态本应保持不变,但由于期间输入信号S出现了一个干扰脉冲,使触发器状态发生了不应有的改变,即Q=1,Q=0。第57页/共128页由本例可见,该同步RS触发器抗干扰能力较差,在CP有效期间,易受干扰信号影响而出现误动作,触发器状态有可能会发生多次翻转。这种在一个CP有效电平期间,触发器发生两次或两次以上的翻转的现象称为“空翻”。由此可以推广,无论哪种逻辑功能的电平触发器,都存在“空翻”问题。第58页/共128页5.3 其它触发方式的触发器主从边沿第59页/共128页5.3.1 主从结构触发器第60页/共128页主从触发方式的动作特点 (1)触发器的翻转分两步动作
18、 第一步,在CP=1期间主触发器接收输入端(S、R、D、J、K)的信号,Q主被置成相应的状态,而从触发器不动;第二步,CP下降沿到来时从触发器按照主触发器的状态翻转,所以Q端状态的改变发生在CP的下降沿 (2)因为主触发器本身是一个电平触发触发器,所以在CP=1的全部时间里输入信号都将对主触发器起控制作用。第61页/共128页主从触发方式的动作特点(3)主从触发器克服了在CP有效电平期间多次翻转现象,提高了可靠性,要求每个CLK周期输出状态只能改变1次第62页/共128页5.3.1.1 主从结构RS触发器逻辑符号中的“”表示“延迟输出”,即CP返回0后输出状态才能发生改变,所以主从触发器状态发
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