章触发器学习.pptx

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1、5.2 5.2 基本基本RSRS触发器触发器基本RS触发器是构成各种触发器的基本部件（RS锁存器）vI1=0,vI2=1,从vO2端反馈到G1门的输入，vI1=0消失了，由于vO2的反馈，vO1和vO2的状态能保持，反馈电路具有记忆功能。=0，=1，=1，Qn+1=0，触发器置0。如果 =0消失，由于Q端的反馈，电路仍为0状态。=1，=0，=0，Qn+1=1，触发器置1。如果 =0 消失，由于 端的反馈，电路仍为1状态。置位端（置位端（SetSet）置）置1 1输入端，输入端，复位端（复位端（ResetReset）置）置0 0输入端，低电平有效输入信号输入端，低电平有效输入信号输出端，输出端，

2、Q=1Q=1、=0=0为触发器的为触发器的1 1状态，状态，Q=0Q=0、=1=1为触发器的为触发器的0 0状态。状态。输入信号作用前的状态为现态，输入信号作用前的状态为现态，Q Qn n表示，表示，输入信号作用后的状态为次态，输入信号作用后的状态为次态，Q Qn n+1+1表示。表示。第1页/共34页 =1，=1，触发器状态不变，即Qn+1=Qn，触发器保持。=0，=0，两个与非门输出都为1，破坏了触发器的互补输出关系，当 、同时01，门的延迟时间不同，触发器的新状态不确定，Qn+1=，不允许出现输入信号同时为0，约束条件 +=1基本RS触发器的逻辑符号，输入端的小圆圈表示低电平置0或置1，

3、低电平有效。第2页/共34页基本RS触发器也可以用两个或非门构成 第3页/共34页0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 10011015.2.2 5.2.2 基本基本RSRS触发器逻辑功能特性触发器逻辑功能特性 1 1特性表特性表描述它们之间逻辑关系的真值表称为触发器的特性表。描述它们之间逻辑关系的真值表称为触发器的特性表。2 2特性方程特性方程3 3状态转换图状态转换图两个圆圈表示触发器的两个稳定状态，箭头表示状两个圆圈表示触发器的两个稳定状态，箭头表示状态转换的方向，箭头旁的标注为转换条件。态转换的方向，箭头旁的标注为转换条件。第4页/共34页4波形

4、图工作波形 时序图 基本RS触发器的输入信号 变化，都能直接改变输出的状态。基本RS触发器称为直接置位、复位触发器。第5页/共34页5.3 5.3 同步触发器同步触发器要求触发器的翻转时刻受时钟脉冲CLK（Clock）的控制，翻转的新状态由输入信号决定。5.3.1 5.3.1 同步RSRS触发器1 1电路结构与工作原理基本基本RSRS触发器加引导电路触发器加引导电路G G3 3、G G4 4与非门，同步与非门，同步RSRS触发器，触发器，R R、S S为高电平置为高电平置0 0和置和置1 1端，端，CLKCLK为时钟输入端。为时钟输入端。CLK=0CLK=0，G G3 3、G G4 4门门被被

5、封封锁锁，G G1 1、G G2 2门门的的两两个个输输入入端端都都为为高高电电平平，触触发发器器状状态态维持不变，维持不变，Q Qn+1n+1=Q=Qn n。CLK=1CLK=1，G G3 3、G G4 4门门打打开开，G G1 1、G G2 2的的两两个个输输入入端端 和和 的的状状态态为为R R、S S状状态态取取反，输出反，输出 和和Q Q跟随输入跟随输入R R、S S的变化翻转。的变化翻转。同步同步RSRS触发器的逻辑符号触发器的逻辑符号 C1C1表示时钟表示时钟CLKCLK在控制信号中编号为在控制信号中编号为1 1，受受C1C1控制的输入信号表示控制的输入信号表示1S1S和和1R1

6、R。R R、S S高电平置位，高电平置位，CLKCLK高电平有效高电平有效 第6页/共34页2逻辑功能特性（1）特性表CLK=1的特性表（2）特性方程同步RS触发器的特性方程 约束条件RS=0，R与S不能同时为1。（3）状态转换图CLK=1时，同步RS触发器的状态转换由R和S的输入状态决定。（4）波形图第7页/共34页（5）异步置位端具有异步置位端的RS触发器特性表在CLK之前将触发器预先置成指定的状态，同步RS触发器电路设置异步置位端 和异步复位端。=0，=1触发器置1，=1，=0，触发器置0不受时钟信号CLK和输入信号的控制。触发器在CLK信号控制下正常工作时 和 为高电平。将触发器异步置

7、位或复位应当在CLK=0的状态下进行，否则在或返回高电平以后预置的状态不一定能保存下来。S RQn+11 01 00 10 101Qn01第8页/共34页5.3.2 5.3.2 同步同步D D触发器触发器1电路结构与工作原理同步RS触发器的S端改为D端，D取反为R端，构成同步D触发器。CLK=0，G3、G4门被封锁，触发器状态维持不变。CLK=1，G3、G4门解除封锁，接收D输入信号。D=0，Q=0，=1，触发器状态被置0；D=1，Q=1，=0，触发器状态被置1。2逻辑功能特性（1）特性表（2）特性方程 Qn+1=DD触发器称为锁存器、延迟触发器。（3）状态转移图 逻辑符号 D Qn Qn+1

8、0 00 11 01 10011第9页/共34页5.3.3 5.3.3 同步同步JKJK触发器触发器 J K Qn Qn+10 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1010011101 1电路结构与工作原理同步同步RSRS触发器的触发器的R R、S S输入改为输入改为 ，。代入约束条件。代入约束条件 由于由于Q Q和和 互补，无论互补，无论JKJK输入如何取值，不可能出输入如何取值，不可能出S=R=1S=R=1，解决约束问题，解决约束问题CLK=0CLK=0，G3G3、G4G4被封锁，被封锁，=1=1，=1=1，触发器维持原状态不变。，触发器维持原状态不变

9、。CLK=1CLK=1，G3G3、G4G4解除封锁，解除封锁，状态转移。状态转移。2 2逻辑功能特性（1 1）特性表）特性表 （2 2）特性方程）特性方程CLK=1CLK=1，代入基本代入基本RSRS触发器方程触发器方程 （3 3）状态转换图）状态转换图第10页/共34页5.3.4 5.3.4 同步同步T T触发器触发器 T Qn Qn+10 00 11 01 10110将同步将同步JKJK触发器的输入端连接，令触发器的输入端连接，令J=K=TJ=K=T，可以构成同，可以构成同步步T T触发器。触发器。T=1T=1时，在时，在CLKCLK作用下，触发器的输出状态作用下，触发器的输出状态 ，发生

10、一次翻转。连续的时钟发生一次翻转。连续的时钟CLKCLK，使触发器状态处于计，使触发器状态处于计数状态。数状态。T=1T=1时的时的T T触发器称为触发器称为 触发器。触发器。对同步触发器的分析可知对同步触发器的分析可知当当CLK=0CLK=0时，触发器状态保持不变；时，触发器状态保持不变；CLK=1CLK=1、脉冲宽度较宽时，如果输入信号的状态发生多、脉冲宽度较宽时，如果输入信号的状态发生多次变化，触发器将可能出现连续的多次翻转。这就降次变化，触发器将可能出现连续的多次翻转。这就降低了触发器的抗干扰能力。低了触发器的抗干扰能力。第11页/共34页5.4 5.4 主从触发器主从触发器同步触发器

11、在时钟电平期间会产生多次翻转现象。改进方法采用主从结构式的同步触发器在时钟电平期间会产生多次翻转现象。改进方法采用主从结构式的触发器。触发器。5.4.1 5.4.1 主从主从RSRS触发器触发器1 1电路结构与工作原理电路结构与工作原理主从主从RSRS触发器的电路由两个同步触发器的电路由两个同步RSRS触发器串接构成，主触发器的时钟触发器串接构成，主触发器的时钟为为CLKCLK，从触发器的时钟为，从触发器的时钟为 CLK=1CLK=1，主触发器工作，接收，主触发器工作，接收R R和和S S端的输入信号，从触发器被封锁，端的输入信号，从触发器被封锁，Q Q和和 保持原状态不变。保持原状态不变。C

12、LKCLK由由1 1变为变为0 0时刻，主触发器被封锁，输入时刻，主触发器被封锁，输入R R、S S不再影响不再影响主触发器的状态。主触发器的状态。=1=1，从触发器跟随主触发器状态翻，从触发器跟随主触发器状态翻转。转。CLK=0CLK=0，主触发器被封锁，从触发器的状态不再改变，主触发器被封锁，从触发器的状态不再改变主从主从RSRS触发器的翻转在触发器的翻转在CLKCLK由由1 1变变0 0时刻（时刻（CLKCLK下降沿），一下降沿），一个个CLKCLK信号期间，触发器状态只发生一次改变，不会有空信号期间，触发器状态只发生一次改变，不会有空翻现象。翻现象。第12页/共34页2逻辑功能特性主从

13、RS触发器和同步RS触发器的功能相同，工作时序不同。主从RS触发器在CLK下降沿时刻根据CLK=1期间S，R的状态改变。逻辑符号的延迟输出符号“”，表示从触发器输出状态的变化滞后于主触发器接收R、S信号的时刻。在CLK=1期间，主触发器的状态仍会随S、R状态的变化而变化，要求触发器的输入信号在CLK=1期间保持不变。约束条件RS=0成立，主从RS触发器仍有“不定”状态。主从RS触发器波形第13页/共34页5.4.2 5.4.2 主从主从JKJK触发器触发器1电路结构与工作原理主从RS触发器的S=R=1时状态不确定，将主从RS触发器的Q端和 端交叉反馈到输入端，构成主从JK触发器CLK=1，=0

14、，主触发器的状态随J、K和Qn 翻转；从触发器被封锁，输出状态保持不变。CLK，CLK=0、=1，主触发器被封锁，从触发器跟随主触发器的状态改变输出状态。CLK=0，=1，主触发器被封锁，输出保持不变；从触发器的状态也保持不变。主从主从JKJK触发器的输出状态只改变触发器的输出状态只改变一次，在一次，在CLKCLK下降沿时刻翻转。下降沿时刻翻转。主从主从JKJK触发器和同步触发器和同步JKJK触发器的触发器的功能相同。功能相同。第14页/共34页触发器输出状态的改变发生在触发器输出状态的改变发生在CLKCLK信号的下降沿，而且即使在信号的下降沿，而且即使在CLK=1CLK=1时，触发器的次态也

15、是确时，触发器的次态也是确定的。定的。第15页/共34页2主从JK触发器的一次翻转现象主触发器是同步RS触发器，R=KQn，CLK=0，CLK=1,主触发器状态方程 CLK=1期间，如果输入J、K变化，状态发生了一次翻转，主触发器状态方程 在CLK=1期间主触发器发生了一次翻转，由于从触发器被封锁，状态没有改变，主触发器状态就不会再随输入信号J、K的变化而发生多次变化，从触发器在时钟下降沿跟随主触发器的状态翻转。主从主从JKJK触发器的一次翻转现象，触发器的一次翻转现象，不符合不符合JKJK触发器的特性方程，触发器的特性方程，必须保证主从必须保证主从JKJK触发器的输触发器的输入信号在入信号在

16、CLK=1CLK=1期间不发生多期间不发生多次变化。次变化。第16页/共34页5.5 5.5 边沿触发器边沿触发器5.5.1 维持-阻塞D触发器1电路结构与工作原理维持-阻塞D触发器，G1、G2门构成基本RS触发器，G3G6门组成维持-阻塞电路。CLK=0，Q不变。D=0，B=D=0，D存入G5、G6门需要两个与非门的延迟时间2tpd，称为建立时间。边沿触发器仅在时钟边沿触发器仅在时钟CLKCLK的上升沿或下降沿时刻才接收输入信号，克的上升沿或下降沿时刻才接收输入信号，克服空翻现象和一次翻转问题，提高抗干扰能力，工作更可靠。服空翻现象和一次翻转问题，提高抗干扰能力，工作更可靠。CLKCLK由由

17、0 01 1 CLK=1CLK=1，反馈到反馈到G G5 5门，维持输入信号门，维持输入信号D=0D=0，阻塞，阻塞D D变为变为1 1。变化为变化为0 0需要需要1 1t tpdpd，称为保持时间。，称为保持时间。D=1D=1，CLK=0CLK=0，A=0A=0，B=1B=1，2 2t tpdpd的延迟时间，输入信号的延迟时间，输入信号D D存入存入G G5 5、G G6 6门。门。CLKCLK由由0 0 1 1，CLK=1CLK=1时，时，反馈到反馈到G G6 6门，维持门，维持D=1D=1；反馈到反馈到G G3 3门，阻塞门，阻塞D D变为变为0 0。电路称为维持电路称为维持-阻塞阻塞D

18、 D触发器，触发器，Q Qn n+1+1=D=D第17页/共34页维持维持-阻塞阻塞D D触发器在触发器在CLKCLK上升沿之前需要上升沿之前需要2 2t tpdpd的建立时间；在的建立时间；在CLKCLK上升沿时刻上升沿时刻翻转，需要翻转，需要1 1t tpdpd保持时间，输入信号被封锁，输出保持时间，输入信号被封锁，输出Q Q不再发生变化。不再发生变化。维持维持-阻塞阻塞D D触发器逻辑符号触发器逻辑符号 具有异步置具有异步置1 1、置、置0 0端的维持端的维持-阻塞阻塞D D触发器触发器当当 =0=0、=1=1时，封锁时，封锁G G5 5、G G4 4、G G1 1门使门使A=1A=1、

19、Q=0Q=0。异步置。异步置0 0。当当 =1=1、=0=0时，时，封锁封锁G G6 6和和G G2 2门使门使B=1B=1，如果，如果CLK=1CLK=1，Q=1 Q=1异步置异步置1 1。当触发器正常工作时，需令当触发器正常工作时，需令 =1=1。具有异步置具有异步置1 1、置、置0 0端的维持端的维持-阻塞阻塞D D触发器逻辑符号触发器逻辑符号 第18页/共34页2 2逻辑功能描述维持阻塞维持阻塞D D触发器的功能与同步触发器的功能与同步D D触发器相同。触发器相同。具有异步置数端的维持具有异步置数端的维持-阻塞阻塞D D触发器的特性表。触发器的特性表。维持维持-阻塞阻塞D D触发器的工

20、作波形触发器的工作波形 CLK D Q Q0 1 1 0 1 1 01 1 10 11 00 11 0第19页/共34页5.5.2 5.5.2 边沿边沿JKJK触发器触发器1 1电路结构与工作原理边沿边沿JKJK触发器的触发器的G G1 1G G6 6门构成基本门构成基本RSRS触发器触发器,两个输入信号引导门两个输入信号引导门G G7 7、G G8 8。制。制作时保证作时保证G G7 7、G G8 8的延迟时间大于的延迟时间大于G G1 1G G6 6门的传输延迟时间。门的传输延迟时间。设触发器初态为设触发器初态为Q=0Q=0、=1=1。CLK=0CLK=0时，时，M=N=1M=N=1，基本

21、，基本RSRS触发器保持；触发器保持；CLKCLK由由0 01 1，门，门G G2 2、G G6 6首先被解除封锁，基本首先被解除封锁，基本RSRS触发器通过门触发器通过门G G2 2、G G6 6保持原状保持原状态不变。推导态不变。推导 在稳定的在稳定的CLK=0CLK=0及及CLK=1CLK=1期间，期间，触发器状态都维持不变，触发器状态都维持不变，触发器处于一种触发器处于一种“自锁自锁”状态。状态。第20页/共34页CLK=0，使G2和G6门为0；由于G7、G8门的延迟时间长，在M、N变为1以前，维持CLK下降沿前的值，M=，N=，代入基本RS触发器特征方程 在CLK下降沿时刻，触发器接

22、收了输入信号J、K，按照JK触发器的特征规律变化。在在CLK=1CLK=1时，时，J J、K K信号存入输入信号存入输入G7G7、G8G8门，门，没有进入基本没有进入基本RSRS触发器。触发器。在在CLKCLK=0=0时刻，由于时刻，由于G7G7、G8G8门对信号门对信号的延迟，在的延迟，在CLKCLK下降沿之前进入与非门下降沿之前进入与非门的的J J、K K信号仍起作用，触发器解除信号仍起作用，触发器解除“自自锁锁”，J J、K K信号可以输入触发器，引起信号可以输入触发器，引起状态改变。状态改变。边沿触发器的触发时刻，触发沿前的输边沿触发器的触发时刻，触发沿前的输入信号起作用。入信号起作用

23、。第21页/共34页边沿JK触发器要求输入信号在CLK下降沿之前1tpd保持不变，在CLK=0和CLK=1期间，J、K信号的任何变化都不会影响输出。这种触发器比维持-阻塞式触发器具有更强的抗干扰能力。逻辑符号中，CLK输入端的“”符号表示触发器是利用时钟脉冲的边沿进行动作的，小圆圈表示时钟脉冲的下降沿触发。CLK J K Qn Qn+1 0 10 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 101010011102 2逻辑功能描述边沿边沿JKJK触发器的功能与主从触发器的功能与主从JKJK触发器相同。触发器相同。边沿边沿JKJK触发器的特性表触发器的特性表波形图波

24、形图第22页/共34页5.5.3 5.5.3 边沿触发器的动态特性边沿触发器的动态特性动态特性是指对输入信号、时钟信号及输出信号之间关系的要求。维持-阻塞边沿D触发器动态参数1建立时间tsetCLK=0，输入D经过1tpd的时间到G5门输出，到G6门输出要2tpd，输入信号D的建立时间tset。2保持时间thCLK=1，保证D触发器G5和G6门输出不变，输入信号D要保持。D=0，CLK时刻，G3门输出的0电平到达G5门输入，D=0状态才允许改变。D的保持时间为 第23页/共34页3传输延迟时间tPHL和tPLH传输延迟时间：从CLK触发沿到开始，到输出端Q、完成状态改变的时间，Q端由高电平变为

25、低电平的传输延迟时间为 ，Q端由由低电平变为高电平的传输延迟时间为 。输出传输延迟时间 4最高时钟频率CLK的最高频率 触发器动作需要时间延迟，对CLK最高工作频率限制。维持-阻塞D时钟CLK的高电平持续时间tPHL，CLK低电平的持续时间应大于门G3的传输延迟时间和tset，第24页/共34页5.5.4 5.5.4 触发器功能的类型转换触发器功能的类型转换JK触发器和D触发器与其他类型的触发器之间的转换1JK触发器转换成D触发器将D触发器特性方程与JK触发器 比较。写出JK触发器的驱动方程，J=D，K=画出将JK触发器转换成D触发器的逻辑电路2D触发器转换成JK触发器将D触发器和JK触发器的

26、特性方程比较 3D触发器转换为T触发器与构成JK触发器的方法相同，令T=1，得到 触发器的电路第25页/共34页第五章小结 电路结构与逻辑功能 1功能分类 2.时钟触发方式基本R-S锁存器 无时钟同步触发器 电平平顶触发，CP=1期间Q随输入信号变化，CP=0，Q保持 下降沿触发（前沿准备CP=1期间，Q主变化，后沿时刻翻转）上升沿触发，Q随上升沿之前信号变化 分为前沿、后沿触发，触发沿时刻的输入信号决定Qn+1的状态。主从触发器维持-阻塞触发器边沿触发器第26页/共34页第27页/共34页例题：画出带异步置位端主从J-K触发器的输出波形：第28页/共34页D1、D2相与第29页/共34页各触

27、发器的初始状态都为0，画出输出波形Q2n+1=Q2主从Q5n+1=Q5前沿Q6n+1=0前沿Q9n+1=1前沿边沿Q11n+1=Q11边沿后沿Q12n+1=1后沿边沿第30页/共34页初态为0 主从Q2n+1=Q2主从边沿后沿触发前沿Q5n+1=Q5前沿Q6n+1=0前沿前沿主从加边沿Q9n+1=1前沿边沿前沿边沿Q11n+1=Q11边沿后沿Q12n+1=1后沿边沿第31页/共34页作业答案作业答案5.10 图5.39所示为主从JK触发器的各输入端的输入电压波形，试画出输出端Q和 的波形。第32页/共34页5.17 图5.46所示触发器的初始状态都为0，试画出在输入CLK脉冲作用下各触发器的输出波形。第33页/共34页感谢您的观看！第34页/共34页