数字逻辑第五章课件.ppt
1,第五章 触发器,5.1 触发器概述,5.2 基本RS触发器,5.3 钟控触发器,5.4 集成触发器,5.5 各类触发器的相互转换,2,5.1 触发器概述,能够存储一位二进制信息的基本单元电路称触发器(Flip-Flop)。,1、具有两个能自行保持的稳定状态，用来表示逻辑状态的“0”或“1”，或表示二进制数的0或1。,一、触发器的定义,二、触发器应具备的特点,3,3、有一组控制(激励、驱动)输入。,4、或许有定时(时钟)端CP(Clock Pulse)。,5、在输入信号消失后，电路能将获得的新状态保存下来。,6、触发器接收输入信号之前的状态叫做现态，用Qn表示。触发器接收输入信号之后的状态叫做次态，用Qn+1表示。现态和次态是两个相邻离散时间里触发器输出端的状态。,7、Qn+1与Qn和输入信号之间的逻辑关系，是贯穿本章始终的基本问题，如何获得、描述和理解这种逻辑关系，是本章学习的中心任务。,4,5.2 基本R-S触发器,1、电路结构,5.2.1 与非门构成的R-S触发器,返回,5,2、状态转换表,例,0 0 0 1*1*禁用,0 0 1 1 0 置位,0 1 0 0 1 复位,0 1 1 0 1 保持,1 0 0 1*1*禁用,1 0 1 1 0 置位,1 1 0 0 1 复位,1 1 1 1 0 保持,6,3、特征方程(次态方程),7,4、时序图,8,5.2.2 或非门构成的R-S触发器,1、电路结构,比较,9,2、状态转换表,0 0 0 0 1 保持,0 0 1 0 1 复位,0 1 0 1 0 置位,0 1 1 0*0*禁用,1 0 0 1 0 保持,1 0 1 0 1 复位,1 1 0 1 0 置位,1 1 1 0*0*禁用,10,3、特征方程,11,4、时序图,12,从以上分析可知，与非门和或非门构成的RS触发器的特征方程可统一为：,RS触发器存在的问题：,(1)存在约束条件的限制；,(2)没有时钟信号，无法与其他部件同步工作。,13,5.3 钟控触发器,1、电路结构,5.3.1 钟控RS触发器,14,3、特征方程,4、状态图,2、工作状态,CP=0时，保持状态不变；CP=1时，接收输入信号。,15,(2)在CP=1期间，只要R、S稍有变化，那么Q端也随之变化，存在“空翻”问题。,5、优点,(1)仍然存在约束条件。,在一个时钟周期内触发器状态多次翻转的现象被称为“空翻”。,“空翻”会造成节拍混乱，使系统工作不可靠，因此在实际的数字电路中是不允许出现的。,6、存在的问题,加入了时钟信号，使同步工作成为可能。,16,17,5.3.2 主从RS触发器,1、电路结构,返回,18,2、逻辑符号,19,3、状态转换表,图,0 0 0 0 保持,0 0 1 0 置0,0 1 0 1 置1,0 1 1 1*禁用,1 0 0 1 保持,1 0 1 0 置0,1 1 0 1 置1,1 1 1 1*禁用,20,3、特征方程,4、时序图,21,5、优点,6、存在的问题,(1)有时钟信号，可以同步工作；,(2)解决了“空翻”问题。,仍然存在约束条件。,22,5.3.3 D触发器,1、电路结构,若CP=0，,则G3=G4=1，,于是Qn+1=Qn。,若CP=1，,于是Qn+1=0；,那么D=0时，,G3=1，G4=0，,D=1时，,于是Qn+1=1。,G3=0，G4=1，,23,Qn+1=D,2、特征方程,3、优点,(1)有时钟信号，可以同步工作；,(2)没有约束条件。,4、存在的问题,(1)存在“空翻”问题；,(2)只有一个输入端，逻辑功能简单。,24,5.3.4 维持阻塞D触发器,1、电路结构,25,CP=0；D=0,G3=1 G4=1 G6=1,CP=0；D=1,G3=1 G4=1,CP=1；D=0,Qn+1=0,CP=1；D=1,G3=0,Qn+1=Qn,G5=0,G6=1,G4=0 G5=0,G3=1,G5=1,G6=0,Qn+1=Qn,G6=0,G4=1 G5=1,Qn+1=1,26,2、状态转换表,3、状态图,27,4、特征方程,Qn+1=D,5、逻辑符号,28,6、优点,(1)有时钟信号，可以同步工作；,(2)没有约束条件；,7、存在的问题,只有一个输入端，逻辑功能简单。,(3)解决了“空翻”问题。,29,5.3.4 JK触发器,1、电路结构,30,2、状态转换表,0 0 0 0 保持,0 0 1 0 置0,0 1 0 1 置1,0 1 1 1 翻转,1 0 0 1 保持,1 0 1 0 置0,1 1 0 1 置1,1 1 1 0 翻转,31,3、特征方程,32,4、优点,(1)有时钟信号，可以同步工作；,(2)没有约束条件；,5、存在的问题,存在“空翻”问题。,(3)有两个输入端。,33,5.3.5 主从JK触发器,1、电路结构,返回,34,2、状态转换表,0 0 0 0 保持,0 0 1 0 置0,0 1 0 1 置1,0 1 1 1 翻转,1 0 0 1 保持,1 0 1 0 置0,1 1 0 1 置1,1 1 1 0 翻转,35,3、特征方程,0 0 Qn,0 1 0,1 0 1,4、状态简化表,36,5、逻辑符号,37,6、状态图,38,7、时序图,Qn主从,图,39,8、优点,(1)有时钟信号，可以同步工作；,(2)没有约束条件；,9、存在的问题,(4)解决了“空翻”问题。,(3)有两个输入端；,存在“一次变化”问题。,在CP为“1”期间，主触发器仅能翻转一次的现象称一次变化。,40,造成“一次变化”的原因,41,在CP从“1”变为“0”后，主触发器的状态传送到从触发器。,因此，如果在CP=1期间J、K状态多次改变，那么只有引起一次变化的J、K值起作用，其他的都不会有影响。,一次变化问题降低了主从JK触发器的抗干扰能力。,42,10、使用要求,在CP=1期间J、K的状态保持不变。即将主从JK触发器的工作过程归结为十个字：“上升沿接收，下降沿改变”。,倘若在CP=1期间，叠加在J、K上面的干扰信号引起一次变化，那么将造成触发器的错误翻转。因此，工程上逐渐由边沿型JK触发器取代了主从型JK触发器。,43,5.3.6 边沿JK触发器,1、电路结构,CP=0时，,G1、G2、G3、,G6被封锁，,所以Qn+1=Qn。,CP=1时，,触发器处于自锁状态，所以Qn+1=Qn。,CP从0变1，即CP上升沿时，,触发器由保持状态不变进入,自锁状态，所以Qn+1=Qn。,44,CP从1变0，即CP下降沿时，,虽然G1、G2由于CP从1变0而被封锁，但其输出端S、R要经过一个与非门延迟才能变为1，,所以在解除自锁的一刻，被基本RS触发器接收的R、S仍为CP下降沿到来之前的值，即：,于是由电路图可得：,所以：,45,2、逻辑符号,46,3、特征方程,0 0 Qn,0 1 0,1 0 1,4、状态简化表,47,5、状态图,48,6、时序图,49,7、优点,(1)有时钟信号，可以同步工作；,(2)没有约束条件；,(4)解决了“空翻”问题；,(3)有两个输入端；,(5)解决了“一次变化”问题。,50,基本RS触发器,钟控RS触发器,主从RS触发器,D触发器,维持阻塞D触发器,JK触发器,主从JK触发器,边沿JK触发器,各触发器之间的关系,51,5.4 集成触发器,1、逻辑符号,5.4.1 集成D触发器,2、特征方程,(1)同步工作时,(2)异步工作时,52,3、时序图,53,5.4.2 集成JK触发器,1、逻辑符号,2、特征方程,(1)同步工作时,(2)异步工作时,54,3、时序图,55,5.4.3 其它功能的触发器,一、T 触发器,1、逻辑符号,3、状态转换表,0 0 0,0 1 1,1 0 1,1 1 0,2、特征方程,56,T触发器无产品，一般由JK触发器来实现其功能。,57,二、T触发器(翻转触发器),1、特征方程为:,T触发器可以由JK触发器或D触发器构成。,58,(1)JK触发器构成的T触发器,(2)D触发器构成的T触发器,2、时序图,59,5.5 各类触发器的相互转换,一、JK触发器转换为D触发器、RS触发器,1、JK触发器转换为D触发器,JK触发器：,D触发器：,于是可得：,60,2、JK触发器转换为RS触发器,JK触发器：,RS触发器：,利用钟控RS触发器的约束条件 可得：,所以J=S；K=R。,61,二、D触发器转换为JK触发器、T触发器、RS触发器,1、D触发器转换为JK触发器,JK触发器：,D触发器：,于是：,62,2、D触发器转换为RS触发器,D触发器：,RS触发器：,于是：,63,3、D触发器转换为T触发器,D触发器：,T触发器：,于是：,64,习题（P103）：2、5、7、8、10。,65,返回,Q,Q,S,R,&,&,0,0,1,1,
