06第五章集成触发器.ppt

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1、第五章 触发器,5.2 触发器的电路结构与动作特点,5.3 触发器的逻辑功能及描述方式,5.1 概述,5.1 概述,与门电路一样，触发器是组成数字电路的另一类基本逻辑单元电路。,一、什么是触发器,能存储一位二进制信号的基本单元电路。,1、有两个稳定的状态，0状态和1状态。,二、触发器的特点,2、能根据不同的输入信号将输出端清0或置1,3、输入信号消失后，能将状态保存下来,5.2 触发器的电路结构 与动作特点,触发器当其逻辑功能相同时、其动作特点并不相同，也就是说同样逻辑功能的触发器，当电路结构不一样时，在相同的输入下，有着不一样的输出。,四种电路结构：,1、基本,2、同步（钟控）,3、主从,4

2、、边沿,1用与非门组成的基本RS触发器（1）电路结构:由两个门电路交叉连接而成。,置0端,置1端,低电平有效,_,_,电路符号,一、基本RS触发器,触发器有两个互补的输出端，,（2）逻辑功能,当Q=1，=0时，称为触发器的1状态。,当=1，Q=0时，称为触发器的0状态。,0 1,0,1,1,0,0,1,R称为置0输入端低电平有效,_,_,_,_,0,0,1,1,0,1,0,1,0 1,触发器有两个互补的输出端，,（2）逻辑功能,当Q=1，=0时，称为触发器的1状态。,当=1，Q=0时，称为触发器的0状态。,1 0,1,0,0,0,1,1,1,S称为置1输入端低电平有效,_,_,_,_,0 1,

3、触发器有两个互补的输出端，,（2）逻辑功能,当Q=1，=0时，称为触发器的1状态。,当=1，Q=0时，称为触发器的0状态。,1 0,1 1,1,1,1,0,_,_,_,0,0,_,1,1,0,0,0 1,触发器有两个互补的输出端，,（2）逻辑功能,当Q=1，=0时，称为触发器的1状态。,当=1，Q=0时，称为触发器的0状态。,1 0,1 1,1,1,1,0,_,_,_,0,_,1,1,0,01,0,1,保持,0 1,触发器有两个互补的输出端，,（2）逻辑功能,当Q=1，=0时，称为触发器的1状态。,当=1，Q=0时，称为触发器的0状态。,1 0,1 1,0,0,1,1,1,1,0,0,1,1,

4、保持,0 0,_,_,_,_,0 1,1 0,1 1,0,0,1,1,保持,0 0,（3）特性方程,（约束条件）,_,_,Qn+1,R,S,Qn,00 01 11 10,0 1,0,1,1,1,0,0,_,_,以上是由与非门构成的基本RS触发器,也可以用或非门构成的基本RS触发器,同学们下课后自己分析它们的功能。,与S端相同,（4）波形分析例：在用与非门组成的基本RS触发器中，设初始状态为0，已知输入R、S的波形图，画出两输出端的波形图。,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,（5）基本RS触发器的动作特点,R、S直接控制输出，故称R端为直接复位端，S

5、为直接置1端,由于RS直接控制输出，若有干扰信号，则会直接影响输出。,给触发器加一个时钟控制端CP，只有在CP1时，触发器的状态才能改变。这种触发器称为同步触发器。1同步RS触发器的电路结构,二、同步RS触发器,2逻辑功能,当CP0时，控制门G3、G4输出均为1，当CP1时，G3、G4打开，,同步RS触发器的状态转换分别由R、S和CP控制，其中，R、S控制状态转换的方向；CP控制状态转换的时刻。,0,1,1,触发器的状态保持不变。,1,其输出状态由R、S端的输入信号决定。,3同步触发器存在的问题空翻,由于在CP=1期间,G3，G4门都是开着的，都能接收R、S信号，所以,如果在CP=1期间R、S

6、发生多次变化，则触发器的状态也可能发生多次翻转。在一个时钟脉冲周期中，触发器发生多次翻转的现象叫做空翻。,4、同步RS触发器的动作特点,CP=1 输出受R、S控制,CP=0 输出维持原态，不受R、S控制,5、波形分析例：已知输入R、S的波形图，画出两输出端的波形图,触发器初始值为0。,不定,基本,钟控,由两级同步RS触发器串联组成。G1G4组成从触发器，G5G8组成主触发器。CP 与CP互补，使两个触发器工作在两个不同的时区内。,1电路结构,三、主从RS触发器,2工作原理,主从触发器的触发翻转分为两个节拍：,（1）当CP1时，CP0，”从“保持。”主”工作，接收R和S端的输入信号。,3、主从触

7、发器的特点：,（1）触发器的翻转发生在CP脉冲的下降沿，输出有CP脉冲前一瞬间的R、S值确定。（2）从根本上解决了直接控制作用，提高了抗干扰能力。,主从RS 触发器的符号：,CP,4、波形分析例：已知输入R、S的波形图，画出两输出端的波形图,触发器初始值为0。,主从,基本,钟控,1电路结构,置0维持线,置1维持线,0阻塞线,1阻塞线,在钟控RS触发器的基础上加了维持阻塞线,四、维持阻塞RS触发器,置0维持线,1阻塞线,2工作原理,1）CP=0:输出维持原态，但R、S可以变化,2）CP由0到1,则：R=1 S=0,0,1,0,1,正跳变后：,G41,1,1,G30,0,1,1,0,Q0,0,0,

8、1阻塞线的存在保证了G4始终为1不受S的影响。,CP=1期间 始终有：,Q0,输出信号的变化发生在CP脉冲的正跳变沿，输出由跳变前瞬间的RS确定。,置1维持线,0阻塞线,2工作原理,则：R=0 S=1,1,0,1,0,正跳变后：,G31,0,0,G40,1,0,1,1,Q1,0,1,0阻塞线的存在保证了G3始终为1不受R的影响。,CP=1期间 始终有：,Q1,输出信号的变化发生在CP脉冲的正跳变沿，输出由跳变前瞬间的RS确定。,2工作原理,分析后我们也可以得到，当RS00时，输出维持原态,3、维持阻塞 触发器的特点：,维持阻塞RS 触发器的符号：,CP,Q,Q,1S,C1,1R,输出信号的变化

9、发生在CP脉冲的正跳变沿，输出由跳变前瞬间的RS确定。,4、波形分析例：已知输入R、S的波形图，画出两输出端的波形图,触发器初始值为0。,维持阻塞,小结,1、RS触发器逻辑功能,（约束条件）,特性方程,2、不同结构触发器的特点,基本：,钟控：,主从：,维持阻塞：,输出随时受输入影响,CP=0 保持,CP负跳变，输出的变化，由负跳变前瞬间的输入确定输出值,CP=1 输出受输入影响,维持阻塞属于边沿触发器,CP正跳变，输出发生变化，由负跳变前瞬间的输入确定输出值,边沿触发器还有：延时（负跳变触发）CMOS传输门（正跳变触发）,注：,主从触发器的输出信号虽是的CP脉冲的下降沿发生变化，但它不是边沿触

10、发器。,在CP脉冲的下降沿的前一瞬间，若输入信号R、S相异，则输出就由R、S直接确定；若同时为0，则要进一步分析CP1期间的RS信号。,Q1(1S),Q,5.3 触发器的逻辑功能及描述方式,一、RS触发器,1、功能表,2、特性方程,（约束条件）,3、状态转换图,状态图是反映触发器的状态转换与输入信号取值之间关系的几何图形，是描述触发器逻辑功能的另一种方法。,图中圆圈内的数字表示触发器的状态，箭头表示触发器状态的转换方向，箭头旁边标注的是实现相应转换的输入信号取值，表示任意取值。,0,1,S=1 R0,S=0,R=,R=0,S=,R=1 S0,二、JK触发器,主从RS触发器的缺点：使用时有约束条

11、件 RS=0,1主从JK触发器电路结构,为此，将触发器的两个互补的输出端信号通过两根反馈线分别引到输入端的G7、G8门，这样，就构成了JK触发器。,K,J,2工作原理,1,1,0,1,1,0,1,0,1,0,1,1,0,1,1,0,CP,3JK触发器逻辑功能的几种表示方法,(1）功能表：,（2）特性方程：,卡诺图,0,1,J=1 K,J=0,K=,K=0,J=,K=1 J,（3）状态转换图：,*4主从JK触发器的主触发器一次翻转现象,Q,Q,0,0,1,1,0,1,0,0,1,1,1,0,0,0,1,1,1,1,1,0,1,0,1,0,1,1,0,1,0,0,1,0,1,1,0,1,0,1、C

12、P=1期间若J、K没有变，则输出按特性方程分析。,2、CP=1期间若J、K发生变化，则输出不可按特性方程分析,此时，输出波形按下面的规律分析：,1）CP=1期间，没有出现J、K同时为1的情况,CP负跳变前，找到最后J、K相异，输出与J相同。,2）CP=1期间，出现J、K同时为1的情况,找到第一个J、K同时为1的位置，再找到之前的最后J、K相异，输出与K相同。,*4主从JK触发器输出波形分析,三、T与T触发器,1T触发器,1)电路结构,将JK触发器的的JK端连接在一起,2)特性方程,即：J=K=T,=TQn,3)功能表,4)状态转换图,0,1,T=1,T=0,T=0,T=1,2T触发器,1)电路

13、结构,2)特性方程,T=1,=TQn,=1Qn,.,四、D触发器,1、电路结构,2)特性方程,=D(1+Qn),3)功能表,4)状态转换图,0,1,D=1,D=0,D=1,D=0,=D,例 已知维持阻塞D触发器的输入波形，画出输出波形图,五、触发器的异步复位、置位端,异步置位端，也可称为直接置“1”端，用Sd表示，,异步复位端，也可称为直接置“0”端，用Rd表示。,异步置位端与异步复位端的作用优先于输入控制端，即Rd或Sd起作用时，触发器的功能失效，状态由Rd和Sd决定。,例：电路如图，已知D触发器为正边沿翻转的边沿触发器，JK触发器为负边沿翻转的边沿触发器。试画出 Q 端的波形，设触发器的初

14、态为Q=0。,本章小结,1触发器有两个基本性质：（1）在一定条件下，触发器可维持在两种稳定状态（0或1状态）之一而保持不变；（2）在一定的外加信号作用下，触发器可从一个稳定状态转变到另一个稳定状态。2描写触发器逻辑功能的方法主要有特性表、特性方程、驱动表、状态转换图和波形图(又称时序图)等。3按照结构不同，触发器可分为：(1)基本RS触发器，为电平触发方式。(2)同步触发器，为脉冲触发方式。(3)主从触发器，为脉冲触发方式。(4)边沿触发器，为边沿触发方式。4根据逻辑功能的不同，触发器可分为：(1)RS触发器(2)JK触发器(3)D触发器(4)T触发器（T触发器）5同一电路结构的触发器可以做成不同的逻辑功能；同一逻辑功能的触发器可以用不同的电路结构来实现。,