同步触发器-讲课用.ppt

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1、第四章 触发器,4.2 主从触发器,4.3 边沿触发器,4.4 集成触发器,4.1 基本触发器,触发器概述,按功能分类：R-S触发器、JK触发器、D型触发器、T型触发器等。,时序逻辑电路：输出状态不仅决定于当前时刻各输入状态的组合，而且还与电路先前状态有关。,触发器是构成时序逻辑电路的基本单元。特点是：不触不发，一触即发。,基本要求：,（1）掌握各种触发器的电路组成、逻辑功能及其功能特性表的描述；（2）掌握波形图画法及特性方程。定义：现态：把触发器状态转换前的状态称为现态，用Q,4.1 基本触发器,一、基本RS触发器 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

2、0端,置1端,低电平有效,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 1,0,1,1,1,0,0,1,R称为置0输入端低电平有效,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,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 1,1,1,1,0,0,0,1,0,1,1,保

3、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,保持,0 0,（3）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。,逻辑功能：,1,0,0,0,1,1,0,2用或非门组成的基本RS触发器,S仍然称为置1输入端，但为高电平有效。R仍然称为置0输入端，也为高电平有效。,波形分析：,逻辑符号：,由于该触发器的触发信号是高电平有效，因此在逻辑符号的输入端处没有小圆圈。,高电平有效,基本触发器的特点总

4、结：,（1）有两个互补的输出端，有两个稳定的状态。（2）有复位（Q=0）、置位（Q=1）、保持原状态三种功能。（3）R为复位输入端，S为置位输入端，可以是低电平有效，也可以是高电平有效，取决于触发器的结构。（4）由于反馈线的存在，无论是复位还是置位，有效信号只需要作用很短的一段时间，即“一触即发”。,二、同步RS触发器,给触发器加一个时钟控制端CP，只有在CP端上出现时钟脉冲时，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,2逻辑功能,当CP0时，控制门G3、G4关闭，触发器的状态保持不变。当CP1时，G3、G4打开，其输出状态由R、S端的输入信号决定。,同步RS

5、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。,1,0,0,1,1,0,1,3触发器功能的几种表示方法,触发器的功能除了可以用功能表表示外，还有几种表示方法：（1）特性方程由功能表画出卡诺图得特性方程：,（约束条件）,（2）状态转换图 状态转换图表示触发器从一个状态变化到另一个状态或保持原状不变时，对输入信号的要求。,（3）驱动表 驱动表是用表格的方式表示触发器从一个状态变化到另一个状态或保持原状态不变时，对输入信号的要求。,（4）波形图 已知同步RS触发器的输入波形，画出输出波形图。,4同步触发器存在的问题空翻,由于在CP=1期间，G3、G4

6、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。,4.2 主从触发器,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。,一、主从RS触发器 1电路结构,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。,1,0,0,1,1,0,1,0,1,0,1,1,0,1,主从触发器的特点：,（1）主从触发器的翻转是在CP由1变0时刻（CP

7、下降沿）发生的。（2）CP一旦变为0后，主触发器被封锁，其状态不再受R、S影响，因此不会有空翻现象。,主从RS触发器的符号：,二、主从JK触发器,主从RS触发器的缺点：使用时有约束条件 RS=0,1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。,2工作原理,1,1,0,1,1,0,1,0,1,0,1,1,0,1,1,0,3JK触发器逻辑功能的几种表示方法,(1）功能表：,（2）特性方程：,（3）状态转换图,（4）驱动表,已知主从JK触发器J、K的波形如图所示，画出输出Q的波形图（设初始状态为0）。,在画主从触发器的波形图时，

8、应注意以下两点：（1）触发器的触发翻转发生在时钟脉冲的触发沿（这里是下降沿）,（2）判断触发器次态的依据是时钟脉冲下降沿前一瞬间输入端的状态。,3主从T触发器和T触发器,将JK触发器的J和K相连作为T输入端就构成了T触发器。,T触发器特性方程：,当T触发器的输入端为T=1时，称为T触发器。,T触发器的特性方程：,EWB演示JK组成的T触发器,4主从JK触发器存在的问题一次变化现象,已知主从JK触发器J、K的波形如图所示，画出输出Q的波形图（设初始状态为0）。,0,1,0,1,1,1,0,1,1,0,1,1,0,0,1,1,0,1,由此看出，主从JK触发器在CP=1期间，主触发器只变化（翻转）一

9、次，这种现象称为一次变化现象。,4.3 边沿触发器,一、维持阻塞边沿D触发器 1D触发器的逻辑功能 D触发器只有一个触发输入端D，因此，逻辑关系非常简单；,D触发器的特性方程为：Qn+1=D,D触发器的状态转换图：,2维持阻塞边沿D触发器的结构及工作原理,（1）同步D触发器：,该电路满足D触发器的逻辑功能，但有同步触发器的空翻现象。,设：D=1,0,1,1,0,0,1,1,0,1,该触发器为上升沿触发。,（2）维持阻塞边沿D触发器,为了克服空翻，在原电路的基础上引入三根反馈线。,0,1,1,0,0,1,1,0,1,置1。设：D=1,0,1,1,0,0,L1称为置1维持线。L2称为置0阻塞线。,

10、1,0,（2）维持阻塞边沿D触发器,1,0,0,1,1,0,0,1,置0。设：D=0,1,1,1,L3称为置0维持线。,0,1,可见，引入了维持线和阻塞线后，将触发器的触发翻转控制在CP上跳沿到来的一瞬间，并接收CP上跳沿到来前一瞬间的D信号。,已知维持阻塞D触发器的输入波形，画出输出波形图。,解：在波形图时，应注意以下两点：（1）触发器的触发翻转发生在CP的上升沿。（2）判断触发器次态的依据是CP上升沿前一瞬间输入端D的状态。,（3）触发器的直接置0和置1端,RD直接置0端，低电平有效；SD直接置1端；低电平有效。,RD和SD不受CP和D信号的影响，具有最高的优先级。,二、CMOS主从结构的

11、边沿触发器,1电路结构:由CMOS逻辑门和CMOS传输门组成,由于引入了传输门，该电路虽为主从结构，却没有一次变化问题，具有边沿触发器的特性。,2工作原理,触发器的触发翻转分为两个节拍：（1）当CP变为1时，TG1开通，TG2关闭。主触发器接收D信号。同时，TG3关闭，TG4开通，从触发器保持原状态不变。,（2）当CP由1变为0时，TG1关闭，TG2开通，主触发器自保持。同时，TG3开通，TG4关闭，从触发器接收主触发器的状态。,设：D=1（原状态Q=0）,0,1,1,1,0,1,0,3带有RD端和SD端的 CMOS触发器,4.4 集成触发器,一、集成触发器举例1TTL主从JK触发器74LS7

12、2,特点：（1）有3个J端和3个K端，它们之间是与逻辑关系。（2）带有直接置0端RD和直接置1端SD，都为低电平有效，不用时应接高电平。（3）为主从型结构，CP下跳沿触发。,2高速CMOS边沿D触发器74HC74,特点：（1）单输入端的双D触发器。（2）它们都带有直接置0端RD和直接置1端SD，为低电平有效。（3）为CMOS边沿触发器，CP上升沿触发。,二、触发器功能的转换,1.用JK触发器转换成其他功能的触发器（1）JKD分别写出JK触发器和D触发器的特性方程,比较得：,画出逻辑图：,（2）JKT（T）,写出JK触发器和T触发器的特性方程：,比较得：J=T，K=T。,令T=1，即可得T触发器

13、。,2用D触发器转换成其他功能的触发器,（1）DJK,比较得：,画出逻辑图。,写出D触发器和JK触发器的特性方程：,（2）DT,（3）DT,三、触发器应用举例,例 设计一个3人抢答电路。3人A、B、C各控制一个按键开关KA、KB、KC和一个发光二极管DA、DB、DC。谁先按下开关，谁的发光二极管亮，同时使其他人的抢答信号无效。,利用触发器的“记忆”作用，使抢答电路工作更可靠、稳定。,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

14、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。6利用特性方程可实现不同功能触发器间逻辑功能的相互转换。,4.6 设主从JK触发器的初始状态为0，CP、J、K信号如图题5.6所示，试画出触发器Q端的波形。,4.7 设维持阻塞D触发器的初始状态为0，CP、D信号如图题5.7所示，试画出触发器Q端的波形。,4.8 电路如图所示，设各触发器的初态为0，画出在CP脉冲作用下Q端的波形。,4.12 电路如图所示，已知CP和X的波形，试画出Q0和Q1的波形。设触发器的初始状态均为0。,4.13 电路如图所示，已知CP、RD和D的波形，试画出Q0和Q1的波形。设触发器的初始状态均为1。,