鎖存器和觸發(fā)器

1、5 鎖存器和觸發(fā)器鎖存器和觸發(fā)器5.1 雙穩(wěn)態(tài)存儲(chǔ)單元電路雙穩(wěn)態(tài)存儲(chǔ)單元電路5.2 鎖存器鎖存器5.3 觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理5.4 觸發(fā)器的邏輯功能觸發(fā)器的邏輯功能作業(yè)：作業(yè)：P237 5.2.1、5.2.5、 5.4.1、5.4.8 教學(xué)基本要求教學(xué)基本要求1、理解鎖存器、觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理、理解鎖存器、觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理2、掌握、掌握SR觸發(fā)器、觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、觸發(fā)器、D觸發(fā)器及觸發(fā)器及T 觸觸發(fā)器的邏輯功能發(fā)器的邏輯功能3、了解鎖存器、觸發(fā)器的動(dòng)態(tài)特性、了解鎖存器、觸發(fā)器的動(dòng)態(tài)特性1 1、時(shí)序邏輯電路與鎖存器、觸發(fā)器：、時(shí)序邏輯電路與鎖

2、存器、觸發(fā)器： 時(shí)序邏輯電路時(shí)序邏輯電路: :概述概述鎖存器和觸發(fā)器：鎖存器和觸發(fā)器：是構(gòu)成時(shí)序邏輯電路的基本邏輯單元是構(gòu)成時(shí)序邏輯電路的基本邏輯單元 。 結(jié)構(gòu)特征：由組合邏輯電路和存儲(chǔ)電路組成，電路中存在反饋。結(jié)構(gòu)特征：由組合邏輯電路和存儲(chǔ)電路組成，電路中存在反饋。工作特征：工作特征：時(shí)序邏輯電路的工作特點(diǎn)是任意時(shí)刻的輸出狀態(tài)不時(shí)序邏輯電路的工作特點(diǎn)是任意時(shí)刻的輸出狀態(tài)不僅與該當(dāng)前的輸入信號(hào)有關(guān)，而且與此前電路的狀態(tài)有關(guān)。僅與該當(dāng)前的輸入信號(hào)有關(guān)，而且與此前電路的狀態(tài)有關(guān)。 2、鎖存器與觸發(fā)器、鎖存器與觸發(fā)器共同點(diǎn)共同點(diǎn)：具有具有0 和和1兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，一旦狀態(tài)被確定，就能自行兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，

3、一旦狀態(tài)被確定，就能自行保持。一個(gè)鎖存器或觸發(fā)器能存儲(chǔ)一位二進(jìn)制碼。保持。一個(gè)鎖存器或觸發(fā)器能存儲(chǔ)一位二進(jìn)制碼。 不同點(diǎn)不同點(diǎn)：鎖存器鎖存器-對(duì)脈沖電平敏感的對(duì)脈沖電平敏感的存儲(chǔ)存儲(chǔ)電路，在特定輸入脈沖電平作用下電路，在特定輸入脈沖電平作用下改變狀態(tài)。改變狀態(tài)。觸發(fā)器觸發(fā)器-對(duì)脈沖邊沿敏感對(duì)脈沖邊沿敏感的存儲(chǔ)電的存儲(chǔ)電路，在時(shí)鐘脈沖的上升沿或下降沿路，在時(shí)鐘脈沖的上升沿或下降沿的變化瞬間改變狀態(tài)。的變化瞬間改變狀態(tài)。 E E CP CP 5.1 雙穩(wěn)態(tài)存儲(chǔ)單元電路雙穩(wěn)態(tài)存儲(chǔ)單元電路5.1.1 雙穩(wěn)態(tài)的概念雙穩(wěn)態(tài)的概念5.1.2 雙穩(wěn)態(tài)存儲(chǔ)單元電路雙穩(wěn)態(tài)存儲(chǔ)單元電路5.1 雙穩(wěn)態(tài)存儲(chǔ)單元電路雙穩(wěn)

4、態(tài)存儲(chǔ)單元電路5.1.1 雙穩(wěn)態(tài)的概念雙穩(wěn)態(tài)的概念 穩(wěn)穩(wěn)態(tài)態(tài)穩(wěn)穩(wěn)態(tài)態(tài)介介穩(wěn)穩(wěn)態(tài)態(tài) 1 Q Q 1 G1 G2 1 Q Q 1 G1 G2 反饋反饋5.1.2 雙穩(wěn)態(tài)存儲(chǔ)單元電路雙穩(wěn)態(tài)存儲(chǔ)單元電路 Q端的狀態(tài)定義為電路輸出狀態(tài)。端的狀態(tài)定義為電路輸出狀態(tài)。電路有兩個(gè)互補(bǔ)的輸出端電路有兩個(gè)互補(bǔ)的輸出端1. 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu) 2、數(shù)字邏輯分析、數(shù)字邏輯分析電路具有記憶電路具有記憶1 1位二進(jìn)制數(shù)據(jù)的功能。位二進(jìn)制數(shù)據(jù)的功能。 如如 Q = 1如如 Q = 0 1 1 Q Q G1 G2 VO1 VO2 VI1 VI2 10011011 1 1 Q Q G1 G2 VO1 VO2 VI1 VI2 00

5、3. 模擬特性分析模擬特性分析 1 1 Q Q G1 G2 VO1 VO2 VI1 VI2 I1 = O2 O1 = I2 0 穩(wěn)態(tài)點(diǎn)穩(wěn)態(tài)點(diǎn)(Q=1) 穩(wěn)態(tài)點(diǎn)穩(wěn)態(tài)點(diǎn)( (Q Q= =0 0) ) 介穩(wěn)態(tài)介穩(wěn)態(tài)點(diǎn)點(diǎn) I1(=O2) O1(=I2) a b c d e G1 G2 圖中兩個(gè)非門(mén)的傳輸特性圖中兩個(gè)非門(mén)的傳輸特性5.2.1 SR 鎖存器鎖存器5.2 鎖存器鎖存器5.2.2 D 鎖存器鎖存器5.2.1 SR 鎖存器鎖存器 1 1 Q Q R G1 G2 1 1 S +VDD T4 T2 T6 T5 T1 T3 Q Q S R 或或非非門(mén)門(mén) G1 或或非非門(mén)門(mén) G2 1. 1. 基本基本S

6、R鎖存器鎖存器初態(tài)初態(tài)：R、S信號(hào)作用前信號(hào)作用前Q端的狀態(tài)，端的狀態(tài)，初態(tài)初態(tài)用用Q n表示。表示。次態(tài)次態(tài)：R、S信號(hào)作用后信號(hào)作用后Q端的狀態(tài)，端的狀態(tài)，次態(tài)次態(tài)用用Q n+1表示。表示。1) 工作原理工作原理(a) R=0、S=0狀態(tài)不變狀態(tài)不變0 00 0若初態(tài)若初態(tài) Q n = 11 10 01 1 1 1 Q Q R G1 G2 1 1 S 若初態(tài)若初態(tài) Q n = 00 01 10 00 00 0 1 1 Q Q R G1 G2 1 1 S 無(wú)論無(wú)論初態(tài)初態(tài)Q n為為0或或1，鎖存器的，鎖存器的次態(tài)次態(tài)均為均為1態(tài)。態(tài)。 S 1 Q Q 1 R G1 G2 0 01 1若若初態(tài)

7、初態(tài) Q n = 11 10 01 1 S 1 Q Q 1 R G1 G2 若初態(tài)若初態(tài) Q n = 00 01 10 00 01 10 0(b) R=0、S=1置置1無(wú)論初態(tài)無(wú)論初態(tài)Q n為為0或或1，鎖存器的次態(tài)為，鎖存器的次態(tài)為0態(tài)。態(tài)。 S 1 Q Q 1 R G1 G2 1 10 0若若初態(tài)初態(tài) Q n = 11 11 10 0若初態(tài)若初態(tài) Q n = 0 S 1 Q Q 1 R G1 G2 1 10 00 01 10 01 1（c） R=1 、 S=0置置0 S 1 Q Q 1 R G1 G2 1 11 10 00 0（d） S=1 、 R=1無(wú)論初態(tài)無(wú)論初態(tài)Q n為為0或或1，觸

8、發(fā)器的次態(tài)，觸發(fā)器的次態(tài) 、 都為都為0 。nQnQ狀態(tài)不確定狀態(tài)不確定約束條件約束條件: SR = 0當(dāng)當(dāng)S、R 同時(shí)回到同時(shí)回到0時(shí)，由于兩個(gè)與非時(shí)，由于兩個(gè)與非門(mén)的延遲時(shí)間無(wú)法確定，使得觸發(fā)器門(mén)的延遲時(shí)間無(wú)法確定，使得觸發(fā)器最終穩(wěn)定狀態(tài)也不能確定。最終穩(wěn)定狀態(tài)也不能確定。觸發(fā)器的輸出既不是觸發(fā)器的輸出既不是0態(tài)，也不是態(tài)，也不是1態(tài)態(tài)2) 邏輯符號(hào)與邏輯功能邏輯符號(hào)與邏輯功能邏輯功能表邏輯功能表保持保持置置0置置1S為置為置1端，端，R為置為置0端端SSet 置位置位RReset 復(fù)位復(fù)位都是高電平有效都是高電平有效狀態(tài)狀態(tài)不確定不確定電路的動(dòng)作特點(diǎn)：電路的動(dòng)作特點(diǎn)： S、R對(duì)高電平信號(hào)

9、敏感對(duì)高電平信號(hào)敏感約束條件約束條件: SR = 0 反映鎖存器輸入信號(hào)取值和狀態(tài)之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的圖形反映鎖存器輸入信號(hào)取值和狀態(tài)之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的圖形稱為波形圖稱為波形圖SRQQ置置0置置1置置0置置0置置0保保持持不允許不允許3）工作波形工作波形設(shè)初態(tài)為設(shè)初態(tài)為=0 1 1 Q Q R S 4）用與非門(mén)構(gòu)成的基本）用與非門(mén)構(gòu)成的基本SR鎖存器鎖存器 S Q Q R R S c.國(guó)標(biāo)邏輯符號(hào)國(guó)標(biāo)邏輯符號(hào)a.電路圖電路圖b b. .功能表功能表 RSQ不定不定10010100101不變不變11不變不變Q約束條件約束條件: S +R = 1 例例 運(yùn)用基本運(yùn)用基本SR鎖存器消除機(jī)械開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)抖動(dòng)引起的脈

10、沖輸出。鎖存器消除機(jī)械開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)抖動(dòng)引起的脈沖輸出。 R vO t0 t1 vO t0 t1 t +5V +5V R S Q RSQ不定不定10010100101不變不變11不變不變Q 100k A B Q 1 2 74HCT00 R S 100k S +5V +5V 1102. 邏輯門(mén)控邏輯門(mén)控SR鎖存器鎖存器 R E S & & 1 1 1 1 G3 G1 G2 G4 Q4 Q3 Q Q 1)電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu) 1R E1 1S Q Q E S R 國(guó)標(biāo)邏輯符號(hào)國(guó)標(biāo)邏輯符號(hào)簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單SR鎖存器鎖存器使能信號(hào)控制門(mén)電路使能信號(hào)控制門(mén)電路鎖存鎖存使能使能信號(hào)信號(hào) R E S & & 1 1 1 1

11、G3 G1 G2 G4 Q4 Q3 Q Q 2) 工作原理工作原理 S=0，R=0：Qn+1=Qn S=1，R=0：Qn+1=1 S=0，R=1：Qn+1=0 S=1，R=1：Qn+1= E=1：E=0：狀態(tài)發(fā)生變化。狀態(tài)發(fā)生變化。 Q狀態(tài)保持狀態(tài)保持Q3 = S Q4 = R門(mén)控的門(mén)控的SRSR鎖存器邏輯功能表鎖存器邏輯功能表約束條件：約束條件：SR=0 S=0，R=0：Qn+1=Qn S=1，R=0：Qn+1=1 S=0，R=1：Qn+1=0 S=1，R=1：Qn+1= 1111000100Qn+1RS不定不定Qn3)3)工作波形工作波形 1R E1 1S Q Q E S R 111100

12、0100Qn+1RS不定不定Qn動(dòng)作特點(diǎn)：動(dòng)作特點(diǎn)：E=1期間電路對(duì)信號(hào)敏感，期間電路對(duì)信號(hào)敏感， 并按并按S、R信號(hào)改變鎖存器的狀態(tài)信號(hào)改變鎖存器的狀態(tài)E=0期間鎖存器狀態(tài)不變期間鎖存器狀態(tài)不變 E S R Q3 Q4 Q Q 1 2 3 4 的波形。的波形。 邏輯門(mén)控邏輯門(mén)控SR鎖存器的鎖存器的E、S、R的波形如下圖虛線之上所示，的波形如下圖虛線之上所示，鎖存器的初始狀態(tài)為鎖存器的初始狀態(tài)為Q = 0，試畫(huà)出試畫(huà)出Q3、Q4、Q和和Q R E S & & 1 1 1 1 G3 G1 G2 G4 Q4 Q3 Q Q 5.2.2 D 鎖存器鎖存器1. 邏輯門(mén)控邏輯門(mén)控D鎖存器鎖存器 1D E1

13、 Q Q E D 國(guó)標(biāo)邏輯符號(hào)國(guó)標(biāo)邏輯符號(hào) R E D & & 1 1 1 1 G3 G1 G2 G4 Q4 Q3 Q Q S 1 1 G5 邏輯電路圖邏輯電路圖 R E D & & 1 1 1 1 G3 G1 G2 G4 Q4 Q3 Q Q S 1 1 G5 =DS =0 R=1D=0Q = 0D=1Q = 1E=0不變不變E=1= DS =1 R=0D鎖存器的功能表鎖存器的功能表置置10111置置01001保持保持不變不變不變不變0功能功能QDEQ邏輯邏輯功能功能2. 傳輸門(mén)控傳輸門(mén)控D鎖存器鎖存器 1 1 TG2 TG1 1 1 G1 G2 G4 G3 E C Q Q C C C D C

14、 C 1 1 G1 TG2 G2 Q Q TG1 D 1 1 G1 TG2 G2 Q Q TG1 D E=0時(shí)時(shí)(b) 動(dòng)作特點(diǎn)動(dòng)作特點(diǎn)(a) 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)TG2導(dǎo)通，導(dǎo)通，TG1斷開(kāi)斷開(kāi) TG1導(dǎo)通，導(dǎo)通，TG2斷開(kāi)斷開(kāi)Q = DQ 不變不變E=1時(shí)時(shí)(c) D鎖存器功能表鎖存器功能表置置1置置 0保持保持功能功能01不變不變Q10不變不變Q10D1 10E 1 1 TG TG 1 1 G1 TG2 G2 G4 G3 E C Q Q C C C TG1 D C C (d) 工作波形工作波形 D E Q Q 置置1置置 0保持保持功能功能01不變不變Q10不變不變Q10D1 10E3. D

15、鎖存器的動(dòng)態(tài)特性鎖存器的動(dòng)態(tài)特性定時(shí)圖定時(shí)圖: :表示電路動(dòng)作過(guò)程中，對(duì)各輸入信號(hào)的時(shí)間要求表示電路動(dòng)作過(guò)程中，對(duì)各輸入信號(hào)的時(shí)間要求以及輸出對(duì)輸入信號(hào)的響應(yīng)時(shí)間。以及輸出對(duì)輸入信號(hào)的響應(yīng)時(shí)間。 建立時(shí)間建立時(shí)間tSU：表示：表示D信號(hào)對(duì)信號(hào)對(duì)E下降沿的最少時(shí)間提前量；下降沿的最少時(shí)間提前量；脈沖寬度脈沖寬度tw：為保證：為保證D信號(hào)正確傳送到信號(hào)正確傳送到Q和和 ；保持時(shí)間保持時(shí)間tH：確保數(shù)據(jù)的可靠鎖存的最少時(shí)間；：確保數(shù)據(jù)的可靠鎖存的最少時(shí)間；延遲時(shí)間延遲時(shí)間tpLH：輸出從低電平到高電平的延遲時(shí)間；：輸出從低電平到高電平的延遲時(shí)間；延遲時(shí)間延遲時(shí)間tpHL：輸出從高電平到低電平的延遲時(shí)

16、間。：輸出從高電平到低電平的延遲時(shí)間。Q D Q tSU tH tW TpLH E TpHL H HL LCMOS 八八D鎖存器鎖存器-74HC/HCT3734. 典型集成電路典型集成電路LE=0鎖存器的狀態(tài)不變鎖存器的狀態(tài)不變LE=1三態(tài)門(mén)使能，數(shù)據(jù)輸出三態(tài)門(mén)使能，數(shù)據(jù)輸出鎖存器的狀態(tài)隨鎖存器的狀態(tài)隨Dn變化變化OE=0OE=1三態(tài)門(mén)高阻態(tài)，數(shù)據(jù)不三態(tài)門(mén)高阻態(tài)，數(shù)據(jù)不能輸出能輸出 LE 1 1 OE 1 E 1 E 1 E Q1 Q7 Q0 D1 D7 D0 1D C1 C1 1 1D C1 C1 1D C1 C1 ELE鎖存使能鎖存使能OE三態(tài)門(mén)使能三態(tài)門(mén)使能74HC/HCT373的功能表

17、的功能表OE工作模式工作模式輸輸 入入內(nèi)部鎖存器內(nèi)部鎖存器狀狀 態(tài)態(tài)輸輸 出出LEDnQn使能和讀鎖存器使能和讀鎖存器（傳送模式）（傳送模式）LHLLLLHHHH鎖存和讀鎖存器鎖存和讀鎖存器LLL*LLLLH*HH鎖存和禁止輸出鎖存和禁止輸出H高阻高阻H高阻高阻L*和和H*表示門(mén)控電平表示門(mén)控電平LE由高變低之前瞬間由高變低之前瞬間Dn的邏輯電平。的邏輯電平。5.3 觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理5.3.1 主從觸發(fā)器主從觸發(fā)器5.3.2 維持阻塞觸發(fā)器維持阻塞觸發(fā)器*5.3.3 利用傳輸延遲的觸發(fā)器利用傳輸延遲的觸發(fā)器5.3.4 觸發(fā)器的動(dòng)態(tài)特性觸發(fā)器的動(dòng)態(tài)特性 E 5

18、.3 觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理1. 鎖存器與觸發(fā)器鎖存器與觸發(fā)器 CP CP 鎖存器在鎖存器在E的高的高(低低)電電平期間對(duì)信號(hào)敏感平期間對(duì)信號(hào)敏感觸發(fā)器在觸發(fā)器在CP的上升沿的上升沿(下降沿下降沿)對(duì)信號(hào)敏感對(duì)信號(hào)敏感 E 觸發(fā)器主要有三種電路結(jié)構(gòu)：觸發(fā)器主要有三種電路結(jié)構(gòu)：主從觸發(fā)器、維持阻塞觸發(fā)器和利用傳輸延遲的觸發(fā)器主從觸發(fā)器、維持阻塞觸發(fā)器和利用傳輸延遲的觸發(fā)器5.3 觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理 1 1 TG TG TG2 Q C C C TG1 D C 主主鎖鎖存存器器 1 1 TG TG TG4 Q Q C C C TG3 C

19、 從從鎖鎖存存器器 Q CP 1 C C G1 G4 G3 G2 主鎖存器與從鎖存器主鎖存器與從鎖存器結(jié)構(gòu)相同結(jié)構(gòu)相同(1) 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)5.3.1 主從觸發(fā)器主從觸發(fā)器TG1和和TG4的工作狀態(tài)相同的工作狀態(tài)相同TG2和和TG3的工作狀態(tài)相同的工作狀態(tài)相同1. 由傳輸門(mén)組成的由傳輸門(mén)組成的CMOS邊沿邊沿D觸發(fā)器觸發(fā)器 (2)工作原理：工作原理：TG1導(dǎo)通，導(dǎo)通，TG2斷開(kāi)斷開(kāi)輸入信號(hào)輸入信號(hào)D 送入主鎖存器。送入主鎖存器。TG3斷開(kāi)，斷開(kāi)，TG4導(dǎo)通導(dǎo)通從鎖存器從鎖存器維持在原來(lái)的狀態(tài)不變。維持在原來(lái)的狀態(tài)不變。 (a) CP=0時(shí)時(shí): 1 1 TG TG TG2 Q C C C TG

20、1 D C 主鎖存器主鎖存器 1 1 TG TG TG4 Q Q C C C TG3 C 從鎖存器從鎖存器 Q G1 G4 G3 G2 C =1，C=0，Q 跟隨跟隨D端的狀態(tài)變化，使端的狀態(tài)變化，使Q =D。 CP 1 C C (b) CP由由0跳變到跳變到1 : 1 1 TG TG TG2 Q C C C TG1 D C 主主鎖鎖存存器器 1 1 TG TG TG4 Q Q C C C TG3 C 從從鎖鎖存存器器 Q G1 G4 G3 G2 C =0，C=1， CP 1 C C 觸發(fā)器的狀態(tài)僅僅取決于觸發(fā)器的狀態(tài)僅僅取決于CP信號(hào)信號(hào)上升沿上升沿到達(dá)前瞬間的到達(dá)前瞬間的D信號(hào)信號(hào) TG3

21、導(dǎo)通，導(dǎo)通，TG4斷開(kāi)斷開(kāi)從鎖存器從鎖存器Q 的的信號(hào)送信號(hào)送Q端。端。TG1斷開(kāi)，斷開(kāi)，TG2導(dǎo)通導(dǎo)通輸入信號(hào)輸入信號(hào)D 不能送入主鎖存器。不能送入主鎖存器。主鎖存器主鎖存器維持原態(tài)不變。維持原態(tài)不變。 DQn1(c)動(dòng)作特點(diǎn)動(dòng)作特點(diǎn)電路在電路在CP的上升沿敏感，并產(chǎn)生狀態(tài)變化的上升沿敏感，并產(chǎn)生狀態(tài)變化次態(tài)與次態(tài)與CP的上升沿前一瞬間的上升沿前一瞬間D的狀態(tài)相同的狀態(tài)相同觸發(fā)器的邏輯功能表觸發(fā)器的邏輯功能表邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)nQ1n Q111101010000D(d)工作波形工作波形對(duì)對(duì)CP上升沿敏感的上升沿敏感的D觸發(fā)器觸發(fā)器Q對(duì)對(duì)CP下降沿敏感的下降沿敏感的D觸發(fā)器觸發(fā)器Q。 1 TG

22、TG TG2 C C C TG1 D C 1 TG TG TG4 Q Q C C C TG3 C 1 G3 1 1 1 G1 1 1 1 1 RD SD CP 1 C C G4 G2 2. 典型集成電路典型集成電路 74HC/HCT74 中中D觸發(fā)器的邏輯圖觸發(fā)器的邏輯圖 74HC/HCT74的功能表的功能表DSQDSDR1nQLHHHHHLLHHQn+1DCPHHLLHLLHLHHLQDCP 輸輸 出出 輸輸 入入DR74HC/HCT74的邏輯符號(hào)和功能表的邏輯符號(hào)和功能表具有直接置具有直接置1、直接置、直接置0，上升沿觸發(fā)的，上升沿觸發(fā)的D觸發(fā)器觸發(fā)器 S C1 1D R S C2 2D

23、R 1SD 1RD 1CP 1D 1Q 1Q 2SD 2RD 2CP 2D 2Q 2Q 國(guó)標(biāo)邏輯符號(hào)國(guó)標(biāo)邏輯符號(hào)5.3.2 維持阻塞觸發(fā)器維持阻塞觸發(fā)器(1) (1) 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu) 置置0維持線維持線輸入信號(hào)輸入信號(hào)D和和CP信號(hào)信號(hào)根據(jù)根據(jù) 確定確定觸發(fā)器的狀態(tài)觸發(fā)器的狀態(tài) RS G1 & CP Q1 & G2 G3 & & & G5 Q2 Q3 S R G4 Q4 D G6 Q Q & 1、維持阻塞、維持阻塞D觸發(fā)器觸發(fā)器(a)CP = 00 01 11 1D DD D G1 & C P Q1 & G2 G3 & & & G Q2 Q3 S R Q4 D G Q Q & (2)工作原理

24、工作原理 Qn+1=QnD 信號(hào)進(jìn)入觸發(fā)器信號(hào)進(jìn)入觸發(fā)器, ,為狀態(tài)刷新作好準(zhǔn)備為狀態(tài)刷新作好準(zhǔn)備Q1 = DQ4= DD信號(hào)存于信號(hào)存于Q44 (b)當(dāng)當(dāng)CP 由由0 跳變?yōu)樘優(yōu)?0 01 1D DD D G1 & C P Q1 & G2 G3 & & & G Q2 Q3 S R GQ4 D G Q Q & 1 10 00 0D DD DDQn 1在在CP脈沖的脈沖的上升沿上升沿，觸發(fā)器按此前，觸發(fā)器按此前的的D信號(hào)刷新信號(hào)刷新 (c)當(dāng)當(dāng)CP =1，若，若Q=0D信號(hào)被阻斷，信號(hào)被阻斷， 、 的狀態(tài)，的狀態(tài)，Q的狀態(tài)不變的狀態(tài)不變RS0 01 10 0G1 1 & C P Q1 & G2

25、 G33 & & & G5 Q2 Q3 S R G4Q4 D G6Q Q & 1 11 10 00 0置置1阻塞線、阻塞線、置置0維持線維持線 (d)當(dāng)當(dāng)CP =1，若，若Q=1置置1維持線維持線置置0 阻塞線阻塞線1 10 0G1 1 & C P Q1 & G2 G33 & & & G5 Q2 Q3 S R G4Q4 D G6Q Q & 1 10 01 11 1(3)動(dòng)作特點(diǎn)：維持阻塞動(dòng)作特點(diǎn)：維持阻塞D觸發(fā)器狀態(tài)變化產(chǎn)生在時(shí)鐘脈沖觸發(fā)器狀態(tài)變化產(chǎn)生在時(shí)鐘脈沖的上升沿，其次態(tài)決定于該時(shí)刻前瞬間輸入信號(hào)的上升沿，其次態(tài)決定于該時(shí)刻前瞬間輸入信號(hào)DnQ1n Q111101010000D(4)工作

26、波形工作波形2. 典型集成電路典型集成電路-74LS74 & CP & & & & D Q Q & SD RD S C1 1D R SD RD CP D Q Q 5.3.3 利用傳輸延遲的觸發(fā)器（自學(xué)）利用傳輸延遲的觸發(fā)器（自學(xué)）5.3.4 觸發(fā)器的動(dòng)態(tài)特性觸發(fā)器的動(dòng)態(tài)特性動(dòng)態(tài)特性反映其觸發(fā)器對(duì)輸入信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)間的時(shí)間要求，動(dòng)態(tài)特性反映其觸發(fā)器對(duì)輸入信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)間的時(shí)間要求，以及輸出狀態(tài)對(duì)時(shí)鐘信號(hào)響應(yīng)的延遲時(shí)間。以及輸出狀態(tài)對(duì)時(shí)鐘信號(hào)響應(yīng)的延遲時(shí)間。 建立時(shí)間建立時(shí)間保持時(shí)間保持時(shí)間脈沖寬度脈沖寬度傳輸延時(shí)時(shí)間傳輸延時(shí)時(shí)間傳輸延時(shí)時(shí)間傳輸延時(shí)時(shí)間 D Q tSU tH tW tPLH CP

27、 tPHL Tcmin Q tPHL tPLH PH C1 1D Q Q D C P 保持時(shí)間保持時(shí)間tH ：保證：保證D狀態(tài)可靠地傳送到狀態(tài)可靠地傳送到Q 建立時(shí)間建立時(shí)間tSU ：保證與保證與D 相關(guān)相關(guān)的電路建立起穩(wěn)定的狀態(tài)，使觸發(fā)器狀態(tài)的電路建立起穩(wěn)定的狀態(tài)，使觸發(fā)器狀態(tài)得到正確的轉(zhuǎn)換。得到正確的轉(zhuǎn)換。最高觸發(fā)頻率最高觸發(fā)頻率fcmax ：觸發(fā)器內(nèi)部都要完成一系列動(dòng)作，需：觸發(fā)器內(nèi)部都要完成一系列動(dòng)作，需要一定的時(shí)間延遲，所以對(duì)于要一定的時(shí)間延遲，所以對(duì)于CP最高工作頻率有限制。最高工作頻率有限制。 觸發(fā)脈沖寬度觸發(fā)脈沖寬度tW ：保證內(nèi)部各門(mén)正確翻轉(zhuǎn)。：保證內(nèi)部各門(mén)正確翻轉(zhuǎn)。傳輸延遲

28、時(shí)間傳輸延遲時(shí)間tPLH和和tPHL ：時(shí)鐘脈沖：時(shí)鐘脈沖CP上升沿至輸出端新上升沿至輸出端新?tīng)顟B(tài)穩(wěn)定建立起來(lái)的時(shí)間狀態(tài)穩(wěn)定建立起來(lái)的時(shí)間 D Q tSU tH tW tPLH CP tPHL Tcmin Q tPHL tPLH PH5.4.1 D 觸發(fā)器觸發(fā)器 5.4 觸發(fā)器的邏輯功能觸發(fā)器的邏輯功能5.4.2 JK 觸發(fā)器觸發(fā)器 5.4.3 SR 觸發(fā)器觸發(fā)器 5.4.4 D 觸發(fā)器功能的轉(zhuǎn)換觸發(fā)器功能的轉(zhuǎn)換 5.4.2 T 觸發(fā)器觸發(fā)器 不同邏輯功能的觸發(fā)器國(guó)標(biāo)邏輯符號(hào)不同邏輯功能的觸發(fā)器國(guó)標(biāo)邏輯符號(hào) 1D C1 Q Q D CP D 觸發(fā)器觸發(fā)器 1J C1 1K Q Q J CP K

29、 JK 觸發(fā)器觸發(fā)器 1T C1 Q Q T CP T 觸發(fā)器觸發(fā)器 1S C1 1R Q Q S CP R SR觸發(fā)器觸發(fā)器下降沿觸發(fā)的，時(shí)鐘為下降沿觸發(fā)的，時(shí)鐘為 ，邏輯符號(hào)加圈。，邏輯符號(hào)加圈。CP5.4.1 D 觸發(fā)器觸發(fā)器 1. 特性表特性表 2. 特性方程特性方程Qn+1 = f(D, Qn, CP)3. 狀態(tài)圖狀態(tài)圖Qn D Qn+100 001 110 011 1CP 1D C1 Q Q D CP D 觸發(fā)器觸發(fā)器 D=1D=0D=0D=1 0 1Qn+1 = D .CP3.狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 翻翻 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)10011111 置置 111010011 置置 000011100 保

30、保 持持01010000 說(shuō)說(shuō) 明明Qn+1QnKJ1.特性表特性表 1nnnQJQKQ2.特性方程特性方程 0 1 0 0 1 1 0 1 J 1 KQn 0 00 01 11 10 5.4.2 JK 觸發(fā)器觸發(fā)器 J=0 K= J= K=0 J=1 K= J= K=1 0 1 74HC112下沿觸發(fā)的雙邊下沿觸發(fā)的雙邊沿觸發(fā)器沿觸發(fā)器 例例5.4.1 設(shè)下降沿觸發(fā)的設(shè)下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器時(shí)鐘脈觸發(fā)器時(shí)鐘脈沖和沖和J、K信號(hào)的波形如圖所示。試畫(huà)出輸信號(hào)的波形如圖所示。試畫(huà)出輸出端出端Q的波形。設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為的波形。設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為0。 Q J K 1 2 3 4 5 6 7 CP

31、 Q例：例：J5.4.3 T觸發(fā)器觸發(fā)器 特性方程特性方程狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖特性表特性表nQ1n Q011101110000TnnnQTQTQ1 T=1 T=1 T=0 T=0 0 1 1T C1 Q Q T CP 邏輯符號(hào)邏輯符號(hào) T觸發(fā)器觸發(fā)器 Q Q CP C 邏輯符號(hào)邏輯符號(hào) 特性方程特性方程nnQQ1動(dòng)作特點(diǎn)：時(shí)鐘脈沖動(dòng)作特點(diǎn)：時(shí)鐘脈沖上升沿上升沿到來(lái)一次，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)一次。到來(lái)一次，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)一次。 T觸發(fā)器：觸發(fā)器：JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成D、T、T觸發(fā)器觸發(fā)器 nnnQTQTQ1取取T=1 5.4.4 SR 觸發(fā)器觸發(fā)器 1. 特性表特性表 2. 特性方程特性方程3. 狀態(tài)

32、圖狀態(tài)圖Qn S RQn+100 0000100101011不確定不確定100110101101111不確定不確定nnQRSQ 1SR=0（約束條件）（約束條件） S=0 R= S= R=0 S=1 R=0 S=0 R=1 0 1 上升沿觸發(fā)的觸發(fā)器上升沿觸發(fā)的觸發(fā)器下降沿觸發(fā)的觸發(fā)器下降沿觸發(fā)的觸發(fā)器5.4.5 D觸發(fā)器功能的轉(zhuǎn)換觸發(fā)器功能的轉(zhuǎn)換1. D 觸發(fā)器構(gòu)成觸發(fā)器構(gòu)成 J K 觸發(fā)器觸發(fā)器QKQJD 組合組合電路電路 Q Q 1D C1 CP DKJ1nnnQJQKQQn+1 = D Q Q & 1 & 1 1 1D C1 C J K 2. D 觸發(fā)器構(gòu)成觸發(fā)器構(gòu)成 T 觸發(fā)器觸發(fā)器QTQTQTD Qn+1 = D nnnQTQTQ 1 Q Q 1D C1 = =1 1 T C Q Q 1D C1 T C= = 組合組合電路電路 Q Q 1D C 1 CP DTTQ3. D 觸發(fā)器構(gòu)成觸發(fā)器構(gòu)成 T 觸發(fā)器觸發(fā)器 Q Q 1D C1 CP Qn+1 = D nnQQ 1nQD CPQT觸發(fā)器可實(shí)現(xiàn)二分頻邏輯功能觸