第5章觸發(fā)器

1、組合邏輯電路的特點(diǎn)：組合邏輯電路的特點(diǎn)： 任意時(shí)刻電路的輸出僅僅取決于該時(shí)刻任意時(shí)刻電路的輸出僅僅取決于該時(shí)刻的輸入，而與電路原來的狀態(tài)無關(guān)。的輸入，而與電路原來的狀態(tài)無關(guān)。 一般由門電路組成，輸出到輸入間無反饋通道，不一般由門電路組成，輸出到輸入間無反饋通道，不包含記憶元件（存儲(chǔ)元件），沒有記憶存儲(chǔ)的功能。包含記憶元件（存儲(chǔ)元件），沒有記憶存儲(chǔ)的功能。引言：引言：數(shù)字系統(tǒng)中還需要具有記憶功能的時(shí)序邏輯電路，數(shù)字系統(tǒng)中還需要具有記憶功能的時(shí)序邏輯電路，構(gòu)成時(shí)序邏輯電路的基本存儲(chǔ)單元是鎖存器和觸發(fā)器。構(gòu)成時(shí)序邏輯電路的基本存儲(chǔ)單元是鎖存器和觸發(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

2、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 5.5 觸發(fā)器之間的轉(zhuǎn)換觸發(fā)器之間的轉(zhuǎn)換 5.1 5.1 雙穩(wěn)態(tài)存儲(chǔ)單元電路雙穩(wěn)態(tài)存儲(chǔ)單元電路一、雙穩(wěn)態(tài)的概念一、雙穩(wěn)態(tài)的概念具有兩個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，并能自行保持。具有兩個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，并能自行保持。施加外激勵(lì)時(shí)，可由一個(gè)穩(wěn)態(tài)經(jīng)介穩(wěn)態(tài)過渡到另一個(gè)穩(wěn)態(tài)。施加外激勵(lì)時(shí)，可由一個(gè)穩(wěn)態(tài)經(jīng)介穩(wěn)態(tài)過渡到另一個(gè)穩(wěn)態(tài)。穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)0穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)1介穩(wěn)態(tài)介穩(wěn)態(tài)二、雙穩(wěn)態(tài)存儲(chǔ)單元電路二、雙穩(wěn)態(tài)存儲(chǔ)單元電路11QQ1G2G00111100電路有兩個(gè)穩(wěn)態(tài)。電路有兩個(gè)穩(wěn)態(tài)。定義定義Q=0為電路的為電路的0狀態(tài)

3、；狀態(tài)； Q=1為電路的為電路的1狀態(tài)；狀態(tài)；電路接通電源后可隨機(jī)進(jìn)入其中電路接通電源后可隨機(jī)進(jìn)入其中的一種狀態(tài)，并長期保持不變，的一種狀態(tài)，并長期保持不變，因此具有記憶或存儲(chǔ)一位二進(jìn)制數(shù)據(jù)的功能。因此具有記憶或存儲(chǔ)一位二進(jìn)制數(shù)據(jù)的功能。5.2 5.2 鎖存器鎖存器一、鎖存器和觸發(fā)器一、鎖存器和觸發(fā)器 具有具有0和和1兩個(gè)能自行保持的穩(wěn)定狀態(tài)，用來表示其存儲(chǔ)兩個(gè)能自行保持的穩(wěn)定狀態(tài)，用來表示其存儲(chǔ) 的內(nèi)容。的內(nèi)容。能夠接收、保存和輸出信號(hào)。能夠接收、保存和輸出信號(hào)。1 1、鎖存器和觸發(fā)器的共同特點(diǎn)：、鎖存器和觸發(fā)器的共同特點(diǎn)：2 2、鎖存器和觸發(fā)器具有不同的動(dòng)作特點(diǎn)：、鎖存器和觸發(fā)器具有不同的

4、動(dòng)作特點(diǎn)：（構(gòu)成時(shí)序電路的基本存儲(chǔ)單元）（構(gòu)成時(shí)序電路的基本存儲(chǔ)單元）鎖存器不需要觸發(fā)信號(hào)觸發(fā)，由輸入信號(hào)完成置鎖存器不需要觸發(fā)信號(hào)觸發(fā)，由輸入信號(hào)完成置0、置、置1；觸發(fā)器需要觸發(fā)信號(hào)，在觸發(fā)信號(hào)作用下改變狀態(tài)。觸發(fā)器需要觸發(fā)信號(hào)，在觸發(fā)信號(hào)作用下改變狀態(tài)。二、基本二、基本SRSR鎖存器鎖存器 1 1、由與非門構(gòu)成的基本、由與非門構(gòu)成的基本SR鎖存器鎖存器2 2、由或非門構(gòu)成的基本由或非門構(gòu)成的基本SR鎖存器鎖存器3 3、基本、基本SR鎖存器的特點(diǎn)鎖存器的特點(diǎn)1 1、 由與非門構(gòu)成的基本由與非門構(gòu)成的基本SRSR鎖存器鎖存器(1)邏輯符號(hào)和電路結(jié)構(gòu)邏輯符號(hào)和電路結(jié)構(gòu)邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)QQRDS

5、DSR&Q QRDSD&電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)u電路結(jié)構(gòu)：電路結(jié)構(gòu)：由兩個(gè)與非門構(gòu)成，由兩個(gè)與非門構(gòu)成，輸入輸出交叉耦合，有反饋。輸入輸出交叉耦合，有反饋。u邏輯符號(hào)：邏輯符號(hào)：DS置數(shù)端（置置數(shù)端（置1端）端）DR復(fù)位端（清復(fù)位端（清0端）端）兩個(gè)兩個(gè)互補(bǔ)互補(bǔ) 的輸出端的輸出端。、QQ低電平低電平有效有效通常用通常用Q端的輸出狀態(tài)表示鎖存器的狀態(tài)：端的輸出狀態(tài)表示鎖存器的狀態(tài)： 011100；”態(tài)態(tài)：“；”態(tài)態(tài)：“QQQQ因此電路的輸出不僅與當(dāng)時(shí)輸入有因此電路的輸出不僅與當(dāng)時(shí)輸入有關(guān)，而且還與其歷史狀態(tài)有關(guān)。關(guān)，而且還與其歷史狀態(tài)有關(guān)。000011101Qn+1QnSDRD1001

6、11001110010特性表：特性表：0011011 1 （2 2）邏輯功能分析與特性表）邏輯功能分析與特性表仿真分析仿真分析特性表：表征電路次態(tài)與輸入信號(hào)及初態(tài)之間邏輯關(guān)系的真值表。特性表：表征電路次態(tài)與輸入信號(hào)及初態(tài)之間邏輯關(guān)系的真值表。初態(tài)初態(tài)次態(tài)次態(tài)初態(tài)初態(tài)：鎖存器接收信號(hào)之前鎖存器接收信號(hào)之前 的狀態(tài)，用的狀態(tài)，用Qn表示；表示；次態(tài)次態(tài)：鎖存器接收信號(hào)之后鎖存器接收信號(hào)之后 的狀態(tài)，用的狀態(tài)，用Qn1表示；表示；&Q QRDSD&電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)000011101Qn+1QnSDRD100111001110010特性表：特性表：0011011 1 （2 2）邏輯功能

7、分析與特性表）邏輯功能分析與特性表仿真分析仿真分析特性表：表征電路次態(tài)與輸入信號(hào)及初態(tài)之間邏輯關(guān)系的真值表。特性表：表征電路次態(tài)與輸入信號(hào)及初態(tài)之間邏輯關(guān)系的真值表。注注Qn+1SDRD功能表：功能表：00110110nQ011 置置0置置1保持保持禁止禁止（1）鎖存器具有）鎖存器具有 置置0、置置1 、保持保持三種功能。三種功能。（2）輸入信號(hào)有約束條件：）輸入信號(hào)有約束條件：結(jié)論結(jié)論：1 DDSR（1 1）電路結(jié)構(gòu)和邏輯符號(hào)）電路結(jié)構(gòu)和邏輯符號(hào)u電路結(jié)構(gòu)：電路結(jié)構(gòu)：由兩個(gè)或非門構(gòu)成。由兩個(gè)或非門構(gòu)成。邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)QQRDSDSR1Q QSDRD1電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)u邏輯符號(hào)：邏輯符號(hào)：D

8、S復(fù)位端（置零端）復(fù)位端（置零端）DR置數(shù)端（置置數(shù)端（置1端）端）兩個(gè)兩個(gè)互補(bǔ)互補(bǔ) 的輸出端的輸出端。、QQ高電平高電平有效有效011001110Qn+1QnRDSD111101010100000特性表：特性表：1000110 0 （2 2）邏輯功能分析與特性表）邏輯功能分析與特性表注注Qn+1RDSD功能表：功能表：11011000nQ010 保持保持置置0置置1禁止禁止（1）鎖存器）鎖存器具有具有置置0 、置置1、保持保持三種功能。三種功能。（2）輸入信號(hào)有約束條件：輸入信號(hào)有約束條件：結(jié)論結(jié)論：0 DDSR（1）結(jié)構(gòu)簡單，是觸發(fā)器的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。）結(jié)構(gòu)簡單，是觸發(fā)器的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。（2）具有置

9、）具有置0、置、置1和保持三種功能。和保持三種功能。（3）動(dòng)作特點(diǎn)：）動(dòng)作特點(diǎn)：電平直接控制電平直接控制在輸入信號(hào)存在期間，在輸入信號(hào)存在期間，它們的電平直接控制鎖存器的輸出狀態(tài)。它們的電平直接控制鎖存器的輸出狀態(tài)。（4）輸入信號(hào)）輸入信號(hào)R、S間有約束間有約束0 DDSR因此基本因此基本SR鎖存器也叫直接置位、復(fù)位鎖存器。鎖存器也叫直接置位、復(fù)位鎖存器。QQRDSDSRQQRDSDSR1 DDSR基本基本SR鎖存器的抗干擾能力極差。鎖存器的抗干擾能力極差。（1）用基本）用基本SR鎖存器和與非門構(gòu)成二進(jìn)制數(shù)碼寄存器鎖存器和與非門構(gòu)成二進(jìn)制數(shù)碼寄存器 四位數(shù)碼寄存器四位數(shù)碼寄存器LDCR&

10、;RSQ3D3&RSQ2D2&RSQ1D1&RSQ0D0清零過程：清零過程：00 CRLD；置數(shù)過程：置數(shù)過程：撤去清零信號(hào)，撤去清零信號(hào)，輸出保持不變。輸出保持不變。11 CRLD；00000123 QQQQ01230123DDDDSSSS 01230123DDDDQQQQ 撤去置數(shù)信號(hào)，與非門撤去置數(shù)信號(hào)，與非門封鎖，輸出保持不變。封鎖，輸出保持不變。置數(shù)必須在清零之后進(jìn)行。置數(shù)必須在清零之后進(jìn)行。（2）用基本）用基本SR鎖存器消除機(jī)械開關(guān)振動(dòng)引起的脈沖鎖存器消除機(jī)械開關(guān)振動(dòng)引起的脈沖SD&RDQQ圖圖4 消抖開關(guān)消抖開關(guān) 1k 1k5V5VABSQQSDR

11、Dt2t1t3t4 t5置置0 置置1禁止禁止 不定不定 置置0保持保持【例例】基本基本SR鎖存器的輸入波形如圖所示，畫出鎖存器的輸入波形如圖所示，畫出Q和和Q的波形。的波形。00100111注注Qn+1RDSDnQ011 保持保持置置0置置1禁止禁止【例例】基本基本SR鎖存器的輸入波形如圖所示，畫出鎖存器的輸入波形如圖所示，畫出Q和和Q的波形。的波形。11011000注注Q RDSDQ010 保持保持置置0置置1禁止禁止SDRDQQ假設(shè)觸發(fā)器的初態(tài)為假設(shè)觸發(fā)器的初態(tài)為1。5.3 5.3 電平觸發(fā)的觸發(fā)器電平觸發(fā)的觸發(fā)器一、電平觸發(fā)一、電平觸發(fā)SRFF 1 1、電路結(jié)構(gòu)和邏輯符號(hào)、電路結(jié)構(gòu)和邏

12、輯符號(hào)2 2、功能表、功能表00XX011XX01100110011011*1111*01101110011110110010001* QQRSCLK（1）CLK=0，門，門G3、G4被封鎖，觸發(fā)器保持原態(tài)。被封鎖，觸發(fā)器保持原態(tài)。（2）CLK=1，門，門G3、G4打開，輸入信號(hào)打開，輸入信號(hào)S、R經(jīng)經(jīng)G3、G4加到基本加到基本SR鎖存器的輸入端，這時(shí)工作情況與鎖存器的輸入端，這時(shí)工作情況與SR鎖存器相同。鎖存器相同。 3 3、動(dòng)作特點(diǎn)、動(dòng)作特點(diǎn)（1）只有當(dāng)）只有當(dāng)CLK為有效電平時(shí)，才根據(jù)為有效電平時(shí)，才根據(jù)S、R信號(hào)改變狀態(tài)。信號(hào)改變狀態(tài)。（2）存在空翻現(xiàn)象，其抗干擾能力較差。）存在空翻現(xiàn)

13、象，其抗干擾能力較差。（3）輸入信號(hào)有約束，要求）輸入信號(hào)有約束，要求SR=0。注注Q RSclk0 Q保持保持00Q保持保持01置置0010置置11111111禁止禁止1 QQ1R1SC1clkRSclkSRQQ保保持持置置1保保持持置置1保保持持置置0保保持持置置0保保持持【例例】電平觸發(fā)電平觸發(fā)SR鎖存器的輸入波形如圖所示，畫出鎖存器的輸入波形如圖所示，畫出Q和和Q的波的波 形。形。 假設(shè)觸發(fā)器的初態(tài)為假設(shè)觸發(fā)器的初態(tài)為0。4 4、帶異步置位、復(fù)位端的電平觸發(fā)、帶異步置位、復(fù)位端的電平觸發(fā)SRSR觸發(fā)器觸發(fā)器4 4、帶異步置位、復(fù)位端的電平觸發(fā)、帶異步置位、復(fù)位端的電平觸發(fā)SRSR觸發(fā)器

14、觸發(fā)器QQ1S1RC1CPSRSDRDSR1例題：同步例題：同步RS觸發(fā)器的輸入信號(hào)波形如圖所示，試畫出觸發(fā)器的輸入信號(hào)波形如圖所示，試畫出Q端端的電壓波形。的電壓波形。CPSSDQQR二、電平觸發(fā)二、電平觸發(fā)D觸發(fā)器（邏輯門控觸發(fā)器（邏輯門控D鎖存器）鎖存器） CLK=0時(shí)：時(shí)：D無法加入，無法加入，F(xiàn)F保持原態(tài)。保持原態(tài)。134 QQCLK=1時(shí)：時(shí)：如果如果D=0，DQDQ 43，; 10 QQ，如果如果D=1，; 01 QQ，1 1、電路結(jié)構(gòu)和邏輯符號(hào)、電路結(jié)構(gòu)和邏輯符號(hào)G4G3G1G22 2、功能表、功能表CLKDQ*功能功能0 Q保持保持0011置置0置置111clk=1期間期間Q

15、跟隨跟隨D，clk 到來到來時(shí)時(shí)將該瞬間的將該瞬間的D值鎖存值鎖存.3 3、動(dòng)作特點(diǎn)、動(dòng)作特點(diǎn)【例例】 邏輯門控邏輯門控D鎖存器的輸入波形如圖所示，畫出鎖存器的輸入波形如圖所示，畫出Q和和Q的波的波 形。形。 假設(shè)觸發(fā)器的初態(tài)為假設(shè)觸發(fā)器的初態(tài)為0。QQclkDclk=1期間期間Q跟隨跟隨D，clk由由1跳跳變?yōu)樽優(yōu)?時(shí)，將該瞬間的時(shí)，將該瞬間的D值鎖存值鎖存.CLKDQ*注注0 Q保持保持0011置置0置置111TG 1 TG 1 CC C C QQD3 3、傳輸門控、傳輸門控D D鎖存器鎖存器1 1 clkCCn工作原理工作原理: :1、clk=1時(shí)：時(shí)：10 CC；TG1導(dǎo)通，導(dǎo)通，TG

16、2截止截止DDDDQ Q端跟隨信號(hào)端跟隨信號(hào)D的變化。的變化。2、clk=0時(shí)：時(shí)：01 CC；TG1截止，截止，TG2導(dǎo)通導(dǎo)通電路將電路將clk由由1變?yōu)樽優(yōu)?之前的瞬間之前的瞬間D信號(hào)鎖信號(hào)鎖定，并保持不變，此后，定，并保持不變，此后，D信號(hào)被無法信號(hào)被無法加入電路，直到加入電路，直到clk重新變?yōu)楦唠娖?。重新變?yōu)楦唠娖?。其邏輯符?hào)、功能表、動(dòng)作特點(diǎn)與邏輯門控其邏輯符號(hào)、功能表、動(dòng)作特點(diǎn)與邏輯門控D鎖存器相同。鎖存器相同。三、集成三、集成D D鎖存器鎖存器74HC/74HCT37374HC/74HCT3731D32D43D74D85D136D147D178D18OC1ENG111Q22Q5

17、3Q64Q95Q126Q157Q168Q19數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)輸輸入入三三態(tài)態(tài)輸輸出出輸出使能信號(hào)輸出使能信號(hào)鎖存使能信號(hào)鎖存使能信號(hào)三態(tài)輸出結(jié)構(gòu)使其三態(tài)輸出結(jié)構(gòu)使其能方便地應(yīng)用于微能方便地應(yīng)用于微處理器和計(jì)算機(jī)的處理器和計(jì)算機(jī)的總線傳輸電路?？偩€傳輸電路。（1）OC控制三態(tài)門，控制三態(tài)門，OC=0，輸出正常的邏輯狀態(tài)，輸出正常的邏輯狀態(tài)， OC=1，輸出呈高阻態(tài)。，輸出呈高阻態(tài)。（2）ENG=1，Q=D； ENG到來鎖存數(shù)據(jù)。到來鎖存數(shù)據(jù)。提高可靠性，要求每個(gè)提高可靠性，要求每個(gè)CLK周期輸出狀態(tài)只能改變周期輸出狀態(tài)只能改變1次次5.4 5.4 脈沖觸發(fā)的觸發(fā)器（主從脈沖觸發(fā)的觸發(fā)器（主從FFFF）一

18、、主從一、主從SRFF 1*0111*111011000101101100111000000XXXX*QQRSCLKQ總結(jié)：總結(jié)：在在clk的下降沿時(shí)刻輸出的下降沿時(shí)刻輸出Q才有可能變化，具體值由才有可能變化，具體值由clk下降前下降前一時(shí)刻一時(shí)刻SR的值決定，的值決定，SR為為10置置1，01清清0，00保持保持，11禁止禁止* 。二、主從二、主從JKFF （為解除約束，即使（為解除約束，即使J=K=1，Q*也是確定的。）也是確定的。） J主主從從SR KQQQQCLK10110111011000101101100111000000XXXX*QQKJCLK*Q保持保持置置1置置0翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)三、

19、主從觸發(fā)器的動(dòng)作特點(diǎn)：三、主從觸發(fā)器的動(dòng)作特點(diǎn)：1、觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)分兩步動(dòng)作、觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)分兩步動(dòng)作Clk=1，主，主FF接收信號(hào)，被置成相應(yīng)的狀態(tài)，從接收信號(hào)，被置成相應(yīng)的狀態(tài)，從FF不動(dòng)。不動(dòng)。Clk下降沿到來時(shí)，從下降沿到來時(shí)，從FF按主按主FF狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。觸發(fā)器輸出端的狀態(tài)改變發(fā)生在觸發(fā)器輸出端的狀態(tài)改變發(fā)生在CP的下降沿（或上升沿）的下降沿（或上升沿）2、在、在Clk=1期間，輸入信號(hào)都會(huì)對(duì)主期間，輸入信號(hào)都會(huì)對(duì)主FF起控制作用。起控制作用。RS觸發(fā)器：觸發(fā)器：Clk=1期間，輸入信號(hào)的多次改變會(huì)導(dǎo)致主期間，輸入信號(hào)的多次改變會(huì)導(dǎo)致主FF的多次翻轉(zhuǎn)，的多次翻轉(zhuǎn)，要分析所有的狀態(tài)

20、變化后才能最后確定主要分析所有的狀態(tài)變化后才能最后確定主FF的狀態(tài)。的狀態(tài)。JK觸發(fā)器：觸發(fā)器：由于由于JKFF將輸出端饋送回到輸入端，將輸出端饋送回到輸入端，若若Q=0，主主FF只能接收置只能接收置1信號(hào)；信號(hào)；若若Q=1， 主主FF只能接收置只能接收置0信號(hào)；信號(hào)；Clk=1期間，主期間，主FF的狀的狀態(tài)最多只能翻轉(zhuǎn)一次。態(tài)最多只能翻轉(zhuǎn)一次。3、只有在、只有在Clk=1期間，輸入信號(hào)狀態(tài)始終未變的條件下，才期間，輸入信號(hào)狀態(tài)始終未變的條件下，才能根據(jù)觸發(fā)邊沿到來時(shí)輸入信號(hào)的狀態(tài)來決定能根據(jù)觸發(fā)邊沿到來時(shí)輸入信號(hào)的狀態(tài)來決定FF的次態(tài)。的次態(tài)。存在存在“一次變化問題一次變化問題”。主從主從J

21、K觸發(fā)器在觸發(fā)器在Clk=1期間的一次變化問題：期間的一次變化問題：QQ1J1JC1clkJK1234CP例例已知主從已知主從JKFFclk、J、K的電壓波形，試畫出與之對(duì)應(yīng)的電壓波形，試畫出與之對(duì)應(yīng)的輸出端電壓波形。設(shè)觸發(fā)器的初試狀態(tài)為的輸出端電壓波形。設(shè)觸發(fā)器的初試狀態(tài)為0。JKQQ提高可靠性，希望輸出信號(hào)只取決提高可靠性，希望輸出信號(hào)只取決于于CLK觸發(fā)沿到達(dá)時(shí)刻的輸入信號(hào)觸發(fā)沿到達(dá)時(shí)刻的輸入信號(hào)5.5 5.5 邊沿觸發(fā)的觸發(fā)器邊沿觸發(fā)的觸發(fā)器一、利用一、利用CMOS傳輸門組成的邊沿傳輸門組成的邊沿D觸發(fā)器觸發(fā)器 1X10X0XXX*QQDCLKQ功能表功能表主鎖主鎖存器存器從鎖從鎖存器

22、存器n動(dòng)作特點(diǎn)：動(dòng)作特點(diǎn)：觸發(fā)器僅在觸發(fā)器僅在clk信號(hào)的觸發(fā)沿才可能發(fā)生狀態(tài)的改變。信號(hào)的觸發(fā)沿才可能發(fā)生狀態(tài)的改變。 觸發(fā)器的次態(tài)僅僅取決于觸發(fā)器的次態(tài)僅僅取決于clk 信號(hào)的觸發(fā)沿（上升沿或下信號(hào)的觸發(fā)沿（上升沿或下降沿）到達(dá)時(shí)刻輸入信號(hào)的狀態(tài)，而在這以前或以后，輸入信降沿）到達(dá)時(shí)刻輸入信號(hào)的狀態(tài)，而在這以前或以后，輸入信號(hào)的變化對(duì)觸發(fā)器的輸出狀態(tài)沒有影響，抗干擾能力很強(qiáng)。號(hào)的變化對(duì)觸發(fā)器的輸出狀態(tài)沒有影響，抗干擾能力很強(qiáng)。例題：例題：12345CPQQDTG1TG2TG4TG3 1 1 1 1CPCPCPCPCPCPCPCPQQQ Q G1G2G3G4D11n具有異步置位和復(fù)位功能的邊

23、沿具有異步置位和復(fù)位功能的邊沿D觸發(fā)器觸發(fā)器SDRDQQ1DC1CPDSDRD100100001只要只要SD或或RD端加有效電平端加有效電平1，則不管，則不管CP、D為何值，都可以直接置為何值，都可以直接置1或置或置0。1CP=1CP=0二、維持阻塞結(jié)構(gòu)的邊沿二、維持阻塞結(jié)構(gòu)的邊沿D D觸發(fā)器觸發(fā)器QCPD&QRSG1G2G3G4邏輯符號(hào)：邏輯符號(hào)：QQ1DC1CPD2 2、工作原理、工作原理QD&QRSG1G2G3G4CP（1）CP=0:, 1 RSG2、G3門被封鎖，門被封鎖，Q2Q3Q1Q4FF的輸出的輸出Q不變。不變。G1、G4打開，打開，DQDQ 14，D信號(hào)進(jìn)入信號(hào)

24、進(jìn)入FF,為為FF刷新狀態(tài)刷新狀態(tài)做好準(zhǔn)備。做好準(zhǔn)備。G2、G3門打開，門打開，（2）CP由由0跳變?yōu)樘優(yōu)?,1DQS DQR 410說明說明DSR1 nQ100置置0011置置1DQn 1FF在上升沿按此前的在上升沿按此前的D值刷新狀態(tài)。值刷新狀態(tài)。（3）CP=1期間期間由電路中的維持阻塞由電路中的維持阻塞線保證觸發(fā)器不受輸線保證觸發(fā)器不受輸入信號(hào)的影響而保持入信號(hào)的影響而保持狀態(tài)穩(wěn)定不變。狀態(tài)穩(wěn)定不變。置置1 1維持線維持線置置0 0阻塞線阻塞線置置1 1阻塞、置阻塞、置0 0維持線維持線3 3、動(dòng)作特點(diǎn)、動(dòng)作特點(diǎn)FF在在CP上升沿時(shí)刻按此前瞬間的上升沿時(shí)刻按此前瞬間的D值刷新狀態(tài)。值刷

25、新狀態(tài)。4 4、集成雙、集成雙D D觸發(fā)器觸發(fā)器74LS74(74F74)74LS74(74F74)QD&QRSG1G2G3G4CPSDRD邏輯符號(hào)：邏輯符號(hào)：QQ1DC1 CPDSRSDRD異步清零端異步清零端和置數(shù)端和置數(shù)端三、利用傳輸延遲的觸發(fā)器三、利用傳輸延遲的觸發(fā)器1、電路結(jié)構(gòu)和邏輯符號(hào)（傳輸延遲結(jié)構(gòu)的、電路結(jié)構(gòu)和邏輯符號(hào)（傳輸延遲結(jié)構(gòu)的JKFF）G3、G4的傳輸延遲時(shí)間大于的傳輸延遲時(shí)間大于SR鎖存器的翻轉(zhuǎn)時(shí)間。鎖存器的翻轉(zhuǎn)時(shí)間。 1& 1&QQJCPKRSG3G4G11G21G12G13G23G22邏輯符號(hào)：邏輯符號(hào)：QQ1JC1 CPJ1KK2、工作原理

26、、工作原理, 1 RSG12、G22被封鎖，被封鎖，QQ、狀態(tài)不變，狀態(tài)不變，G3、G4被封鎖，被封鎖，F(xiàn)F處于穩(wěn)定狀態(tài)。處于穩(wěn)定狀態(tài)。G12、G22搶先打開，搶先打開，, 1 RSFF處于穩(wěn)定狀態(tài)。處于穩(wěn)定狀態(tài)。延遲結(jié)束，延遲結(jié)束，G3、G4打開，打開，；nQJS nQKR nnQSQCPQ nQ nnQRQCPQ nQ FF狀態(tài)保持不變。狀態(tài)保持不變。G12、G22搶先關(guān)閉，搶先關(guān)閉，RS、信號(hào)還未變化，信號(hào)還未變化，F(xiàn)F按按 的值刷新狀態(tài)。的值刷新狀態(tài)。RS、延遲結(jié)束，延遲結(jié)束，G3、G4被封鎖，被封鎖，F(xiàn)F回到（回到（1）中所述狀態(tài)。）中所述狀態(tài)。 1& 1&QQJCP

27、KRSG3G4G11G21G12G13G23G22（1）CP=0:（2）CP由由0跳變?yōu)樘優(yōu)?（3）CP由由1跳變?yōu)樘優(yōu)?3、功能表、功能表等效電路圖等效電路圖&Q QRS&G13G23nnQRSQ 1nQRS nnnQQKQJ nnQKQJ 1& 1&QQJCPKRSG3G4G11G21G12G13G23G22；nQJS nQKR （3）CP由由1跳變?yōu)樘優(yōu)?FF按按 的值刷新狀態(tài)。的值刷新狀態(tài)。RS、G12、G22搶先關(guān)閉，搶先關(guān)閉，3、JK觸發(fā)器的功能表觸發(fā)器的功能表nnQRSQ 1nQRS nnnQQKQJ nnQKQJ JKQn+1說明說明000

28、11011nQ保持保持01nQ置置0置置1翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)JKFF具有置具有置0，置，置1，保持，保持和翻轉(zhuǎn)四種功能。和翻轉(zhuǎn)四種功能。4 4、動(dòng)作特點(diǎn)、動(dòng)作特點(diǎn)FF在在CP下降沿時(shí)刻按下降沿時(shí)刻按J、K值刷新狀態(tài)。值刷新狀態(tài)。；nQJS nQKR （3）CP由由1跳變?yōu)樘優(yōu)?FF按按 的值刷新狀態(tài)。的值刷新狀態(tài)。RS、G12、G22搶先關(guān)閉，搶先關(guān)閉，5、集成雙、集成雙JK觸發(fā)器觸發(fā)器74F112邏輯圖見邏輯圖見P223，圖，圖5.3.9邏輯符號(hào)：邏輯符號(hào)：1Q1Q1JC1 1CP1J1K1KRS1SD1RD1Q1Q2JC2 2CP2J2K2KRS2SD2RD2Q2Q異步異步清零清零J RDK CP

29、1Q1Q1JC1 CP J1K KRS RD SD1Q置置1 1 保保持持 置置0 0 翻翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 異步異步清零清零【例例】JKFFJKFF的輸入信號(hào)如圖所示，畫出其輸出端的輸入信號(hào)如圖所示，畫出其輸出端Q Q的波形。的波形。異異步步清清零零11011000說明說明Qn+1KJnQ保持保持01nQ置置0置置1翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn) 雖然花費(fèi)了不少時(shí)間用于分析觸發(fā)器內(nèi)部電雖然花費(fèi)了不少時(shí)間用于分析觸發(fā)器內(nèi)部電路的工作原理，那只不過為了知其所以然而已。路的工作原理，那只不過為了知其所以然而已。一旦成了過河的卒子，卻一旦成了過河的卒子，卻重點(diǎn)重點(diǎn)要求大家在理解的要求大家在理解的基礎(chǔ)上能夠基礎(chǔ)上能夠正確地使用正確地使

30、用不同觸發(fā)方式（動(dòng)作特點(diǎn)）不同觸發(fā)方式（動(dòng)作特點(diǎn)）的觸發(fā)器。的觸發(fā)器。階段性小結(jié)階段性小結(jié)教學(xué)要求：教學(xué)要求：看邏輯符號(hào)看邏輯符號(hào)知?jiǎng)幼魈攸c(diǎn)知?jiǎng)幼魈攸c(diǎn)會(huì)畫時(shí)序圖會(huì)畫時(shí)序圖階段性小結(jié)階段性小結(jié)前幾節(jié)以電路結(jié)構(gòu)和動(dòng)作特點(diǎn)為主線介紹了前幾節(jié)以電路結(jié)構(gòu)和動(dòng)作特點(diǎn)為主線介紹了SR鎖存器和各種鎖存器和各種FF：基本基本SR鎖存器鎖存器輸入信號(hào)直接控制輸入信號(hào)直接控制FF輸出狀態(tài)輸出狀態(tài)輸入信號(hào)在輸入信號(hào)在clk=1期間直接控制期間直接控制FF輸出狀態(tài)；輸出狀態(tài)；電平觸電平觸發(fā)發(fā)DFF電平觸電平觸發(fā)發(fā)SRFF脈沖觸脈沖觸發(fā)發(fā)SRFF脈沖觸脈沖觸發(fā)發(fā)JKFF觸發(fā)器狀態(tài)的改變發(fā)觸發(fā)器狀態(tài)的改變發(fā)生在生在clk=

31、1期間。期間。觸發(fā)器狀態(tài)的改變發(fā)觸發(fā)器狀態(tài)的改變發(fā)生在生在clk下降沿；下降沿；邊沿觸邊沿觸發(fā)發(fā)DFF邊沿觸邊沿觸發(fā)發(fā)JKFFclk=1期間主期間主FF接收輸接收輸入信號(hào)；入信號(hào)； clk下降沿從下降沿從FF接收主接收主FF的狀態(tài)。的狀態(tài)。觸發(fā)器狀態(tài)的改變發(fā)觸發(fā)器狀態(tài)的改變發(fā)生在生在clk脈沖邊沿；脈沖邊沿；輸出狀態(tài)取決于觸發(fā)沿輸出狀態(tài)取決于觸發(fā)沿到達(dá)時(shí)刻輸入的狀態(tài)。到達(dá)時(shí)刻輸入的狀態(tài)。QQ1S1RSRQ1DC1clkDQQ1S1RC1SRQclkQ1DC1DQclkQ1S1RC1SRQclkQ1J1KC1JKQclkQ1J1KC1JKQclkQQ1S1RSRQQ1S1RC1clk SRQQ1

32、S1RC1clkSRQQ1S1RC1clkSR123clk置置1保保持持置置0保持保持置置1置置0置置1保持保持S置置0Q1Q2Q3Q4RQ1Q2Q3Q4設(shè)觸發(fā)器初始狀設(shè)觸發(fā)器初始狀態(tài)都是態(tài)都是0。試畫出各觸發(fā)器輸試畫出各觸發(fā)器輸出端的電壓波形。出端的電壓波形。R11011000注注Q Q* *SQ010 保持保持置置0置置1禁止禁止Q1Q2123CLKKJQQ1J1KC1CLKJKQ1QQ1J1KC1CLKJKQ2設(shè)觸發(fā)器初始狀設(shè)觸發(fā)器初始狀態(tài)都是態(tài)都是0。K11011000注注Q Q* *JQ01Q保持保持置置0置置1翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)5.6 5.6 觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法觸發(fā)器的邏輯功能及其

33、描述方法SRFF；JKFF； DFF；TFF；觸發(fā)器邏輯功能：觸發(fā)器邏輯功能：指觸發(fā)器的次態(tài)與輸入信號(hào)及初態(tài)之間的邏輯關(guān)系。指觸發(fā)器的次態(tài)與輸入信號(hào)及初態(tài)之間的邏輯關(guān)系。觸發(fā)器邏輯功能的描述方法：觸發(fā)器邏輯功能的描述方法：特性表、特性方程、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和時(shí)序圖特性表、特性方程、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和時(shí)序圖觸發(fā)器按邏輯功能分為：觸發(fā)器按邏輯功能分為：觸發(fā)器的邏輯功能和電路結(jié)構(gòu)形式是兩個(gè)不同的概念，前觸發(fā)器的邏輯功能和電路結(jié)構(gòu)形式是兩個(gè)不同的概念，前者是實(shí)現(xiàn)后者的具體電路結(jié)構(gòu)形式。者是實(shí)現(xiàn)后者的具體電路結(jié)構(gòu)形式。TFF；n 對(duì)于具體的觸發(fā)器，既要了解它的對(duì)于具體的觸發(fā)器，既要了解它的功能功能又要了解它的又要了

34、解它的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。l了解結(jié)構(gòu)的目的了解結(jié)構(gòu)的目的是為了把握其動(dòng)作特點(diǎn)，即觸發(fā)翻轉(zhuǎn)方式。是為了把握其動(dòng)作特點(diǎn)，即觸發(fā)翻轉(zhuǎn)方式。l了解功能的目的了解功能的目的是為了掌握觸發(fā)器的輸出與輸入信號(hào)之間的是為了掌握觸發(fā)器的輸出與輸入信號(hào)之間的 邏輯關(guān)系。邏輯關(guān)系。一、一、 SRSR觸發(fā)器觸發(fā)器SRFF具有置具有置0、置、置1和保持功能。和保持功能。1 1、特性表：、特性表：QQ1RC1 clkR1SS011001110Q*功能功能QRS1111010101000001000110 0 保保持持置置0置置1禁禁止止輸入信號(hào)有約束。輸入信號(hào)有約束。2 2、特性方程：、特性方程：3 3、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖：、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖

35、：01S=1R=0S=0R=1S=0R=XS=XR=0QRSQ 0 SR （約束條件）（約束條件）二、二、 JKJK觸發(fā)器觸發(fā)器 JKFF功能最全，具有置功能最全，具有置0、置置1、保持和翻轉(zhuǎn)四種功能。、保持和翻轉(zhuǎn)四種功能。QQ1JC1 clkJ1KK1 1、特性表：、特性表：011001110Q*功能功能QKJ11110101010000010001110保保持持置置0置置1翻翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)11112 2、特性方程：、特性方程：QKQJQ 3 3、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖：、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖：01J=1K=XJ=XK=1J=0K=XJ=XK=0三、三、 D D觸發(fā)器觸發(fā)器DFF只有置只有置0和置和置1兩種功能。兩種功能

36、。Q*功能功能QD000100110111置置0置置12 2、特性方程：、特性方程：3 3、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖：、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖：01D=1D=0D=0D=1DQ QQ1DC1clkD1 1、特性表：、特性表：四、四、 T T觸發(fā)器觸發(fā)器1 1、特性表：、特性表：2 2、特性方程：、特性方程：3 3、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖：、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖：TFF只有保持和翻轉(zhuǎn)兩種功能。只有保持和翻轉(zhuǎn)兩種功能。Q*功能功能QT000101110110保持保持翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)QQ1NC1clkTQTQTQ 01T=1T=1 T=0T=0QTQ 五、五、 TT觸發(fā)器觸發(fā)器1將將T觸發(fā)器的控制端接高電平，觸發(fā)器的控制端接高電平，則有：則有：QTQ Q

37、 每次每次clk的觸發(fā)沿到來時(shí)，的觸發(fā)沿到來時(shí)，觸發(fā)器必然會(huì)翻轉(zhuǎn)。觸發(fā)器必然會(huì)翻轉(zhuǎn)。稱這種觸發(fā)器為稱這種觸發(fā)器為T觸發(fā)器。觸發(fā)器。T觸發(fā)器常用于計(jì)數(shù)或分頻。觸發(fā)器常用于計(jì)數(shù)或分頻。12345clkQ2分頻分頻QQ1NC1clkTQQCclkTFF的邏輯符號(hào)的邏輯符號(hào) 常用的觸發(fā)器有常用的觸發(fā)器有5種功能類型，但它們并沒有全部形成集種功能類型，但它們并沒有全部形成集成電路產(chǎn)品，市售產(chǎn)品只有成電路產(chǎn)品，市售產(chǎn)品只有JK型型和和D型型觸發(fā)器，其他類型的觸發(fā)器，其他類型的觸發(fā)器通常由這兩種觸發(fā)器轉(zhuǎn)換而得。觸發(fā)器通常由這兩種觸發(fā)器轉(zhuǎn)換而得。一、轉(zhuǎn)換方法一、轉(zhuǎn)換方法已有觸發(fā)器：已有觸發(fā)器：),(21QXX

38、fQ 待求觸發(fā)器：待求觸發(fā)器：),(21QYYfQ 只要它們的特性只要它們的特性方程相等，則功方程相等，則功能也必定相同。能也必定相同。5.7 5.7 觸發(fā)器之間的轉(zhuǎn)換觸發(fā)器之間的轉(zhuǎn)換1、寫出已有觸發(fā)器和待求觸發(fā)器的特性方程；、寫出已有觸發(fā)器和待求觸發(fā)器的特性方程；2、變換其中一個(gè)、變換其中一個(gè)FF的特性方程，使兩者的特性方程具有的特性方程，使兩者的特性方程具有 相同的形式；相同的形式；3、比較已有和待求觸發(fā)器的特性方程，根據(jù)變量相同、系數(shù)、比較已有和待求觸發(fā)器的特性方程，根據(jù)變量相同、系數(shù) 相等則方程一定相等的原則，求出已有觸發(fā)器的相等則方程一定相等的原則，求出已有觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程驅(qū)動(dòng)方程。

39、4、根據(jù)驅(qū)動(dòng)方程畫出電路圖。、根據(jù)驅(qū)動(dòng)方程畫出電路圖。二、二、JK觸發(fā)器到觸發(fā)器到D、T、T 和和SR觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換QKQJQ 已有觸發(fā)器的特性方程：已有觸發(fā)器的特性方程：DQ 待求觸發(fā)器的特性方程：待求觸發(fā)器的特性方程：)(QQDQ QDDQ 變換成與已有觸發(fā)器特變換成與已有觸發(fā)器特性方程相同的形式：性方程相同的形式：DKDJ ;對(duì)照比較，得出已有對(duì)照比較，得出已有觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程：觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程：1、JK觸發(fā)器到觸發(fā)器到D觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換根據(jù)驅(qū)動(dòng)方程畫圖：根據(jù)驅(qū)動(dòng)方程畫圖： DQQ1JC1clk1K1二、二、JK觸發(fā)器到觸發(fā)器到D、T、T 和和SR觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換觸發(fā)器的轉(zhuǎn)

40、換QKQJQ 已有觸發(fā)器的特性方程：已有觸發(fā)器的特性方程：2、JK觸發(fā)器到觸發(fā)器到T觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換QQ1JC1clk1KQTQTQ 待求觸發(fā)器的特性方程：待求觸發(fā)器的特性方程：TKTJ ;對(duì)照比較，得出已有對(duì)照比較，得出已有觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程：觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程：根據(jù)驅(qū)動(dòng)方程畫圖：根據(jù)驅(qū)動(dòng)方程畫圖：T二、二、JK觸發(fā)器到觸發(fā)器到D、T、T 和和SR觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換QKQJQ 已有觸發(fā)器的特性方程：已有觸發(fā)器的特性方程：3、JK觸發(fā)器到觸發(fā)器到T 觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換QQ1JC1clk1KQQ 待求觸發(fā)器的特性方程：待求觸發(fā)器的特性方程：1 KJ對(duì)照比較，得出已有對(duì)照比較，得出

41、已有觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程：觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程：根據(jù)驅(qū)動(dòng)畫圖：根據(jù)驅(qū)動(dòng)畫圖：1QQQ 11變換成與已有觸發(fā)器特變換成與已有觸發(fā)器特性方程相同的形式：性方程相同的形式：二、二、JK觸發(fā)器到觸發(fā)器到D、T、T 和和SR觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換QKQJQ 已有觸發(fā)器的特性方程：已有觸發(fā)器的特性方程：4、JK觸發(fā)器到觸發(fā)器到SR觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換QQ1JC1clk1K)0( SRQRSQ待求觸發(fā)器的特性方程：待求觸發(fā)器的特性方程：RKSJ ;對(duì)照比較，得出已有對(duì)照比較，得出已有觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程：觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程：根據(jù)驅(qū)動(dòng)方程畫圖根據(jù)驅(qū)動(dòng)方程畫圖:SQRQSQ R變換成與已有觸發(fā)器特變換成與已有觸發(fā)器特性

42、方程相同的形式：性方程相同的形式：三、三、D觸發(fā)器到觸發(fā)器到JK、T、T 和和SR觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換DQ 已有觸發(fā)器的特性方程：已有觸發(fā)器的特性方程：1、D觸發(fā)器到觸發(fā)器到JK觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換QQ1DC1clkQKQJQ 待求觸發(fā)器的特性方程：待求觸發(fā)器的特性方程：QKQJD 已有觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程：已有觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程：根據(jù)驅(qū)動(dòng)方程畫圖根據(jù)驅(qū)動(dòng)方程畫圖:& 11JKQKQJ 三、三、D觸發(fā)器到觸發(fā)器到JK、T、T 和和SR觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換DQ 已有觸發(fā)器的特性方程：已有觸發(fā)器的特性方程：2、D觸發(fā)器到觸發(fā)器到T觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換QTQ 待求觸發(fā)器的特性方程：待求觸發(fā)器的特性方程：QTD 已有觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程：已有觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程：根據(jù)驅(qū)動(dòng)方程畫圖根據(jù)驅(qū)動(dòng)方程畫圖:QQ1DC1clk=1T三、三、D觸發(fā)器到觸發(fā)器到JK、T、T 和和SR觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換DQ 已有觸發(fā)器的特性方程：已有觸發(fā)器的特性方程：3、D觸發(fā)器到觸發(fā)器到T觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換QQ 待求觸發(fā)器的特性方程：待求觸發(fā)器的特性方程：QD 已有觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程：已有觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程：根據(jù)驅(qū)動(dòng)方程畫圖根據(jù)驅(qū)動(dòng)方程畫圖:QQ1DC1 clk綜上分析綜上分析可知：可知： 實(shí)現(xiàn)各類觸發(fā)器之間的相互轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵是求出實(shí)現(xiàn)各類觸發(fā)器之間的相互轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵是求出 已有觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程已有