第4章 觸發(fā)器課件

第4章觸發(fā)器第4章觸發(fā)器基本RS觸發(fā)器

4.1同步觸發(fā)器

4.2觸發(fā)器的功能分類及相互轉(zhuǎn)換

4.3集成觸發(fā)器及其應(yīng)用

4.44.1基本RS觸發(fā)器

4.1.1

電路結(jié)構(gòu)4.1.2工作原理

圖4-1(a)所示為由兩個(gè)與非門交叉連接組成的基本RS觸發(fā)器?；綬S觸發(fā)器有兩個(gè)輸出端。在正常情況下，這兩個(gè)輸出端總是邏輯互補(bǔ)的，即一個(gè)為0狀態(tài)時(shí)，另一個(gè)為1狀態(tài)?；綬S觸發(fā)器有兩個(gè)輸入端。圖4-1(b)所示是基本RS觸發(fā)器的邏輯符號(hào)。4.1.1電路結(jié)構(gòu)

圖4-1

與非門組成的基本RS觸發(fā)器

用兩個(gè)或非門交叉耦合也可以構(gòu)成基本RS觸發(fā)器。其邏輯電路和邏輯符號(hào)如圖4-2所示?；綬S觸發(fā)器具有復(fù)位(Q＝0)、置位(Q＝1)、保持原狀態(tài)3種功能，R為復(fù)位輸入端，S為置位輸入端，可以是低電平有效也可以是高電平有效，取決于觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)。4.1.2工作原理

圖4-2

或非門組成的基本RS觸發(fā)器

4.2同步觸發(fā)器

4.2.1

同步RS觸發(fā)器

4.2.2主從RS觸發(fā)器

4.2.3

CMOS主從D觸發(fā)器4.2.4

邊沿觸發(fā)器1．電路結(jié)構(gòu)

同步RS觸發(fā)器是在基本RS觸發(fā)器的基礎(chǔ)上，增加用來(lái)引入R、S及CP信號(hào)的兩個(gè)與非門而構(gòu)成，其電路如圖4-3(a)所示。圖4-3(b)所示是電路的邏輯符號(hào)。4.2.1同步RS觸發(fā)器

圖4-3

同步RS觸發(fā)器

2．工作原理

由圖4-3(a)電路可知，在CP＝0期間，因G3、G4輸出端均為1，即R＝S＝1,則無(wú)論R和S為何種狀態(tài)，基本RS觸發(fā)器狀態(tài)維持不變。在CP＝1期間，R和S端信號(hào)經(jīng)因G3、G4倒相后被引導(dǎo)到基本RS觸發(fā)器的輸入端，有以下四種情況：

(1)當(dāng)R＝S＝0時(shí)，觸發(fā)器保持原來(lái)狀態(tài)不變。

(2)當(dāng)R＝1、S＝0時(shí)，觸發(fā)器被置為0狀態(tài)。

(3)當(dāng)R＝0、S=1時(shí)，觸發(fā)器被置為1狀態(tài)。

(4)當(dāng)R＝S＝1時(shí)，則觸發(fā)器的新狀態(tài)不能預(yù)先確定。3．觸發(fā)器的功能描述方法

(1)特性方程觸發(fā)器次態(tài)與輸入狀態(tài)R、S及現(xiàn)態(tài)之間邏輯關(guān)系的最簡(jiǎn)邏輯表達(dá)式稱為觸發(fā)器的特性方程。由卡諾圖化簡(jiǎn)后可得同步RS觸發(fā)器的特性方程為:

(約束條件：RS＝0)

(2)驅(qū)動(dòng)表驅(qū)動(dòng)表是用表格的方式表示觸發(fā)器從一個(gè)狀態(tài)變化到另一個(gè)狀態(tài)或保持原狀態(tài)不變時(shí)，對(duì)輸入信號(hào)的要求。驅(qū)動(dòng)表是功能表和特性方程的另一種表現(xiàn)形式。（3）狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖是描述觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系及轉(zhuǎn)換條件的圖形，它表示出觸發(fā)器從一個(gè)狀態(tài)變化到另一個(gè)狀態(tài)或保持原狀態(tài)不變時(shí)，對(duì)輸入信號(hào)的要求。它形象地表示了在CP控制下觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換的規(guī)律。同步RS觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖4-4所示。圖4-4

同步RS觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖

(4)時(shí)序波形圖觸發(fā)器的功能也可以用輸入、輸出波形圖直觀地表現(xiàn)出來(lái)。反映時(shí)鐘脈沖CP、輸入信號(hào)R、S及觸發(fā)器狀態(tài)Q對(duì)應(yīng)關(guān)系的工作波形圖叫時(shí)序圖。同步RS觸發(fā)器的時(shí)序圖如圖4-5所示。圖4-5

同步RS觸發(fā)器的時(shí)序波形圖1．電路結(jié)構(gòu)

主從RS觸發(fā)器由兩級(jí)觸發(fā)器構(gòu)成，其中一級(jí)觸發(fā)器接輸入信號(hào)，其狀態(tài)直接由輸入信號(hào)決定，稱為主觸發(fā)展；另一級(jí)觸發(fā)器的輸入與主觸發(fā)器的輸出連接，其狀態(tài)由主觸發(fā)器的狀態(tài)決定，稱為從觸發(fā)器，如圖4-6所示。4.2.2主從RS觸發(fā)器

圖4-6

主從RS觸發(fā)器

2．工作原理

(1)當(dāng)CP＝1時(shí)，由于G的反相，從觸發(fā)器F1的輸出狀態(tài)保持不變，主觸發(fā)器F2的輸出狀態(tài)由R和S來(lái)決定。

(2)當(dāng)CP由1跳到0時(shí)，主觸發(fā)器F2的輸出狀態(tài)保持不變，從觸發(fā)器F1的輸出狀態(tài)由F2的狀態(tài)決定。此時(shí)，由于CP＝0，輸入信號(hào)R和S狀態(tài)的變化不會(huì)影響主從觸發(fā)器的輸出狀態(tài)。1．電路結(jié)構(gòu)

圖4-7(a)為CMOS主從D觸發(fā)器的邏輯電路，其邏輯符號(hào)如圖4-7(b)所示。從圖中可以看出，該種觸發(fā)器只有一個(gè)輸入端D，它由兩部分組成．虛線左邊為主觸發(fā)器，虛線右邊為從觸發(fā)器。4.2.3CMOS主從D觸發(fā)器

圖4-7

CMOS主從D觸發(fā)器

2．工作原理

CMOS主從D觸發(fā)器的工作過(guò)程如下。

(1)當(dāng)CP＝1時(shí)，主觸發(fā)器的TG1導(dǎo)通、TG2截止，輸入信號(hào)D送入主觸發(fā)器。

(2)當(dāng)CP由l跳到0時(shí)，TGl截止、TG2導(dǎo)通，輸入信號(hào)通道被封鎖，同時(shí)，TG2將G1的輸入端和G2的輸出端連通，使主觸發(fā)器的狀態(tài)維持不變。1．電路結(jié)構(gòu)

圖4-8(a)為靠CP脈沖上升沿觸發(fā)的D觸發(fā)器電路。其中，Gl和G2組成基本RS觸發(fā)器，G1~G6組成脈沖控制引導(dǎo)電路，D為信號(hào)輸入端。圖4-8(b)為其邏輯符號(hào)。4.2.4邊沿觸發(fā)器

圖4-8

維持—阻塞邊沿D觸發(fā)器

2．工作原理

圖4-8(a)電路的工作原理為：

(1)當(dāng)CP＝0時(shí)，由于G3、G4被封鎖，基本RS觸發(fā)器的輸入端均為1，使得觸發(fā)器的輸出狀態(tài)保持不變。

(2)當(dāng)CP從0變?yōu)?時(shí)，G3、G4打開，它們的輸出由G5、G6決定。4.3觸發(fā)器的功能分類及相互轉(zhuǎn)換

4.3.1

觸發(fā)器的功能分類

4.3.2不同類型時(shí)鐘觸發(fā)器的相互轉(zhuǎn)換

1．按照邏輯功能分類

按照邏輯功能的不同特點(diǎn)，通常將時(shí)鐘控制的觸發(fā)器分為RS、JK、D、T4種類型。如果將JK觸發(fā)器的J和K相連作為T輸入端就構(gòu)成了T觸發(fā)器，如圖4-9所示。4.3.1觸發(fā)器的功能分類

圖4-9

用JK觸發(fā)器構(gòu)成的T觸發(fā)器

2．按照電路結(jié)構(gòu)分類

觸發(fā)器按照電路結(jié)構(gòu)不同，可以分為基本RS觸發(fā)器、同步觸發(fā)器、主從型觸發(fā)器、邊沿觸發(fā)器等幾種類型。觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)不同，其觸發(fā)翻轉(zhuǎn)方式和工作特點(diǎn)也不相同。具有某種邏輯功能的觸發(fā)器可以用不同的電路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。所謂邏輯功能的轉(zhuǎn)換，就是將一種類型的觸發(fā)器，通過(guò)外接一定的邏輯電路后轉(zhuǎn)換成另—類型的觸發(fā)器。觸發(fā)器類型轉(zhuǎn)換的示意圖如圖4-10所示。轉(zhuǎn)換的方法是，令已有觸發(fā)器和待求觸發(fā)器的特性方程相等，求出轉(zhuǎn)換邏輯。4.3.2不同類型時(shí)鐘觸發(fā)器的相互轉(zhuǎn)換

圖4-10觸發(fā)器類型轉(zhuǎn)換示意圖

1．從JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成其他功能的觸發(fā)器

(1)從JK型到D型的轉(zhuǎn)換用JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成D觸發(fā)器的邏輯圖如圖4-11(a)所示。

(2)從JK型到T(T')型的轉(zhuǎn)換用JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成T觸發(fā)器的邏輯圖，如圖4-11(b)所示。令T＝1，即可得T’觸發(fā)器，如圖4-11(c)所示。圖4-11

JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成其他功能的觸發(fā)器

2．從D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成其他功能的觸發(fā)器

(1)從D型到JK型的轉(zhuǎn)換：邏輯圖如圖4-12(a)。

(2)從D型到T型的轉(zhuǎn)換：邏輯圖如圖4-12(b)

(3)從D型到T‘型的轉(zhuǎn)換：邏輯圖如圖4-12（c）。圖4-12

D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成其他功能的觸發(fā)器

4.4集成觸發(fā)器及其應(yīng)用

4.4.1

集成觸發(fā)器舉例

4.4.2集成觸發(fā)器的主要參數(shù)

目前，市場(chǎng)上出現(xiàn)的集成觸發(fā)器按工藝分有TTL、CMOS4000系列和高速CMOS系列等，其中TTL集成電路的LS系列市場(chǎng)占有率最高。

(1)TTL主從JK觸發(fā)器74LS72邏輯符號(hào)和引腳排列圖如圖4-13所示。4.4.1集成觸發(fā)器舉例

圖4-13

TTL主從JK觸發(fā)器74LS72

(2)集成邊沿JK觸發(fā)器

74LS112為CP下降沿觸發(fā)。圖中英文字母前的相同數(shù)字表示是一組邏輯。如1J、lK、lQ表示一個(gè)觸發(fā)器。

74LS112的引腳排列圖如圖4-14所示。圖4-14

集成邊沿JK觸發(fā)器引腳排列圖

(3)高速CMOS邊沿D觸發(fā)器74HC74

74HC74為單輸入端的雙D觸發(fā)器，即一個(gè)芯片里封裝有兩個(gè)相同的D觸發(fā)器，每個(gè)觸發(fā)器只有一個(gè)D端，它們都帶有直接置0端RD和直接置1端SD，低電平有效。CP上升沿觸發(fā)。

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