第4章觸發(fā)器課件

第4章觸發(fā)器4.1基本觸發(fā)器4.2TTL集成觸發(fā)器4.3MOS觸發(fā)器4.4觸發(fā)器的邏輯功能分類及相互間的轉(zhuǎn)換概述觸發(fā)器定義：觸發(fā)器是構(gòu)成時序邏輯電路的基本邏輯部件。

它有兩個穩(wěn)定的狀態(tài)：0狀態(tài)和1狀態(tài)；

在不同的輸入情況下，它可以被置成0狀態(tài)或1狀態(tài)；

當(dāng)輸入信號消失后，所置成的狀態(tài)能夠保持不變。4.1基本觸發(fā)器4.1.1閂鎖電路及基本RS觸發(fā)器Q=1，Q=0為1狀態(tài)；Q=0，Q=1為0狀態(tài)。圖4-1閂鎖電路(一)閂鎖電路1.結(jié)構(gòu)2.原理提問:用八個字來說明與非門的邏輯功能是什么?封鎖與非門用什么信號(電平)?1.基本結(jié)構(gòu)SD：置位（置1）端RD：復(fù)位（置0）端(二)基本RS觸發(fā)器兩互補輸出端兩輸入端&QQ.G1&.G2SDRD反饋線兩互補輸出端兩輸入端&QQ.G1&.G2SDRD

正常情況下，兩輸出端的狀態(tài)保持相反。通常以Q端的邏輯電平表示觸發(fā)器的狀態(tài)，即Q=1，Q=0時，稱為“1”態(tài)；反之為“0”態(tài)。反饋線(二)基本RS觸發(fā)器2.邏輯功能

觸發(fā)器輸出與輸入的邏輯關(guān)系1001設(shè)觸發(fā)器原態(tài)為“1”態(tài)。翻轉(zhuǎn)為“0”態(tài)(1)SD=1，RD=01010QQ.G1&.&G2SDRD設(shè)原態(tài)為“0”態(tài)1001110觸發(fā)器保持“0”態(tài)不變復(fù)位0

結(jié)論:不論觸發(fā)器原來為何種狀態(tài)，當(dāng)

SD=1，

RD=0時，

將使觸發(fā)器

置“0”或稱

為復(fù)位。QQ.G1&.&G2SDRD01設(shè)原態(tài)為“0”態(tài)011100翻轉(zhuǎn)為“1”態(tài)(2)SD=0，RD=1QQ.G1&.&G2SDRD設(shè)原態(tài)為“1”態(tài)0110001觸發(fā)器保持“1”態(tài)不變置位1

結(jié)論:不論觸發(fā)器原來為何種狀態(tài)，當(dāng)SD=0，

RD=1時，將使觸發(fā)器置“1”或稱為置位。QQ.G1&.&G2SDRD11設(shè)原態(tài)為“0”態(tài)010011保持為“0”態(tài)(3)SD=1，RD=1QQ.G1&.&G2SDRD設(shè)原態(tài)為“1”態(tài)1110001觸發(fā)器保持“1”態(tài)不變1

當(dāng)

SD=1，

RD=1時，

觸發(fā)器保持原來的狀態(tài)，即觸發(fā)器具有保持、記憶功能。QQ.G1&.&G2SDRD01110011111110若G1先翻轉(zhuǎn)，則觸發(fā)器為“0”態(tài)“1”態(tài)(4)SD=0，RD=0

當(dāng)信號SD=RD=0同時變?yōu)?時，由于與非門的翻轉(zhuǎn)時間不可能完全相同，觸發(fā)器狀態(tài)可能是“1”態(tài)，也可能是“0”態(tài)，不能根據(jù)輸入信號確定。若G2先翻轉(zhuǎn)QQ.G1&.&G2SDRD基本R－S

觸發(fā)器狀態(tài)表邏輯符號RD(ResetDirect)-直接置“0”端(復(fù)位端)SD(SetDirect)-直接置“1”端(置位端)QQSDRDSDRDQ100置0011置111不變保持001*不定功能低電平有效注意：1*表示不正常狀態(tài)，當(dāng)信號SD=RD=0同時變?yōu)?時，由于與非門的翻轉(zhuǎn)時間不可能完全相同，觸發(fā)器狀態(tài)不定。3.基本RS觸發(fā)器應(yīng)用電路：(1)無震顫開關(guān)電路機械開關(guān)在靜止到新的位置之前其機械觸頭將要震顫幾次。圖4-3電路可以解決震顫問題。設(shè)初始時Ｋ接Ｒ端，基本原理如下：０１０１圖4-4波形圖QSR+5V0Vb.Ｋ由左扳向右端，并且震顫幾次，相當(dāng)于ＲＳ＝０１（或１１）原理如圖４－４１０１１０１a.Ｋ由右扳向左端，并且震顫幾次，相當(dāng)于ＲＳ＝１０（或１１）(2)聲報警控制電路：a、正常狀態(tài)b、故障狀態(tài)10111011101不發(fā)聲發(fā)聲c、復(fù)位狀態(tài)0101011010消音01基本RS觸發(fā)器傳感器來的信號不變Qn××0說明Qn+1SRCP4.1.2同步（可控）RS觸發(fā)器表4-2同步RS觸發(fā)器特性表××011不變不變01置00011011101010110置1110100111不變不變不變Qn001111001*1*不定×1111.工作原理:現(xiàn)態(tài)Qn：觸發(fā)器接收輸入信號之前的狀態(tài)，也就是觸發(fā)器原來的穩(wěn)定狀態(tài)。次態(tài)Qn+1：觸發(fā)器接收輸入信號之后所處的新的穩(wěn)定狀態(tài)。例：畫出可控R－S

觸發(fā)器的輸出波形RSCP不定不定可控R－S狀態(tài)表CP高電平時觸發(fā)器狀態(tài)由R、S確定QQ0100SR01

010111不定Qn+1Qn存在問題：時鐘脈沖不能過寬，否則出現(xiàn)空翻現(xiàn)象，即在一個時鐘脈沖期間觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)一次以上。如下圖:CP克服辦法：采用（主從或邊沿）觸發(fā)器。00SR01010111不定Qn+1QnQ=SQ=RQn→

Qn+1SR000110110×1001×0

同步RS觸發(fā)器驅(qū)動表特性方程：次態(tài)圖：Qn+1=S+RQn0011××100001111001RSQn狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖：01SR/10/01/0×/×0/2.邏輯功能的描述方法時序波形圖：CPSR2tpd3tpd2tpd3tpd同步RS觸發(fā)器符號圖：Q

Q圖4-6同步RS觸發(fā)器CPDQn+1說明011×01Qn01不變置0置1表4-4D觸發(fā)器特性表特性方程：Qn+1=S+RQn=D+DQn=D4.1.3D觸發(fā)器圖4-10同步D觸發(fā)器4.1.4JK觸發(fā)器表4-5JK觸發(fā)器特性表特性方程：Qn+1=JQn+KQn001110010001111001JKQn次態(tài)圖：4.1.5觸發(fā)器的邏輯功能分類1.RS觸發(fā)器：在CP脈沖操作下，根據(jù)R、S情況的不同，凡是具有置0、置1和保持功能的電路，都叫RS觸發(fā)器。2.D觸發(fā)器：在CP操作下，根據(jù)D的不同，凡是具有置1、置0功能的電路，都稱為D觸發(fā)器。3.T觸發(fā)器：在CP操作下，根據(jù)T的不同，凡是具有保持和翻轉(zhuǎn)功能的電路，都稱為T觸發(fā)器。如：T=J=K時,JK→T觸發(fā)器。4.T′觸發(fā)器：在CP操作下，只具有翻轉(zhuǎn)功能的電路稱為T′觸發(fā)器。如：T=1時，T→觸發(fā)器。5.JK觸發(fā)器：在CP操作下，根據(jù)J、K的不同，凡是具有置1、置0、翻轉(zhuǎn)、保持功能的電路，都稱為JK觸發(fā)器。4.2TTL集成觸發(fā)器(一)主從觸發(fā)型JK觸發(fā)器反饋線反饋線互補時鐘控制主、從觸發(fā)器不能同時翻轉(zhuǎn)F主F從1.基本結(jié)構(gòu)直接置1端直接置0端2.工作原理F主打開F主狀態(tài)由J、K決定，接收信號并暫存。F從封鎖F從狀態(tài)保持不變。0101CP100101CPF主封鎖F從打開F主狀態(tài)保持不變。0010F從狀態(tài)由Q’、Q’決定，并保持F主、F從狀態(tài)一致，因此稱之為主從觸發(fā)器。01CP0CP高電平時觸發(fā)器接收信號并暫存（即F主狀態(tài)由J、K決定，F(xiàn)從狀態(tài)保持不變）。要求CP高電平期間J、K的狀態(tài)保持不變。CP下降沿()觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)（F從狀態(tài)與F主狀態(tài)一致）。CP低電平時,F主封鎖,J、K不起作用1010101110101011分析JK觸發(fā)器的邏輯功能(1)J=1,K=1設(shè)觸發(fā)器原態(tài)為“0”態(tài)001010狀態(tài)不變F主F從1主從狀態(tài)一致翻轉(zhuǎn)為“1”態(tài)狀態(tài)不變11011011F主F從設(shè)觸發(fā)器原態(tài)為“1”態(tài)翻轉(zhuǎn)為“0”態(tài)(1)J=1,K=1010J=1,K=1時，每來一個時鐘脈沖，狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次，即具有計數(shù)功能。111001101001100101設(shè)觸發(fā)器原態(tài)為“1”態(tài)01001F主F從翻轉(zhuǎn)為“0”態(tài)(2)J=0，K=1設(shè)觸發(fā)器原態(tài)為“0”態(tài)為“？”態(tài)為“0”態(tài)11011001101001100101F主F從(3)J=1，K=0設(shè)觸發(fā)器原態(tài)為“0”態(tài)010翻轉(zhuǎn)為“1”態(tài)設(shè)觸發(fā)器原態(tài)為“1”態(tài)為“？”態(tài)為“1”態(tài)101100(4)J=0，K=0設(shè)觸發(fā)器原態(tài)為“0”態(tài)保持原態(tài)1110F主F從保持原態(tài)保持原態(tài)010結(jié)論：CP高電平時F主狀態(tài)由J、K決定，F(xiàn)從狀態(tài)不變。CP下降沿()觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)（F從狀態(tài)與F主狀態(tài)一致）。集成觸發(fā)器的多個輸入端的關(guān)系：J=J1·J2·J3，K=K1·K2·K3符號圖3.一次變化如果CP=1期間，J、K端輸入信號有變化，主觸發(fā)器只能動作一次稱為一次變化。一次變化會使觸發(fā)器產(chǎn)生錯誤動作，當(dāng)有一次變化時工作波形圖如下頁所示。3.一次變化主觸發(fā)器邏輯圖主從式JK觸發(fā)器一次變化波形圖表4-7主從JK觸發(fā)器功能表011*Qn01Qn101*Qn10Qn×××1010×××1100×××↓↓↓↓01011111001111

置位復(fù)位不允許翻轉(zhuǎn)置1置0保持Qn+1Qn+1KJCPSdRd輸出輸入功能名稱注意：1*表示CP脈沖取消后Qn+1不定2.動態(tài)特性圖4-16主從JK觸發(fā)器工作波形的時間關(guān)系建立時間保持時間傳輸延遲時間（二）負邊沿觸發(fā)型JK觸發(fā)器JK觸發(fā)器的工作原理：（1）CP=0時，A=B=1，G5=G6=0，電路變成圖4-18，J、K不起作用。（2）CP↑，觸發(fā)器不變。閂鎖作用，使觸發(fā)器自鎖。（3）CP=1時，自鎖，觸發(fā)器不變，J、K不起作用。（4）CP↓，先G5=G6=0，在A、B還未變成全1的時間內(nèi)，觸發(fā)器已翻轉(zhuǎn)完畢。（4）CP↓，先G5=G6=0，在A、B還未變成全1的時間內(nèi)，觸發(fā)器已翻轉(zhuǎn)完畢。例如:J=0,K=1時,設(shè)Q=1,,則觸發(fā)器在CP↓瞬間翻轉(zhuǎn)過程如下圖所示:01010100110011004.2.3集成D觸發(fā)器1—置1維持線2—阻塞置0信號線3—置0維持線4—阻塞置1信號線基本R-S觸發(fā)器導(dǎo)引電路4.2.3維持阻塞D觸發(fā)器1.電路結(jié)構(gòu)反饋線1—置1維持線2—阻塞置0信號線3—置0維持線4—阻塞置1信號線1234&G2&G1QQSDRD&G3&G4&G5&G6CPDSDRDRD&G2&G1QQSDRD&G3&G4&G5&G6CPD4.2.3維持阻塞D觸發(fā)器2.邏輯功能01（1）D

=01觸發(fā)器狀態(tài)不變0當(dāng)CP=0時110當(dāng)CP=1時0101觸發(fā)器置“0”封鎖在CP=1期間，觸發(fā)器保持“0”不變&G2&G1QQSDRD&G3&G4&G5&G6CPD4.2.3維持阻塞

D

觸發(fā)器2.邏輯功能01（1）D

=10觸發(fā)器狀態(tài)不變1當(dāng)CP=0時111當(dāng)CP=1時0110觸發(fā)器置“1”封鎖在CP=1期間，觸發(fā)器保持“1”不變封鎖D觸發(fā)器狀態(tài)表D

Qn+1

0101上升沿觸發(fā)翻轉(zhuǎn)QQ邏輯符號DCPRDSDCP上升沿前接收信號，上升沿時觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，（其Q的狀態(tài)與D狀態(tài)一致；但Q的狀態(tài)總比D的狀態(tài)變化晚一步，即Qn+1=Dn)

；上升沿后輸入D不再起作用，觸發(fā)器狀態(tài)保持。即(不會空翻)結(jié)論：例：D

觸發(fā)器工作波形圖CPDQ上升沿觸發(fā)翻轉(zhuǎn)表4-8維持阻塞D觸發(fā)器功能表0101Qn+101××10××11↑011↑1Rd

Sd

CPD4.3MOS觸發(fā)器MOS觸發(fā)器是由以MOS管為元件的MOS門組成的。只介紹CMOS集成觸發(fā)器，如三態(tài)RS鎖存觸發(fā)器。高阻Qn10不定××0010011101111Qn+1SREN高阻Qn10不定Qn+1××11011000SR01111EN表4-9與非門型表4-10或非門型三態(tài)RS鎖存觸發(fā)器真值表CP↑CP↓有效用TTL,CMOS電路構(gòu)成邊沿D、JK觸發(fā)器的符號圖。CP↑CP↓有效用TTL,CMOS電路構(gòu)成邊沿D、JK觸發(fā)器的符號圖。4.4觸發(fā)器的邏輯功能分類及相互間的轉(zhuǎn)換4.4.1分類1.RS觸發(fā)器：在CP脈沖操作下，根據(jù)R、S情況的不同，凡是具有置0、置1和保持功能的電路，都叫RS觸發(fā)器。2.D觸發(fā)器：在CP操作下，根據(jù)D的不同，凡是具有置1、置0功能的電路，都稱為D觸發(fā)器。3.T觸發(fā)器：在CP操作下，根據(jù)T的不同，凡是具有保持和翻轉(zhuǎn)功能的電路，都稱為T觸發(fā)器。4.T′觸發(fā)器：在CP操作下，只具有翻轉(zhuǎn)功能的電路稱為T′觸發(fā)器。5.JK觸發(fā)器：