電工電子技術(shù)基礎(chǔ)第十二章(課堂)

一、觸發(fā)器的基本性質(zhì)二、觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)和性能三、觸發(fā)器知識(shí)點(diǎn)匯總第十二章觸發(fā)器時(shí)序邏輯電路一、觸發(fā)器的基本性質(zhì)觸發(fā)器是構(gòu)成時(shí)序邏輯電路的基本邏輯部件。具有以下特點(diǎn)：它有兩個(gè)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(hào)消失后，所置成的狀態(tài)能夠保持不變。所以，觸發(fā)器可以記憶1位二值信號(hào)。根據(jù)邏輯功能的不同，觸發(fā)器可以分為RS觸發(fā)器、D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、T和T′觸發(fā)器；按照結(jié)構(gòu)形式的不同，又可分為基本RS觸發(fā)器、同步觸發(fā)器、主從觸發(fā)器和邊沿觸發(fā)器?；綬S觸發(fā)器是任何結(jié)構(gòu)復(fù)雜的觸發(fā)器必須包含的一個(gè)最基礎(chǔ)的組成單元，它可以由兩個(gè)與非門或兩個(gè)或非門交叉連接構(gòu)成。例如由兩個(gè)與非門構(gòu)成的RS觸發(fā)器：1.基本RS觸發(fā)器&QRSQ門1&門2正常情況下，兩個(gè)輸出端子應(yīng)保持互非狀態(tài)。字母上面橫杠表示低電平有效觸發(fā)器的兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)：輸出端Q=1時(shí)，觸發(fā)器為1態(tài)；輸出端Q=0時(shí)，觸發(fā)器處0態(tài)。二、觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)和性能(1)基本RS觸發(fā)器的工作原理&QRSQ門1&門20次態(tài)Qn+1=0,Qn+1=1

11110觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)Qn=1，R=0,S=1有0出1全1出00觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)Qn=0，R=0,S=1次態(tài)Qn+1=0,Qn+1=1

觸發(fā)器狀態(tài)由1變?yōu)?，置0功能！觸發(fā)器狀態(tài)不變，仍為置0功能！1歸納：基本的RS觸發(fā)器的兩個(gè)與非門通過(guò)反饋線交叉組合在一起。只要兩個(gè)輸入端狀態(tài)不同且輸入端R=0，無(wú)論輸出現(xiàn)態(tài)如何，次態(tài)總是為0，因此通常把R稱作清零端。(1)基本RS觸發(fā)器的工作原理&QRSQ門1&門21次態(tài)Qn+1=1,Qn+1=0

00011觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)Qn=0，R=1,S=0有0出1全1出01觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)Qn=1，R=1,S=0次態(tài)Qn+1=1,Qn+1=0

觸發(fā)器狀態(tài)由0變?yōu)?，置1功能！觸發(fā)器狀態(tài)不變，仍為置1功能！2歸納：只要基本RS觸發(fā)器的兩個(gè)輸入端狀態(tài)不同且輸入端S=0處低電平有效態(tài)，無(wú)論輸出現(xiàn)態(tài)如何，次態(tài)總是為1，因此通常把S稱作置1端。(1)基本RS觸發(fā)器的工作原理&QRSQ門1&門21次態(tài)Qn+1=0,Qn+1=1

10100觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)Qn=0，R=1,S=1全1出0有0出11觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)Qn=1，R=1,S=1次態(tài)Qn+1=1,Qn+1=0

觸發(fā)器狀態(tài)不變，保持功能！觸發(fā)器狀態(tài)不變，保持功能！3歸納：當(dāng)基本RS觸發(fā)器的兩輸入端狀態(tài)相同均為1時(shí)，都處無(wú)效狀態(tài)。輸出不會(huì)發(fā)生改變，繼續(xù)保持原來(lái)的狀態(tài)。因此在兩個(gè)輸入端同時(shí)為高電平時(shí)觸發(fā)器起保持功能。111全1出000有0出1(1)基本RS觸發(fā)器的工作原理&QRSQ門1&門20次態(tài)Qn+1=1,Qn+1=1

0011觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)Qn=0，R=0,S=0有0出1觸發(fā)器的兩個(gè)互非輸出端出現(xiàn)相同的邏輯混亂情況，顯然這是觸發(fā)器正常工作條件下不允許發(fā)生的，因此必須加以防范。4歸納：當(dāng)基本RS觸發(fā)器的兩輸入狀態(tài)相同均為0時(shí)，都處有效狀態(tài)，此時(shí)互非輸出無(wú)法正確選擇指令而發(fā)生邏輯混亂。我們把兩輸入同時(shí)為0的狀態(tài)稱為禁止態(tài)，電路正常工作時(shí)不允許此情況發(fā)生。有0出1(2)基本RS觸發(fā)器邏輯功能的描述

觸發(fā)器的邏輯功能通常可用特征方程、狀態(tài)圖、真值表和波形圖進(jìn)行描述。①功能真值表功能真值表以表格的形式反映了觸發(fā)器從現(xiàn)態(tài)Qn向次態(tài)Qn+1轉(zhuǎn)移的規(guī)律。這種方法很適合在時(shí)序邏輯電路的分析中使用。Qn+1000禁止態(tài)001禁止態(tài)0100“置0”0110“置0”1001“置1”1011“置1”1100

保持1111

保持②

特征方程RS=0(約束條件)由于基本RS觸發(fā)器不允許輸入同時(shí)為低電平，所以加一約束條件。Qn+1=S+R?

Qn③狀態(tài)圖01觸發(fā)器的“0”態(tài)觸發(fā)器的“1”態(tài)狀態(tài)圖可直觀反映出觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換條件與狀態(tài)轉(zhuǎn)換結(jié)果之間的關(guān)系，是時(shí)序邏輯電路分析中的重要工具之一。④

時(shí)序波形圖反映觸發(fā)器輸入信號(hào)取值和狀態(tài)之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的線段圖形稱為時(shí)序波形圖。置0置1置1禁止保持置1置1QQ不定基本RS觸發(fā)器的特點(diǎn)（1）觸發(fā)器的次態(tài)不僅與輸入信號(hào)狀態(tài)有關(guān)，而且與觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)有關(guān)。（2）電路具有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，在無(wú)外來(lái)觸發(fā)信號(hào)作用時(shí)，電路將保持原狀態(tài)不變。（3）在外加觸發(fā)信號(hào)有效時(shí)，電路可以觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)置0或置1。（4）在穩(wěn)定狀態(tài)下兩個(gè)輸出端的狀態(tài)和必須是互非關(guān)系，即有約束條件。在數(shù)字電路中，凡根據(jù)輸入信號(hào)R、S情況的不同，具有置0、置1和保持功能的電路，都稱為RS觸發(fā)器。R-S觸發(fā)器應(yīng)用舉例:單脈沖發(fā)生器&&RDSDQQ+5V+5V4.7k4.7kKR-S觸發(fā)器應(yīng)用舉例:單脈沖發(fā)生器&&RDSDQQ+5V+5V4.7k4.7kKR-S觸發(fā)器應(yīng)用舉例:單脈沖發(fā)生器&&RDSDQQ+5V+5V4.7k4.7kKQQt正脈沖負(fù)脈沖

具有時(shí)鐘脈沖控制端的RS觸發(fā)器稱為同步RS觸發(fā)器。同步RS觸發(fā)器的狀態(tài)變化不僅取決于輸入信號(hào)的變化，還受時(shí)鐘脈沖CP的控制。2.同步RS觸發(fā)器(1)同步RS觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)組成及工作原理&&門2門1門1和門2構(gòu)成基本的RS觸發(fā)器&門3&門4RS置“0”輸入端高電平有效置“1”輸入端高電平有效CPQQ

CP端子稱為時(shí)鐘脈沖控制端。CP=0時(shí)無(wú)論RS何態(tài)，觸發(fā)器均保持原態(tài)；CP=1時(shí)觸發(fā)器輸出狀態(tài)由R和S狀態(tài)決定。當(dāng)時(shí)鐘脈沖CP=0時(shí)的情況：1CP&&門2門1&門3&門4RSQQ011CP=0時(shí)相當(dāng)于基本RS觸發(fā)器的保持狀態(tài)，此時(shí)不論R、S端怎樣變化，輸出端都是保持狀態(tài)，也就是說(shuō)此時(shí)R、S端無(wú)效。時(shí)鐘脈沖CP=1時(shí)的情況：2CP&&門2門1&門3&門4RSQQ1RSCP=1時(shí)其功能相當(dāng)于基本RS觸發(fā)器的功能，此時(shí)R、S端的變化控制著輸出端的狀態(tài)。3、D觸發(fā)器CP&&門2門1&門3&門4DQQCP=1時(shí)DDDD此時(shí)觸發(fā)器的輸出等于輸入D，由于原來(lái)的兩個(gè)輸入變成了1個(gè)輸入，對(duì)于門3和門4的輸入一定是相反的，不可能出現(xiàn)1、1組合，故解決了約束問題。但是，此時(shí)的觸發(fā)器只剩下了置1和置0的功能，失去了保持功能。特征方程：Qn+1=D4、JK觸發(fā)器KJCP&&門2門1&門3&門4QQ情況一CP=1，J=1，K=1，現(xiàn)態(tài)Qn=1時(shí)1111100110結(jié)論：觸發(fā)器次態(tài)Qn+1=0具有翻轉(zhuǎn)功能4、JK觸發(fā)器KJCP&&門2門1&門3&門4QQ情況二CP=1，J=1，K=1，現(xiàn)態(tài)Qn=0時(shí)1