數(shù)字電路第四章觸發(fā)器

數(shù)字電路第四章觸發(fā)器第1頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六§4.1概述時序電路現(xiàn)時的輸出不僅取決于現(xiàn)時的輸入,還取決于電路原來的狀態(tài)。也就是說時序電路能記住電路的原有狀態(tài),這種憶功能是靠“雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器”（flip-flop)來實現(xiàn)的，所以在討論具體時序電路之前，要先介紹觸發(fā)器。

flipflop第2頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六&a&b反饋兩個輸入端兩個輸出端01?010?011?Q00??保持原狀態(tài)不允許記憶功能的實現(xiàn)第3頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六基本RS觸發(fā)器的功能表保持原狀態(tài)0110不允許QRDSD11011000RDSDdirectlyResetSet第4頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六1.基本RS觸發(fā)器是雙穩(wěn)態(tài)器件，只要令RD=SD=1，觸發(fā)器即保持原態(tài)。穩(wěn)態(tài)情況下，兩輸出互補。一般定義Q為觸發(fā)器的狀態(tài)。2.在控制端加入負(fù)脈沖，可以使觸發(fā)器狀態(tài)變化。SD端加入負(fù)脈沖，使Q=1，SD稱為“置位”或“置1”端。RD端加入負(fù)脈沖，使Q=0，RD稱為“復(fù)位”或“清0”端。小結(jié)第5頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六&a&b保持原狀態(tài)0110不定狀態(tài)QRDSD110110001基本RS觸發(fā)器

§4.2觸發(fā)器的基本形式第6頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六2同步RS觸發(fā)器（時鐘RS)&c&d&a&bCP時鐘信號直接置0或置1第7頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六&c&d&a&bCPCP=0時011觸發(fā)器保持原態(tài)CP=1時1&c&d&a&bCP第8頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六簡化的功能表Qn+1---下一狀態(tài)（CP過后）Qn---原狀態(tài)RDSDRSCQ邏輯符號Qn+1=S+RQnRS=0特性方程疑團陣陣第9頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六例：畫出RS觸發(fā)器的輸出波形。CPRSQSet使輸出全為1CP撤去后狀態(tài)不定Reset第10頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六電平觸發(fā)觸發(fā)器的計數(shù)狀態(tài)空翻&c&d&a&bCPRS01001T’觸發(fā)器第11頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六100101110假設(shè)起始Q=010&c&d&a&bCP101010空翻第12頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六電平觸發(fā)的觸發(fā)器在接成計數(shù)狀態(tài)時會產(chǎn)生空翻現(xiàn)象(即CP=1期間，輸出狀態(tài)翻轉(zhuǎn)若干次，因而不能正常計數(shù)。)?？朔辗F(xiàn)象的方法之一是:采用主從觸發(fā)方式。注意第13頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六R2S2CF從CPR1S1CF主反相，不能同時工作主從觸發(fā)方式T'觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)互補脈沖第14頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六主從觸發(fā)方式T'觸發(fā)器的工作原理10F主打開F從關(guān)閉輸出反饋到F主R2S2CF從CPR1S1CF主CP第15頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六01F主輸出送到F從CPF主關(guān)閉F從打開0R2S2CF從R1S1CF主CP第16頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六綜合上述分析，主從觸發(fā)器來一個CP只能翻轉(zhuǎn)一次。前沿處，輸出交叉反饋到F主。后沿處，輸出傳遞到F從翻轉(zhuǎn)完成。CPRDSDCQCP邊沿處翻轉(zhuǎn)CP負(fù)沿處翻轉(zhuǎn)邏輯符號：時序圖：QCP第17頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六3.T觸發(fā)器R2S2CF從R1S1CF主CPTT=0時CP不起作用，不計數(shù)；T=1時與T′相同。CP第18頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六功能表RDSDCQT邏輯符號:時序圖：CPQT特性方程第19頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六4.JK觸發(fā)器R2S2CF從R1S1CF主CPKJJK觸發(fā)器的功能最完善，有兩個控制端J、K。第20頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六JK觸發(fā)器的工作原理：=0=0被封鎖保持原態(tài)J=K=0時：R2S2CF從R1S1CF主CPKJCP第21頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六=1=1相當(dāng)于T觸發(fā)器T=1R2S2CF從R1S1CF主CPKJJ=K=1時：CP第22頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六=0=1Qn=0時01Qn+1=11J=1，K=0時：分兩種情況（Q=0,Q=1）R2S2CF從R1S1CF主CPKJCP第23頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六=0=1Qn=1時1000F主被封保持原態(tài)Qn+1=1R2S2CF從R1S1CF主CPKJJ=1，K=0時CP第24頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六=1=0Qn+1=0同樣原理：J=0，K=1時：R2S2CF從R1S1CF主CPKJCP第25頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六J

K

Qn+1

0

0

Qn

0

1

0

1

0

1

1

1

功能表邏輯符號RDSDCQKJnQ0000

11

01

10001111Qn01特性方程Qn+1

=J+KnQ第26頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六時序圖JQCPKJQ保持T第27頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六5.D觸發(fā)器R2S2CF從R1S1CF主CPDQn+1

=J+KnQ第28頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六主從觸發(fā)方式在功能表中一般用“”表示。主從型D觸發(fā)器功能表邏輯符號CQD特性方程第29頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六小結(jié)：從邏輯功能來看：1.基本RS觸發(fā)器2.同步RS觸發(fā)器3.T’和T觸發(fā)器4.JK觸發(fā)器5.D觸發(fā)器邏輯符號功能表特性方程第30頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六從電路結(jié)構(gòu)及觸發(fā)方式來看:基本RS觸發(fā)器直接置位復(fù)位加上時鐘脈沖來同步難於協(xié)調(diào)工作電平觸發(fā)有空翻主從型結(jié)構(gòu)主從觸發(fā)不允許在CP=1期間有干擾，否則可能產(chǎn)生誤動作。維阻型結(jié)構(gòu)邊沿觸發(fā)方式第31頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六以主從觸發(fā)的D觸發(fā)器為例：CPDQ干擾t1t2正確的輸出波形假設(shè)在CP=1期間D有一干擾主從型的D觸發(fā)器的輸出波形如何？第32頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六CPDQt1t2R2S2CF從R1S1CF主CPD第一個CP到來時，Q′翻轉(zhuǎn)。1第33頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六CPDQt1t2第一個CP的下降沿，Q翻轉(zhuǎn)，輸出反饋到F主的輸入。1010R2S2CF從R1S1CF主CPD第34頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六CPDQt1t2由于S1=0，t1時刻Q′翻轉(zhuǎn)為0。10100R2S2CF從R1S1CF主CPD第35頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六CPDQt1t2t2時刻Q′會再變?yōu)?嗎？10100R2S2CF從R1S1CF主CPD第36頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六CPDQt1t21010010由于D=1,所以F主被封。D變?yōu)?后，Q′并不翻轉(zhuǎn)為1。R2S2CF從R1S1CF主CPD！第37頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六CPDQt1t21010010第二個CP的下降沿，F(xiàn)從按F主的輸出翻轉(zhuǎn)。01R2S2CF從R1S1CF主CPD第38頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六由于D在CP=1期間有干擾，便產(chǎn)生了錯誤的輸出。因此，主從觸發(fā)器不允許在CP=1期間有干擾，否則可能產(chǎn)生誤動作。CPDQt1t2第39頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六邊沿觸發(fā)方式為了免除CP=1期間輸入控制電平不許改變的限制，采用邊沿觸發(fā)方式。其特點是：觸發(fā)器只在時鐘跳變時刻發(fā)生翻轉(zhuǎn)，而在CP=1或CP=0期間，控制端的任何變化都不影響輸出。如果翻轉(zhuǎn)發(fā)生在上升沿就叫“上升沿觸發(fā)”或“正邊沿觸發(fā)”。如果翻轉(zhuǎn)發(fā)生在下降沿就叫“下降沿觸發(fā)”或“負(fù)邊緣觸發(fā)”。下面以邊緣觸發(fā)的D觸發(fā)器為例講解。第40頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六&e&f&c&d&a&bDCP設(shè)原態(tài)Q=0，并設(shè)D=1。1CP=0期間：(1)c、d被鎖，c、d的輸出均為1。00110輸出保持原狀態(tài)不變第41頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六1(2)c=1、d=1反饋到a、b的輸入，a、b輸出為0、1。001111010&e&f&c&d&a&bDCPCP=0期間：第42頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六CP正沿到達時:c、d開啟，使c=1，d=0。11110110Q翻轉(zhuǎn)為101&e&f&c&d&a&bDCP第43頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六&e&f&c&d&a&bDCPCP正沿過后：d=0將c封鎖,并使b=1，維持d=0。11001因此以后CP=1期間D的變化不影響輸出。001維持線阻塞線第44頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六邊沿觸發(fā)的D觸發(fā)器功能表正沿觸發(fā)CQ正沿觸發(fā)DCPDQCPD觸發(fā)器的輸出波形第45頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六簡化的功能表特性方程DCQ負(fù)沿觸發(fā)CQ正沿觸發(fā)D第46頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六CIQCIQ正電位觸發(fā)負(fù)電位觸發(fā)小結(jié):觸發(fā)方式在邏輯符號中的表示CIQ負(fù)沿觸發(fā)CIQ正沿觸發(fā)1.2.第47頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六3.QCIQCIQCI主從型正沿觸發(fā)主從型負(fù)沿觸發(fā)CPCP?(-:第48頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六*在應(yīng)用觸發(fā)器時，要特別注意觸發(fā)形式，否則很容易造成整個數(shù)字系統(tǒng)工作不正常。**邊沿觸發(fā)抗干擾能力強，且不存在空翻，應(yīng)用較廣泛。第49頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六一、JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成D觸發(fā)器CQKJDCP§4.3觸發(fā)器邏輯功能的轉(zhuǎn)換第50頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六二、JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成T觸發(fā)器CQKJTCP第51頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六三、D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成T′觸發(fā)器CQDCP第52頁，共58頁，2023年，2月20日，星期六§4.4應(yīng)用舉例例：四人搶答電路。四人參加比賽，每人