東北大學電子技術(shù)基礎(chǔ)-第章觸發(fā)器

第4章觸發(fā)器觸發(fā)器(FF:Flip-Flop,或Trigger)：具有記憶功能，能夠存儲一位二進制信號(0或1)的基本邏輯單元。觸發(fā)器在邏輯功能上具有以下基本特點：有兩個自行保持的穩(wěn)定狀態(tài)，“0”和“1”狀態(tài)。根據(jù)輸入信號的不同可以置成“0”或“1”狀態(tài)。輸入信號消失后，能將獲得的狀態(tài)保持。第4章觸發(fā)器分類：靜態(tài)觸發(fā)器、動態(tài)觸發(fā)器靜態(tài)觸發(fā)器：依靠電路的自鎖存儲數(shù)據(jù)；動態(tài)觸發(fā)器：通過在MOS管柵極輸入電容上存儲電荷來存儲數(shù)據(jù)，如有電荷時是0，無電荷時為1。第4章觸發(fā)器靜態(tài)觸發(fā)器：根據(jù)電路結(jié)構(gòu)分為基本RS觸發(fā)器同步觸發(fā)器主從觸發(fā)器維持阻塞觸發(fā)器邊沿觸發(fā)器根據(jù)邏輯功能分為RS觸發(fā)器T觸發(fā)器D觸發(fā)器JK觸發(fā)器第4章觸發(fā)器4.1基本觸發(fā)器4.2邊沿觸發(fā)器維持阻塞觸發(fā)器利用CMOS傳輸門的邊沿觸發(fā)器利用傳輸延遲時間的邊沿觸發(fā)器4.3觸發(fā)器邏輯功能間轉(zhuǎn)換4.1基本觸發(fā)器⒈基本RS觸發(fā)器⑴與非門構(gòu)成①電路結(jié)構(gòu)&&RSQQ組合電路，無記憶功能圖4-1基本RS觸發(fā)器R=S=1⒈基本RS觸發(fā)器②工作原理(邏輯功能分析)圖4-1基本RS觸發(fā)器無意義禁止出現(xiàn)之約束項置1端(置位端)置0端(復位端)③特性表(狀態(tài)真值表)④特性方程表4-1基本RS觸發(fā)器特性表RSQn11001101說明Qn+1000001010101111置0保持01010101置1禁止⒈基本RS觸發(fā)器表4-1簡化特性表RSQn101Qn說明Qn+100011011置0保持××××置1禁止QQSR⑤邏輯符號⑥特點無CP，輸入的R、S隨時確定Q的狀態(tài)。⑦應(yīng)用各種觸發(fā)器基本單元直接置0、置1⒈基本RS觸發(fā)器動畫⑵或非門構(gòu)成①電路結(jié)構(gòu)⒈基本RS觸發(fā)器⒈基本RS觸發(fā)器②工作原理(邏輯功能分析)無意義禁止出現(xiàn)之約束項③特性表(狀態(tài)真值表)④特性方程表4-1基本RS觸發(fā)器特性表RSQn00011100說明Qn+11111000001011010保持置001010101置1禁止⒈基本RS觸發(fā)器QQSR⑤邏輯符號⑥畫波形圖⒈基本RS觸發(fā)器SRQQ表4-1基本RS觸發(fā)器特性表RSQn00011100說明Qn+11111000001011010保持置001010101置1禁止⑶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：Q②聲報警控制電路0故障信號10101010不發(fā)聲1101發(fā)聲如按下消音按鈕010101010不發(fā)聲⒉同步RS觸發(fā)器⑴或非門構(gòu)成①電路結(jié)構(gòu)基本RS觸發(fā)器控制門CP=0，將R、S信號封鎖。A=B=0；基本RS觸發(fā)器輸入為0時，保持原狀態(tài)不變。時鐘脈沖②工作原理⒉同步RS觸發(fā)器⑴或非門構(gòu)成②工作原理CP=1，門3、4打開，Q、Q受R、S信號控制。R=S=0R=0，S=1R=1，S=0R=S=1R、S同時由1→0時，狀態(tài)不定無意義⒉同步RS觸發(fā)器⑴或非門構(gòu)成③特性表表4-2同步RS觸發(fā)器特性表說明Qn+1SRCP保持Qn××0置00011置11101保持Qn001禁止0111CP=1期間有效④特性方程⒉同步RS觸發(fā)器⑵與非門構(gòu)成①電路結(jié)構(gòu)基本RS觸發(fā)器控制門時鐘脈沖②工作原理CP=0，將R、S信號封鎖。A=B=1；基本RS觸發(fā)器輸入為1時，保持原狀態(tài)不變。⒉同步RS觸發(fā)器⑵與非門構(gòu)成

②工作原理CP=1，門3、4打開，Q、Q受R、S信號控制。R=0，S=1R=1，S=0R=S=1R、S同時由1→0時，狀態(tài)不定無意義R=S=0⒉同步RS觸發(fā)器不變Qn××0說明Qn+1SRCP同步RS觸發(fā)器特性表置00011置11101不變Qn001禁止

1111⑵與非門構(gòu)成③特性表CP=1期間有效④特性方程⒉同步陡RS觸斬發(fā)器⑶與基垃本RS嫁觸發(fā)器泥的比較相同點析：特性方程忘是一樣的彼，即邏輯較功能一致膨；區(qū)別：基本RS叮，無時鐘辛控制，隨蛇時根據(jù)R、S信號確非定觸發(fā)兄器狀態(tài)哈；同步RS戲，有時鐘處控制，C愁P=1吃期間有效哨，R、S確定觸發(fā)護器狀態(tài)，按抗干擾能厚力比基本從RS強。⒉同步蠅RS觸俱發(fā)器⑷與或非羞門構(gòu)成CP=0，將R、S信號封鎖回。保持原狀邊態(tài)不變。CP=1R=S=0R=0，S=1R=1，S=0R=S=1R、S同時由薄1→0選時，狀循態(tài)不定無意義CP=敞1期間柳有效⒊同步塘D觸發(fā)舉器⑴電路結(jié)群構(gòu)同步R嘗S觸發(fā)跟器非門將溫兩輸入莖端合為頓D⑵邏輯符錦號⒊同步群D觸發(fā)構(gòu)器⑶工作暗原理CP=0，控紙制門3、殼4封鎖，概觸發(fā)器狀俘態(tài)不變。CP=1D=0，R=1，S=0D=1，R=0，S=1CP=器1期間別有效R=D，S=D⑷特性方宴程⒊同步D煎觸發(fā)器⑸特性表不變置0置1說明×01DQn01Qn+1011CP表4-4D觸發(fā)器特性表⒊同步D扇觸發(fā)器⑹與非堤門構(gòu)成CP=圍1⒊同步席D觸發(fā)栽器⑹CM謎OS晉TG門落與反相堤器構(gòu)成傳輸門C、C控制端由CP控制工作原嶺理CP=餓1保持原旗狀態(tài)導通截止CP=辰0導通截止⒊同步煌D觸發(fā)濫器⑹CMO俘STG牲門與反相藏器構(gòu)成特性表特性方吐程不變置0置1說明×01DQn01Qn+1100CP表4-4D觸發(fā)器特性表CP=債0期間揀有效⒊同步如D觸發(fā)置器D觸發(fā)器剩特點CP控孩制，無存約束在CP譜=1(媽或0)梳期間，Q隨D變化，游抗干擾迅能力不鞋理想。4.2雖邊用沿觸發(fā)發(fā)器增強抗宮干擾能蠅力，使卻觸發(fā)器姨狀態(tài)只狼在時鐘犯邊沿時姑由輸入市確定狀建態(tài)。⒈T際TL榨邊沿觸界發(fā)器⑴D觸掃發(fā)器①電路組興成②工作原刊理CP=0，門晴4、5封脈鎖?；綬輔S觸發(fā)憶器引入反饋線門6門3異步置復位端異步置復位端⒈TT然L邊沿鞠觸發(fā)器⑴D觸收發(fā)器②工作條原理D=0D=1⒈T能TL廢邊沿觸旗發(fā)器⑴D觸發(fā)勢器②工作原鑄理此時，門資5CP上升沿到皇來時，Q2、Q3的輸出都拘穩(wěn)定，D=0或置0⒈TT蛇L邊沿洪觸發(fā)器⑴D觸墓發(fā)器②工作熔原理由于Q3=0封噴鎖門6孔，D再變化，必也不會影最響Q3。置0門3⒈T窯TL舟邊沿觸框發(fā)器⑴D觸發(fā)辱器②工作脖原理此時，門境5CP上升沿到盤來前，D=1置1CP=1⒈T烈TL會邊沿觸廢發(fā)器⑴D觸發(fā)燒器②工作原反理封鎖門3赴、5，使置1由于D再變化，紡也不會影須響Q。⒈T陜TL泳邊沿觸遲發(fā)器⑴D觸鍋發(fā)器③特性撇表④特性零方程置0置1說明01D01Qn+1↑↑CP邊沿D觸發(fā)器特性表CP上升望沿到來后陶有效邊沿觸泊發(fā)器：香CP上染升沿前D的信號決挪定觸發(fā)器使狀態(tài)，其粘他時間D都無效簡，故稱貼為邊沿爸觸發(fā)器嗎，抗干勾擾能力壁極強。⒈T仰TL鐘邊沿觸班發(fā)器⑵JK觸柔發(fā)器CP=0時塊，門G3、G4、G5、G6封鎖，A=B=1，G5=G6=0，電碎路變成圖牽4-18膨，J、K不起作用徒。⒈TT紅L邊沿肚觸發(fā)器⑵JK寺觸發(fā)器CP↑到來亭時，CP=1G5、G6先打開,演設(shè)G5=1，并G6=0觸發(fā)器狀結(jié)態(tài)保持不菜變。⒈TT桃L邊沿褲觸發(fā)器⑵JK撓觸發(fā)器CP=1時并，自鎖灣，觸發(fā)吵器不變攏，J、K不起作晃用。CP↓時，舌先G5=G6=0，雪在A、B還未變受成全1奔的時間茂內(nèi)，觸態(tài)發(fā)器已薯按J、K狀態(tài)翻轉(zhuǎn)幻玉完畢。依靠與非糞門G3、G4的延時冰實現(xiàn)邊孫沿控制病，制造慕工藝要冬求很嚴壞。⒈TT召L邊沿戒觸發(fā)器⑵JK觸商發(fā)器⒈T號TL座邊沿觸午發(fā)器CP無效，狀態(tài)不變

JK全為0狀態(tài)不變J、K不同隨J(置0)J、K不同隨J(置1)JK全為1狀態(tài)翻轉(zhuǎn)0101001110

××0××1000001010011100101110111無效↓↓↓↓↓↓↓↓Qn+1

JKQn

CP

JK觸發(fā)器特性表說明CP下降梁沿有效邏輯功賢能描述避方法特性表拔(狀態(tài)亡真值表附)特性方收程驅(qū)動表：觸發(fā)器由輛現(xiàn)態(tài)Qn轉(zhuǎn)換到次秧態(tài)Qn+1四種情反況下，雜對S、R端輸入潑狀態(tài)的堡要求。狀態(tài)轉(zhuǎn)換李圖形象的表化示出觸發(fā)炒器狀態(tài)轉(zhuǎn)斜換的四種彎可能對輸專入端S、R狀態(tài)的迫要求。時序波壞形圖邏輯功上能描述吃方法驅(qū)動表狀態(tài)轉(zhuǎn)吹換圖×010010×00011011RSQn→Qn+1

同步RS觸發(fā)器驅(qū)動表⒉CM姨OS抬邊沿觸行發(fā)器用CMO微S電路也銅可以構(gòu)成現(xiàn)邊沿D、誤JK觸發(fā)暑器。CP↑CP↓有效⒉CMO煉S邊沿府觸發(fā)器用CM喘OS電加路也可郊以構(gòu)成朝邊沿D禿、JK瀉觸發(fā)器除。CP↑CP↓有效⑴主從欄觸發(fā)型業(yè)JK觸青發(fā)器反饋線反饋線互補時郵鐘控制勺主、從飯觸發(fā)器征不能同請時翻轉(zhuǎn)F主F從①基本結(jié)崇構(gòu)⒊其它毯結(jié)構(gòu)類押型觸發(fā)巖器動畫基本R-S觸發(fā)器導引電擴路反饋線1—置干1維持卷線2—阻捷塞置0粗信號線3—置道0維持據(jù)線4—阻塞筍置1信號兆線1234&G2&G1QQSDRD&G3&G4&G5&G6CPDSDRDRD⒊其它犧結(jié)構(gòu)類撞型觸發(fā)斃器⑵維持鉆阻塞D處觸發(fā)器動畫⒋其它棍邏輯功陪能觸發(fā)蟲器⑴T觸慘發(fā)器：將JK觸發(fā)器J，K兩端連在遠一起作為T輸入端，餐便得到了T觸發(fā)器影。⒋其它邏墾輯功能觸殼發(fā)器⑵T’觸發(fā)薪器：沙當T觸發(fā)器T端恒為1它時，即是T’觸發(fā)崖器。其特性傷方程為14.3約觸發(fā)器邏睛輯功能轉(zhuǎn)推換⑴RS觸言發(fā)器：在歉CP脈沖盟有效時，巖根據(jù)R、風S信號的乘不同，具妹有置0、置1和保持功能的電帆路。⑵D觸發(fā)答器：在C嚼P脈沖有默效時，根舍據(jù)D的不敲同，具有置1、置0功能的數(shù)電路。⑶JK賣觸發(fā)器掀：在C厚P脈沖貴有效時瓜，根據(jù)輪J、K兆信號的控不同，榮具有置1、置0、翻轉(zhuǎn)、保持功能的電鋼路。⑷T觸菊發(fā)器：杏在CP偵脈沖有廉效時，殊根據(jù)T胸的不同食，凡是酷具有保持和翻轉(zhuǎn)功能的電臣路。⑸T’書觸發(fā)器劍：在C稱P脈沖天有效時肆，只具姑有翻轉(zhuǎn)功能的塑電路。4.3浪觸發(fā)吹器邏輯染功能轉(zhuǎn)株換⒈D轉(zhuǎn)換為JKQn+1=D4.3糟觸發(fā)揮器邏輯良功能轉(zhuǎn)頌換⒉JK轉(zhuǎn)換為DQn+1=D1CPD作業(yè)：4-7，農(nóng)4-8，位4-9，輛4-14練習題匙1圖示電茶路由邊科沿JK托觸發(fā)器F1、F0和2線-斑4線譯碼蓋器74L趨S139荷組成，要篩求：在時狹鐘CP的負作用下，桶畫出Q1、Q0和F1、F2、F3、F4的波形黃(設(shè)Q1、Q0的初態(tài)為上0)。練習題1解：電路家中兩個邊界沿JK觸委發(fā)器均接嘆成D觸發(fā)桑器工作，忌且有D1=J1=Q0CP下降裂沿時觸發(fā)俘器的狀態(tài)粉更新，且萌其輸出Q1Q0作為2奏線-4飼線譯碼棒器74變LS1竭39的遵地址輸參入A1A0，練習題1CP脈沖艦既是兩個疤觸發(fā)器的出時鐘信號嗓，又是譯