數(shù)字電子技術基礎第四章觸發(fā)器

第四章觸發(fā)器第一節(jié)觸發(fā)器的電路構造及任務特點作業(yè)4-24-34-11第一節(jié)觸發(fā)器的電路構造及任務特點一、根本RS鎖存器1．用與非門組成的根本RS鎖存器〔一〕電路構造和邏輯符號 鎖存器有兩個互補的輸出端，通常把Q端的形狀作為鎖存器的形狀輸入端低電平有效Q=1、=01形狀Q=0、=10形狀(二)邏輯功能分析不穩(wěn)定形狀的約束R=S=0同時吊銷時電路的形狀能夠有三種情況組合電路與時序電路的區(qū)別：組合電路在某時辰的輸出只決議于這時辰的輸入時序電路在某時辰的輸出決議于兩個要素：①這時辰的輸入；②這時辰以前的輸入。或者這樣說：②這時辰電路的形狀這時辰電路的形狀反映的是這時辰以前的電路的輸入的歷史幾個概念1形狀0形狀現(xiàn)態(tài)：Qn正在調查的瞬間電路所處的形狀次態(tài)：Qn+1以正在調查的瞬間為基準，下一個調查瞬間觸發(fā)器將要進入的形狀形狀：時序電路的最重要的概念〔三〕或非門構成的根本RS鎖存器輸入端高電平有效例在用與非門組成的根本RS鎖存器中，設初始形狀為0，已

知輸入R、S的波形圖，畫出兩輸出端的波形圖。解：由知，當R、S都為高電平常，鎖存器堅持原形狀不變；當S變低電平常，觸發(fā)器翻轉為1形狀；當R變低電平常，鎖存器翻轉為0形狀；不允許R、S同時為低電平。二、邏輯門控RS鎖存器〔一〕電路構造和邏輯符號〔二〕邏輯功能分析當CP=0時，G3和G4門被封鎖，輸入信號R、S不起作用，輸出全為1，根本RS鎖存器形狀不變。 當CP=1時，G3和G4門翻開，輸入信號R、S經(jīng)G3、G4門作用于根本RS鎖存器，使Q的形狀跟隨輸入形狀的變化而改動，其特性表如表4-3所示。當R=S=1時當CP由1變0時鎖存器的形狀不定?；蛘弋擟P=1時，R、S同時由1變0時鎖存器的形狀不定。(三)鎖存器功能的幾種描畫方法1．特性方程2．形狀轉換圖3．驅動表4．波形圖1．特性方程2．形狀轉換圖3．驅動表4．波形圖由于在CP=1期間，G3、G4門都是開著的，都能接納R、S信號，所以，假設在CP=1期間R、S發(fā)生多次變化，那么鎖存器的形狀也能夠發(fā)生多次翻轉。在一個時鐘脈沖周期中，鎖存器發(fā)生多次翻轉的景象叫做空翻。同步觸發(fā)器存在的問題——空翻

三、主從觸發(fā)器〔一〕主從RS觸發(fā)器主從觸發(fā)器的觸發(fā)翻轉分為兩個節(jié)拍：〔1〕當CP＝1時，CP’＝0，從觸發(fā)器被封鎖，堅持原形狀不變：主觸發(fā)器任務，接納R和S端的輸入信號?！?〕當CP由1躍變到0時，即CP=0、CP’＝1。主觸發(fā)器被封鎖，輸入信號R、S不再影響主觸發(fā)器的形狀；從觸發(fā)器任務，接納主觸發(fā)器輸出端的形狀。特點：〔1〕主從觸發(fā)器的翻轉是在CP由1變0時辰〔CP下降沿〕發(fā)生的。〔2〕CP一旦變?yōu)?后，主觸發(fā)器被封鎖，其形狀不再受R、S影響，因此不會有空翻景象?！?〕輸入端直接控制的問題曾經(jīng)處理主從RS觸發(fā)器的缺陷R、S不能同時為1，即有效的輸入電平主從JK觸發(fā)器可處理此問題〔二〕主從JK觸發(fā)器主從RS觸發(fā)器的缺陷：運用時有約束條件RS=0。 為此，將觸發(fā)器的兩個互補的輸出端信號經(jīng)過兩根反響線分別引到輸入端的G7、G8門，這樣，就構成了JK觸發(fā)器。(1〕功能表：〔2〕特性方程：〔3〕形狀轉換圖〔4〕驅動表知主從JK觸發(fā)器J、K的波形如下圖，畫出輸出Q的波形圖〔設初始形狀為0〕。在畫主從觸發(fā)器的波形圖時，應留意以下兩點：〔1〕觸發(fā)器的觸發(fā)翻轉發(fā)生在時鐘脈沖的觸發(fā)沿〔這里是下降沿〕?！?〕CP=1期間主觸發(fā)器接納，在CP下降沿的瞬間從觸發(fā)器翻轉。〔3〕一次變化問題。知主從JK觸發(fā)器J、K的波形如下圖，畫出輸出Q的波形圖〔設初始形狀為0〕。解：畫出輸出波形如圖示。主從JK觸發(fā)器的一次變化景象主從JK觸發(fā)器在CP=1期間，主觸發(fā)器在輸入發(fā)生多次變化的情況下，而其形狀只能變化〔翻轉〕一次，這種景象稱為一次變化景象。Q=0時J不能發(fā)生從0—1—0的變化，Q=1時K不能發(fā)生從0—1—0的變化，主從T觸發(fā)器和T’觸發(fā)器假設將JK觸發(fā)器的J和K相連作為T輸入端就構成了T觸發(fā)器。T觸發(fā)器特性方程：當T觸發(fā)器的輸入控制端為T=1時，稱為T’觸發(fā)器。T’觸發(fā)器的特性方程為：四、邊沿觸發(fā)器〔一〕CMOS主從構造的邊沿觸發(fā)器〔二〕維持阻塞觸發(fā)器〔三〕利用傳輸延遲的邊沿觸發(fā)器D觸發(fā)器的形狀轉換圖：D觸發(fā)器的驅動表：2．維持—阻塞邊沿D觸發(fā)器的構造及任務原理〔1〕同步D觸發(fā)器：該電路滿足D觸發(fā)器的邏輯功能，但有同步觸發(fā)器的空翻景象。〔2〕維持—阻塞邊沿D觸發(fā)器為了抑制空翻，并具有邊沿觸發(fā)器的特性，在原電路的根底上引入三根反響線L1、L2、L3。例5.3.1知維持—阻塞D觸發(fā)器的輸入波形，畫出輸出波形圖。解：在波形圖時，應留意以下兩點：〔1〕觸發(fā)器的觸發(fā)翻轉發(fā)生在CP的上升沿?！?〕判別觸發(fā)器次態(tài)的根據(jù)是CP上升沿前一瞬間輸入端D的形狀。根據(jù)D觸發(fā)器的功能表，可畫出輸出端Q的波形圖?！?〕觸發(fā)器的直接置0和置1端RD——直接置0端，低電平有效；SD——直接置1端；低電平有效。RD和SD不受CP和D信號的影響，具有最高的優(yōu)先級。二、CMOS主從構造的觸發(fā)器1．電路構造:由CMOS邏輯門和CMOS傳輸門組成主從D觸發(fā)器。由于引入了傳輸門，該電路雖為主從構造，卻沒有一次變化問題，具有邊沿觸發(fā)器的特性。2．任務原理觸發(fā)器的觸發(fā)翻轉分為兩個節(jié)拍：〔1〕當CP變?yōu)?時，TG1開通，TG2封鎖。主觸發(fā)器接納D信號。同時，TG3封鎖，TG4開通，從觸發(fā)器堅持原形狀不變。〔2〕當CP由1變?yōu)?時，TG1封鎖，TG2開通，主觸發(fā)器自堅持。同時，TG3開通，TG4封鎖，從觸發(fā)器接納主觸發(fā)器的形狀。3．具有直接置0端RD和直接置1端SD的CMOS邊沿D觸發(fā)器集成觸發(fā)器一、集成觸發(fā)器舉例1．TTL主從JK觸發(fā)器74LS72特點：〔1〕有3個J端和3個K端，它們之間是與邏輯關系。〔2〕帶有直接置0端RD和直接置1端SD，都為低電平有效，不用時應接高電平?！?〕為主從型構造，CP下跳沿觸發(fā)。74LS72的功能表

2．高速CMOS邊沿D觸發(fā)器74HC74

特點：〔1〕單輸入端的雙D觸發(fā)器?！?〕它們都帶有直接置0端RD和直接置1端SD，為低電平有效?！?〕為CMOS邊沿觸發(fā)器，CP上升沿觸發(fā)。3.集成觸發(fā)器的主要參數(shù)1.直流參數(shù)〔1〕電源電流ICC〔2〕低電平輸入電流IIL〔3〕高電平輸入電流IIH〔4〕輸出高電平VOH輸出低電平VOL2.開關參數(shù)〔1〕最高時鐘頻率fmax〔2〕對時鐘的延遲〔tCPLH和tCPHL〕〔3〕對直接置0置1端的延遲時間(tRLHtRHLtSLHtshl)二．集成觸發(fā)器的脈沖任務特性觸發(fā)器的脈沖任務特性是指觸發(fā)器對時鐘脈沖、輸入信號以及它們之間相互配合的的時間關系的要求。掌握這種任務特性對觸發(fā)器的運用非常重要?！?〕維持—阻塞D觸發(fā)器的脈沖任務特性。tset=2tpd。tset=2tpd?？梢钥闯?，該電路的建立時間為兩級與非門的延遲時間，即tset=2tpd。取tH=1tpd由圖可以看出，該電路的tCPLH=2tpd，tCPHL=3tpd，所以觸發(fā)器的tCPH≥tCPHL=3tpd?！?〕主從JK觸發(fā)器的脈沖任務特性。

在主從JK觸發(fā)器電路中，當時鐘脈沖CP上跳沿到達時，輸入信號J、K進入主觸發(fā)器，由于J、K和CP同時接到G7、G8門，所以J、K信號只需不遲于CP上跳沿即可，所以，tset=0。tCPH≥3tpd。tH=0。該電路的tCPLH=2tpd，tCPHL=3tpd，所以觸發(fā)器的tCPL≥tCPHL=3tpd。綜上所述，主從JK觸發(fā)器要求CP的最小任務周期Tmin=tCPH+tCPL三、觸發(fā)器功能的轉換1.用JK觸發(fā)器轉換成其他功能的觸發(fā)器〔1〕JK→D分別寫出JK觸發(fā)器和D觸發(fā)器的特性方程比較得：畫出邏輯圖：〔2〕JK→T〔T’〕寫出T觸發(fā)器的特性方程：與JK觸發(fā)器的特性方程比較，得：J=T，K=T。令T=1，即可得T’觸發(fā)器。2．用D觸發(fā)器轉換成其他功能的觸發(fā)器〔1〕D→JK寫出D觸發(fā)器和JK觸發(fā)器的特性方程：比較兩式，得：

畫出邏輯圖。

〔2〕D→T圖〔b〕〔3〕D→T’圖〔c〕

三、觸發(fā)器運用舉例設計一個3人搶答電路。3人A、B、C各控制一個按鍵開關KA、KB、KC和一個發(fā)光二極管DA、DB、DC。誰先按下開關，誰的發(fā)光二極管亮，同時使其他人的搶答信號無效。利用觸發(fā)器的“記憶〞作用，使搶答電路任務更可靠、穩(wěn)定。本章小結1．觸發(fā)器有兩個根本性質：〔1〕在一定條件下，觸發(fā)器可維持在兩種穩(wěn)定形狀〔0或1形狀〕之一而堅持不變；〔2〕在一定的外加信號作用下，觸發(fā)器可從一個穩(wěn)定形狀轉變到另一個穩(wěn)定形狀。2．描寫觸發(fā)器邏輯功能的方法主要有特性表、特性方程、驅動表、形狀轉換圖和波形圖(又稱時序圖)等。3．按照構造不同，觸發(fā)器可分為：(1)根本RS觸發(fā)器，為電平觸發(fā)方式。(2)同步觸發(fā)器，為脈沖觸發(fā)方式。