rs觸發(fā)器知識(shí)講座.ppt

1、觸發(fā)概要，天馬行空官方博客： QQ:1318241189； QQ群： 175569632、觸發(fā)器的概要、數(shù)字系統(tǒng)中，為了構(gòu)成實(shí)現(xiàn)各種功能的邏輯電路，除了實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算的邏輯門(mén)之外，還需要能夠保存信息的邏輯設(shè)備。 觸發(fā)器是具有存儲(chǔ)功能的電子器件，具有1 )兩個(gè)互補(bǔ)輸出端子q和q的特征。 可以存儲(chǔ)1位的二進(jìn)制代碼。 2 )有兩種穩(wěn)定的狀態(tài)。 通常，將Q=1和Q=0稱(chēng)為“1”狀態(tài)，將Q=0和Q=1稱(chēng)為“0”狀態(tài)。 輸入信號(hào)不變時(shí)，觸發(fā)的狀態(tài)穩(wěn)定不變。 3 )一個(gè)輸入信號(hào)使得觸發(fā)可以從一種穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變到另一種穩(wěn)態(tài)。 通常，將輸入信號(hào)作用之前的狀態(tài)稱(chēng)為當(dāng)前狀態(tài)，表記為Qn和Qn，將輸入信號(hào)作用之后的狀態(tài)稱(chēng)為觸

2、發(fā)器的次狀態(tài)，并表記為Qn 1和Qn 1。 為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，一般省略現(xiàn)實(shí)的上標(biāo)n，用q和q表示現(xiàn)實(shí)。 很明顯，二次狀態(tài)是當(dāng)前狀態(tài)和輸入的函數(shù)。 天馬行空官方博客： QQ:1318241189； QQ群： 175569632、基本的R-S觸發(fā)器、觸發(fā)器的種類(lèi)很多，但在其結(jié)構(gòu)上是在邏輯門(mén)上加上適當(dāng)?shù)姆答伨€(xiàn)進(jìn)行結(jié)合的。 下面介紹一些常見(jiàn)的集成觸發(fā)器，在討論時(shí)以觸發(fā)方式為線(xiàn)索，重點(diǎn)研究它們的外部動(dòng)作特性。 基本R-S觸發(fā)器是直接復(fù)位-置位觸發(fā)器的簡(jiǎn)稱(chēng)，因?yàn)槭菢?gòu)成各種觸發(fā)器的基本部件，所以被稱(chēng)為基本R-S觸發(fā)器。 如果是由NAND門(mén)構(gòu)成的基本R-S觸發(fā)器、基本R-S觸發(fā)器、工作原理a.r=1、S=1，則觸

3、發(fā)器保持原狀。 觸發(fā)器的原始狀態(tài)為“1”狀態(tài)(Q=0； Q=1)。 由于與門(mén)G2的輸出端子是0，所以反饋至與門(mén)G1的輸入端子，使q為1，并反饋至與門(mén)G2的輸入端子，使G2的兩個(gè)輸入端子都為1，以使得輸出q為0。 如果b.r=1，S=1，則觸發(fā)器保持原來(lái)的狀態(tài)。 使觸發(fā)的原始狀態(tài)為“0”狀態(tài)。 由于“與非”門(mén)G1的輸出端為0，將其反饋至“與非”門(mén)G2的輸入端，其中q保持為1，并且q保持為1，將其反饋至“與非”門(mén)G1的輸入端。由于G1的兩個(gè)輸入端均維持為1，因此，輸出q為0，其中R=1且S=1沒(méi)有輸入信號(hào)如果基本R-S觸發(fā)器、c.r=1、S=0，則觸發(fā)器為“1”狀態(tài)。 無(wú)論觸發(fā)器在何種狀態(tài)下，如果

4、s為0，則NAND門(mén)G2的輸出端必定為1，被反饋至NAND門(mén)G1的輸入端，但此時(shí)由于門(mén)G1的另一個(gè)輸入端r也為1，故門(mén)G1的輸出端q為0，觸發(fā)狀態(tài)為1。 這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為觸發(fā)器組1。 d.r=0、S=1時(shí)，觸發(fā)器變?yōu)椤?”狀態(tài)。 這是因?yàn)?，無(wú)論觸發(fā)器處于怎樣的狀態(tài)，r側(cè)的低電平或負(fù)脈沖一定會(huì)使觸發(fā)器的狀態(tài)為0。 這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為觸發(fā)器組0。 不允許e.r=0，S=0。 如果r與s端子同時(shí)施加負(fù)脈沖或低電平，則兩個(gè)NAND門(mén)的輸出q與q都成為高電平，所以觸發(fā)器的兩個(gè)輸出端子的狀態(tài)應(yīng)破壞互補(bǔ)的邏輯關(guān)系。 此外，如果兩個(gè)輸入端子的低電平同時(shí)被取消，則觸發(fā)器的狀態(tài)變得不確定。 因此，r和s不能同時(shí)為0。 基本

5、R-S觸發(fā)器、邏輯功能及其描述基本R-S觸發(fā)器狀態(tài)表bmp-rs基本R-S.htm，Qn 1=S RQ約束： R S=1，基本r- Qn 1=S RQ約束： RS=0，基本r-s(NAND門(mén))觸發(fā)器的總結(jié)兩個(gè)輸出端子q總是反轉(zhuǎn)，并且在Q=1時(shí)，當(dāng)Q=0 Q=0時(shí)，Q=1，反之亦然。 這有兩種狀態(tài)： Q=1時(shí)稱(chēng)為1狀態(tài)，Q=0時(shí)稱(chēng)為0狀態(tài)，正好表示二進(jìn)制的1和0。 有2個(gè)輸入端子r和s端子，R=S=1時(shí)，即沒(méi)有輸入信號(hào)時(shí)，基本的R-S觸發(fā)器的輸出為1狀態(tài)時(shí)，始終保持1狀態(tài)，輸出為0狀態(tài)時(shí)，始終保持0狀態(tài)。 這就是觸發(fā)器的記憶功能。(不變)無(wú)論基本R-S觸發(fā)器是1狀態(tài)還是0狀態(tài)，如果S=0，R=1

6、，則變換為1狀態(tài)(組1 )，如果R=0，則變?yōu)?狀態(tài)(組0 )。 也就是說(shuō)，外部信號(hào)可以通過(guò)輸入端子r、s改變基本的R-S觸發(fā)器的狀態(tài)。 也就是說(shuō)，基本的R-S觸發(fā)器有接收外部信息的能力。 另外，基本R-S(NAND門(mén))觸發(fā)的總結(jié)可以經(jīng)由q端子或q端子向外部輸出基本r-s觸發(fā)是1狀態(tài)還是0狀態(tài)，這是信息傳達(dá)能力。 R=S=0時(shí)，q和q的輸出都是1，這打破了q和q永遠(yuǎn)是反相的規(guī)則。 不允許R=S=0，因?yàn)檫@不是觸發(fā)器正常工作的狀態(tài)。 這就是限制，可以用R S=1來(lái)表示。 基本的R-S觸發(fā)器沒(méi)有同步脈沖輸入端子，異步動(dòng)作。 當(dāng)r或s從1變?yōu)?時(shí)，觸發(fā)器的輸出端q和q可能會(huì)立即變化。 也就是說(shuō)，因?yàn)?/p>

7、有直接復(fù)位、設(shè)定的功能，所以是各種性能完備的觸發(fā)器的基本構(gòu)成要素。 但是，由于r、s間的制約關(guān)系，其使用有一定的限制。 時(shí)鐘控制觸發(fā)器、基本的R-S觸發(fā)器的特征之一是直接控制，輸入信號(hào)出現(xiàn)時(shí)觸發(fā)器的狀態(tài)發(fā)生變化。 但是，在實(shí)際的應(yīng)用中，要求在時(shí)鐘脈沖控制的恒定時(shí)刻動(dòng)作輸入信號(hào)的作用，所以將時(shí)鐘控制信號(hào)追加到觸發(fā)器的輸入端子，觸發(fā)器的狀態(tài)的變化由時(shí)鐘脈沖和輸入信號(hào)決定。 時(shí)鐘脈沖確定觸發(fā)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換的定時(shí)(何時(shí)轉(zhuǎn)換)，而輸入信號(hào)確定觸發(fā)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換的方向(如何轉(zhuǎn)換)。 具有這種時(shí)鐘脈沖控制的觸發(fā)器被稱(chēng)為時(shí)鐘控制觸發(fā)器。 一般的4種時(shí)鐘控制觸發(fā)器時(shí)鐘控制R-S觸發(fā)器d觸發(fā)器J-K觸發(fā)器t觸發(fā)器。 時(shí)鐘

8、控制R-S觸發(fā)器的邏輯圖：由4個(gè)NAND門(mén)構(gòu)成。 時(shí)鐘控制觸發(fā)器是根據(jù)時(shí)鐘控制R-S觸發(fā)器的邏輯圖可知，在基本R-S觸發(fā)器(G1和G2)之下追加了兩個(gè)NAND門(mén)G3、G4的控制門(mén)。 其操作原理在時(shí)鐘信號(hào)c未到達(dá)時(shí)即時(shí)鐘控制端C=0時(shí)，門(mén)G3、G4被鎖定。 此時(shí)，無(wú)論r、s側(cè)的輸入是怎樣的值，門(mén)G3、G4的輸出都為1，觸發(fā)狀態(tài)不變。 若時(shí)鐘信號(hào)c到來(lái)，即時(shí)鐘控制端子C=1，則門(mén)G3、G4打開(kāi)。 此時(shí)，通過(guò)控制柵G3和G4使輸入r和s端的值作用于上面的基本R-S觸發(fā)器。 即，R=0、S=0時(shí)控制柵極G3、G4的輸出全部為1，觸發(fā)狀態(tài)不變。 R=0、S=1時(shí)的控制柵極G3、G4的輸出分別為1和0，觸

9、發(fā)狀態(tài)為1。 時(shí)鐘控制觸發(fā)器在R=1、S=0時(shí)控制門(mén)G3、G4的輸出分別被置為0與1，觸發(fā)器狀態(tài)被置為0。 R=1、S=1時(shí)，控制門(mén)G3、G4的輸出都為0，觸發(fā)狀態(tài)不確定，因此不允許。 因此，在這種觸發(fā)器的動(dòng)作過(guò)程中，c控制變換時(shí)間，r、s決定變換后的狀態(tài)，c可知時(shí)序信號(hào)c和輸入信號(hào)r、s是協(xié)作的。 因此，被稱(chēng)為時(shí)鐘控制R-S觸發(fā)器。 其中Qn 1=S RQ約束條件表示RS=0、時(shí)鐘控制觸發(fā)器、時(shí)鐘控制觸發(fā)器，且在上述表中，q指示時(shí)鐘c起作用之前的狀態(tài)，即當(dāng)前狀態(tài)在時(shí)鐘控制觸發(fā)器中，時(shí)鐘信號(hào)c是一定的時(shí)間基準(zhǔn)，通常不作為輸入信號(hào)進(jìn)入表中。 描述觸發(fā)功能時(shí)，僅考慮時(shí)鐘作用(C=1)的情況。 可通

10、過(guò)狀態(tài)表繪制時(shí)鐘控制R-S觸發(fā)器的狀態(tài)圖。 特征：時(shí)鐘控制R-S觸發(fā)器解決了對(duì)觸發(fā)器的動(dòng)作進(jìn)行定時(shí)控制的問(wèn)題，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是輸入信號(hào)仍然有制約條件，即r、s不同時(shí)為1，“空轉(zhuǎn)”(計(jì)數(shù)時(shí)以一個(gè)時(shí)鐘計(jì)數(shù)多個(gè)的錯(cuò)誤) d觸發(fā)器、d觸發(fā)器如右圖所示那樣稍微修正時(shí)鐘控制R-S觸發(fā)器的控制電路，克服了時(shí)鐘控制R-S觸發(fā)器在輸入端同時(shí)為1時(shí)的狀態(tài)不確定的問(wèn)題。d觸發(fā)器的工作原理：沒(méi)有時(shí)鐘脈沖時(shí)，即C=0時(shí)，控制電路被阻斷，即使輸入端d的值與非門(mén)G3、G4的輸出一起為1，觸發(fā)器的狀態(tài)也不變。 在時(shí)鐘脈沖未作用時(shí)，即C=1時(shí)，如果D=0，則門(mén)G4的輸出為1，門(mén)G3的輸出為0，觸發(fā)器為0。 如果D=1，則柵極

11、G4的輸出成為0，柵極G3的輸出成為1，因此在作用時(shí)鐘時(shí)，d觸發(fā)器的狀態(tài)的變化僅依賴(lài)于輸入信號(hào)d，與現(xiàn)狀無(wú)關(guān)。 二次方程可以維持Qn 1=D、d觸發(fā)、塊d觸發(fā)，而右上圖是d觸發(fā)狀態(tài)圖。 上述d觸發(fā)器仍然存在“空轉(zhuǎn)”現(xiàn)象。 因此，在時(shí)鐘工作的期間請(qǐng)求輸入信號(hào)d不變化。 為了進(jìn)一步解決“空轉(zhuǎn)”問(wèn)題，實(shí)際上廣泛使用的集成d觸發(fā)器通常采用保持塊的結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為保持塊的d觸發(fā)器。 維持典型的方塊d的邏輯視圖如右下圖所示。 RD和SD分別直接放置在“0”端和直接放置在“1”端。 這些都在低電平有效，即在不直接設(shè)定“0”和“1”時(shí)維持高電平。 保持塊d觸發(fā)器。 該觸發(fā)器在時(shí)鐘脈沖未到來(lái)(C=0)時(shí)，無(wú)論d側(cè)的狀

12、態(tài)如何變化，都維持原來(lái)的狀態(tài)。 在該觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖到來(lái)(C=1)時(shí)，通過(guò)維持閉塞線(xiàn)路的作用，觸發(fā)器在時(shí)鐘脈沖的觸發(fā)器的上升沿可靠地輸入d輸入端的數(shù)據(jù)，但在上升沿之后的時(shí)鐘期間，d的值可以任意變更由于利用了脈沖的邊緣作用和維持阻塞的作用，有效地防止了“空轉(zhuǎn)”現(xiàn)象。 其詳細(xì)說(shuō)明可以用異步時(shí)序電路的理論來(lái)說(shuō)明。 參照例6-6。 另外，維持塊d的觸發(fā)器，在時(shí)鐘C=0時(shí)，柵極3和柵極4的輸出s=r=1，所以觸發(fā)器的狀態(tài)不變。 其中，當(dāng)D=0時(shí)，柵極6的輸出為1，柵極5的輸出為0。相反，當(dāng)D=1時(shí)，柵極6的輸出為0，柵極5的輸出為1。 當(dāng)時(shí)鐘c從0變?yōu)?的上升沿(C: 01 )時(shí)，r=0，s=1使觸發(fā)器

13、為0，如D=0(門(mén)6=1，門(mén)5=0)。 相反，因?yàn)镈=1(柵極6=0，柵極5=1)，所以在r=1、s=0時(shí)將觸發(fā)器設(shè)定為1。 維持塊d的觸發(fā)器在時(shí)鐘C=1期間，信號(hào)d起作用，維持線(xiàn)和塊線(xiàn)完全起作用。 當(dāng)r=0且s=1時(shí)，在方程式(3)中設(shè)定0維持線(xiàn)，將柵極6的輸出設(shè)為1，并且將柵極4的輸出持續(xù)設(shè)為0(r=0)。 (4)通過(guò)在組1中堵塞線(xiàn)使門(mén)5的輸出為0，使門(mén)3的繼續(xù)輸出為1(s=1)。 相反，當(dāng)r=1和s=0時(shí)，在方程(1)中設(shè)置1維持線(xiàn)，將柵極5的輸出設(shè)為1，并且將柵極3的輸出持續(xù)設(shè)為0 (s=0)； (2)通過(guò)放置0塊線(xiàn)，將柵極4的連續(xù)輸出設(shè)為1(r=1)。 (1)組1維持線(xiàn)(2)組0閉塞

14、線(xiàn)(3)組0維持線(xiàn)(4)組1閉塞線(xiàn)、J-K觸發(fā)器(原理)，為了解決RS觸發(fā)器的制約條件問(wèn)題，除了使用d觸發(fā)器以外，解決問(wèn)題的另一方法是結(jié)構(gòu)j-的右圖其中s=(JQ)=J Q，r=(KQ)=K Q。 J-K觸發(fā)器(原理)從J-K觸發(fā)器的狀態(tài)表可知，r和s都不等于0，即沒(méi)有約束。 盡管、Qn 1=JQ KQ，但是仍然存在上述觸發(fā)僅是原理型的空轉(zhuǎn)問(wèn)題。J-K觸發(fā)器(原理)、動(dòng)作原理：1)時(shí)鐘脈沖未到來(lái)(C=0)時(shí)，無(wú)論輸入端j和k如何變化，控制門(mén)G3和G4的輸出都為1。 觸發(fā)器保持原狀態(tài)。 2 )在時(shí)鐘脈沖到來(lái)(C=1)時(shí)分為4種情況進(jìn)行討論a )輸入J=0、K=0時(shí)，無(wú)論觸發(fā)原理為何種狀態(tài)，控制門(mén)

15、G3和G4的輸出都為1，觸發(fā)狀態(tài)不變。 b )當(dāng)輸入J=0，K=1時(shí)，如果原本狀態(tài)為0，則控制柵極G3和G4的輸出都為1，觸發(fā)保持為0。 處于狀態(tài)1的控制柵極G3的輸出基本上為0，且柵極G4的輸出都為1。 即，使觸發(fā)狀態(tài)為0。 即，輸入JK=01時(shí)，觸發(fā)子類(lèi)型必定為0狀態(tài)。 在J-K觸發(fā)器(原理)、c )輸入J=1、K=0時(shí)，原本是0的狀態(tài)，控制門(mén)G3的輸出為1，門(mén)G4的輸出為0，觸發(fā)器的狀態(tài)為1。 原本為1狀態(tài)，門(mén)G3和門(mén)G4的輸出都為1，觸發(fā)保持1狀態(tài)。 也就是說(shuō)，輸入JK=10時(shí)，觸發(fā)器的下一個(gè)狀態(tài)必定為1狀態(tài)。d )當(dāng)輸入J=1、K=1時(shí)，原本是0狀態(tài)，控制門(mén)G3的輸出為1，門(mén)G4的輸

16、出為0，觸發(fā)狀態(tài)為1，原本是1狀態(tài)，門(mén)G3的輸出為0，門(mén)G4的輸出為1，觸發(fā)被置位為0狀態(tài)。 也就是說(shuō)，輸入JK=11時(shí)，觸發(fā)器的子類(lèi)型與現(xiàn)狀相反。主從J-K觸發(fā)器、原理J-K觸發(fā)器沒(méi)有制約條件，但j、k可以同時(shí)為1，但j、k同時(shí)為1時(shí)，有可能發(fā)生觸發(fā)。 即，在一個(gè)時(shí)鐘期間中，觸發(fā)器多次觸發(fā)器，線(xiàn)路的動(dòng)作不可靠。 因此，進(jìn)一步改進(jìn)原理J-K觸發(fā)器，使觸發(fā)器在1個(gè)時(shí)鐘脈沖期間內(nèi)最多反轉(zhuǎn)1次。 此改進(jìn)的J-K觸發(fā)器之一是主從J-K觸發(fā)器。 主從J-K觸發(fā)器通過(guò)上和下兩個(gè)時(shí)鐘控制R-S觸發(fā)器，分別稱(chēng)為從觸發(fā)器和主觸發(fā)器。 主觸發(fā)器的輸出是從觸發(fā)器的輸入，從觸發(fā)器的輸出反饋到主觸發(fā)器的輸入。 主、從兩

17、個(gè)觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖反轉(zhuǎn)。 圖中的RD和SD分別直接為0端和1端。 在邏輯符號(hào)中的時(shí)鐘端的小圓指示觸發(fā)狀態(tài)的改變出現(xiàn)在時(shí)鐘脈沖的后沿(下降沿)。從站J-K觸發(fā)器、從站J-K觸發(fā)器的工作原理：時(shí)鐘脈沖未來(lái)時(shí)，主觸發(fā)器被阻止，從站觸發(fā)器由主觸發(fā)器的狀態(tài)決定，兩者的狀態(tài)相同。 時(shí)鐘脈沖到來(lái)后，在時(shí)鐘的上升沿(上升沿)接收輸入信號(hào)，暫時(shí)存儲(chǔ)在主觸發(fā)器中，此時(shí)從觸發(fā)器被阻止，保持原狀態(tài)。 在時(shí)鐘脈沖的下降沿(下降沿)，主觸發(fā)器的狀態(tài)傳遞到從觸發(fā)器，從觸發(fā)器輸出(即觸發(fā)器輸出整體)成為新的狀態(tài)，此時(shí)主觸發(fā)器本身受輸入信號(hào)的變化的影響也就是說(shuō)，該觸發(fā)是“前采樣、后邊緣固定站”。 由于整個(gè)觸發(fā)器的狀態(tài)更新發(fā)生在

18、時(shí)鐘脈沖的后沿，解決了“空轉(zhuǎn)”問(wèn)題。主從J-K觸發(fā)器、動(dòng)作原理的更詳細(xì)的說(shuō)明：時(shí)鐘C=0、門(mén)7和門(mén)8被阻斷，主觸發(fā)器無(wú)法接收j、k信號(hào)，主觸發(fā)器的狀態(tài)不變，C=1、門(mén)3和門(mén)4打開(kāi)，從動(dòng)時(shí)鐘信號(hào)c從0到1并且C=1，其中，柵極7和柵極8打開(kāi)，并且主觸發(fā)器的狀態(tài)根據(jù)j、k的值而改變，Qn 1=JQ KQ。 此時(shí)，由于C=0，門(mén)3和門(mén)4被阻斷，因此，與觸發(fā)的狀態(tài)不變，原來(lái)的狀態(tài)，也就是觸發(fā)整體的狀態(tài)也不變，只有主觸發(fā)暫時(shí)存儲(chǔ)j、k的變化。 這個(gè)解決了空轉(zhuǎn)問(wèn)題。 時(shí)鐘信號(hào)c從1改變?yōu)?，切斷了柵極7和柵極8，主觸發(fā)器的狀態(tài)不再改變。 另一方面，門(mén)3的門(mén)4打開(kāi)，主觸發(fā)器的狀態(tài)被傳送到從觸發(fā)器，主從觸發(fā)器的一轉(zhuǎn)換周期完成。 主從J-K觸發(fā)器沒(méi)有限制，沒(méi)有空轉(zhuǎn)等優(yōu)點(diǎn)，使用方便，應(yīng)用廣泛。 t觸發(fā)器將J-K觸發(fā)器的j端子和k端子連接，如果連接的輸入端子用符號(hào)t表示，