第五章觸發(fā)器5.1

基本觸發(fā)器一、基本RS觸發(fā)器1．用與非門組成的基本RS觸發(fā)器（1）電路結構:由門電路組成的，它與組合邏輯電路的根本區(qū)別在于，電路中有反饋線，即門電路的輸入、輸出端交叉耦合。&&G1G2RSR

S（2）邏輯功能觸發(fā)器有兩個互補的輸出端，&&G1G2RS（3）波形分析例5.1.1

在用與非門組成的基本RS觸發(fā)器中，設初始狀態(tài)為0，已知輸入R、S的波形圖，畫出兩輸出端的波形圖。解：由表5.1.1知，當R、S都為高電平時，觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變；當S

變低電平時，觸發(fā)器翻轉為1

狀態(tài)；當R變低電平時，觸發(fā)器翻轉為

0狀態(tài)；不允許R、S同時為低電平。

RSQ

Q2．用或非門組成的基本RS觸發(fā)器S

R這種觸發(fā)器的觸發(fā)信號是高電平有效，因此在邏輯符號的輸入端處沒有小圓圈。G1G2≥1≥1RS波形分析：R

S

Q

Q基本觸發(fā)器的特點總結：有兩個互補的輸出端，有兩個穩(wěn)定的狀態(tài)。有復位（Q=0）、置位（Q=1）、保持原狀態(tài)三種功能。R為復位輸入端，S為置位輸入端，可以是低電平有效，也可以是高電平有效，取決于觸發(fā)器的結構。由于反饋線的存在，無論是復位還是置位，有效信號只需要作用很短的一段時間，即“一觸即發(fā)”。二、同步RS觸發(fā)器給觸發(fā)器加一個時鐘控制端CP，只有在CP端上出現(xiàn)時鐘脈沖時，觸發(fā)器的狀態(tài)才能變化。這種觸發(fā)器稱為同步觸發(fā)器。1．同步RS觸發(fā)器的電路結構&&CPG3G&&G1G2SR1S1R

C1CP2．邏輯功能當CP＝0時，控制門G3、G4關閉，觸發(fā)器的狀態(tài)保持不變。當CP＝1時，G3、G4打開，其輸出狀態(tài)由R、S端的輸入信號決定。同步RS觸發(fā)器的狀態(tài)轉換分別由R、S和CP控制，其中，R、S控制狀態(tài)轉換的方向；CP控制狀態(tài)轉換的時刻。&&CPG3G&&G1G2R

S3．觸發(fā)器功能的幾種表示方法觸發(fā)器的功能除了可以用功能表表示外，還有幾種表示方法：（1）特性方程由功能表畫出 圖得特性方程：011100××R010001

11

10n（2）狀態(tài)轉換圖狀態(tài)轉換圖表示觸發(fā)器從一個狀態(tài)變化到另一

個狀態(tài)或保持原狀不變時，對輸入信號的要求。01R=0S=1R=1S=0R=×S=0R=0S=×（3）驅動表驅動表是用表格的方式表示觸發(fā)器從一個狀態(tài)變化到另一個狀態(tài)或保持原狀態(tài)不變時，對輸入信號的要求。（4）波形圖觸發(fā)器的功能也可以用輸入輸出波形圖直觀地表示出來。CPRS

QQ4．同步觸發(fā)器存在的問題——空翻由于在CP=1期間，G3、G4門都是開著的，都能接收R、S信號，所以，如果在CP=1期間R、S發(fā)生多次變化，則觸發(fā)器的狀態(tài)也可能發(fā)生多次翻轉。在一個時鐘脈沖周期中，觸發(fā)器發(fā)生多次翻轉的現(xiàn)象叫做空翻。&&CPG3G&&G1G2R

SCPSRQ

有效翻轉空翻5.2

主從觸發(fā)器G1～G4組成從觸發(fā)器，G5～G8組成主觸發(fā)器。CP

與CP’互補，使兩個觸發(fā)器工作在兩個不同的時區(qū)內。一、主從RS觸發(fā)器1．電路結構由兩級同步RS觸發(fā)器串聯(lián)組成。&&3G4GG8G7CP&&G6&G5&1

9G主觸發(fā)器從觸發(fā)器'&&G1G2RS┌

┌1R

C1

1SCP2．工作原理，保持原狀態(tài)不變：主觸發(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)器被工作，接收R和S端的輸入信號。（2）當CP由1躍變到0時，即CP=0、CP’＝1。主觸發(fā)器被，輸入信號R、S不再影響主觸發(fā)器的狀態(tài)；從觸發(fā)器工作，接收主觸發(fā)器輸出端的狀態(tài)。特點：（1）主從觸發(fā)器的翻轉是在CP由1變0時刻（CP下降沿）發(fā)生的。（2）CP一旦變?yōu)?后，主觸發(fā)器被 ，其狀態(tài)不再受R、S影響，因此不會有空翻現(xiàn)象。二、主從JK觸發(fā)器主從RS觸發(fā)器的缺點：使用時有約束條件RS=0。1．電路結構&GG2Q

'&&G1&CP5&G4&&&Q

'16GG7QG8GG3Q

9JK為此，將觸發(fā)器的兩個互補的輸出端信號通過兩根反饋線分別引到輸入端的G7、

G8門，這樣，就構成了JK

觸發(fā)

器。CPQ┌

┌1K

C1

1JQ2．邏輯功能(1）功能表：（2）特性方程：1

100

1

001J010001

11

10n（3）狀態(tài)轉換圖（4）驅動表01J=0K=×J=1K=×J=×K=

1J=×K=0例5.2.1

已知主從JK觸發(fā)器J、K的波形，畫出輸出Q的波形圖（設初始狀態(tài)為0）。在畫主從觸發(fā)器的波形圖時，應注意以下兩點：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）判斷觸發(fā)器次態(tài)的依據(jù)是時鐘脈沖下降沿前一瞬間輸入端的狀態(tài)。CP

J

K123456Q3．主從T觸發(fā)器和T’觸發(fā)器如果將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：

TQnQn1

TQnCPQ┌

┌1K

C1

1JQTQ┌Q┌C1

1T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：1

4．主從JK觸發(fā)器存在的問題——一次變化現(xiàn)象由此看出，主從JK觸發(fā)器在CP=1期間，主觸發(fā)器只變化（翻轉）一次，這種現(xiàn)象稱為一次變化現(xiàn)象。例5.2.2

已知主從JK觸發(fā)器J、K的波形

，畫出輸出Q的波形圖（設初始狀態(tài)為0）。CPJK

=0Q5.3

邊沿觸發(fā)器一、維持—阻塞邊沿D觸發(fā)器1．D觸發(fā)器的邏輯功能D觸發(fā)器只有一個觸發(fā)輸入端D，因此，邏輯關系非常簡單；D觸發(fā)器的特性方程為：Qn+1=DD觸發(fā)器的狀態(tài)轉換圖：D觸發(fā)器的驅動表：0D=01D=0D=1D=12．維持—阻塞邊沿D觸發(fā)器的結構及工作原理（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)器的空翻現(xiàn)象。（2）維持—阻塞邊沿D觸發(fā)器為了克服空翻，并具有邊沿觸發(fā)器的特性，在原電路的基礎上引入三根反饋線L1、L2、L3。&&&&5G6G3G43

4

6&&G1G2DQQL1CPG

L2L3例5.3.1

已知維持—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，應注意以下兩點：觸發(fā)器的觸發(fā)翻轉發(fā)生在CP的上升沿。判斷觸發(fā)器次態(tài)的依據(jù)是CP上升沿前一瞬間輸入端D的狀態(tài)。根據(jù)D觸發(fā)器的功能表，可畫出輸出端Q的波形圖。CPD

12345Q（3）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。&Q&G3G1Q&&G2&Q5Q3CP&G5L2DQ6Q4G4G6SDRDRC11D

S∧RD

SDRD和SD不受CP和D信號的影響，具有最高的優(yōu)先級。二、CMOS主從結構的邊沿觸發(fā)器1．電路結構:由CMOS邏輯門和CMOS傳輸門組成主從D觸發(fā)器。CP

CP由于引入了傳輸門，該電路雖為主從結構，卻沒有一次變化問題，具有邊沿觸發(fā)器的特性。2．工作原理觸發(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關閉。主觸發(fā)器接收D信號。同時，TG3關閉，TG4開通，從觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變。（2）當CP由1變?yōu)?時，TG1關閉，TG2開通，主觸發(fā)器自保持。同時，TG3開通，TG4關閉，從觸發(fā)器接收主觸發(fā)器的狀態(tài)。CP

CP3

．具有直接置0端RD和直接置1端SD的CMOS邊沿D觸發(fā)器5.4

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。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。為主從型結構，CP下跳沿觸發(fā)。┌

┌

1K

1 R&C1&RD

K1

K2

K3J1CP2．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)。2SD2D

2CP

2RD2Q2Q二、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：1J1K

C1┌┌CPD

KQnQn1

JQnQn1

D

D(n（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。┌

┌1K

C1

1JCPT┌

┌1K

C1

1J1CP令T=1，即可得T’觸發(fā)器。

TQnQn1

TQn2．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。1D

C1∧≥1&&1CPJK（2）D→T圖（b）（3）D→T’圖（c）CP（b）1DC1∧=1C1∧1DCP（c）T三、觸發(fā)器應用舉例例5.4.1

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。

R

R+Vcc+5VAB

RCKADCDB330Ω330Ω330ΩDAKBKC&VGA&VOAVOBGC&GBOC”作用，使搶答電路工作更可靠、穩(wěn)利用觸發(fā)器的“定。