第5章觸發(fā)器（flip-flop）第5章觸發(fā)器（flip-flop）5.1概述5.2SR鎖存器5.3電平觸發(fā)的觸發(fā)器5.4脈沖觸發(fā)的觸發(fā)器5.5邊沿觸發(fā)的觸發(fā)器5.6觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法*

5.7觸發(fā)器的動(dòng)態(tài)特性5.1概述What？Why？——存儲(chǔ)1位二值信號(hào)的基本單元電路。——記憶功能，保存信號(hào)及運(yùn)算結(jié)果。（功能）5.1概述基本特點(diǎn)：3.

在輸入信號(hào)消失后，能將獲得的新?tīng)顟B(tài)保存下來(lái)。2.

根據(jù)不同的輸入信號(hào)可以置成1或0狀態(tài)。具有兩個(gè)穩(wěn)定邏輯狀態(tài)0和1;5.1概述分類——按觸發(fā)方式分電平觸發(fā)2.脈沖觸發(fā)3.邊沿觸發(fā)5.1概述分類——按邏輯功能分SR觸發(fā)器2.JK觸發(fā)器3.D觸發(fā)器4.T觸發(fā)器5.T’觸發(fā)器5.1概述分類——按存儲(chǔ)原理分靜態(tài)觸發(fā)器－自鎖存儲(chǔ)動(dòng)態(tài)觸發(fā)器－MOS柵極電容充放電無(wú)電荷為1有電荷為05.2SR鎖存器（Set-ResetLatch）一、電路結(jié)構(gòu)和邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)1狀態(tài)Q=1,Q’=00狀態(tài)Q=0,Q’=1置位端、置1端復(fù)位端、置0端二、工作原理當(dāng)SD＝1，RD＝0，Q＝1，Q’＝0當(dāng)SD＝0，RD＝0，輸出保持當(dāng)SD＝0，RD＝1，Q＝0，Q’＝1當(dāng)SD＝1，RD＝1，Q＝0，Q’＝0SDRD＝0約束條件：沒(méi)有觸發(fā)信號(hào)——鎖存器三、特性表次態(tài)—狀態(tài)變量0*11010101Q00Q*RDSD——含有狀態(tài)變量的真值表保持置1置0不定SDRDQQ*0000001110011011010001101100*1110*初態(tài)四、SR鎖存器—與非結(jié)構(gòu)1、結(jié)構(gòu)SDRD＝0約束條件：低電平有效2、特性表S’DR’DQQ*1100111101010111100010100001*0011*置1置0不定保持五、波形圖5.3電平觸發(fā)的觸發(fā)器Why？How？——為協(xié)調(diào)各部分的工作，常常要求某些電路同時(shí)工作?！枰粋€(gè)同步信號(hào)（觸發(fā)信號(hào)）叫做時(shí)鐘信號(hào)（CLOCK），簡(jiǎn)稱時(shí)鐘，用CLK表示。一、電路結(jié)構(gòu)和邏輯符號(hào)—同步SR觸發(fā)器SR鎖存器控制電路表示編號(hào)為1的控制信號(hào)不加o表示高電平有效二、動(dòng)作特點(diǎn)CLKSRQQ*0XX00XX110001001110011011010101111101111010111001*1*置1置0不定保持保持當(dāng)CLK＝0，輸出保持當(dāng)CLK＝1，輸出隨S、R變而變故稱電平觸發(fā)三、預(yù)置功能異步置1端異步置0端不受時(shí)鐘的控制例5.3.2特點(diǎn)：多次翻轉(zhuǎn)，抗干擾性很差干擾信號(hào)發(fā)生錯(cuò)誤動(dòng)作特點(diǎn)總結(jié)：當(dāng)CLK＝0，輸出保持;當(dāng)CLK＝1，輸出隨S、R變而變。這種控制方式稱為高電平觸發(fā)方式。加圈為低電平觸發(fā)方式。當(dāng)CLK＝1，輸出保持;當(dāng)CLK＝0，輸出隨S、R變而變。四、D觸發(fā)器（D型鎖存器）問(wèn)題：1、電路結(jié)構(gòu)2、邏輯符號(hào)解決：D觸發(fā)器SDRD＝0；約束條件單輸入問(wèn)題S＝DR＝D’3、特性表CLKDQQ*0X00X1100101110111置1置0保持0100114、動(dòng)作特點(diǎn)5.4脈沖觸發(fā)的觸發(fā)器目的：為了提高觸發(fā)器工作的可靠性，希望在每一個(gè)CLK周期里輸出端的狀態(tài)只能改變一次。

在電平觸發(fā)器的基礎(chǔ)上又設(shè)計(jì)出了脈沖觸發(fā)器（也稱主從觸發(fā)器）。實(shí)現(xiàn)：5.4脈沖觸發(fā)的觸發(fā)器一、電路結(jié)構(gòu)和工作原理從觸發(fā)器Master-SlaveSRFlip-Flop延遲輸出主觸發(fā)器1、主從RS觸發(fā)器當(dāng)CLK＝1，G7、G8門(mén)被打開(kāi)，主觸發(fā)器Qm狀態(tài)翻轉(zhuǎn)G3、G4門(mén)被封鎖，從觸發(fā)器Q狀態(tài)保持10①工作原理當(dāng)CLK＝，G7、G8門(mén)被封鎖，主觸發(fā)器Qm狀態(tài)保持G3、G4門(mén)被打開(kāi)，從觸發(fā)器Q狀態(tài)翻轉(zhuǎn)01當(dāng)CLK＝0，G7、G8門(mén)被封鎖，主觸發(fā)器Qm狀態(tài)保持G3、G4門(mén)被打開(kāi)，從觸發(fā)器Q狀態(tài)？01不變WhyQm保持工作原理－總結(jié)當(dāng)CLK＝1，G7、G8門(mén)被打開(kāi)，主觸發(fā)器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，G3、G4門(mén)被封鎖，從觸發(fā)器狀態(tài)保持；當(dāng)CLK＝，G7、G8門(mén)被封鎖，主觸發(fā)器狀態(tài)保持，G3、G4門(mén)被打開(kāi)，從觸發(fā)器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)；當(dāng)CLK＝0，G7、G8門(mén)被封鎖，主觸發(fā)器狀態(tài)保持，G3、G4門(mén)被打開(kāi)，從觸發(fā)器狀態(tài)不變；總結(jié)：脈沖觸發(fā)一時(shí)鐘周期內(nèi)只翻轉(zhuǎn)一次翻轉(zhuǎn)發(fā)生在CLK下降沿的時(shí)候②特性表1*01QQQ*RSCLK11100100×××CLKSRQQ*××××Q0000001110011011010001101101*1111*保持置1置0不定保持③動(dòng)作特點(diǎn)延遲輸出下降沿觸發(fā)上升沿觸發(fā)例5.4.1②仍要遵守SR＝0的約束條件解決方案：JK觸發(fā)器①

CLK＝1期間內(nèi)，Qm的狀態(tài)仍然會(huì)隨著S、R變化而變化。缺點(diǎn)：2、主從JK觸發(fā)器R＝KQS＝JQ’—滿足約束條件SR=JQ’KQ=0JKQ’主從QQmQ’mCLKSRJKQ’主從QQmQ’mCLKSRCLKSRQQ*××××Q0000001110011011010001101101*1111*10101010×Q1111101001010000×××Q*KJCLKS＝JQ’R＝KQQ01110010保持置1置0翻轉(zhuǎn)保持例5.4.2CLKJKQmQCLKKJQmQCLK＝1期間，主觸發(fā)器只會(huì)翻轉(zhuǎn)一次，稱為一次翻轉(zhuǎn)主從JK觸發(fā)器二、脈沖觸發(fā)方式的動(dòng)作特點(diǎn)1、觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)分兩步動(dòng)作①CLK＝1，主觸發(fā)器接收信號(hào)②

CLK期間，從觸發(fā)器動(dòng)作；2、CLK＝1期內(nèi)，輸入信號(hào)對(duì)主觸發(fā)器的控制作用。CLK＝1若JK都沒(méi)變，則只要看時(shí)的輸入信號(hào)若JK變了，則記住一次翻轉(zhuǎn)的特點(diǎn)②

對(duì)JK，具有一次翻轉(zhuǎn)的特點(diǎn)①對(duì)RS，輸入信號(hào)都對(duì)主觸發(fā)器起控制作用例5.4.35.5邊沿觸發(fā)的觸發(fā)器目的：為了提高觸發(fā)器的可靠性，增強(qiáng)抗干擾能力，希望觸發(fā)器的次態(tài)僅僅取決于CLK信號(hào)下降沿（或上升沿）到達(dá)時(shí)刻輸入信號(hào)的狀態(tài)。方案：邊沿觸發(fā)（edge-triggered）的觸發(fā)器。種類：電平觸發(fā)的D觸發(fā)器構(gòu)成的邊沿觸發(fā)器*維持阻塞觸發(fā)器*利用門(mén)電路傳輸延遲時(shí)間的邊沿觸發(fā)器5.5邊沿觸發(fā)的觸發(fā)器一、電平觸發(fā)器構(gòu)成的邊沿觸發(fā)器1、原理性框圖CLK＝0FF1開(kāi)通，Q1隨D變而變，F(xiàn)F2保持；FF1保持，F(xiàn)F2開(kāi)通，Q＝Q1；CLK＝1FF1保持，F(xiàn)F2開(kāi)通，不變CLK＝10012、實(shí)際CMOS邊沿D觸發(fā)器CLK＝01001Q1＝D，Q保持CLK＝0110Q1保持，Q＝Q1＝DCLK＝1Q1、Q保持110111010000Q×××Q*QDCLK3、邏輯符號(hào)邊沿觸發(fā)上升沿觸發(fā)下降沿觸發(fā)4、帶異步置位和復(fù)位功能高電平有效二、動(dòng)作特點(diǎn)②Q*僅取決于CLK邊沿時(shí)的輸入信號(hào)，而與之前、后的狀態(tài)無(wú)關(guān)。①

Q的變化發(fā)生在CLK的上升沿或下降沿例5.5.15.6觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法5.6.1觸發(fā)器按邏輯功能的分類5.6.2觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和邏輯功能、觸發(fā)方式的關(guān)系5.6.1觸發(fā)器按邏輯功能的分類一、SR觸發(fā)器二、JK觸發(fā)器三、T觸發(fā)器和T’觸發(fā)器四、D觸發(fā)器五、不同功能觸發(fā)器的相互轉(zhuǎn)換一、SR觸發(fā)器1、特性表1*11010101Q00Q*RSSRQQ*0000001110011011010001101101*1111*

—凡在CLK作用下邏輯功能符合下述特性表的觸發(fā)器都屬于SR觸發(fā)器。2、SR的特性方程

化簡(jiǎn)：S

RQQ*0000001110011011010001101101*1111*3、SR的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖S

RQQ*0000001110011011010001101101*1111*狀態(tài)轉(zhuǎn)換方向表兩個(gè)狀態(tài)狀態(tài)轉(zhuǎn)換條件S=1,R=0S=0,R=0二、JK觸發(fā)器1、特性表Q’11010101Q00Q*KJJ

KQQ*00000011100110110100011011011110

—凡在CLK作用下邏輯功能符合下述特性表的觸發(fā)器都屬于JK觸發(fā)器。2、JK的特性方程JKQQ*000000111001101101000110110111103、JK的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖三、T和T’觸發(fā)器1、特性表

—具有保持和翻轉(zhuǎn)功能的觸發(fā)器稱T觸發(fā)器011101110000Q*QTTQ*

0Q

1Q’—保持—翻轉(zhuǎn)2、T的特性方程3、T的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖TQ*

0Q

1Q’當(dāng)J＝K＝T時(shí)，JK觸發(fā)器就構(gòu)成T觸發(fā)器；——T’觸發(fā)器當(dāng)T＝1（即T接至固定的高電平）時(shí)，則四、D觸發(fā)器1、特性表111101010000Q*QD置0置13、特性方程2、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖五、不同功能觸發(fā)器的相互轉(zhuǎn)換

JK觸發(fā)器的功能最強(qiáng)，包含了SR、D、T觸發(fā)器所有的功能；

目前生產(chǎn)的觸發(fā)器定型的只有D和JK觸發(fā)器；

可用JK和D觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)其它功能觸發(fā)器。D——JK，T，T’；JK－D，T，T’轉(zhuǎn)換方法將已知觸發(fā)器的特性方程和待求的觸發(fā)器的特性方程進(jìn)行比較；得到驅(qū)動(dòng)方程；連圖思考：如何用T觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)JK觸發(fā)器5.6.2觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和邏輯功能、觸發(fā)方