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文檔簡介
觸發(fā)器特點:觸發(fā)器分類:觸發(fā)器外部邏輯功能、觸發(fā)方式。能夠存儲一位二進制信息的基本單元。1.有兩個能夠保持的穩(wěn)定狀態(tài),分別用來表示邏輯0和邏輯1。2.在適當(dāng)輸入信號作用下,可從一種狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到另一種狀態(tài);在輸入信號取消后,能將獲得的新狀態(tài)保存下來。按觸發(fā)方式分:電位觸發(fā)方式、時鐘觸發(fā)方式按邏輯功能分:R-S觸發(fā)器、D觸發(fā)器、J-K觸發(fā)器和T觸發(fā)器組合電路:不含記憶元件、無反饋、輸出與原來狀態(tài)無關(guān)集成觸發(fā)器觸發(fā)器:按電路結(jié)構(gòu)分:基本型、主從型、維持阻塞型和邊沿型等時序電路:含記憶元件、有反饋、輸出與原來狀態(tài)有關(guān)4.1基本RS觸發(fā)器11101101一、電路圖與邏輯符號(2)由兩個“與非”門構(gòu)成的R-S觸發(fā)器電路圖RD=1,SD=1,Q=0:=1兩個穩(wěn)定狀態(tài):RD=1,SD=1,Q=1:=0RD,SD:輸入RD、SD為1輸出不變(1)邏輯符號;Q,:輸出101001010011二、基本工作原理:RD=0,SD=1:=0,Q=1RD=1,SD=0,=1,Q=0RD=1,SD=1,、Q(不變)RD=0,SD=0,=Q=1,不穩(wěn)定真值表
RD
SD Q 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 不定(Ф)
1 1 不變 RD、SD同時變?yōu)?時,輸出不穩(wěn)定RD=1,SD=1,、Q(不變)由于:所以,R、S端的低電平信號撤消后,電路狀態(tài)不變,相當(dāng)于記憶下了當(dāng)前狀態(tài)。三、邏輯功能的表示方法:表4-2狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表
RD SD Qn Qn+1
0 0 0 Ф 0 0 1 Ф 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 約束條件,不能同時為零卡諾圖2.特征方程Qn
:原狀態(tài)或現(xiàn)態(tài)即觸發(fā)器接收輸入信號之前的狀態(tài)Qn+1:新狀態(tài)或次態(tài)即觸發(fā)器接收輸入信號之后新的穩(wěn)定狀態(tài)1.狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表:輸入信號與原態(tài)、次態(tài)之間的關(guān)系RD:置零或復(fù)位端(低電平置零,邏輯符號上用小圓圈表示)SD:置1或置位端(低電平置1)Q:觸發(fā)器原端或1端:觸發(fā)器非端或0端3.邏輯符號4.時序圖(波形圖)RSQQ置1置0置1置1置1保持不允許R-S觸發(fā)器應(yīng)用舉例:單脈沖發(fā)生器(無抖動開關(guān))&&RDSDQQ+5V+5V4.7k
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KR-S觸發(fā)器應(yīng)用舉例:單脈沖發(fā)生器(無抖動開關(guān))&&RDSDQQ+5V+5V4.7k
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KR-S觸發(fā)器應(yīng)用舉例:單脈沖發(fā)生器(無抖動開關(guān))&&RDSDQQ+5V+5V4.7k
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KQQt正脈沖負(fù)脈沖4.2.1同步RS觸發(fā)器RSCP=0時,R=S=1,觸發(fā)器保持原來狀態(tài)不變。CP=1時,工作情況與基本RS觸發(fā)器相同。4.2幾種時鐘觸發(fā)器的功能特性表特性方程CP=1期間有效RSQnQn+1功能說明000001011010111101010101011100dd不變置1態(tài)置0態(tài)不定00010010100101RS狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖
111ddQnSR動作特點:CP=0時,觸發(fā)器保持原來狀態(tài)不變。在CP=1的全部時間里,S或R的變化都能引起觸發(fā)器輸出端狀態(tài)的改變CP=1時,若輸入信號多次發(fā)生變化,則觸發(fā)器狀態(tài)多次發(fā)生翻轉(zhuǎn),因此其抗干擾能力差如,S信號有一個小干擾(正脈沖),則Q翻轉(zhuǎn)為1狀態(tài),不能保持0狀態(tài)在CP為1期間出現(xiàn)的多次翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象稱為空翻,是時序電路的一種險象0CP0S0R0Q0同步RS觸發(fā)器的波形圖4.2.2主從觸發(fā)器1、主從RS觸發(fā)器工作原理(1)接收輸入信號過程CP=1期間:主觸發(fā)器控制門G7、G8打開,接收輸入信號R、S,有:
從觸發(fā)器控制門G3、G4封鎖,其狀態(tài)保持不變。1001(2)輸出信號過程CP下降沿到來時,主觸發(fā)器控制門G7、G8封鎖,在CP=1期間接收的內(nèi)容被存儲起來。同時,從觸發(fā)器控制門G3、G4被打開,主觸發(fā)器將其接收的內(nèi)容送入從觸發(fā)器,輸出端隨之改變狀態(tài)。在CP=0期間,由于主觸發(fā)器保持狀態(tài)不變,因此受其控制的從觸發(fā)器的狀態(tài)也即Q、Q的值當(dāng)然不可能改變。CP下降沿到來時有效特性方程主要特點波形圖(1)時鐘電平控制。在CP=1期間接收輸入信號,CP=0時狀態(tài)保持不變,與基本RS觸發(fā)器相比,對觸發(fā)器狀態(tài)的轉(zhuǎn)變增加了時間控制。(2)R、S之間有約束。不能允許出現(xiàn)R和S同時為1的情況,否則會使觸發(fā)器處于不確定的狀態(tài)。不變不變不變不變不變不變置1置0置1置0不變邏輯符號電路特點主從RS觸發(fā)器采用主從控制結(jié)構(gòu),從根本上解決了輸入信號直接控制的問題,具有CP=1期間接收輸入信號,CP下降沿到來時觸發(fā)翻轉(zhuǎn)的特點。但其仍然存在著約束問題,即在CP=1期間,輸入信號R和S不能同時為1。2、主從JK觸發(fā)器代入主從RS觸發(fā)器的特性方程,即可得到主從JK觸發(fā)器的特性方程:將主從JK觸發(fā)器沒有約束。特性表時序圖01狀態(tài)0狀態(tài)1J=0K=
K=0J=
J=1K=
K=1J=
狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖電路特點邏輯符號①主從JK觸發(fā)器采用主從控制結(jié)構(gòu),從根本上解決了輸入信號直接控制的問題,具有CP=1期間接收輸入信號,CP下降沿到來時觸發(fā)翻轉(zhuǎn)的特點。②輸入信號J、K之間沒有約束。③存在一次變化問題。帶清零端和預(yù)置端的主從JK觸發(fā)器RD=0,直接置001111001SD=0,直接置110001111帶清零端和預(yù)置端的主從JK觸發(fā)器的邏輯符號與輸入主從JK觸發(fā)器的邏輯符號主從JK觸發(fā)器功能完善,并且輸入信號J、K之間沒有約束。但主從JK觸發(fā)器還存在著一次變化問題,即主從JK觸發(fā)器中的主觸發(fā)器,在CP=1期間其狀態(tài)能且只能變化一次,這種變化可以是J、K變化引起,也可以是干擾脈沖引起,因此其抗干擾能力尚需進一步提高。主從觸發(fā)器的一次翻轉(zhuǎn)4.2.3維持阻塞型邊沿觸發(fā)器
同時具備以下條件的觸發(fā)器稱為邊沿觸發(fā)方式觸發(fā)器(簡稱邊沿觸發(fā)器):①觸發(fā)器僅在CP某一約定跳變到來時,才接收輸入信號;②在CP=0或CP=1期間,輸入信號變化不會引起觸發(fā)器輸出狀態(tài)變化。因此,邊沿觸發(fā)器不僅克服了空翻現(xiàn)象,而且大大提高了抗干擾能力,工作更為可靠。邊沿觸發(fā)方式的觸發(fā)器有兩種類型:一種是維持—阻塞式觸發(fā)器,它是利用直流反饋來維持翻轉(zhuǎn)后的新狀態(tài),阻塞觸發(fā)器在同一時鐘內(nèi)再次產(chǎn)生翻轉(zhuǎn);另一種是邊沿觸發(fā)器,它是利用觸發(fā)器內(nèi)部邏輯門之間延遲時間的不同,使觸發(fā)器只在約定時鐘跳變時才接收輸入信號。
維持—阻塞式邊沿D觸發(fā)器
1)電路工作原理維持—阻塞式D觸發(fā)器由鐘控RS觸發(fā)器、引導(dǎo)門和4根直流反饋線組成,如圖4-18所示。圖中,RD、SD為直接置0、置1端,其操作不受CP控制,因此也稱異步置0、置1端。當(dāng)RDSD=01時,使得Q=1;3門、6門鎖定,,由于,因而Q=0,無論CP和輸入信號處于什么狀態(tài),都能保證觸發(fā)器可靠置0。維持—阻塞式D觸發(fā)器D=1,Q=0,CP上升沿:Q=1D=1,Q=1D=0,Q=0D=0,Q=1自己分析011110100111001
綜上所述,維持—阻塞式D觸發(fā)器是在CP上升沿到達(dá)前接收輸入信號;上升沿到達(dá)時刻觸發(fā)器翻轉(zhuǎn);上升沿以后輸入被封鎖。因此,維持—阻塞式D觸發(fā)器具有邊沿觸發(fā)的功能,并有效地防止了空翻。
由于維持—阻塞式D觸發(fā)器只要求輸入信號D在CP上升沿前后很短時間(tset+th=3tpd)內(nèi)保持不變,而在CP=0及CP=1的其余時間內(nèi),無論輸入信號如何變化,都不會影響輸出狀態(tài),因此,它的數(shù)據(jù)輸入端具有較強的抗干擾能力,且工作速度快,故應(yīng)用較廣泛。邏輯符號特性方程(CP上升沿到來有效)D觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表DQn+10101QnQn+1D000110110101D觸發(fā)器激勵表D觸發(fā)器狀態(tài)圖維持—阻塞式D觸發(fā)器波形圖集成邊沿D觸發(fā)器注意:CC4013的異步輸入端RD和SD為高電平有效。CP上升沿觸發(fā)負(fù)邊沿JK觸發(fā)器負(fù)邊沿JK觸發(fā)器4.2.4負(fù)邊沿型JK觸發(fā)器上圖是利用門傳輸延遲時間構(gòu)成的負(fù)邊沿JK觸發(fā)器邏輯電路。圖中的兩個與或非門構(gòu)成基本RS觸發(fā)器,兩個與非門(1、2門)作為輸入信號引導(dǎo)門,而且在制作時已保證與非門的延遲時間大于基本RS觸發(fā)器的傳輸延遲時間。RD、SD為直接置0、置1端,不用時應(yīng)使SDRD=11。其原理如下:當(dāng)CP=0穩(wěn)定時,輸入信號J、K被封鎖,,觸發(fā)器的狀態(tài)保持不變;而當(dāng)CP=1時,觸發(fā)器的輸出也不會變,這可從以下的推導(dǎo)式中看出:由此可見,在穩(wěn)定的CP=0及CP=1期間,觸發(fā)器狀態(tài)均維持不變,這時觸發(fā)器處于一種“自鎖”狀態(tài)。當(dāng)CP由1變?yōu)?時,由于CP信號是直接加到與或非門的其中一個與門輸入端,首先解除了觸發(fā)器的“自鎖”,但還要經(jīng)過一個與非門延遲時間tpd才能變?yōu)?。在沒有變?yōu)?以前,仍維持CP下降沿前的值,即代入基本RS觸發(fā)器特征方程,有也就是說,在CP由1變?yōu)?的下降沿時刻,觸發(fā)器接收了輸入信號J、K,并按JK觸發(fā)器的特征規(guī)律變化。
由以上分析可知,在CP=1時,J、K信號可以進入輸入與非門,但仍被拒于觸發(fā)器之外。只有在CP由1變?yōu)?之后的短暫時刻里,由于與非門對信號的延遲,在CP=0前進入與非門的J、K信號仍起作用,而此時觸發(fā)器又解除了“自鎖”,使得J、K信號可以進入觸發(fā)器,并引起觸發(fā)器狀態(tài)改變。因此,只在時鐘下降沿前的J、K值才能對觸發(fā)器起作用,從而實現(xiàn)了邊沿觸發(fā)的功能。
綜上所述,負(fù)邊沿JK觸發(fā)器是在CP下降沿產(chǎn)生翻轉(zhuǎn),翻轉(zhuǎn)方向決定于CP下降前瞬間的J、K輸入信號。它只要求輸入信號在CP下降沿到達(dá)之前,在與非門1、2轉(zhuǎn)換過程中保持不變,而在CP=0及CP=1期間,J、K信號的任何變化都不會影響觸發(fā)器的輸出。因此這種觸發(fā)器比維持—阻塞式觸發(fā)器在數(shù)據(jù)輸入端具有更強的抗干擾能力,其波形圖如圖所示。邊沿JK觸發(fā)器的理想波形圖邊沿JK觸發(fā)器的邏輯符號邊沿JK觸發(fā)器的特點①邊沿觸發(fā),無一次變化問題。②功能齊全,使用方便靈活。③抗干擾能力極強,工作速度很高。集成邊沿JK觸發(fā)器①74LS112為CP下降沿觸發(fā)。②CC4027為CP上升沿觸發(fā),且其異步輸入端RD和SD為高電平有效。注意J-K觸發(fā)器的J、K端連接在一起就形成了T觸發(fā)器真值表
K J Qn+1
0 0 Qn
1 0 0 0 1 1 1 1
真值表
T Qn+1
0 Qn
1 (1)邏輯符號(2)真值表4.2.5T和T’觸發(fā)器
激勵表
Qn Qn+1 T 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 (3)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖(4)特征方程T=1時又稱做T’觸發(fā)器,Qn+1=/Qn;即每來一個CP的有效邊沿狀態(tài)就翻轉(zhuǎn)一次,亦可稱之為計數(shù)型觸發(fā)器。觸發(fā)器邏輯功能的轉(zhuǎn)換一、J-K型改D型J-K
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