項目4

觸發(fā)器的認(rèn)知及應(yīng)用觸發(fā)器

(Flip-flop)

是數(shù)字系統(tǒng)中的重要單元電路，它與組合電路單元相比，

最大的特點是具備存儲和記憶功能，能將現(xiàn)

態(tài)保持影響次態(tài)。觸發(fā)器同時也是構(gòu)成時序邏輯電路的基本單元。QG?

&G?[

&(R)ICPQ&

G?&

G?(S)DQ

QD任務(wù)4.1基本觸發(fā)器的認(rèn)知任務(wù)4.2同步觸發(fā)器的認(rèn)知任務(wù)4.3主從和邊沿觸發(fā)器的認(rèn)知與應(yīng)用任務(wù)4.4分頻器的設(shè)計仿真與裝調(diào)任務(wù)4.1

基本觸發(fā)器的認(rèn)知路文娟觸發(fā)器概述目錄與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器或非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器基本RS觸發(fā)器的特點基本RS觸發(fā)器的應(yīng)用時序邏輯電路：在邏輯功能上的特點是任意時刻的輸出不僅取決于當(dāng)時的輸入信號，而且還取決于電路原來的狀態(tài)。時序邏輯電路具有記憶和存儲功能，觸發(fā)器是構(gòu)成時序邏輯電路的基本單元。時序邏輯電路

一、觸發(fā)器概述

1.概念構(gòu)成數(shù)字時序電路的基本單元電路——觸發(fā)器。觸發(fā)器具有記憶功能，在某一時刻的輸出新狀態(tài)(稱為次態(tài)，一般用Qn+1表示)不僅取決

于輸入信號，還與觸發(fā)器現(xiàn)有狀態(tài)(稱為現(xiàn)態(tài)，

一般用Qn表示)有關(guān)。

集成觸發(fā)器是構(gòu)成計數(shù)器、寄存器等時序邏輯電路的基本單元。描述觸發(fā)器邏輯功能的主要方法有特性表(真值表)、特性方程(邏輯函數(shù)表達(dá)式)、時序圖(輸入、輸出信號對應(yīng)波形圖)、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖等

。

一、觸發(fā)器概述

2.特點(1)它有兩個穩(wěn)定狀態(tài)，即0態(tài)和1態(tài)。所謂的穩(wěn)定狀態(tài)，是指在沒有外界信號作用時，觸發(fā)器電路中的電流和電壓均維持恒

定的數(shù)值；(2)在一定的外界輸入信號作用下，觸發(fā)器從一個穩(wěn)定狀態(tài)

轉(zhuǎn)到另一個穩(wěn)定狀態(tài)；(3)在輸入信號消失后，能將現(xiàn)有的電路狀態(tài)保持下來

一、觸發(fā)器概述

3.分類觸發(fā)器的種類很多，分類情況如下：(1)按電路輸入和輸出端的邏輯功能不同，分為：RS、JK、D、

T和T’

五種觸發(fā)器；(2)按觸發(fā)器是否受時鐘脈沖控制分為：有時鐘輸入的時鐘觸

發(fā)器和無時鐘輸入的基本觸發(fā)器；

一、觸發(fā)器概述

3.分類(3)按時鐘脈沖對觸發(fā)器觸發(fā)方式不同，分為：電平觸發(fā)和邊

沿觸發(fā)，其中邊沿觸發(fā)器抗干擾能力強(qiáng)。電平觸發(fā)方式又有高電平

觸發(fā)和低電平觸發(fā)兩種，邊沿觸發(fā)方式也有兩種，分別是上升沿觸

發(fā)和下降沿觸發(fā)。(4)按內(nèi)部器件類型不同分為：TTL觸發(fā)器和CMOS觸發(fā)器等。

二、與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器

1.基本RS觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)基本RS觸發(fā)器是由門電路組成的，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。由兩個與非門連接構(gòu)成，與非門“有0出1,全1出0”,

低電平觸發(fā)有效?；綬S觸發(fā)

器有兩個輸入端

(均為低電平

有效),是它的兩個輸出端，

且輸出狀態(tài)是互補(bǔ)的2

◎G1

&

&

G2S

RSR-Q.置0

置1

保持QSR

二

、與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器

2.

基本RS觸發(fā)器的工作原理

(1)清0狀態(tài)規(guī)定：以Q輸出端的狀態(tài)為觸發(fā)器的狀態(tài)0|2G1

&

&

G21

S

1

0

R第一種情況，假設(shè)基本

RS觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)為Q"=1,Q"=0,因

R=0,G2門被觸發(fā)，直接使次態(tài)Q+1=1,而

Q+1=1

與

S=1

共同作用使

Q

端

翻

轉(zhuǎn)

為

0

,

即Q+1=0。

二

、與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器

2.

基本RS觸發(fā)器的工作原理

(1)清0狀態(tài)規(guī)定：以Q輸出端的狀態(tài)為觸發(fā)器的狀態(tài)0|2G1

&

&

G21

S

1

0

R第二種情況，假設(shè)基本RS

觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)為Q"=0,Q"=1,因

R=0,

同

樣

是

G2

門被觸發(fā)，直接使次態(tài)

Q+1=1,而

Q+1=1

與

S=1

共同作用使Q

端

翻

轉(zhuǎn)

為

0

,

即Q+1=0。可見，只要輸入信號S=1,R=0,無論基本RS

觸發(fā)器的輸出現(xiàn)態(tài)如何，

均會使輸出次態(tài)置為0態(tài)。因此，輸入端.R

又被稱為清零端或復(fù)位端。

二

、與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器

2.基本RS觸發(fā)器的工作原理

(1)清0狀態(tài)0|2G1

&1

S

1豆&

G20規(guī)定：以Q輸出端的狀態(tài)為觸發(fā)器的狀態(tài)第一種情況，假設(shè)基本RS觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)為Q"=1,Q"=0G2

因S=0,G1

門被觸發(fā)，直接使次態(tài)Q+1=1,而Q+1=1

與R=1共同作用使Q+1=0。

二

、與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器

2.

基本RS觸發(fā)器的工作原理

(2)置1狀態(tài)0

Q1&0

s

R1|2&G1規(guī)定：以Q輸出端的狀態(tài)為觸發(fā)器的狀態(tài)第二種情況，假設(shè)基本RS觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)為Q"=0,Q"=1,因

S=0,

同樣是G1門被觸發(fā)，直接使次態(tài)Q+1=1,而

Q+1=1

與

R=1

共同作用使Q+1=0。

二

、與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器

2.

基本RS觸發(fā)器的工作原理

(2)置1狀態(tài)0

豆1&0

s

R1|2&G1

二

、與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器

2.

基本RS觸發(fā)器的工作原理

(2)置1狀態(tài)1|2

0

Q

可見，只要輸入信號S=0,R=1,1

無論基本RS

觸發(fā)器的輸出現(xiàn)態(tài)如何，G1

&

&

G3均會使輸出次態(tài)置為1態(tài)。因此，輸入端S

又被稱為置1端或置位端。0

s

R規(guī)定：以Q輸出端的狀態(tài)為觸發(fā)器的狀態(tài)G2當(dāng)輸入端接入S=R=1的電平時，如基本RS

觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)Q"=1,Q"=0,可分析得則觸發(fā)器次態(tài)Q+1=1,Q?+1=0;如基本

RS

觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)Q"=0,Q"=1,

可分析得觸發(fā)器次態(tài)Q+1=0,Q+1=1。

二

、與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器

2.基本RS觸發(fā)器的工作原理

(3)保持狀態(tài)即

S=R=1時，觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變。

二

、與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器

2.

基本RS觸發(fā)器的工作原理

(4)禁用狀態(tài)規(guī)定：以Q輸出端的狀態(tài)為觸發(fā)器的狀態(tài)QG1

&

&

G20

S

0

R此時為非正常狀態(tài)，也叫禁用狀態(tài)，在實際電路中

要避免此狀態(tài)出現(xiàn)。

二

、與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器

基本RS觸發(fā)器簡化特性表基本RS觸發(fā)器具有置0、置1和保持功特性方程能，使用中不允許S,R同時為0。SRQ+1功能00X禁用011置

1100置011Q"保持

三

、或非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器該觸發(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，輸入端用S和R表示。Q

QRG1≥1

≥1

G?SR邏輯圖置0

置1

保持波

形

圖邏輯符號S.QQSQRSRQn+1功能00Q"保持010置0101置

111X不定

三

、或非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器由或非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器簡化特性表1特性方程四、基本RS觸發(fā)器的特點(1)觸發(fā)器的次態(tài)不僅與輸入信號狀態(tài)有關(guān)，而且與觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)有關(guān)。(2)電路具有兩個穩(wěn)定狀態(tài)，在無外來觸發(fā)信號作用時，電路將保持原

狀態(tài)不變。(3)在外加觸發(fā)信號有效時，電路可以觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，實現(xiàn)置0或置1。(4)R

為復(fù)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(jié)構(gòu)。(5)在穩(wěn)定狀態(tài)下兩個輸出端的狀態(tài)和必須是互補(bǔ)關(guān)系，即有約束條件。四、基本RS觸發(fā)器的特點基本觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)簡單，只要把兩個與非門或者或非門交叉連接起來即可。但它也存在以下問題：(1)電平直接控制，即在輸入信號存在期間，其電平直接控制著觸

發(fā)器輸出端的狀態(tài)，使觸發(fā)器的抗干擾能力下降。(2)R、S之間有約束，不能同時有效，存在禁用狀態(tài)，狀態(tài)利用率

不高，這個缺點也限制了基本RS觸發(fā)器的使用。五、基本RS觸發(fā)器的應(yīng)用

硬件去抖普通的機(jī)械開關(guān)，機(jī)械觸點斷開、閉合時，由于彈性作用，開關(guān)狀態(tài)的切換都不可能在瞬間完成，R均伴隨有一連串的抖動。對于一些時鐘頻率達(dá)到幾十千甚至兆赫茲的中高速數(shù)字電路(如單片機(jī)等),這些抖動造成的信號毛刺有可能會被識別為觸發(fā)信號，從而出現(xiàn)誤動

作。uo基本開關(guān)電路u。抖動現(xiàn)象波形Q硬件去抖常采用基本RS觸發(fā)器。即使開關(guān)的波形是抖動的，但經(jīng)基本RS

觸發(fā)器之后，其輸出Q為干凈的矩形波，從而

實現(xiàn)去除抖動的效果。五、基本RS觸發(fā)器的應(yīng)用

硬件去抖574LS00基本RS觸發(fā)器構(gòu)成