1、1,基本RS觸發(fā)器,同步觸發(fā)器,邊沿觸發(fā)器,維持阻塞D觸發(fā)器 (又稱維阻D觸發(fā)器),第5章 觸發(fā)器,2, 觸發(fā)器（Flip Flop，簡寫為FF）是具有記憶功能的單元電路，由門電路構(gòu)成，專門用來接收存儲輸出0、1代碼。 它有雙穩(wěn)態(tài)、 單穩(wěn)態(tài)和無穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（多諧振蕩器）等幾種。,5.1 概述,3,上升沿、下降沿觸發(fā)器和高電平、 低電平觸發(fā)器。,觸發(fā)器的兩個特點,它有兩個穩(wěn)定狀態(tài)，“0”和“1”。,在輸入信號作用下，兩個穩(wěn)態(tài)可相互轉(zhuǎn)換。,RS、 JK、D、T和T型觸發(fā)器,基本、 同步、主從、維持阻塞和邊沿型觸發(fā)器,按功能分,按結(jié)構(gòu)分,按觸發(fā)方式分,4,觸發(fā)器的邏輯功能的描述,狀態(tài)表,特征方程式,狀

2、態(tài)轉(zhuǎn)換圖,激勵表,波形圖,5,一、電路組成,它由兩個與非門（或者或非門）的輸入和輸出交叉連接而成，如圖5.2.1所示，有兩個輸入端R和S（又稱觸發(fā)信號端）；R為復位端，當R有效時，Q變?yōu)?，故也稱R為置0端；S為置位端，當S有效時，Q變?yōu)?，稱S為置“1”端；還有兩個互補輸出端Q和Q。當Q=1，Q =0； 反之亦然。,5.2 基本RS觸發(fā)器,6, （a） 邏輯圖; （b） 邏輯符號； （c） 邏輯符號,圖5.2.1 基本RS觸發(fā)器,7,觸發(fā)器有兩個穩(wěn)定狀態(tài)。Qn為觸發(fā)器的原狀態(tài)（現(xiàn)態(tài)），即觸發(fā)信號輸入前的狀態(tài)； Qn+1為觸發(fā)器的新狀態(tài)（次態(tài)），即觸發(fā)信號輸入后的狀態(tài)。 其功能可采用狀態(tài)表、特

3、征方程式、邏輯符號圖以及狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、波形圖或稱時序圖來描述。,二、 功能分析,8,1. 狀態(tài)表,表5.2 狀態(tài)表,9,根據(jù)表5.2畫出卡諾圖如圖5.2.2所示， 化簡得： ,2. 特征方程式,R+S=1 (約束條件),圖5.2.2 卡諾圖,10,如圖5.2.3所示， 畫圖時應(yīng)根據(jù)功能表來確定各個時間段Q與Q的狀態(tài)。,圖5.2.3 波形圖,3、 波形圖,11,1. 電路組成,一、同步RS觸發(fā)器,同步RS觸發(fā)器的電路組成如圖5.3.1所示。圖中, RD 、 SD、是直接置0、置1端，用來設(shè)置觸發(fā)器的初狀態(tài)。,2. 功能分析 同步RS觸發(fā)器的邏輯電路圖和邏輯符號如圖5.3.1所示。,5.3 同步觸發(fā)

4、器,12,圖5.3.1 同步RS觸發(fā)器 （a） 邏輯電路; （b） 邏輯符號,13,代入基本RS觸發(fā)器的特征方程得： Qn+1=S+ Qn RS=0 (約束條件),Q,RCP,當CP=0， R=S=1時，Q與 保持不變.,當CP=1， R= ,S= ，,SCP,R,14,同步RS觸發(fā)器的CP脈沖、R、S均為高電平有效，觸發(fā)器狀態(tài)才能改變。與基本RS觸發(fā)器相比，對觸發(fā)器增加了時間控制,但其輸出的不定狀態(tài)直接影響觸發(fā)器的工作質(zhì)量。 ,表5.3.1 功能表,15,主要特點,波形圖,（1）時鐘電平控制。在CP1期間接收輸入信號，CP0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

5、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,16,二、同步 JK 觸發(fā)器,圖5.3.2 同步JK觸發(fā)器 （a） 邏輯電路; （b） 邏輯符號,1、 電路組成,SD,17, 按圖5.3.2(a)的邏輯電路，同步JK觸發(fā)器的功能分析如下： 當CP=0時，R=S=1，Qn+1=Qn觸發(fā)器的狀態(tài)保持不變。 當CP=1時，將R=KCPQn=KQn, S=JCPQn= JQn 代入Qn+1=S+RQn, 可得:特性方程 Qn+1=JQn+KQn ,2. 功能分析,18,表5.3.2 狀態(tài)

6、表,從表5.3.2中可知: (1) 當J=0，K=1時，Qn+1=JQn+KQn ， 置“0”。 (2) 當J=1， K=0時, Qn+1 =JQn+KQn ，置“1”。,19,(3) 當J=0，K=0時，Qn+1=Qn，保持不變。 (4) 當J=1，K=1時，Qn+1=Qn ,翻轉(zhuǎn)或稱計數(shù)。 ,所謂計數(shù)就是觸發(fā)器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)的次數(shù)與CP脈沖輸入的個數(shù)相等,以翻轉(zhuǎn)的次數(shù)記錄CP的個數(shù)。波形圖如圖5.3.3所示。 ,20,3、波形圖,圖 5.3.3. 波形圖,21,三、同步D觸發(fā)器（D鎖存器）,CP=1期間有效,22,狀態(tài)圖,波形圖,在數(shù)字電路中，凡在CP時鐘脈沖控制下，根據(jù)輸入信號D情況的不同，具

7、有置0、置1功能的電路，都稱為D觸發(fā)器。,23,四、同步觸發(fā)器 存在的問題 ,空翻現(xiàn)象?？辗F(xiàn)象就是在CP=1期間，觸發(fā)器的輸出狀態(tài)翻轉(zhuǎn)兩次或兩次以上的現(xiàn)象。 如圖5.3.4所示，第一個CP=1期間Q狀態(tài)變化的情況,圖 5.3.4 空翻波形圖,24,圖5.4.1 負邊沿JK觸發(fā)器 （a） 邏輯電路; (b） 邏輯符號,一、TTL邊沿JK觸發(fā)器,5.4 邊沿觸發(fā)器,電 路 組 成,1,25,(1) CP=0期間，與非門G3、G4輸出結(jié)果Q4 =Q3=1，此時觸發(fā)器的輸出Qn+1將保持狀態(tài)不變。 （2）CP=1期間，與或非門輸出Qn+1保持狀態(tài)不變 （3）CP到來，CP=0，由于tpd1 tpd2

8、, 則與或非門中的A、D與門結(jié)果為0，與或非門變?yōu)榛綬S觸發(fā)器Qn+1= S+RQn =JQn+KQn ,2. 功能分析,26,(4) CP到來，CP=1，則與或非門恢復正常，Qn+1= Qn，保持狀態(tài)不變。,由上述分析得出此觸發(fā)器是在CP脈沖下降沿按Qn+1=JQn+KQn，特征方程式進行狀態(tài)轉(zhuǎn)換，故稱此觸發(fā)器，為負邊沿觸發(fā)器。其狀態(tài)表、狀態(tài)圖與同步JK觸發(fā)器相同，只是邏輯符號和時序圖不同。,27,3. 集成邊沿JK觸發(fā)器74LS112,74LS112為雙下降沿JK觸發(fā)器，其管腳排列圖及符號圖如圖5.4.2所示。 ,圖5.4.274LS112管腳排列圖 （a） 管腳排列; （b） 邏輯符號

9、,28,圖 5.4.2 維持阻塞D觸發(fā)器的波形圖,二、維持阻塞D觸發(fā)器,29,狀態(tài)圖,波形圖,在數(shù)字電路中，凡在CP時鐘脈沖控制下，根據(jù)輸入信號D情況的不同，具有置0、置1功能的電路，都稱為D觸發(fā)器。,30,在數(shù)字電路中，凡在CP時鐘脈沖控制下，根據(jù)輸入信號T取值的不同，具有保持和翻轉(zhuǎn)功能的電路，即當T0時能保持狀態(tài)不變，T1時一定翻轉(zhuǎn)的電路，都稱為T觸發(fā)器。,特性表,邏輯符號,三、T觸發(fā)器和T觸發(fā)器,1、JK觸發(fā)器T觸發(fā)器,31,T觸發(fā)器特性方程：,與JK觸發(fā)器的特性方程比較，得：,電路圖,32,狀態(tài)圖,時序圖,33,在數(shù)字電路中，凡每來一個時鐘脈沖就翻轉(zhuǎn)一次的電路，都稱為T觸發(fā)器。,特性表

10、,邏輯符號,2、JK觸發(fā)器T觸發(fā)器,34,T 觸發(fā)器特性方程：,與JK觸發(fā)器的特性方程比較，得：,電路圖,變換T觸發(fā)器的特性方程：,35,狀態(tài)圖,時序圖,36,3、D觸發(fā)器T觸發(fā)器,37,4、D觸發(fā)器T觸發(fā)器,38,一、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。,1,0,5.5 主從觸發(fā)器,39,0,1,特性方程,40,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 CP1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

11、其仍然存在著約束問題，即在CP1期間，輸入信號R和S不能同時為1。,41,2、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。,42,特性表,時序圖,43,電路特點,邏輯符號,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 CP1期間接收輸入信號，CP下降沿到來時觸發(fā)翻轉(zhuǎn)的特點。 輸入信號J、K之間沒有約束。 存在一次變化問題。,44,帶清零端和預(yù)置端的主從JK觸發(fā)器,0,0,1,0,0,1,45,帶清零端和預(yù)置端的主從JK觸發(fā)器的邏輯符號,46,集成主從JK觸發(fā)器,47,觸發(fā)器是數(shù)字電路的極其重要的基本單元。觸發(fā)器有兩個穩(wěn)定狀態(tài)，在外界信號作用下，可以從一個穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€穩(wěn)態(tài)；無外界信號作用時狀態(tài)保持不變。因此，觸發(fā)器可以作為二進制存儲單元使用。 觸發(fā)器的邏輯功能可以用真值表、卡諾圖、特性方程、狀態(tài)圖和波形圖等5種方式