1、第五章 觸發(fā)器,概述,5.1 SR鎖存器 5.2 電平觸發(fā)的觸發(fā)器,5.3 脈沖觸發(fā)的觸發(fā)器 5.4 邊沿觸發(fā)的觸發(fā)器 5.5 觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法,概述,觸發(fā)器是構(gòu)成時(shí)序邏輯電路的基本單元電路。,觸發(fā)器具有記憶功能，能存儲(chǔ)一位二進(jìn)制數(shù)碼。,觸發(fā)器有二個(gè)基本特性：,一定條件下，觸發(fā)器可維持兩種穩(wěn)定狀態(tài)（0、1）一保持不變；分別用來表示邏輯0和邏輯1； 在適當(dāng)?shù)耐饧虞斎胄盘?hào)（外觸發(fā)）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(hào)取消后，能將獲得的新狀態(tài)保存下來。,觸發(fā)器的分類：,按觸發(fā)方式可分為,電平觸發(fā),邊沿觸發(fā),脈沖觸發(fā),觸發(fā)器的分類：,按邏輯功能可分為,RS觸發(fā)器,T和T觸發(fā)器,

2、JK觸發(fā)器,D觸發(fā)器,1.由或非門組成的SR鎖存器,5.1 SR鎖存器,2.由與非門組成的SR鎖存器,一、電路結(jié)構(gòu)與工作原理,兩互補(bǔ)輸出端,兩輸入端,反饋線,設(shè)觸發(fā)器原態(tài)為“1”態(tài)。,1,0,1,0,(1),觸發(fā)器輸出與輸入的邏輯關(guān)系,設(shè)原態(tài)為“0”態(tài),1,1,0,觸發(fā)器保持“0”態(tài)不變,復(fù)位端,0,設(shè)原態(tài)為“0”態(tài),1,1,0,0,(2),設(shè)原態(tài)為“1”態(tài),0,0,1,觸發(fā)器保持“1”態(tài)不變,置位端,1,設(shè)原態(tài)為“0”態(tài),0,0,1,1,(3),設(shè)原態(tài)為“1”態(tài),0,0,1,觸發(fā)器保持“1”態(tài)不變,1,1,0,若G1先翻轉(zhuǎn)，則觸發(fā)器為“0”態(tài),“1”態(tài),若先翻轉(zhuǎn),(4),與非門組成的基本 R

3、S 鎖存器的特性表,觸發(fā)器置1,觸發(fā)器置0,1,1,0,0,基本 RS 鎖存器真值表,邏輯符號(hào),或非門組成的基本RS 鎖存器的特性表,置1,置0,注意 正常工作時(shí)應(yīng)遵守SR =0的約束條件 即不應(yīng)加以 S = R =0的輸入信號(hào)。,二、動(dòng)作特點(diǎn)：,R (Reset Direct)-直接置“0”端(復(fù)位端) S (Set Direct)-直接置“1”端(置位端),例1：,畫出基本 RS 鎖存器的輸出波形,5.2 電平觸發(fā)的觸發(fā)器,一、電路結(jié)構(gòu)與工作原理,帶異步置1、置0輸入端的電平觸發(fā)SR觸發(fā)器,基本SR鎖存器,時(shí)鐘脈沖,一、電路結(jié)構(gòu)與工作原理,當(dāng)CP=0時(shí),0,R，S 輸入狀態(tài) 不起作用。 觸

4、發(fā)器狀態(tài)不變,被封鎖,當(dāng) CP= 1 時(shí),1,打開,打開,當(dāng) CP = 1 時(shí),1,打開,(1) S=0, R=0,觸發(fā)器狀態(tài)由R，S 輸入狀態(tài)決定。,打開,1,1,0,(2) S = 0, R= 1,(3) S =1, R= 0,1,0,Q=1,Q=0,(4) S =1, R= 1,電平觸發(fā)SR觸發(fā)器特性表,電平觸發(fā)SR觸發(fā)器真值表,Qn時(shí)鐘到來前觸發(fā)器的狀態(tài),Qn+1時(shí)鐘到來后觸發(fā)器的狀態(tài),二、動(dòng)作特點(diǎn)：,1.在CP=0期間，G3、G4被封鎖，觸發(fā)器狀態(tài)不變。 2.在CP=1的全部時(shí)間里R 和S的變化都將引起觸發(fā)器的輸出狀態(tài)的變化。,CP=1期間內(nèi)若輸入信號(hào)多次發(fā)生變化，則觸發(fā)器的輸出狀態(tài)

5、也會(huì)發(fā)生多次翻轉(zhuǎn)。,存在問題,觸發(fā)方式：電平觸發(fā)方式,例1：畫出電平觸發(fā)SR 觸發(fā)器的輸出波形。,真值表,CP高電平時(shí)觸發(fā)器狀態(tài)由R、S確定,例2：畫出電平觸發(fā)SR觸發(fā)器的輸出波形。設(shè)觸發(fā)器的初態(tài)為Q=0。,三、電平觸發(fā)的D觸發(fā)器,D,CLK,1D,C1,Q,Q,利用COMS傳輸門組成的電平觸發(fā)D觸發(fā)器,例：電平觸發(fā)D觸發(fā)器的CLK和輸出端D的電壓波形如圖所示，畫出Q和Q的電壓波形。,5.4 脈沖觸發(fā)的觸發(fā)器,一、電路結(jié)構(gòu)與工作原理,1. 主從SR觸發(fā)器,邏輯符號(hào),從觸發(fā)器,主觸發(fā)器,1) 電路結(jié)構(gòu),F主打開,F主狀態(tài)由S、R決定，接收信號(hào)并暫存。,F從封鎖,F從狀態(tài)保持不變。,CP=1時(shí),C

6、P,2) 工作原理,狀態(tài)保持不變。,從觸發(fā)器的狀態(tài)取決于主觸發(fā)器，并保持主、從狀態(tài)一致，因此稱之為主從觸發(fā)器。,F從打開,F主封鎖,CP,3) 主從SR觸發(fā)器特性表,（只在CP從1變?yōu)?時(shí)有效）,主從SR觸發(fā)器真值表,功能與電平觸發(fā)SR觸發(fā)器完全相同 。,t,例1：已知主從RS 觸發(fā)器的CP和S、R波形，試畫出 Q 端的波形，設(shè)觸發(fā)器的初態(tài)為Q=0。,cp,t,例2：已知主從SR 觸發(fā)器的CP和S、R波形，試畫出 Q 端的波形，設(shè)觸發(fā)器的初態(tài)為Q=0。,邏輯符號(hào),反饋線,2. 主從JK 觸發(fā)器,1）電路結(jié)構(gòu),(1)J=1, K=1,設(shè)觸發(fā)器原態(tài)為“0”態(tài),分析JK觸發(fā)器的邏輯功能,CP,(1)

7、J=1,K=1,設(shè)觸發(fā)器原態(tài)為“1”態(tài),為“？”狀態(tài),J=1, K=1時(shí)，每來 一個(gè)時(shí)鐘脈沖，狀 態(tài)翻轉(zhuǎn)一次，即具 有計(jì)數(shù)功能。,(1)J=1, K=1,F主打開,F主狀態(tài)由S、R決定，接收信號(hào)并暫存。,F從封鎖,F從狀態(tài)保持不變。,CP,CP,2) 工作原理,狀態(tài)保持不變。,F從打開,F主封鎖,CP,從觸發(fā)器的狀態(tài)與主觸發(fā)器狀態(tài)一致。,CP,(2)J=0，K=1,設(shè)觸發(fā)器原態(tài)為“1”態(tài),設(shè)觸發(fā)器原態(tài)為“0”態(tài),CP,(3)J=1，K=0,設(shè)觸發(fā)器原態(tài)為“0”態(tài),設(shè)觸發(fā)器原態(tài)為“1”態(tài),CP,(4)J=0，K=0,設(shè)觸發(fā)器原態(tài)為“0”態(tài),CP,CP高電平時(shí)F主狀態(tài)由S、R 決定，F(xiàn)從狀態(tài)不變。

8、,結(jié)論：,Qn,1,0 0,1 1,1 0,0,0 1,Qn,JK觸發(fā)器特性表,(保持功能),(置“0”功能),(置“1”功能),(計(jì)數(shù)功能),例：畫出電平觸發(fā)JK 觸發(fā)器輸出波形,二、動(dòng)作特點(diǎn)：,1.主從觸發(fā)器分兩步工作： 第一步，CP=1期間，主觸發(fā)器的輸出狀態(tài)由輸入信號(hào)的狀態(tài)確定，從觸發(fā)器的輸出狀態(tài)保持不變。 第二步，當(dāng)CP從1變?yōu)?時(shí)，從觸發(fā)器的輸出狀態(tài)由主觸發(fā)器當(dāng)時(shí)的狀態(tài)決定。 2. 在CP=1的全部時(shí)間里輸入信號(hào)的變化都將對(duì)主觸發(fā)器起控制作用。,觸發(fā)方式：脈沖觸發(fā)方式（延遲觸發(fā)方式）,1. 主從JK觸發(fā)器在CP1期間，主觸發(fā)器只有可能翻轉(zhuǎn)一次。 2. 只有在CP1的全部時(shí)間里輸入狀

9、態(tài)始終未變的條件下，才可用CP下降沿到達(dá)時(shí)的輸入狀態(tài)決定觸發(fā)器的次態(tài)。,注意,具有多輸入端的主從JK觸發(fā)器,集成主從JK觸發(fā)器,5.5 邊沿觸發(fā)的觸發(fā)器,一、利用CMOS傳輸門的邊沿觸發(fā)器,CLK,CMOS邊沿觸發(fā)器特性表,輸出端的變化僅取決于CP上升沿到達(dá)前瞬間D的狀態(tài)。,帶異步置位、復(fù)位端的CMOS邊沿觸發(fā)器,邊沿觸發(fā),邏輯符號(hào),例：D 觸發(fā)器工作波形圖,*二. 維持阻塞觸發(fā)器,1. 維持阻塞結(jié)構(gòu)的RS 觸發(fā)器,置1維持線,置0維持線,置0阻塞線,置1阻塞線,2. 維持阻塞結(jié)構(gòu)的D 觸發(fā)器,（1）D = 0,當(dāng)CP = 0時(shí),當(dāng)CP = 1時(shí),在C = 1期間，觸發(fā)器保持“0”不變,0,1

10、,1,0,0,1,封鎖,（1）D = 1,當(dāng)CP = 0 時(shí),當(dāng)CP = 1時(shí),在C = 1期間，觸發(fā)器保持“1”不變,1,0,0,0,1,1,封鎖,封鎖,具有異步置位、復(fù)位端和多輸入端的維持阻塞D觸發(fā)器,*三、利用傳輸延遲時(shí)間的邊沿觸發(fā)器,觸發(fā)器的次態(tài)僅僅取決于CP信號(hào)上升沿（或下降沿）到達(dá)時(shí)刻輸入信號(hào)的狀態(tài)。而在此之前和之后輸入狀態(tài)的變化對(duì)觸發(fā)器的次態(tài)沒有影響。,邊沿觸發(fā)器的動(dòng)作特點(diǎn)：,觸發(fā)方式：邊沿觸發(fā)方式,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。,5.6 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,一、RS觸發(fā)器,1.定義：凡在時(shí)鐘

11、信號(hào)作用下邏輯功能符合右表的觸發(fā)器即為RS觸發(fā)器。,RS觸發(fā)器特性表,如：電平觸發(fā)SR觸發(fā)器、脈沖觸發(fā)(主從)RS觸發(fā)器和維持阻塞RS觸發(fā)器。,2.特性方程（又稱為狀態(tài)方程）,由特性表得到Qn+1的狀態(tài)轉(zhuǎn)換卡諾圖。,RS觸發(fā)器的Qn+1卡諾圖,進(jìn)一步可寫出Qn+1的表達(dá)式。,輸入,輸出,約束條件表示不允許將R、S同時(shí)取為1,3.狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖,RS觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖,箭頭表示狀態(tài)轉(zhuǎn)換的方向,在箭頭旁邊用文字或符號(hào)表示實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換所必備的條件,二、JK觸發(fā)器,1. JK 觸發(fā)器特性表,2. JK 觸發(fā)器狀態(tài)表,如：主從JK觸發(fā)器和邊沿JK觸發(fā)器。,3. 特性方程,4. 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖,JK觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖

12、,具有保持和翻轉(zhuǎn)功能。,1. 特性表,三、 T觸發(fā)器,2.功能表,3. 特性方程,4. 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖,令JK觸發(fā)器的JKT，就可實(shí)現(xiàn)T觸發(fā)器。,JK 觸發(fā)器接成T 觸發(fā)器,5. T觸發(fā)器,（1）T觸發(fā)器的功能 把T=1時(shí)的T觸發(fā)器稱為計(jì)數(shù)型觸發(fā)器，又叫做T觸發(fā)器。 每來一個(gè)CP脈沖，T觸發(fā)器就翻轉(zhuǎn)一次，顯然能實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能。,T觸發(fā)器的特性表,特性方程為,1,1.特性表,2.特性方程,Qn+1=D,3. 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖,四、D 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)方式的關(guān)系,觸發(fā)器的邏輯功能和電路結(jié)構(gòu)形式是兩個(gè)不同的概念。,邏輯功能：是指觸發(fā)器的次態(tài)和現(xiàn)態(tài)及輸入信號(hào)之間在穩(wěn)態(tài)下的邏輯關(guān)系，可用特性表、特性方程或狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖給出。,按邏輯功能不同分為RS、D、JK、T和T觸發(fā)器等。,按電路結(jié)構(gòu)/觸發(fā)方式不同分為SR觸發(fā)器、主從觸發(fā)器和邊沿觸發(fā)器等。,同一種功能的觸發(fā)器，可以用不同的電路結(jié)構(gòu)形式來實(shí)現(xiàn)；反過來，同一種電路結(jié)構(gòu)形式，可以構(gòu)成具有不同功能的各種類型觸發(fā)器。,利用CMOS傳輸門的JK 觸發(fā)器CC4027,JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為RS、D、T和T觸發(fā)器,繪制觸發(fā)器的時(shí)序圖要特別注意： 觸發(fā)器中有邊沿觸發(fā)器和非邊沿觸發(fā)器之分。對(duì)于邊沿觸發(fā)器，如TTL維持-阻塞D觸發(fā)器和CMOS主從JK觸發(fā)器等，其次態(tài)僅僅取決于CP脈沖到達(dá)時(shí)刻的