第5章-鎖存器和觸發(fā)器

1、5 鎖存器和觸發(fā)器5.2鎖存器5.2.1分析圖題5.2.1所示電路的功能，列出功能表。解：由邏輯電路圖，可以得到Q端和Q端得邏輯表達(dá)式根據(jù)上面兩式，可以得到該鎖存器的功能表，如表題解5.2.1所示。kmR9QU* 111 0*1 1不定522用CMO電路74HCT02或非門構(gòu)成消除機(jī)械開關(guān)抖動(dòng)影響的電路如圖題522所示, 試畫出在開關(guān)S由位置A到B時(shí)Q和Q端的波形。如改用 TTL電路74LS02實(shí)現(xiàn)，Ri、F2取值的大致范圍為多少？整個(gè)電路的功耗發(fā)生什么變化?解：如圖題5.2.2所示，開關(guān)接通 A點(diǎn)時(shí)，Q=0, Q=1。當(dāng)開關(guān)觸點(diǎn)撥離 A點(diǎn)瞬間，由于Q =1的作用，其抖動(dòng)不會(huì)影響Q=0的狀態(tài)。

2、在開關(guān)懸空期間，鎖存器保持狀態(tài)不變。開關(guān)觸點(diǎn)第一次接通 B點(diǎn)，就使Q翻轉(zhuǎn)為0, Q翻轉(zhuǎn)為1.此時(shí)開關(guān)觸點(diǎn)已離開 A點(diǎn)，在Q=1的作 用下，即使觸點(diǎn)的抖動(dòng)會(huì)使 B點(diǎn)電平發(fā)生跳動(dòng)，也不會(huì)改變Q=0的狀態(tài)。該過(guò)程中的Q和Q 的波形如圖題解522( a)所示。如果改用TTL電路74LS02實(shí)現(xiàn)，由于其輸入電路如圖題解5.2.2 (b)點(diǎn)畫線框內(nèi)所示，所以當(dāng)開關(guān)未接通A點(diǎn)時(shí)，電源+ Vcc將通過(guò)集成電路內(nèi)部的電阻ri和肖特基二極管D向電路外接電阻 R注入電流ii。如果R阻值過(guò)大，ii在該電阻上產(chǎn)生的壓降有可能超 過(guò)TTL電路所允許的低電平輸入電壓最大值VILmax，從而電路可能發(fā)生邏輯混亂?？梢粤谐鱿铝?/p>

3、不等式Vcc VfsbDVIL max r vRVIL max174LS系列電路規(guī)定 Vcc= + 5V, ViLmax =0.8V。74LS02中，ri的典型值為20k Q,肖特基二極 管正向?qū)〞r(shí)的典型壓降 Vfsbd =0.4V。將上述參數(shù)代入不等式，可得RK 4.2k Qo為了降低電路功耗，R取值不宜過(guò)小，一般應(yīng)大于500 Q。所以 R得取值范圍應(yīng)為500RiW 4.2k Q&的取值與R相同。TTL電路的靜態(tài)功耗大于 CMOSI路，同時(shí)考慮到 R和R2的功耗，用74LS02構(gòu)成圖題5.2.2 所示的電路，功耗將顯著增大。5.2.5 若圖5.2.8(a)所示電路的初始狀態(tài)為Q=1 , E

4、、S、R端的輸入信號(hào)如圖題 5.2.5所示，試畫出相應(yīng)Q和Q端的波形。解：設(shè)初態(tài)Q=1，按照?qǐng)D題5.2.5所示波形，推導(dǎo)出圖5.2.8 (a)電路的輸出端 Q和Q的波形如圖題解5.2.5所示。JHTWUtni iJXI i i- i 丨宀fflff LJ? H !；I !1!：詞：1IIW 5.2, 55.3觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理5.3.1觸發(fā)器的邏輯電路如圖題5.3.1所示，確定其屬于何種電路結(jié)構(gòu)的觸發(fā)器并分析工作原理。解：圖題5.3.1所示電路是由兩個(gè)傳輸門控D鎖存器級(jí)聯(lián)構(gòu)成的 COM主從D觸發(fā)器。其中G、G2構(gòu)成主鎖存器，G、G4構(gòu)成從鎖存器。Sd、Rd分別為直接置C5.3. J1端

5、和直接置0端，當(dāng)觸發(fā)器處于以下觸發(fā)工作狀態(tài)時(shí)，應(yīng)將它們置為高電平。（1 ）當(dāng)CP=0時(shí)，C 1，TG和TG導(dǎo)通，TG和TG斷開。D端信號(hào)進(jìn)入主鎖存器， G輸出 為D，并隨D變化。由于TG斷開、TG導(dǎo)通，主、從鎖存器相互隔離，從鎖存器構(gòu)成雙穩(wěn) 態(tài)存儲(chǔ)單元，使觸發(fā)器輸出維持原來(lái)的狀態(tài)不變。（2）當(dāng)CP由0跳變到1后，C 0，C=1 ,TG1和TG斷開，TG和TG導(dǎo)通。這時(shí)D端與主鎖 存器之間的聯(lián)系被切斷，TG2的導(dǎo)通使主鎖存器維持在 CP上升沿到來(lái)前瞬間的狀態(tài)。 同時(shí)由 于TG導(dǎo)通，G輸出信號(hào)送至 Q端，得到Qn 1=D，并在CP=I期間維持不變。（3） 當(dāng)CP由1跳變到0后，則再次重復(fù)（1 ）的

6、過(guò)程。精品532 觸發(fā)器的邏輯電路如圖題 532所示，確定其應(yīng)屬于何種電路結(jié)構(gòu)的觸發(fā)器。解：圖題5.3.2所示的電路是由兩個(gè)邏輯門控SR鎖存器級(jí)聯(lián)構(gòu)成的主從 SR觸發(fā)器。5.4 觸發(fā)器的邏輯功能5.4.1上升沿觸發(fā)和下降沿觸發(fā)的D觸發(fā)器邏輯符號(hào)及時(shí)鐘信號(hào)CP(CP )和D的波形如圖題5.4.1所示。分別畫出它們的Q端波形。設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為0。-n_n_ru.I L n解：設(shè)CP觸發(fā)的觸發(fā)器輸出波形為 Q, CP觸發(fā)的觸發(fā)器輸出的波形為Q,二者波形如圖 題解5.4.1所示。njnjT nIIiiiI4I1IIIII_III 1!:542設(shè)下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器初始狀態(tài)為 0, CP、J、K信

7、號(hào)如圖題543所示，試畫出觸發(fā)器Q端的輸出波形。srLTLFLrLrLnj ,n_juM_TLruwn_rLT聘瘠5. 4. 3解：Q端的波形如圖題解 5.4.3所示。5.4.3邏輯電路如圖題 544所示，試畫出在 CP作用下， o、0 i、$ 2和$ 3的波形。HJlfUtrLTL為 kr Ar打*HCTH9MA ar4+CI1J+5V IKCY vjJl-0-1On-H QLJ-Lr r I I # h tv i n I+5VIKc?-dciLJCP-+3V-+5V(c)(d)adn_njLrLTLffl VF 乩 I. 6nnJQ KQ，對(duì)照?qǐng)D題545各觸發(fā)器電路可得:(a)Qin 1n

8、JQ 1KQ?nQ1(b)Q； 1nJQ2KQ210nn(c)Q3n1JQ 3KQ3Q3(d)Q： 1nJQ 4KQ；1解：由JK觸發(fā)器的特性方程 Qn 1于是，畫出各觸發(fā)器 Q端的波形，如圖題解 5.4.5所示。546邏輯電路如圖題 546所示，已知CP和X的波形，試畫出 Q和Q的波形。觸發(fā)器的 初始狀態(tài)為0。X*TiTciL JK甲 Jummruumru 片1n_ pMmruinnwuu% i b h | i|： : ! r -TWXTLFLgi_L)Ir547 邏輯電路如圖題 547所示，已知 器的初始狀態(tài)為0。CP和A的波形，畫出觸發(fā)器 Q端的波形，設(shè)觸發(fā)解：如題5.4.7所示電路Q端

9、的波形如圖題解5.4.7所示。jijTiTrLJTrij i_rJHM11.7_ruTrLrLrLn e f ( t * i ; t il r i t i i I i i ：ruiriiinj548 兩相脈沖產(chǎn)生電路如圖題 548所示，試畫出在CP作用下$ 1、$ 2的波形，并說(shuō)明$ 1和$ 2的時(shí)間關(guān)系。各觸發(fā)器的初始狀態(tài)為0。TLTLrLruirL解：由圖題 5.4.8 得$ 1、$ 2 的邏輯表達(dá)式：$ 1=Q2, 2Q1Q2 Q1Q2 QieQ2。 1、 2的波形圖如圖題解 5.4.8所示。由波形圖可知$ 1超前$ 2一個(gè)CP周期。CTJLTLnLTLnJLI9VIIP* d.4.549邏輯電路和各輸入信號(hào)波形如圖題549所示，畫出兩觸發(fā)器Q端的波形。兩觸發(fā)器的初始狀態(tài)均為 0。解：圖題5.4.9中Q、Q的波形圖如題解 5.4.9所示。軋LrLTLTLTL+ UW1_ a-LJ-!_n nraw 5,為5.4.10邏輯電路和輸入信號(hào)波形如圖題5.4.10所示，畫出各觸發(fā)器 Q端的波形。觸發(fā)