電子技術(shù)（第2版）課件第8章集成觸發(fā)器-修改

1、電子技術(shù)（第電子技術(shù)（第2 2版）版）課件第課件第8 8章集成觸章集成觸發(fā)器發(fā)器 8.1 基本基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器 8.2 同步同步RS觸發(fā)器觸發(fā)器 8.3 主從主從JK觸發(fā)器觸發(fā)器 8.4 邊沿邊沿D觸發(fā)器觸發(fā)器 8.5 觸發(fā)器的應(yīng)用觸發(fā)器的應(yīng)用 8.6 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 集成觸發(fā)器邏輯功能測(cè)試集成觸發(fā)器邏輯功能測(cè)試 8.7 本章小結(jié)本章小結(jié) 8.8 習(xí)題習(xí)題本章大綱本章大綱2特性方程 描述觸發(fā)器邏輯功能的邏輯表達(dá)式稱為特性方程，也叫做狀態(tài)方程。 基本RS觸發(fā)器的特性方程為： 約束條件： （即R、S不能同時(shí)為0）。表8-1基本RS觸發(fā)器的狀態(tài)真值表R SQnQn+1功 能 說(shuō) 明0 00 001不穩(wěn)

2、定狀態(tài)0 10 10100置0（復(fù)位）1 01 00111置1（置位）1 11 10101保持原狀態(tài)1nnQSRQ1RS3狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖表示觸發(fā)器從一個(gè)狀態(tài)變化到另一個(gè)狀態(tài)或保持原狀態(tài)不變時(shí)，對(duì)輸入信號(hào)的要求。基本RS觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖8-2所示，其中符號(hào)表示該信號(hào)可以是1也可以是0。4波形圖 波形圖也叫時(shí)序圖，觸發(fā)器的功能也可以用輸入輸出波形圖直觀地表示出來(lái)。設(shè)基本RS觸發(fā)器初始狀態(tài)為0，輸入R、S的波形圖，由其邏輯功能，可畫出輸出Q、 的波形圖如圖8-3所示。圖中虛線所示為考慮門電路的延遲時(shí)間的情況。Q 圖8-2 基本RS觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 圖8-3 基本RS觸發(fā)器輸入輸出波形

3、圖 在實(shí)際應(yīng)用中，數(shù)字系統(tǒng)往往會(huì)含有多個(gè)觸發(fā)器，為了使系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作，就希望對(duì)觸發(fā)器進(jìn)行一定的控制，使其按一定的節(jié)拍翻轉(zhuǎn)。為此，人們給觸發(fā)器加上一個(gè)時(shí)鐘控制端CP，只有在CP端上出現(xiàn)時(shí)鐘脈沖時(shí)，觸發(fā)器的狀態(tài)才能變化。具有時(shí)鐘脈沖控制的觸發(fā)器狀態(tài)的改變與時(shí)鐘脈沖同步，所以稱為同步觸發(fā)器。1電路結(jié)構(gòu)8.2 同步同步RS觸發(fā)器觸發(fā)器 圖8-4 同步RS觸發(fā)器2邏輯功能 當(dāng)CP=0時(shí)，控制門G3、G4關(guān)閉，都輸出1。這時(shí)，不管R端和S端的信號(hào)如何變化，觸發(fā)器的狀態(tài)保持不變。 當(dāng)CP=1時(shí)，G3、G4打開(kāi)，R、S端的輸入信號(hào)才能通過(guò)這兩個(gè)門，使基本RS觸發(fā)器的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，其輸出狀態(tài)由R、S端的輸入信號(hào)決定。

4、同步RS觸發(fā)器的邏輯功能見(jiàn)表8-2。表8-2同步RS觸發(fā)器邏輯功能表R SQnQn+1功 能 說(shuō) 明0 00 00101保持原狀態(tài)0 10 10111輸出狀態(tài)與S狀態(tài)相同1 01 00100輸出狀態(tài)與S狀態(tài)相同1 11 101輸出狀態(tài)不穩(wěn)定3特性方程 根據(jù)表8-2所示的邏輯功能，可得同步RS觸發(fā)器的特性方程為： 約束條件：RS=04波形圖 在一個(gè)時(shí)鐘周期的整個(gè)高電平期間或整個(gè)低電平期間都能接收輸入信號(hào)并改變狀態(tài)的觸發(fā)方式稱為電平觸發(fā)。由此引起的在一個(gè)時(shí)鐘脈沖周期中，觸發(fā)器發(fā)生多次翻轉(zhuǎn)的現(xiàn)象叫做空翻?？辗且环N有害的現(xiàn)象，它使得時(shí)序電路不能按時(shí)鐘節(jié)拍工作，從而造成系統(tǒng)的誤動(dòng)作。同步RS觸發(fā)器的空

5、翻波形如圖8-6所示。 造成空翻現(xiàn)象的原因是同步觸發(fā)器結(jié)構(gòu)的不完善，下面將討論的幾種無(wú)空翻的觸發(fā)器，它們都是從結(jié)構(gòu)上采取措施來(lái)克服空翻現(xiàn)象的。1nnQSRQ 圖8-5 同步RS觸發(fā)器的波形圖 圖8-6 同步RS觸發(fā)器的空翻波形【例8-1】 試用或非門構(gòu)成基本RS觸發(fā)器。解：電路結(jié)構(gòu)如圖8-7所示，S仍然稱為置1輸入端，但為高電平有效，R仍然稱為置0輸入端，也為高電平有效。圖8-7 或非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器 RS觸發(fā)器的特性方程中有一個(gè)約束條件SR=0，即在工作時(shí)，不允許輸入信號(hào)R、S同時(shí)為1。這一約束條件使得RS觸發(fā)器在使用時(shí)，有時(shí)感覺(jué)不方便。如何解決這個(gè)問(wèn)題呢？我們注意到，觸發(fā)器的兩個(gè)輸出

6、端Q、在正常工作時(shí)是互補(bǔ)的，即一個(gè)為1，另一個(gè)一定為0。因此，如果把這兩個(gè)信號(hào)通過(guò)兩根反饋線分別引到輸入端，就一定有一個(gè)門被封鎖，這時(shí)，就不怕輸入信號(hào)同時(shí)為1了。這就是主從JK觸發(fā)器的構(gòu)成思路。 主從觸發(fā)器由兩級(jí)觸發(fā)器構(gòu)成，其中一級(jí)直接接收輸入信號(hào)，稱為主觸發(fā)器；另一級(jí)接收主觸發(fā)器的輸出信號(hào)，稱為從觸發(fā)器。兩級(jí)觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)互補(bǔ)，從而有效地克服了空翻現(xiàn)象。8.3 主從主從JK觸發(fā)器觸發(fā)器 1電路結(jié)構(gòu)主從JK觸發(fā)器的邏輯圖和邏輯符號(hào)如圖8-8所示。圖8-8 主從JK觸發(fā)器3特性方程 根據(jù)表8-3可得JK觸發(fā)器的特性方程為：4狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 主從JK觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖8-9所示。5主從JK觸發(fā)器

7、存在的問(wèn)題一次變化現(xiàn)象 設(shè)主從JK觸發(fā)器初始狀態(tài)為0，已知輸入J、K的波形如圖8-10所示，可畫出輸出Q的波形圖。1nnnQJQKQ 圖8-9 主從JK觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 圖8-10 主從JK觸發(fā)器的一次變化波形 由此看出，主從JK觸發(fā)器在CP=1期間，主觸發(fā)器只變化（翻轉(zhuǎn)）一次，這種現(xiàn)象稱為一次變化現(xiàn)象。一次變化現(xiàn)象也是一種有害的現(xiàn)象，如果在CP=1期間，輸入端出現(xiàn)干擾信號(hào)，就可能造成觸發(fā)器的誤動(dòng)作。為了避免發(fā)生一次變化現(xiàn)象，在使用主從JK觸發(fā)器時(shí)，要保證在CP=1期間，J、K保持狀態(tài)不變?！纠?-2】 設(shè)主從JK觸發(fā)器的初始狀態(tài)為0，已知輸入J、K的波形圖如圖8-11所示，畫出輸出Q的波形

8、圖。 圖8-11 JK觸發(fā)器的波形圖 解： 在畫主從觸發(fā)器的波形圖時(shí)，應(yīng)注意以下兩點(diǎn)。 （1）觸發(fā)器的觸發(fā)翻轉(zhuǎn)發(fā)生在時(shí)鐘脈沖的觸發(fā)沿（這里是下降沿）。（2）在CP=1期間，如果輸入信號(hào)的狀態(tài)沒(méi)有改變，判斷觸發(fā)器次態(tài)的依據(jù)就是時(shí)鐘脈沖下降沿前一瞬間輸入端的狀態(tài)。 要解決JK觸發(fā)器的一次變化問(wèn)題，仍應(yīng)從電路結(jié)構(gòu)上入手，讓觸發(fā)器只接收CP觸發(fā)沿到來(lái)前一瞬間的輸入信號(hào)，這種觸發(fā)器就是邊沿觸發(fā)器。 邊沿觸發(fā)器不僅將觸發(fā)器的觸發(fā)翻轉(zhuǎn)控制在CP觸發(fā)沿到來(lái)的一瞬間，而且將接收輸入信號(hào)的時(shí)間也控制在CP觸發(fā)沿到來(lái)的前一瞬間。因此，邊沿觸發(fā)器既沒(méi)有空翻現(xiàn)象，也沒(méi)有一次變化問(wèn)題，從而大幅提高了觸發(fā)器工作的可靠性和抗

9、干擾能力。1電路結(jié)構(gòu) 圖8-13（a）所示為同步D觸發(fā)器。為了克服同步觸發(fā)器的空翻現(xiàn)象，并具有邊沿觸發(fā)器的特性，在圖8-13（a）電路的基礎(chǔ)上引入三根反饋線L1、L2、L3，如圖8-13（b）所示。8.4 邊沿邊沿D觸發(fā)器觸發(fā)器 2邏輯功能D觸發(fā)器只有一個(gè)觸發(fā)輸入端D，因此邏輯關(guān)系非常簡(jiǎn)單，見(jiàn)表8-4。 圖8-13 D觸發(fā)器的邏輯圖表8-4D觸發(fā)器邏輯功能表DQnQn+1功 能 說(shuō) 明001101010011輸出狀態(tài)與D狀態(tài)相同 3特性方程 D觸發(fā)器的特性方程為4狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 D觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖8-14所示。 1nQD圖8-14 D觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 【例8-3】 邊沿D觸發(fā)器如圖8-13

10、（b）所示，設(shè)初始狀態(tài)為0，已知輸入D的波形圖如圖8-15所示，畫出輸出Q值的波形。解：根據(jù)D觸發(fā)器的功能表或特性方程可以畫出輸出Q值的波形圖，如圖8-16所示。 圖8-15 輸入D的波形 圖8-16 輸出Q值的波形 由于是邊沿觸發(fā)器，在畫波形圖時(shí)，應(yīng)考慮以下兩點(diǎn)。（1）觸發(fā)器的觸發(fā)翻轉(zhuǎn)發(fā)生在時(shí)鐘脈沖的觸發(fā)沿（這里是上升沿）。（2）判斷觸發(fā)器次態(tài)的依據(jù)是時(shí)鐘脈沖觸發(fā)沿前一瞬間，這里是上升沿前一瞬間輸入端的狀態(tài)。 觸發(fā)器廣泛應(yīng)用在計(jì)數(shù)、分頻、產(chǎn)生不同節(jié)拍的脈沖信號(hào)等電路中。1基本RS觸發(fā)器的應(yīng)用消顫開(kāi)關(guān) 一般的機(jī)械開(kāi)關(guān)，在接通或斷開(kāi)過(guò)程中，由于受觸點(diǎn)金屬片彈性的影響，通常會(huì)產(chǎn)生一串脈動(dòng)式的振動(dòng)。

11、如果將它裝在電路中，則相應(yīng)會(huì)引起一串電脈沖，若不采取措施，將造成電路的誤操作。利用簡(jiǎn)單的RS觸發(fā)器，可以很方便地消除這種機(jī)械顫動(dòng)而造成的不良后果。圖8-19所示為由RS觸發(fā)器構(gòu)成的消顫開(kāi)關(guān)電路及工作波形。2JK觸發(fā)器在控制測(cè)量技術(shù)中的應(yīng)用 JK觸發(fā)器可以用作計(jì)數(shù)器、分頻器、移位寄存器等。圖8-20給出一個(gè)JK觸發(fā)器構(gòu)成的時(shí)序邏輯電路，這個(gè)電路可以產(chǎn)生1010的脈沖序列。8.5 觸發(fā)器的應(yīng)用觸發(fā)器的應(yīng)用 圖8-19 消顫開(kāi)關(guān)電路及工作波形圖8-20 JK觸發(fā)器構(gòu)成的時(shí)序邏輯電路8.6 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 集成觸發(fā)器邏輯功能測(cè)試集成觸發(fā)器邏輯功能測(cè)試 一一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?. 認(rèn)識(shí)集成觸發(fā)器器件，學(xué)習(xí)觸發(fā)

12、器邏輯功能的測(cè)試方法；2.熟悉基本RS觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)、邏輯功能和觸發(fā)方式；3.熟悉JK觸發(fā)器和D觸發(fā)器的邏輯功能和觸發(fā)方式。二 實(shí)驗(yàn)器材數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)箱、雙蹤示波器、數(shù)字萬(wàn)用表、74LS00一片、SN74LS112四片、SN74L74一片、導(dǎo)線若干 三 實(shí)驗(yàn)原理圖8-23 實(shí)驗(yàn)用元器件的引腳排列圖 圖8-21 與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器 圖8-22 集成觸發(fā)器的邏輯符號(hào)圖1. 基本RS觸發(fā)器的邏輯功能測(cè)試 按圖8-21用與非門構(gòu)成基本RS觸發(fā)器，輸入端R、S接邏輯開(kāi)關(guān)，輸出端Q、接電平指示器（發(fā)光二極管）。按表8-5的要求測(cè)試邏輯功能，觀察并記錄輸出端Q的狀態(tài)變化，總結(jié)基本RS觸發(fā)器的邏輯功能。四

13、 實(shí)驗(yàn)步驟表8-5基本RS觸發(fā)器的邏輯功能測(cè)試表四 實(shí)驗(yàn)步驟表8-5基本RS觸發(fā)器的邏輯功能測(cè)試表輸 入輸 出RSQnQn+100010101100111012.集成雙JK觸發(fā)器SN74LS112的邏輯功能測(cè)試測(cè)試 、 的復(fù)位和置位功能；任取SN74LS112芯片中一組JK觸發(fā)器， 、 、J、K端接邏輯開(kāi)關(guān)，CP端接單次脈沖源，Q、 端接電平指示器，參照表8-6的要求改變 、 （J、K、CP處于任意狀態(tài)），并在 =0（ =1）或 =1（ =0）作用期間任意改變J、K、CP的狀態(tài)，觀察Q、 的狀態(tài)，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果到表8-6中。四 實(shí)驗(yàn)步驟DRDSDRDSQDRDSDRDSDRDSQ四 實(shí)驗(yàn)步驟表8

14、-6 JK觸發(fā)器異步復(fù)位端和置位端的測(cè)試表CPJKQn+10110RDSD測(cè)試JK觸發(fā)器的邏輯功能。 在 =1， =1的情況下，按表8-7要求改變J、K、CP狀態(tài)，觀察Q、 的狀態(tài)變化，觀察觸發(fā)器狀態(tài)更新是否發(fā)生在CP脈沖的下降沿（即10），記錄到表8-7中。四 實(shí)驗(yàn)步驟DRDSQJKCPQn+1功 能 說(shuō) 明Qn =0Qn =1000110010110100110110110表8-7JK觸發(fā)器的邏輯功能測(cè)試表3.測(cè)試雙D觸發(fā)器SN74LS74的邏輯功能 測(cè)試 、 的復(fù)位和置位功能，測(cè)試方法同前； 測(cè)試D觸發(fā)器的邏輯功能。 按表8-8的要求進(jìn)行測(cè)試，并觀察觸發(fā)器狀態(tài)更新是否發(fā)生在CP脈沖的上升

15、沿（即01）。記錄并分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，判斷是否與D觸發(fā)器的工作原理一致。四 實(shí)驗(yàn)步驟表8-8D觸發(fā)器的邏輯功能測(cè)試表DCPQn+1功 能 說(shuō) 明Qn=0Qn=10011010110DRDS五 預(yù)習(xí)要求 1.復(fù)習(xí)基本RS觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、D觸發(fā)器的邏輯功能；2.熟悉觸發(fā)器功能測(cè)試表格。六 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 1.整理實(shí)驗(yàn)表格；2.總結(jié)觸發(fā)器的功能和測(cè)試方法；3.總結(jié)觸發(fā)器的性質(zhì)。1.邊沿觸發(fā)與電平觸發(fā)有什么不同？2.如何根據(jù)觸發(fā)器的邏輯功能寫出狀態(tài)方程？七 思考題1. 一定不能忘記要接上集成電路芯片的電源線和地線；2.注意集成電路芯片的引腳排列；3.注意觸發(fā)的方式。八 注意事項(xiàng) 時(shí)序邏輯電路在任何一個(gè)時(shí)刻的

16、輸出狀態(tài)不僅取決于當(dāng)時(shí)的輸入信號(hào)，還與電路的原狀態(tài)有關(guān)，因此時(shí)序電路中必須含有具有記憶能力的存儲(chǔ)器件，觸發(fā)器是最常用的存儲(chǔ)器件。觸發(fā)器有兩個(gè)基本性質(zhì)：在一定條件下，觸發(fā)器可維持在兩種穩(wěn)定狀態(tài)（0或1狀態(tài)）之一而保持不變；在一定的外加信號(hào)作用下，觸發(fā)器可從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變到另一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。這就使得觸發(fā)器能夠記憶二進(jìn)制信息0和1，因此常被用作二進(jìn)制存儲(chǔ)單元。觸發(fā)器的邏輯功能是指觸發(fā)器輸出的次態(tài)與輸出的現(xiàn)態(tài)及輸入信號(hào)之間的邏輯關(guān)系。描寫觸發(fā)器邏輯功能的方法主要有狀態(tài)真值表、特性方程、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和波形圖等。根據(jù)邏輯功能的不同，觸發(fā)器可分為：基本RS觸發(fā)器（電平觸發(fā)方式），同步觸發(fā)器（脈沖觸發(fā)方式），主從觸發(fā)器（脈沖觸發(fā)方式），邊沿觸發(fā)器（邊沿觸發(fā)方式）。8.7 本章小結(jié)本章小結(jié)同一電路結(jié)構(gòu)的觸發(fā)器可以做成不同的邏輯功能；同一邏輯功能的觸發(fā)器可以用不同的電路結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)；不同結(jié)構(gòu)的觸發(fā)器具有不同的