數(shù)字電子技術(shù)與應(yīng)用及答案課題

1、課題4 集成觸發(fā)器及其應(yīng)用知識(shí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)了解基本觸發(fā)器、主從觸發(fā)器、邊沿觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、了解基本觸發(fā)器、主從觸發(fā)器、邊沿觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理和觸發(fā)方式；熟悉邊沿觸發(fā)器的特點(diǎn)及抗干擾能力工作原理和觸發(fā)方式；熟悉邊沿觸發(fā)器的特點(diǎn)及抗干擾能力強(qiáng)的原因；掌握強(qiáng)的原因；掌握RSRS、JKJK、D D觸發(fā)器的特點(diǎn)、邏輯功能及其特觸發(fā)器的特點(diǎn)、邏輯功能及其特性方程。性方程。 技能目標(biāo)技能目標(biāo)了解觸發(fā)器主要參數(shù)，掌握各種不同功能觸發(fā)器相互轉(zhuǎn)換方了解觸發(fā)器主要參數(shù)，掌握各種不同功能觸發(fā)器相互轉(zhuǎn)換方法，熟悉觸發(fā)器的典型應(yīng)用。法，熟悉觸發(fā)器的典型應(yīng)用。課題描述門(mén)電路是組合邏輯電路的基本單元，時(shí)序邏

2、輯電路的基本單門(mén)電路是組合邏輯電路的基本單元，時(shí)序邏輯電路的基本單元?jiǎng)t是本課題介紹的觸發(fā)器（元?jiǎng)t是本課題介紹的觸發(fā)器（Flip Flop，簡(jiǎn)寫(xiě)為，簡(jiǎn)寫(xiě)為FF）。形象）。形象地說(shuō)，它具有地說(shuō)，它具有“一觸即發(fā)一觸即發(fā)”的功能。它有雙穩(wěn)、單穩(wěn)態(tài)和無(wú)的功能。它有雙穩(wěn)、單穩(wěn)態(tài)和無(wú)穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（多諧振蕩器）等幾種。本課題所介紹的是雙穩(wěn)穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（多諧振蕩器）等幾種。本課題所介紹的是雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。態(tài)觸發(fā)器。雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是數(shù)字邏輯電路中雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是數(shù)字邏輯電路中一種重要的單元一種重要的單元電路，它在一定的條件下，可以維持兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)（電路，它在一定的條件下，可以維持兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)（0或或1）之一而保持不變，但

3、在一定的外加信號(hào)作用下，觸發(fā)器又可之一而保持不變，但在一定的外加信號(hào)作用下，觸發(fā)器又可從一種穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)換成另一穩(wěn)定狀態(tài)（從一種穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)換成另一穩(wěn)定狀態(tài)（10或或01），因此），因此觸發(fā)器可記憶二進(jìn)制的觸發(fā)器可記憶二進(jìn)制的0或或1，被用作二進(jìn)制信息的存儲(chǔ)單元，被用作二進(jìn)制信息的存儲(chǔ)單元，它在數(shù)字系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)中有著廣泛的運(yùn)用。它在數(shù)字系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)中有著廣泛的運(yùn)用。雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是數(shù)字邏輯電路中雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是數(shù)字邏輯電路中一種重要的單元電路，它在一種重要的單元電路，它在一定的條件下，可以維持兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)（一定的條件下，可以維持兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)（0或或1）之一而保持）之一而保持不變，但在一定的外加信號(hào)作用

4、下，觸發(fā)器又可從一種穩(wěn)定不變，但在一定的外加信號(hào)作用下，觸發(fā)器又可從一種穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)換成另一穩(wěn)定狀態(tài)（狀態(tài)轉(zhuǎn)換成另一穩(wěn)定狀態(tài)（10或或01），因此觸發(fā)器可記），因此觸發(fā)器可記憶二進(jìn)制的憶二進(jìn)制的0或或1，被用作二進(jìn)制信息的存儲(chǔ)單元，它在數(shù)字，被用作二進(jìn)制信息的存儲(chǔ)單元，它在數(shù)字系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)中有著廣泛的運(yùn)用。系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)中有著廣泛的運(yùn)用。觸發(fā)器有三個(gè)基本特性：觸發(fā)器有三個(gè)基本特性： （1）有兩個(gè)穩(wěn)態(tài)（）有兩個(gè)穩(wěn)態(tài)（0或或1），無(wú)外觸發(fā)信號(hào)時(shí)可維持穩(wěn)態(tài)；），無(wú)外觸發(fā)信號(hào)時(shí)可維持穩(wěn)態(tài)； （2）在外觸發(fā)信號(hào)作用下，兩個(gè)穩(wěn)態(tài)可相互轉(zhuǎn)換（稱翻）在外觸發(fā)信號(hào)作用下，兩個(gè)穩(wěn)態(tài)可相互轉(zhuǎn)換（稱翻轉(zhuǎn)）；轉(zhuǎn)）； （3）

5、有兩個(gè)互補(bǔ)輸出端。）有兩個(gè)互補(bǔ)輸出端。4.1 基本RS觸發(fā)器4.1.1 基本RS觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)組成和工作原理 1.電路結(jié)構(gòu)基本基本RS觸發(fā)器是一種最簡(jiǎn)單的觸發(fā)器，是構(gòu)成各種觸發(fā)器的觸發(fā)器是一種最簡(jiǎn)單的觸發(fā)器，是構(gòu)成各種觸發(fā)器的基礎(chǔ)。它由兩個(gè)與非門(mén)（或者或非門(mén)）的輸入和輸出交叉連基礎(chǔ)。它由兩個(gè)與非門(mén)（或者或非門(mén)）的輸入和輸出交叉連接而成，如圖接而成，如圖4.1所示。它有兩個(gè)輸入端和（字母上面橫線表所示。它有兩個(gè)輸入端和（字母上面橫線表示低電平有效）；為復(fù)位端（即示低電平有效）；為復(fù)位端（即Reset ），當(dāng)有效時(shí)，），當(dāng)有效時(shí)，Q變變?yōu)闉?，也稱為置，也稱為置0端；為置位端（即端；為置位端（即Se

6、t），當(dāng)有效時(shí)，），當(dāng)有效時(shí)，Q變?yōu)樽優(yōu)?，稱為置，稱為置“1”端；還有兩個(gè)互補(bǔ)輸出端端；還有兩個(gè)互補(bǔ)輸出端Q和和 ，當(dāng)，當(dāng)Q=1， =0，反之亦然。，反之亦然。圖圖4.1 用與非門(mén)構(gòu)成的基本用與非門(mén)構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器 (a) 邏輯圖邏輯圖 (b) 邏輯符號(hào)邏輯符號(hào) 圖圖4.2 用或非門(mén)構(gòu)成的基本用或非門(mén)構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器 (a) 邏輯圖邏輯圖 (b) 邏輯符號(hào)邏輯符號(hào) 2基本工作原理 1）具有兩個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài) 以以Q輸出端的狀態(tài)為觸發(fā)器的狀態(tài)，如輸出端的狀態(tài)為觸發(fā)器的狀態(tài)，如Q=1（ =0）時(shí)稱觸）時(shí)稱觸發(fā)器為發(fā)器為1狀態(tài)，狀態(tài)，Q=0（ =1） 時(shí)稱觸發(fā)器為時(shí)稱觸發(fā)器為0狀態(tài)

7、。狀態(tài)。在接通電源以后，如果在接通電源以后，如果R=S=1，此時(shí)觸發(fā)器若處于，此時(shí)觸發(fā)器若處于1狀態(tài)，狀態(tài)，那么這個(gè)狀態(tài)一定是穩(wěn)定的。因?yàn)槟敲催@個(gè)狀態(tài)一定是穩(wěn)定的。因?yàn)镼=1，門(mén)，門(mén)G1輸入信號(hào)都是輸入信號(hào)都是1，則，則=0，門(mén)，門(mén)G2輸入端有輸入端有0，所以，所以Q=1，即這個(gè)狀態(tài)是穩(wěn)定的。，即這個(gè)狀態(tài)是穩(wěn)定的。同理，如果觸發(fā)器處于同理，如果觸發(fā)器處于0態(tài)，那么這個(gè)狀態(tài)在輸入端不加低態(tài)，那么這個(gè)狀態(tài)在輸入端不加低電平信號(hào)時(shí)也是穩(wěn)定的。電平信號(hào)時(shí)也是穩(wěn)定的。觸發(fā)器在未接收低電平輸入信號(hào)時(shí)，一定處于兩個(gè)狀態(tài)中的觸發(fā)器在未接收低電平輸入信號(hào)時(shí)，一定處于兩個(gè)狀態(tài)中的一個(gè)狀態(tài)，無(wú)論處于哪個(gè)狀態(tài)都是穩(wěn)定

8、的，即觸發(fā)器具有兩一個(gè)狀態(tài)，無(wú)論處于哪個(gè)狀態(tài)都是穩(wěn)定的，即觸發(fā)器具有兩個(gè)個(gè)(雙雙)穩(wěn)態(tài)。穩(wěn)態(tài)。 2）在輸入低電平信號(hào)作用下，觸發(fā)器可以從一個(gè)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)穩(wěn)態(tài)假定觸發(fā)器的原始穩(wěn)定狀態(tài)（稱為初態(tài)）假定觸發(fā)器的原始穩(wěn)定狀態(tài)（稱為初態(tài)）Q為為1，當(dāng)，當(dāng) =0， =1時(shí)，門(mén)時(shí)，門(mén)G1因輸入端有因輸入端有0而使由而使由0變變1,使門(mén)使門(mén)G2輸入端全為輸入端全為1，Q則由則由1翻轉(zhuǎn)為翻轉(zhuǎn)為0；觸發(fā)器的原始穩(wěn)定狀態(tài)觸發(fā)器的原始穩(wěn)定狀態(tài)Q為為0時(shí)，當(dāng)時(shí)，當(dāng) =1， =0時(shí)，門(mén)時(shí)，門(mén)G2因輸入端有因輸入端有0而使而使Q由由0變變1,使門(mén)使門(mén)G1輸入端全為輸入端全為1，則由則由1翻轉(zhuǎn)為翻轉(zhuǎn)為0。對(duì)于上述兩種情況

9、，當(dāng)對(duì)于上述兩種情況，當(dāng)R =S=1時(shí)，時(shí)，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)后的狀態(tài)保持觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)后的狀態(tài)保持不變，即原來(lái)的狀態(tài)被觸發(fā)器存儲(chǔ)起來(lái)，這體現(xiàn)了觸發(fā)器具不變，即原來(lái)的狀態(tài)被觸發(fā)器存儲(chǔ)起來(lái)，這體現(xiàn)了觸發(fā)器具有記憶能力。有記憶能力。 R =0 S=0時(shí)，時(shí)，Q= =1，不符合觸發(fā)器的邏輯關(guān)系。并且由，不符合觸發(fā)器的邏輯關(guān)系。并且由于與非門(mén)延遲時(shí)間不可能完全相等，在兩輸入端的于與非門(mén)延遲時(shí)間不可能完全相等，在兩輸入端的0同時(shí)撤同時(shí)撤除后，將不能確定觸發(fā)器是處于除后，將不能確定觸發(fā)器是處于1狀態(tài)還是狀態(tài)還是0狀態(tài)。所以觸發(fā)狀態(tài)。所以觸發(fā)器不允許出現(xiàn)這種情況，這就是基本器不允許出現(xiàn)這種情況，這就是基本RS觸發(fā)器的約

10、束條件。觸發(fā)器的約束條件。3. 用或非門(mén)組成的基本RS觸發(fā)器在數(shù)字電路中，凡根據(jù)輸入信號(hào)在數(shù)字電路中，凡根據(jù)輸入信號(hào)R、S情況的不同，具有置情況的不同，具有置0、置置1和保持功能的電路，都稱為和保持功能的電路，都稱為RS觸發(fā)器。除了用與非門(mén)構(gòu)觸發(fā)器。除了用與非門(mén)構(gòu)成成RS觸發(fā)器外，也可用或非門(mén)構(gòu)成，如圖觸發(fā)器外，也可用或非門(mén)構(gòu)成，如圖4.2所示。它與所示。它與4.1圖所示電路功能是一樣的，只不過(guò)輸入端觸發(fā)信號(hào)高電平有圖所示電路功能是一樣的，只不過(guò)輸入端觸發(fā)信號(hào)高電平有效，用效，用R、S表示；在邏輯符號(hào)中輸入端上也不畫(huà)小圓圈。表示；在邏輯符號(hào)中輸入端上也不畫(huà)小圓圈。4.常用的集成RS觸發(fā)常用的集

11、成常用的集成RS觸發(fā)器芯片有觸發(fā)器芯片有74LS279和和CC4044等。等。圖圖4.3為它們的管腳排列圖：為它們的管腳排列圖：圖圖4.3 集成集成RS觸發(fā)器芯片觸發(fā)器芯片4.1.2邏輯功能的表示方法 觸發(fā)器有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。設(shè)觸發(fā)器有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。設(shè)Qn為觸發(fā)器的原狀態(tài)（現(xiàn)態(tài)），為觸發(fā)器的原狀態(tài)（現(xiàn)態(tài)），即觸發(fā)信號(hào)輸入前的狀態(tài)；即觸發(fā)信號(hào)輸入前的狀態(tài)； Qn+1為觸發(fā)器的新?tīng)顟B(tài)（次態(tài)），為觸發(fā)器的新?tīng)顟B(tài)（次態(tài)），即觸發(fā)信號(hào)輸入后的狀態(tài)。其功能可采用真值表、驅(qū)動(dòng)表、即觸發(fā)信號(hào)輸入后的狀態(tài)。其功能可采用真值表、驅(qū)動(dòng)表、特性方程、狀態(tài)圖及波形圖來(lái)描述。特性方程、狀態(tài)圖及波形圖來(lái)描述。真值表以表格的形

12、式反映了觸發(fā)器從現(xiàn)態(tài)真值表以表格的形式反映了觸發(fā)器從現(xiàn)態(tài)Qn向次態(tài)向次態(tài)Qn+1轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移的規(guī)律，如表的規(guī)律，如表4.1所示。所示。 表表4.1 真值表真值表圖圖4.4卡諾圖卡諾圖該觸發(fā)器有置該觸發(fā)器有置“0”、置、置“1”、保持功能。與均為低電平有效。、保持功能。與均為低電平有效。當(dāng)與均為低電平時(shí)，輸出狀態(tài)不定。當(dāng)與均為低電平時(shí)，輸出狀態(tài)不定。 2.特性方程觸發(fā)器的特性方程就是觸發(fā)器次態(tài)觸發(fā)器的特性方程就是觸發(fā)器次態(tài)Qn+1與輸入及現(xiàn)態(tài)與輸入及現(xiàn)態(tài)Qn之間之間的邏輯關(guān)系式。據(jù)表的邏輯關(guān)系式。據(jù)表4.1畫(huà)出卡諾圖如圖畫(huà)出卡諾圖如圖4.4所示，化簡(jiǎn)得：所示，化簡(jiǎn)得：由于基本由于基本RS觸發(fā)器不允許

13、輸入同時(shí)為低電平，所以加一約束觸發(fā)器不允許輸入同時(shí)為低電平，所以加一約束條件。條件。 3.狀態(tài)圖 狀態(tài)圖可直觀反映出觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換條件與狀態(tài)轉(zhuǎn)換結(jié)果之狀態(tài)圖可直觀反映出觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換條件與狀態(tài)轉(zhuǎn)換結(jié)果之間的關(guān)系，是時(shí)序邏輯電路分析中的重要工具之一。如圖間的關(guān)系，是時(shí)序邏輯電路分析中的重要工具之一。如圖4.5所示。圖中所示。圖中, 圓圈表示狀態(tài)的個(gè)數(shù)，箭頭表示狀態(tài)轉(zhuǎn)換的方圓圈表示狀態(tài)的個(gè)數(shù)，箭頭表示狀態(tài)轉(zhuǎn)換的方向，箭頭線上標(biāo)注的觸發(fā)信號(hào)取值表示狀態(tài)轉(zhuǎn)換的條件。向，箭頭線上標(biāo)注的觸發(fā)信號(hào)取值表示狀態(tài)轉(zhuǎn)換的條件。 4. 驅(qū)動(dòng)表 驅(qū)動(dòng)表是用表格的方式表示觸發(fā)器從一個(gè)狀態(tài)變化到另一個(gè)驅(qū)動(dòng)表是用表格的方式

14、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，如表狀態(tài)或保持原狀態(tài)不變時(shí)，對(duì)輸入信號(hào)的要求，如表4.2所示。所示。 5.時(shí)序（波形）圖 反映觸發(fā)器輸入信號(hào)取值和狀態(tài)之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的線段圖形稱反映觸發(fā)器輸入信號(hào)取值和狀態(tài)之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的線段圖形稱為時(shí)序（波形）圖。為時(shí)序（波形）圖。 如圖如圖4.6所示，畫(huà)圖時(shí)應(yīng)根據(jù)真值表來(lái)所示，畫(huà)圖時(shí)應(yīng)根據(jù)真值表來(lái)確定各個(gè)時(shí)間段確定各個(gè)時(shí)間段Q與的狀態(tài)。與的狀態(tài)。圖圖4.6 時(shí)序波形圖時(shí)序波形圖4.1.3 基本觸發(fā)器的特點(diǎn)通過(guò)以上分析可知，基本觸發(fā)器具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：通過(guò)以上分析可知，基本觸發(fā)器具有以下幾個(gè)特點(diǎn)： （1）觸發(fā)器的次態(tài)不僅與

15、輸入信號(hào)狀態(tài)有關(guān)，而且與觸發(fā)）觸發(fā)器的次態(tài)不僅與輸入信號(hào)狀態(tài)有關(guān)，而且與觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)有關(guān)。器的現(xiàn)態(tài)有關(guān)。 （2）電路具有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，在無(wú)外來(lái)觸發(fā)信號(hào)作用時(shí)，）電路具有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，在無(wú)外來(lái)觸發(fā)信號(hào)作用時(shí)，電路將保持原狀態(tài)不變。電路將保持原狀態(tài)不變。 （3）在外加觸發(fā)信號(hào)有效時(shí)，電路可以觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)置）在外加觸發(fā)信號(hào)有效時(shí)，電路可以觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)置0或置或置1。 （4）在穩(wěn)定狀態(tài)下兩個(gè)輸出端的狀態(tài)和必須是互補(bǔ)關(guān)系，）在穩(wěn)定狀態(tài)下兩個(gè)輸出端的狀態(tài)和必須是互補(bǔ)關(guān)系，即有約束條件。即有約束條件。 （5）由于反饋線的存在，無(wú)論是復(fù)位還是置位，有效信號(hào)）由于反饋線的存在，無(wú)論是復(fù)位還是置位，有效信號(hào)只

16、需要作用很短的一段時(shí)間，即只需要作用很短的一段時(shí)間，即“一觸即發(fā)一觸即發(fā)”。 (6)R為復(fù)位輸入端，為復(fù)位輸入端，S為置位輸入端，可以是低電平有效，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)。也可以是高電平有效，取決于觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)。 (7)有復(fù)位（有復(fù)位（Q=0）、置位（）、置位（Q=1）、保持原狀態(tài)三種功能。）、保持原狀態(tài)三種功能。在數(shù)字電路中，凡根據(jù)輸入信號(hào)在數(shù)字電路中，凡根據(jù)輸入信號(hào)R、S情況的不同，具有置情況的不同，具有置0、置置1和保持功能的電路，都稱為和保持功能的電路，都稱為RS觸發(fā)器。觸發(fā)器。4.2同步觸發(fā)器4.2.1 同步RS觸發(fā)器1.同步RS觸發(fā)器

17、的電路結(jié)構(gòu) 同步同步RS觸發(fā)器由基本觸發(fā)器由基本RS觸發(fā)器和用來(lái)引入觸發(fā)器和用來(lái)引入R、S及時(shí)鐘脈沖及時(shí)鐘脈沖CP的兩個(gè)與非門(mén)而構(gòu)成的。如圖的兩個(gè)與非門(mén)而構(gòu)成的。如圖4.7所示。所示。同步同步RS觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換分別由觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換分別由R、S和和CP控制，其中，控制，其中，R、S控制狀態(tài)轉(zhuǎn)換的方向；控制狀態(tài)轉(zhuǎn)換的方向；CP控制狀態(tài)轉(zhuǎn)換的時(shí)刻。控制狀態(tài)轉(zhuǎn)換的時(shí)刻。 （a） （b） （C）圖圖4.7 同步式同步式RS觸發(fā)器觸發(fā)器 (a) 邏輯圖邏輯圖 (b) 曾用邏輯符號(hào)曾用邏輯符號(hào) (c) 國(guó)標(biāo)邏輯符號(hào)國(guó)標(biāo)邏輯符號(hào)2. 同步RS觸發(fā)器基本工作原理 1) 當(dāng)當(dāng)CP=0同步RS觸發(fā)器時(shí)，時(shí)，G3

18、、G4與非門(mén)各有一個(gè)低電平與非門(mén)各有一個(gè)低電平輸入，其輸出均為高電平，即由輸入，其輸出均為高電平，即由G1、G2兩個(gè)與非門(mén)構(gòu)成的基兩個(gè)與非門(mén)構(gòu)成的基本本RS觸發(fā)器的狀態(tài)觸發(fā)器的狀態(tài)Q（G2門(mén)的輸出端）保持不變，同步門(mén)的輸出端）保持不變，同步RS觸觸發(fā)器不動(dòng)作。因此狀態(tài)無(wú)法改變，為保持功能。發(fā)器不動(dòng)作。因此狀態(tài)無(wú)法改變，為保持功能。 2) 當(dāng)當(dāng)CP=1時(shí)，時(shí)，G3、G4與非門(mén)的一個(gè)輸入端為高電平，相當(dāng)與非門(mén)的一個(gè)輸入端為高電平，相當(dāng)于非門(mén)，輸入端于非門(mén)，輸入端R、S通過(guò)反相后作用在基本通過(guò)反相后作用在基本RS觸發(fā)器上，觸發(fā)器上，整個(gè)電路就等效為一個(gè)基本整個(gè)電路就等效為一個(gè)基本RS觸發(fā)器。觸發(fā)器。

19、3. 同步RS觸發(fā)器邏輯功能描述同步同步RS觸發(fā)器的輸入、輸出之間的邏輯關(guān)系如表觸發(fā)器的輸入、輸出之間的邏輯關(guān)系如表4.3所示。所示。時(shí)序圖如圖時(shí)序圖如圖4.8所示所示.表表4.3 同步同步RS觸發(fā)器的真值表觸發(fā)器的真值表圖圖4.8 同步同步RS觸發(fā)器時(shí)序圖觸發(fā)器時(shí)序圖由真值表可得到特性方程：由真值表可得到特性方程：同步同步RS觸發(fā)器主要特點(diǎn)：觸發(fā)器主要特點(diǎn)： （1）時(shí)鐘電平控制。在）時(shí)鐘電平控制。在CP1期間接收輸入信號(hào)，期間接收輸入信號(hào)，CP0時(shí)時(shí)狀態(tài)保持不變，與基本狀態(tài)保持不變，與基本RS觸發(fā)器相比，對(duì)觸發(fā)器狀態(tài)的轉(zhuǎn)變觸發(fā)器相比，對(duì)觸發(fā)器狀態(tài)的轉(zhuǎn)變?cè)黾恿藭r(shí)間控制。增加了時(shí)間控制。 （2）

20、R、S之間有約束。不能允許出現(xiàn)之間有約束。不能允許出現(xiàn)R和和S同時(shí)為同時(shí)為1的情況，的情況，否則會(huì)使觸發(fā)器處于不確定的狀態(tài)否則會(huì)使觸發(fā)器處于不確定的狀態(tài)4.2.2 同步D觸發(fā)器1.電路結(jié)構(gòu)及工作原理如在如在RS觸發(fā)器的輸入端增加一個(gè)非門(mén)，則自動(dòng)滿足約束條件，觸發(fā)器的輸入端增加一個(gè)非門(mén)，則自動(dòng)滿足約束條件，如圖如圖4.9(a)。這種觸發(fā)器稱為同步式。這種觸發(fā)器稱為同步式D觸發(fā)器，符號(hào)圖見(jiàn)觸發(fā)器，符號(hào)圖見(jiàn)4.9 (b)。表表4.4 D觸發(fā)器真值表觸發(fā)器真值表圖圖4.9 同步式同步式D觸發(fā)器觸發(fā)器 (a) 邏輯圖邏輯圖 (b) 邏輯符號(hào)邏輯符號(hào) 2D觸發(fā)器邏輯功能描述由圖由圖4.9可知，將可知，將S

21、=D、R= 代入代入RS觸發(fā)器特性方程，便可觸發(fā)器特性方程，便可得到得到D觸發(fā)器特性方程：觸發(fā)器特性方程：真值表，如表真值表，如表4.4所示。所示。CP=1時(shí)，觸發(fā)器的狀態(tài)隨輸入信號(hào)時(shí)，觸發(fā)器的狀態(tài)隨輸入信號(hào)D而改變；而改變；CP=0時(shí)，觸發(fā)器狀態(tài)保持不變。時(shí)，觸發(fā)器狀態(tài)保持不變。圖圖4.10 D觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 圖圖4.11 D觸發(fā)器時(shí)序圖觸發(fā)器時(shí)序圖由由D觸發(fā)器真值表便可得到其狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖觸發(fā)器真值表便可得到其狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖4.10所示，時(shí)所示，時(shí)序圖如圖序圖如圖4.11所示。所示。4.2.3 同步JK觸發(fā)器1電路結(jié)構(gòu)及工作原理同步同步JK觸發(fā)器有兩個(gè)輸入控制端觸發(fā)器有兩

22、個(gè)輸入控制端J和和K。將。將RS觸發(fā)器輸出交觸發(fā)器輸出交叉引回到輸入，使叉引回到輸入，使S= ，R= 便可得到同步便可得到同步JK觸發(fā)器，觸發(fā)器，如圖如圖4.12所示。由于所示。由于Q端和端總是互補(bǔ)的，因此圖端和端總是互補(bǔ)的，因此圖4.12中中G1 、G2門(mén)的輸出不存在同時(shí)為門(mén)的輸出不存在同時(shí)為0的情況，這就消去不定狀態(tài)。的情況，這就消去不定狀態(tài)。 (a) (b) (c)圖圖4.12 同步式同步式JK觸發(fā)器觸發(fā)器 (a) 邏輯圖邏輯圖 (b) 曾用邏輯符號(hào)曾用邏輯符號(hào) (c) 國(guó)標(biāo)邏輯符號(hào)國(guó)標(biāo)邏輯符號(hào) 2.同步式JK觸發(fā)器邏輯功能描述由圖由圖4.12可知，將可知，將S= R= 代入代入RS觸發(fā)

23、器特性方程，便觸發(fā)器特性方程，便可得到可得到JK觸發(fā)器特性方程：觸發(fā)器特性方程： （4.4） nnnQKQJQ1由由JK觸發(fā)器特性方程便可得到其真值表，如表觸發(fā)器特性方程便可得到其真值表，如表4.5所示。所示。表表4.5 JK觸發(fā)器真值表觸發(fā)器真值表圖圖4.13JK觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖由由JK觸發(fā)器真值表可得到其狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖觸發(fā)器真值表可得到其狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖4.13所示，時(shí)序所示，時(shí)序圖如圖圖如圖4.14所示。所示。圖圖4.14 JK觸發(fā)器時(shí)序圖觸發(fā)器時(shí)序圖 (a) (b) (c)圖圖4.15 同步式同步式T觸發(fā)器觸發(fā)器(a) 邏輯圖邏輯圖 (b) T觸發(fā)器邏輯符號(hào)觸發(fā)器邏輯符號(hào)

24、 (c) T觸發(fā)器邏輯符號(hào)觸發(fā)器邏輯符號(hào)4.2.4 同步T觸發(fā)器觸發(fā)器 1.電路結(jié)構(gòu)及工作原理將同步式將同步式JK觸發(fā)器兩個(gè)輸入端連接到一起，作為一個(gè)輸入端，觸發(fā)器兩個(gè)輸入端連接到一起，作為一個(gè)輸入端，標(biāo)為標(biāo)為T(mén)，就構(gòu)成同步式，就構(gòu)成同步式T觸發(fā)器，圖觸發(fā)器，圖4.15(a)、(b)為其結(jié)構(gòu)圖為其結(jié)構(gòu)圖及符號(hào)圖。及符號(hào)圖。 2.邏輯功能描述T觸發(fā)器的狀態(tài)方程為觸發(fā)器的狀態(tài)方程為 （4.5）T觸發(fā)器真值表如表觸發(fā)器真值表如表4.6所示，狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖所示，狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖4.16所示。所示。表表4.6 T 觸發(fā)器真值表觸發(fā)器真值表圖圖4.16 T觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖3.T觸發(fā)器在在T觸

25、發(fā)器基礎(chǔ)上如果固定觸發(fā)器基礎(chǔ)上如果固定T=1，那么，每來(lái)一個(gè)，那么，每來(lái)一個(gè)CP脈沖，脈沖，觸發(fā)器狀態(tài)都將翻轉(zhuǎn)一次，構(gòu)成計(jì)數(shù)工作狀態(tài)，這就是觸發(fā)器狀態(tài)都將翻轉(zhuǎn)一次，構(gòu)成計(jì)數(shù)工作狀態(tài)，這就是T觸觸發(fā)器，也稱為翻轉(zhuǎn)觸發(fā)器，如圖發(fā)器，也稱為翻轉(zhuǎn)觸發(fā)器，如圖4.15（c）所示，其特征方程）所示，其特征方程為為 （4.6）值得注意的是，在集成觸發(fā)器產(chǎn)品中不存在值得注意的是，在集成觸發(fā)器產(chǎn)品中不存在T和和T觸發(fā)器，觸發(fā)器，而是由其他類型的觸發(fā)器連接成具有翻轉(zhuǎn)功能的觸發(fā)器，但而是由其他類型的觸發(fā)器連接成具有翻轉(zhuǎn)功能的觸發(fā)器，但其邏輯符號(hào)可單獨(dú)存在，以突出其功能特點(diǎn)。其邏輯符號(hào)可單獨(dú)存在，以突出其功能特點(diǎn)。

26、nnQQ14.2.5 同步觸發(fā)器存在的問(wèn)題空翻同步同步RS觸發(fā)器雖然能按一定的時(shí)間節(jié)拍進(jìn)行狀態(tài)動(dòng)作，但在觸發(fā)器雖然能按一定的時(shí)間節(jié)拍進(jìn)行狀態(tài)動(dòng)作，但在CP=1期間，隨著輸入期間，隨著輸入R、S發(fā)生變化，同步觸發(fā)器的狀態(tài)可發(fā)生變化，同步觸發(fā)器的狀態(tài)可能發(fā)生兩次或兩次以上的翻轉(zhuǎn)，這種現(xiàn)象稱為空翻?？辗瓡?huì)能發(fā)生兩次或兩次以上的翻轉(zhuǎn)，這種現(xiàn)象稱為空翻?？辗瓡?huì)造成節(jié)拍的混亂和系統(tǒng)工作的不穩(wěn)定，這是同步觸發(fā)器的一造成節(jié)拍的混亂和系統(tǒng)工作的不穩(wěn)定，這是同步觸發(fā)器的一個(gè)缺陷。個(gè)缺陷。圖圖4.17 同步同步RS觸發(fā)器的空翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象波形觸發(fā)器的空翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象波形 圖圖4.18 同步同步RS觸發(fā)器構(gòu)成的計(jì)數(shù)器觸發(fā)器構(gòu)成的

27、計(jì)數(shù)器同步同步RS出發(fā)器出現(xiàn)空翻現(xiàn)象有以下兩種情況。出發(fā)器出現(xiàn)空翻現(xiàn)象有以下兩種情況。 （1）在）在CP=1期間，如果輸入端的信號(hào)期間，如果輸入端的信號(hào)R、S再有變化，可能再有變化，可能引起輸出端引起輸出端Q翻轉(zhuǎn)兩次或兩次以上，如圖翻轉(zhuǎn)兩次或兩次以上，如圖4.17所示。欲保證所示。欲保證CP=1期間輸出只變化期間輸出只變化1次，則要求在次，則要求在CP=1期間，不允許期間，不允許R和和S的輸入信號(hào)發(fā)生變化。的輸入信號(hào)發(fā)生變化。 （2）當(dāng)同步）當(dāng)同步RS觸發(fā)器接成計(jì)數(shù)狀態(tài)時(shí)，容易發(fā)生空翻。所觸發(fā)器接成計(jì)數(shù)狀態(tài)時(shí)，容易發(fā)生空翻。所謂計(jì)數(shù)狀態(tài)是指觸發(fā)器對(duì)謂計(jì)數(shù)狀態(tài)是指觸發(fā)器對(duì)CP脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，即觸發(fā)

28、器在逐個(gè)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，即觸發(fā)器在逐個(gè)CP脈沖作用下，產(chǎn)生脈沖作用下，產(chǎn)生0、1兩個(gè)狀態(tài)間的交替變化，實(shí)現(xiàn)二進(jìn)兩個(gè)狀態(tài)間的交替變化，實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制計(jì)數(shù)。這要求每作用一個(gè)制計(jì)數(shù)。這要求每作用一個(gè)CP脈沖，觸發(fā)器只允許翻轉(zhuǎn)脈沖，觸發(fā)器只允許翻轉(zhuǎn)1次，次，其電路如圖其電路如圖4.18所示。計(jì)數(shù)脈沖加于所示。計(jì)數(shù)脈沖加于CP端，端，R和和S分別由分別由Q和和反饋?zhàn)枣i，不再外加信號(hào)。反饋?zhàn)枣i，不再外加信號(hào)。采用電平觸發(fā)方式的同步觸發(fā)器存在采用電平觸發(fā)方式的同步觸發(fā)器存在“空翻空翻”問(wèn)題。為確保問(wèn)題。為確保數(shù)字系統(tǒng)的可靠工作，要求觸發(fā)器在一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)的可靠工作，要求觸發(fā)器在一個(gè)CP脈沖期間至多翻脈沖期間至多翻轉(zhuǎn)

29、一次，即不允許空翻現(xiàn)象的出現(xiàn)。為此，人們研制出了邊轉(zhuǎn)一次，即不允許空翻現(xiàn)象的出現(xiàn)。為此，人們研制出了邊沿觸發(fā)方式的主從型沿觸發(fā)方式的主從型JK觸發(fā)器和維持阻塞型的觸發(fā)器和維持阻塞型的D觸發(fā)器等等。觸發(fā)器等等。這些觸發(fā)器由于只在時(shí)鐘脈沖邊沿到來(lái)時(shí)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，從而有這些觸發(fā)器由于只在時(shí)鐘脈沖邊沿到來(lái)時(shí)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，從而有效地抑制了空翻現(xiàn)象。效地抑制了空翻現(xiàn)象。4.3主從式觸發(fā)器主從式觸發(fā)器的特點(diǎn)是：電路由主觸發(fā)器和從觸發(fā)器兩部分主從式觸發(fā)器的特點(diǎn)是：電路由主觸發(fā)器和從觸發(fā)器兩部分組成，采用主從觸發(fā)的工作方式。目前廣泛使用的是一種主組成，采用主從觸發(fā)的工作方式。目前廣泛使用的是一種主從結(jié)構(gòu)從結(jié)構(gòu)JK觸發(fā)器

30、。其它還有觸發(fā)器。其它還有RS觸發(fā)器、觸發(fā)器、D觸發(fā)器、觸發(fā)器、T觸發(fā)器、觸發(fā)器、T觸發(fā)器。觸發(fā)器。 4.3.1主從RS觸發(fā)器1.電路結(jié)構(gòu)主從主從RS觸發(fā)器由兩個(gè)同步觸發(fā)器由兩個(gè)同步RS觸發(fā)器構(gòu)成，如圖觸發(fā)器構(gòu)成，如圖4.19所示。下所示。下面的面的4個(gè)與非門(mén)個(gè)與非門(mén)G5G8構(gòu)成主觸發(fā)器。上面的構(gòu)成主觸發(fā)器。上面的4個(gè)與非門(mén)個(gè)與非門(mén)G1G4構(gòu)成從觸發(fā)器。加在主觸發(fā)器上的時(shí)鐘脈沖構(gòu)成從觸發(fā)器。加在主觸發(fā)器上的時(shí)鐘脈沖CP經(jīng)過(guò)門(mén)經(jīng)過(guò)門(mén)G9反反相后再加到從觸發(fā)器上，即主、從兩個(gè)觸發(fā)器所要求的時(shí)鐘相后再加到從觸發(fā)器上，即主、從兩個(gè)觸發(fā)器所要求的時(shí)鐘脈沖彼此反相。脈沖彼此反相。(a) (b) (c)圖圖

31、4.19 主從式主從式RS觸發(fā)器觸發(fā)器 (a) 邏輯圖邏輯圖 (b) 曾用邏輯符號(hào)曾用邏輯符號(hào) (c) 國(guó)標(biāo)邏輯符號(hào)國(guó)標(biāo)邏輯符號(hào)2.工作原理主從觸發(fā)器的觸發(fā)翻轉(zhuǎn)分為兩個(gè)節(jié)拍：1）接收輸入信號(hào)過(guò)程CP=1期間：主觸發(fā)器控制門(mén)G7、G8打開(kāi)，接收輸入信號(hào)R、S，有： （4.7）從觸發(fā)器控制門(mén)G3、G4封鎖，其狀態(tài)保持不變。2）輸出信號(hào)過(guò)程從觸發(fā)器控制門(mén)G3、G4封鎖，其狀態(tài)保持不變。CP下降沿到來(lái)時(shí)有效 （4.8）01RSQRSQnmnm01RSQRSQnn3.電路特點(diǎn)電路特點(diǎn)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(hào)直接控制的問(wèn)題，具有CP1期間接收輸入信號(hào)，CP下降沿到來(lái)時(shí)觸發(fā)翻轉(zhuǎn)

32、的特點(diǎn)。但其仍然存在著約束問(wèn)題，即在CP1期間，輸入信號(hào)R和S不能同時(shí)為1。4.3.2主從主從JK觸發(fā)器觸發(fā)器1.電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)主從RS觸發(fā)器雖然避免了空翻現(xiàn)象，但使用時(shí)仍有約束條件RS=0。為此，將觸發(fā)器的兩個(gè)互補(bǔ)的輸出端信號(hào)通過(guò)兩根反饋線分別引到輸入端的G7、G8門(mén)，這樣，將圖4.19所示的主從RS觸發(fā)器改接成圖4.20（a）的形式，即構(gòu)成了主從JK觸發(fā)器。從圖4.19與圖4.20可知，RS觸發(fā)器轉(zhuǎn)換到JK觸發(fā)器的關(guān)系式為R=K Q、S= 。圖4.20（d）中，和輸入端的圓圈表示低電平有效。而CP端的小圓圈表示在CP脈沖的后沿（下降沿）才將主觸發(fā)器的狀態(tài)傳送到從觸發(fā)器，并確定輸出狀態(tài)。(

33、a) (b) (c) (d)圖圖4.20 主從式主從式JK觸發(fā)器觸發(fā)器 (a) 邏輯圖邏輯圖 (b) 曾用邏輯符號(hào)曾用邏輯符號(hào) (c) 國(guó)標(biāo)邏輯符號(hào)國(guó)標(biāo)邏輯符號(hào) (d)與輸入主與輸入主從從JK觸發(fā)器的邏輯符號(hào)觸發(fā)器的邏輯符號(hào)2. JK觸發(fā)器的工作原理1) CP=1期間從觸發(fā)器因 =0被封鎖，輸出狀態(tài)保持不變。主觸發(fā)器由于CP=1被觸發(fā)，其輸出次態(tài)Qn+1隨著JK輸入端的變化而改變。主觸發(fā)器把CP=1時(shí)的狀態(tài)記憶下來(lái)，在CP下跳沿到來(lái)時(shí)作為輸入狀態(tài)送入從觸發(fā)器中。 2) CP下跳沿到來(lái)時(shí)下跳沿到來(lái)時(shí)主觸發(fā)器因主觸發(fā)器因CP=0被封鎖，輸出狀態(tài)保持不變。從觸發(fā)器由被封鎖，輸出狀態(tài)保持不變。從觸發(fā)器

34、由于于 =1被觸發(fā)，其輸出次態(tài)被觸發(fā)，其輸出次態(tài)Qn+1隨著主觸發(fā)器輸出端的變隨著主觸發(fā)器輸出端的變化而改變。顯然化而改變。顯然JK觸發(fā)器在觸發(fā)器在CP下跳沿到來(lái)時(shí)輸出狀態(tài)發(fā)生下跳沿到來(lái)時(shí)輸出狀態(tài)發(fā)生改變，且此狀態(tài)一直保持到下一個(gè)時(shí)鐘脈沖下跳沿的到來(lái)。改變，且此狀態(tài)一直保持到下一個(gè)時(shí)鐘脈沖下跳沿的到來(lái)。 3) 異步輸入端異步輸入端 、 為使用方便，一般集成觸發(fā)器都設(shè)有異步輸入端為使用方便，一般集成觸發(fā)器都設(shè)有異步輸入端 、 ，低電，低電平有效。平有效。 異步清零為端，異步清零為端， 為異步置位端。因這兩個(gè)輸入為異步置位端。因這兩個(gè)輸入端不受端不受CP的控制故稱為異步輸入端。的控制故稱為異步輸入

35、端。當(dāng)當(dāng) =0（ =1）時(shí)，因）時(shí)，因G2門(mén)輸入端有低電平使門(mén)輸入端有低電平使Q=1， =0；當(dāng)當(dāng) =0（ =1）時(shí)，因）時(shí)，因G1門(mén)輸入端有低電平使門(mén)輸入端有低電平使 =1，Q =0。實(shí)現(xiàn)了異步清零和異步置位。實(shí)現(xiàn)了異步清零和異步置位。 3.JK觸發(fā)器邏輯功能的描述因因 根據(jù)根據(jù)RS觸發(fā)器的特征方程，可得主從觸發(fā)器的特征方程，可得主從JK觸發(fā)觸發(fā)器的特征方程為器的特征方程為 （4.9）nnQJSKQR,nnnnnnnQKQJQQKQJQRSQ)(1由特性方程可得到其真值表，如表由特性方程可得到其真值表，如表4.7。表表4.7 主從主從JK觸發(fā)器真值表觸發(fā)器真值表狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、驅(qū)動(dòng)表、時(shí)序圖分別

36、如圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、驅(qū)動(dòng)表、時(shí)序圖分別如圖4.21、表、表4.8、圖、圖4.22所示。所示。圖圖4.21主從主從 JK觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖表表4.8 主從主從JK觸發(fā)器驅(qū)動(dòng)表觸發(fā)器驅(qū)動(dòng)表 圖圖4.22主從主從JK觸發(fā)器時(shí)序圖觸發(fā)器時(shí)序圖 圖圖4.23應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例4.14.1波形圖波形圖在畫(huà)主從觸發(fā)器的波形圖時(shí)，應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：在畫(huà)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）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）下降沿） （2）判斷觸發(fā)器次態(tài)的依據(jù)是時(shí)鐘脈沖下降沿前一瞬間輸）判斷觸發(fā)器次態(tài)的依據(jù)是時(shí)鐘脈沖下降沿前一瞬間

37、輸入端的狀態(tài)。入端的狀態(tài)。 4. 常用集成JK觸發(fā)器實(shí)際應(yīng)用中大多采用集成實(shí)際應(yīng)用中大多采用集成JK觸發(fā)器。常用的集成芯片型號(hào)有觸發(fā)器。常用的集成芯片型號(hào)有下降沿觸發(fā)的雙下降沿觸發(fā)的雙JK觸發(fā)器觸發(fā)器74LS112、上升沿觸發(fā)的雙、上升沿觸發(fā)的雙JK觸發(fā)觸發(fā)器器CC4027和共用置和共用置1、清、清0端的端的74LS276四四JK觸發(fā)器等。觸發(fā)器等。74LS112雙雙JK觸發(fā)器每片芯片包含兩個(gè)具有復(fù)位、置位端的觸發(fā)器每片芯片包含兩個(gè)具有復(fù)位、置位端的下降沿觸發(fā)的下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，通常用于緩沖觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器和移觸發(fā)器，通常用于緩沖觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器和移位寄存器電路中。圖位寄存器電路中。圖4.2

38、4所示為其管腳排列圖。芯片型號(hào)中所示為其管腳排列圖。芯片型號(hào)中含有含有74表示表示TTL集成芯片；含有集成芯片；含有CC或或CD表示表示CMOS集成芯集成芯片。片。圖圖4.24 74LS112管腳排列圖管腳排列圖5. 主從JK觸發(fā)器的特點(diǎn)（1）主從）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(hào)直接控制的問(wèn)題，具有入信號(hào)直接控制的問(wèn)題，具有CP1期間接收輸入信號(hào)，期間接收輸入信號(hào)，CP下降沿到來(lái)時(shí)觸發(fā)翻轉(zhuǎn)的特點(diǎn)。下降沿到來(lái)時(shí)觸發(fā)翻轉(zhuǎn)的特點(diǎn)。 （2）輸入信號(hào)）輸入信號(hào)J、K之間沒(méi)有約束。之間沒(méi)有約束。 （3）存在一次變化問(wèn)題。所謂一次變化問(wèn)題是指）

39、存在一次變化問(wèn)題。所謂一次變化問(wèn)題是指CP=1期間期間J、K不能變化，否則可能產(chǎn)生誤動(dòng)作，錯(cuò)翻一次，不再恢復(fù)。不能變化，否則可能產(chǎn)生誤動(dòng)作，錯(cuò)翻一次，不再恢復(fù)。 4.3.3 CMOS型主從D觸發(fā)器 1.電路結(jié)構(gòu)及符號(hào)它包含主觸發(fā)器和從觸發(fā)器兩大部分及其控制門(mén)，如圖它包含主觸發(fā)器和從觸發(fā)器兩大部分及其控制門(mén)，如圖4.25所示。主觸發(fā)器由或非門(mén)所示。主觸發(fā)器由或非門(mén)G1、G2和傳輸門(mén)和傳輸門(mén)TG3組成；從觸發(fā)組成；從觸發(fā)器由或非門(mén)器由或非門(mén)G3、G4和傳輸門(mén)和傳輸門(mén)TG4組成；傳輸門(mén)組成；傳輸門(mén)TG1、TG2分別分別是輸入和主、從觸發(fā)器之間的控制門(mén)，傳輸門(mén)又兩個(gè)互補(bǔ)的是輸入和主、從觸發(fā)器之間的控制

40、門(mén)，傳輸門(mén)又兩個(gè)互補(bǔ)的時(shí)鐘信號(hào)時(shí)鐘信號(hào)C和控制。和控制。RD、SD為異步復(fù)位和置位端，高電平有為異步復(fù)位和置位端，高電平有效，它與效，它與CP、D的狀態(tài)無(wú)關(guān)。的狀態(tài)無(wú)關(guān)。(a) (b)圖圖4.25 CMOS主從主從D觸發(fā)器觸發(fā)器 (a) 邏輯圖邏輯圖 (b) 邏輯符號(hào)邏輯符號(hào) 2.工作原理工作原理當(dāng)當(dāng)RD=SD=0時(shí)的工作情況：時(shí)的工作情況：1）CP=0時(shí)，時(shí)，C=0、 =1，TG1、TG4導(dǎo)通，導(dǎo)通，TG2、TG3截止，截止，主、從觸發(fā)器之間由主、從觸發(fā)器之間由TG2隔離。主觸發(fā)器通過(guò)隔離。主觸發(fā)器通過(guò)TG1接收輸入接收輸入信號(hào)信號(hào)D，使，使 ，即，即Z1和和Z2隨隨D的狀態(tài)變化，使信號(hào)鎖存

41、于主觸的狀態(tài)變化，使信號(hào)鎖存于主觸發(fā)器；從觸發(fā)器通過(guò)發(fā)器；從觸發(fā)器通過(guò)TG4閉環(huán)反饋?zhàn)枣i，保持原來(lái)閉環(huán)反饋?zhàn)枣i，保持原來(lái)Q的狀態(tài)。的狀態(tài)。 2）CP=1時(shí)，時(shí)，C=1， =0，TG1、TG4 截止，截止，TG2、TG3導(dǎo)通，導(dǎo)通，輸入通道被封鎖。主觸發(fā)器通過(guò)輸入通道被封鎖。主觸發(fā)器通過(guò)TG3保持保持CP上升沿到來(lái)前的上升沿到來(lái)前的一瞬間所接收的一瞬間所接收的D信號(hào)，而從觸發(fā)器信號(hào)，而從觸發(fā)器Q的狀態(tài)根據(jù)的狀態(tài)根據(jù)Z1的狀態(tài)的狀態(tài)更新，即更新，即 。這類觸發(fā)器稱為主從。這類觸發(fā)器稱為主從D觸發(fā)器。觸發(fā)器。 主從觸發(fā)器由互補(bǔ)的時(shí)鐘脈沖分別控制兩部分，這兩部分主從觸發(fā)器由互補(bǔ)的時(shí)鐘脈沖分別控制兩部分

42、，這兩部分在動(dòng)作時(shí)間上是錯(cuò)開(kāi)的。在動(dòng)作時(shí)間上是錯(cuò)開(kāi)的。 CP=0時(shí)，由主觸發(fā)器接收外來(lái)時(shí)，由主觸發(fā)器接收外來(lái)信號(hào)，從觸發(fā)器輸出端不改變狀態(tài)。當(dāng)信號(hào)，從觸發(fā)器輸出端不改變狀態(tài)。當(dāng)CP=1信號(hào)到來(lái)時(shí)，信號(hào)到來(lái)時(shí)，從觸發(fā)器才按照主觸發(fā)器已翻轉(zhuǎn)好的狀態(tài)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，而此從觸發(fā)器才按照主觸發(fā)器已翻轉(zhuǎn)好的狀態(tài)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，而此時(shí)不論外來(lái)信號(hào)如何變化，主觸發(fā)器都不改變狀態(tài)，這就時(shí)不論外來(lái)信號(hào)如何變化，主觸發(fā)器都不改變狀態(tài)，這就避免了外來(lái)信號(hào)對(duì)輸出端的直接控制，增強(qiáng)了抗干擾能力，避免了外來(lái)信號(hào)對(duì)輸出端的直接控制，增強(qiáng)了抗干擾能力，克服了空翻現(xiàn)象?？朔丝辗F(xiàn)象。 3.邏輯功能邏輯功能 由對(duì)圖4.24的分析可知，D觸發(fā)

43、器具有鎖存數(shù)據(jù)的功能，即置0置1功能。對(duì)于CMOS主從型D觸發(fā)器來(lái)說(shuō)，在CP上升沿到來(lái)之前的瞬間，若D=0，則當(dāng)CP上升沿為1時(shí)，觸發(fā)器的次態(tài)Qn+1為0；如果D=1，則次態(tài)Qn+1為1。所以D觸發(fā)器的特征方程為Qn+1D。 D觸發(fā)器的真值表如表4.9所示。其狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖4.26所示。 表4.9D觸發(fā)器的真值表 圖4.26 D觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖主從主從JK觸發(fā)器功能完善，并且輸入信號(hào)觸發(fā)器功能完善，并且輸入信號(hào)J、K之間沒(méi)有約束。之間沒(méi)有約束。但主從但主從JK觸發(fā)器還存在著一次變化問(wèn)題，即主從觸發(fā)器還存在著一次變化問(wèn)題，即主從JK觸發(fā)器中觸發(fā)器中的主觸發(fā)器，在的主觸發(fā)器，在CP1期間其狀態(tài)能且

44、只能變化一次，這種期間其狀態(tài)能且只能變化一次，這種變化可以是變化可以是J、K變化引起，也可以是干擾脈沖引起，因此其變化引起，也可以是干擾脈沖引起，因此其抗干擾能力尚需進(jìn)一步提高。于是出現(xiàn)了邊沿抗干擾能力尚需進(jìn)一步提高。于是出現(xiàn)了邊沿JK觸發(fā)器觸發(fā)器.邊沿觸發(fā)器的次態(tài)僅取決于邊沿觸發(fā)器的次態(tài)僅取決于CP下降沿（或上升沿）到達(dá)前瞬下降沿（或上升沿）到達(dá)前瞬間的輸入信號(hào)狀態(tài)，而在此之前或之后的一段時(shí)間內(nèi)，輸入間的輸入信號(hào)狀態(tài)，而在此之前或之后的一段時(shí)間內(nèi)，輸入信號(hào)狀態(tài)的變化對(duì)輸出狀態(tài)不產(chǎn)生影響，克服了一次變化的信號(hào)狀態(tài)的變化對(duì)輸出狀態(tài)不產(chǎn)生影響，克服了一次變化的問(wèn)題。邊沿觸發(fā)器具有工作可靠性高、抗干

45、擾能力強(qiáng)、不存問(wèn)題。邊沿觸發(fā)器具有工作可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、不存在空翻現(xiàn)象和一次翻轉(zhuǎn)的問(wèn)題等優(yōu)點(diǎn)。在空翻現(xiàn)象和一次翻轉(zhuǎn)的問(wèn)題等優(yōu)點(diǎn)。常見(jiàn)的邊沿觸發(fā)器有常見(jiàn)的邊沿觸發(fā)器有CP脈沖上升沿觸發(fā)（如維持阻塞觸發(fā)器）脈沖上升沿觸發(fā)（如維持阻塞觸發(fā)器）和和CP脈沖下降沿觸發(fā)（如負(fù)邊沿觸發(fā)器）兩大類。脈沖下降沿觸發(fā)（如負(fù)邊沿觸發(fā)器）兩大類。 4.4 邊沿式觸發(fā)器邊沿式觸發(fā)器.1 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)(a) (b)圖圖4.27 邊沿邊沿D觸發(fā)器觸發(fā)器 (a) 維持阻塞維持阻塞D觸發(fā)器電路觸發(fā)器電路 (b) 邏輯符號(hào)邏輯符號(hào) (c) 集成邊沿集成邊沿D觸發(fā)器觸發(fā)器在圖4.27所示電路中，驅(qū)動(dòng)輸入DD1D 2， 為

46、異步置位端， 為異步復(fù)位端。連線稱為置0維持線，連線稱為阻塞置1線，連線稱為置1維持線，連線稱為阻塞置0線。下面結(jié)合當(dāng) = =1的條件下，分析這幾條線的作用，并介紹其正邊沿觸發(fā)的特點(diǎn)。 4.4.2 負(fù)邊沿負(fù)邊沿JK觸發(fā)器觸發(fā)器負(fù)邊沿觸發(fā)器的輸出端是根據(jù)CP下降沿到達(dá)瞬間所處輸入信號(hào)的狀態(tài)來(lái)決定的。而在CP其他時(shí)刻，輸入信號(hào)狀態(tài)的變化對(duì)觸發(fā)器狀態(tài)不產(chǎn)生影響。下面以負(fù)邊沿JK觸發(fā)器為例，說(shuō)明負(fù)邊沿JK觸發(fā)器的功能和工作特點(diǎn)。 2.工作原理和邏輯功能分析工作原理和邏輯功能分析從圖4.27中看到，G1和G2、G3和G5、G4和G6分別組成了基本RS觸發(fā)器。1）當(dāng)D=0時(shí)按D觸發(fā)器的功能，不論Qn是什么

47、狀態(tài)，Qn+1D=0，結(jié)合電路來(lái)看，CP=0期間，G3、G4輸出為1， ，Q維持原穩(wěn)態(tài)不變。因?yàn)镈=0，G5也輸出為1，這樣G6輸入端全為1，而輸出為0。在CP=1的上升沿時(shí)刻，由G3、G5構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器的輸入條件是一端為0（因?yàn)镈=0），另一端為1，所以G3輸出一定是0。此時(shí)由置0維持線將這個(gè)0送給門(mén)G5使G5維持輸出1不變，D即使變了，對(duì)也沒(méi)有影響。同時(shí)在通過(guò)阻塞置1線，保證G4、G6組成的基本RS觸發(fā)器兩個(gè)輸入端信號(hào)全是1（一端是CP，另一端是線），其輸出狀態(tài)將維持不變， =1。因?yàn)?=1、 =0，所以由G1、G2組成的RS觸發(fā)器就一定置0。1 RSSSR 2）當(dāng)D=1時(shí) 同理，如

48、果D=1，在CP=0期間，G3、G4輸出為1，門(mén)G5因輸入端全為1而輸出0，門(mén)G6因輸入端有0而輸出為1（G5的輸出通過(guò)線送給了G6），當(dāng)CP=1的上升沿到來(lái)時(shí)，G4因輸入端全為1而輸出0。這個(gè)0一方面送給G2，使Q置1，另一方面通過(guò)置1維持線送給G6，使G6維持輸出1，G4自鎖為0。保證=0不變，同時(shí)通過(guò)阻塞置0線送給門(mén)G3，保證 =1。這樣在 =0、 =1前提下，G1、G2組成的基本RS觸發(fā)器就一定置1，即Q=D=1。 SR 綜上所述，線、的作用是保證D=0時(shí)在CP上升沿瞬間使觸發(fā)器置0，即保證在CP=1期間維持 =0、 =1的條件，CP上升沿過(guò)后D可任意變化；線、的作用是保證D=1時(shí)，在

49、CP上升沿瞬間使觸發(fā)器置1，即保證在CP=1期間維持 =1 . =0的條件， CP上升沿過(guò)后， D可任意變化。這種維持D觸發(fā)器是屬于正邊沿觸發(fā)器，只要在CP正邊沿到來(lái)之前的極短時(shí)間內(nèi)輸入端D不存在干擾，觸發(fā)器就會(huì)有正確的輸出。所以這種觸發(fā)器也具有抗干擾能力強(qiáng)，工作穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)。 RSRS 4.4.2 負(fù)邊沿負(fù)邊沿JK觸發(fā)器觸發(fā)器.1 電路結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)電路結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) (a) (b)圖4.29 負(fù)邊沿JK觸發(fā)器 (a) 邏輯圖 (b) 邏輯符號(hào)2.工作原理和邏輯功能分析工作原理和邏輯功能分析設(shè)觸發(fā)器的=1，而初始狀態(tài)為0，即Q=0、=1。 1）CP=0期間，與門(mén)B、B及G3、G4同時(shí)被CP的低電平

50、封鎖，P=P=1，門(mén)A、A是打開(kāi)的，基本RS觸發(fā)器的Q和通過(guò)A、A的反饋互鎖保持不變。 2）CP=1期間，門(mén)B、B被解除封鎖，基本RS觸發(fā)器的狀態(tài)可以通過(guò)B、B繼續(xù)保持原狀態(tài)不變，這時(shí)可寫(xiě)出各門(mén)輸出函數(shù)邏輯表達(dá)式： (4.10)由 和 的表達(dá)式可知，J、K無(wú)論為何值，在CP=1期間輸出均不改變狀態(tài)。1nQ1nQ1nQ下面再分析在CP的上升沿和下降沿到來(lái)的瞬間，電路工作狀態(tài)所起的變化。 3）在CP由0跳到1的上升沿瞬間，由于G3、G4門(mén)傳輸時(shí)間的延遲作用，門(mén)B、B先打開(kāi)，先有 ，這時(shí)與上述CP=1的情況相同，由式（4.7）可知： ，可見(jiàn)J、K不起作用。4）在CP由1跳到0的下降沿瞬間，情況就不同

51、了。由于與非門(mén)G3、G4傳輸時(shí)間的延遲作用，B、B先關(guān)閉，B、B=0，而P、P則要保持1個(gè)tpd的延遲時(shí)間，就在這一極短時(shí)間內(nèi)，使 、 ，而與或非門(mén)相當(dāng)于構(gòu)成與非門(mén)的基本RS觸發(fā)器，對(duì)應(yīng) ，代入同步RS觸發(fā)器的特征方程得到。nnnnQKQJQBQBAA，隨后才出現(xiàn)，nnnnQQQQ11,nQJP nnnnQKQJQRSQ1 此后，門(mén)B、B和G3、G4被CP=0封鎖，使觸發(fā)器狀態(tài)Q不再受J、K信號(hào)影響而變化。由此可知，該觸發(fā)器只有在CP下降沿到來(lái)的時(shí)刻，才能使輸出Q發(fā)生變化，具有邊沿觸發(fā)的特點(diǎn)。 負(fù)邊沿JK觸發(fā)器的邏輯符號(hào)、真值表、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖與主從式JK觸發(fā)器相同。 4.4.3邊沿邊沿JK觸發(fā)器的特點(diǎn)觸發(fā)器的特點(diǎn)(1)邊沿觸發(fā)，無(wú)一次變化問(wèn)題。 (2)功能齊全，使用方便靈活。(3)抗干擾能力極強(qiáng)，工作速度很高。4.5不同類型時(shí)鐘觸發(fā)器間的轉(zhuǎn)換不同類型時(shí)鐘觸發(fā)器間的轉(zhuǎn)換1.轉(zhuǎn)換的概念轉(zhuǎn)換的概念所謂轉(zhuǎn)換就是把一種已有的觸發(fā)器加入轉(zhuǎn)換邏輯電路，使之成為另外一種邏輯功能的觸發(fā)器，如圖4.31所示。圖4.31 轉(zhuǎn)換框圖 2.轉(zhuǎn)換步驟轉(zhuǎn)換