高吉祥 數(shù)電 第四版第4章

1、第四章第四章 觸發(fā)器觸發(fā)器4.1 概述概述4.2 電平型基本電平型基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器4.3 時鐘控制的電平觸發(fā)器時鐘控制的電平觸發(fā)器(同步觸發(fā)器同步觸發(fā)器)4.4 主從觸發(fā)器主從觸發(fā)器4.5 邊沿觸發(fā)器邊沿觸發(fā)器4.6 CMOS觸發(fā)器觸發(fā)器4.7 觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法4.8 不同類型觸發(fā)器之間的轉(zhuǎn)換不同類型觸發(fā)器之間的轉(zhuǎn)換4.9 觸發(fā)器的動態(tài)參數(shù)觸發(fā)器的動態(tài)參數(shù)4.1 4.1 概述概述 時序邏輯電路時序邏輯電路 一種具有記憶功能的基本邏輯單元一種具有記憶功能的基本邏輯單元觸發(fā)觸發(fā)器器(FlipFlop)。能夠存儲一位二值信號的基本單元。能夠存儲一位二值信號

2、的基本單元電路統(tǒng)稱為電路統(tǒng)稱為觸發(fā)器觸發(fā)器。 為實(shí)現(xiàn)記憶一位二值信號的功能，觸發(fā)器具為實(shí)現(xiàn)記憶一位二值信號的功能，觸發(fā)器具備備兩個基本特點(diǎn)兩個基本特點(diǎn)： (1) 具有兩個能自行保持的穩(wěn)定狀態(tài)，用來具有兩個能自行保持的穩(wěn)定狀態(tài)，用來表示邏輯狀態(tài)的表示邏輯狀態(tài)的0和和1，或二進(jìn)制數(shù)的，或二進(jìn)制數(shù)的0和和1。 (2)根據(jù)不同輸入信號可置成根據(jù)不同輸入信號可置成1或或0狀態(tài)。狀態(tài)。 根據(jù)邏輯功能根據(jù)邏輯功能不同，可分為不同，可分為RS觸發(fā)器觸發(fā)器、D觸觸發(fā)器發(fā)器、JK觸發(fā)器觸發(fā)器、T和和T觸發(fā)器觸發(fā)器等幾種類型。等幾種類型。 根據(jù)存儲數(shù)據(jù)原理根據(jù)存儲數(shù)據(jù)原理的不同，可分為的不同，可分為靜態(tài)觸發(fā)靜態(tài)觸發(fā)

3、器器和和動態(tài)觸發(fā)器動態(tài)觸發(fā)器兩大類。兩大類?？侩娐窢顟B(tài)靠電路狀態(tài)的自鎖存儲數(shù)據(jù)；而的自鎖存儲數(shù)據(jù)；而則通過在則通過在MOS管柵極輸入電容上存儲電荷來存儲數(shù)據(jù)。管柵極輸入電容上存儲電荷來存儲數(shù)據(jù)。 觸發(fā)器分類方法觸發(fā)器分類方法 根據(jù)電路結(jié)構(gòu)形式根據(jù)電路結(jié)構(gòu)形式的不同，觸發(fā)器可分為的不同，觸發(fā)器可分為基基本本RS觸發(fā)器觸發(fā)器、同步觸發(fā)器同步觸發(fā)器、主從觸發(fā)器主從觸發(fā)器、維持維持阻塞觸發(fā)器阻塞觸發(fā)器、CMOS邊沿觸發(fā)器邊沿觸發(fā)器等。等。4.2 4.2 電平型基本電平型基本RSRS觸發(fā)器觸發(fā)器 基本基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器 又稱又稱RS鎖存器，是各種觸發(fā)器電路中結(jié)構(gòu)鎖存器，是各種觸發(fā)器電路中結(jié)構(gòu)形式最簡單

4、的一種，同時，它又是許多復(fù)雜電形式最簡單的一種，同時，它又是許多復(fù)雜電路結(jié)構(gòu)觸發(fā)器的一個組成部分。路結(jié)構(gòu)觸發(fā)器的一個組成部分。4.2.14.2.1與非門構(gòu)成的基本與非門構(gòu)成的基本RSRS觸發(fā)器觸發(fā)器 由兩個與非門交叉耦合所構(gòu)成的基本由兩個與非門交叉耦合所構(gòu)成的基本RS觸觸發(fā)器發(fā)器(如圖如圖)所示。兩個門的輸出端分別稱為所示。兩個門的輸出端分別稱為Q和和Q，有時也稱為，有時也稱為“1”和和“0”端。觸發(fā)器有兩個端。觸發(fā)器有兩個穩(wěn)定狀態(tài)：穩(wěn)定狀態(tài)：Q=1、Q=0和和Q=0、Q=1。輸入端。輸入端稱為置稱為置“1”端，端， 端稱為置端稱為置“0”端。端。RS =1 =0 SR =1 =0 QQ 可見

5、，觸發(fā)器被可見，觸發(fā)器被置成置成“1”態(tài)，稱觸發(fā)態(tài)，稱觸發(fā)器置器置“1”。 當(dāng)置當(dāng)置“1”端由端由0返回返回1時，時，G1的輸出的輸出Q仍然為仍然為1，使，使G1門門的輸入端中仍有一個為的輸入端中仍有一個為0，可見此時，不改變觸發(fā)器的狀態(tài)，可見此時，不改變觸發(fā)器的狀態(tài)，即觸發(fā)器保持原態(tài)不變。即觸發(fā)器保持原態(tài)不變。 =0 =1 SR =0 =1 QQ 可見，觸發(fā)器被可見，觸發(fā)器被置成置成“0”態(tài)，稱觸發(fā)態(tài)，稱觸發(fā)器置器置“0”。 當(dāng)置當(dāng)置“0”端由端由0返回返回1時，時，G2的輸出仍然為的輸出仍然為1，使，使G2門的門的輸入端中仍有一個為輸入端中仍有一個為0。 =1 =1 SR 在置在置“1”信

6、號作用之后，信號作用之后， 返回到返回到1時，即時，即 1，觸發(fā)器保持觸發(fā)器保持“1”態(tài)不變；在置態(tài)不變；在置“0”信號作用之后，信號作用之后， 返回返回到到1時，即時，即 1，觸發(fā)器保持原來的，觸發(fā)器保持原來的 “0”狀態(tài)不變。狀態(tài)不變。 SRSRSR =0 =0 SR =1 =1 QQ 注意：注意：這是非正常工作情況！這是非正常工作情況！ 此時，當(dāng)此時，當(dāng) 、 同時由同時由0變變1時，輸出狀態(tài)不確定。時，輸出狀態(tài)不確定。SR 綜上所述，綜上所述， = =1時，觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變；時，觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變； =0、 =1時，觸發(fā)器置時，觸發(fā)器置“1”； =1、 =0時，觸發(fā)器置時，觸發(fā)器置

7、“0”；正常；正常工作時，應(yīng)避免工作時，應(yīng)避免 = =0情況出現(xiàn)。上述邏輯關(guān)系的真值表：情況出現(xiàn)。上述邏輯關(guān)系的真值表：SRSSSRRR功能說明功能說明 1 100保持保持(記憶記憶)11 0 101置置111 1 000置置010 0 001*不定不定(失效失效)11*SRQnQ1n 由卡諾圖可得次態(tài)由卡諾圖可得次態(tài)方程：方程： 要防止要防止 = =0的情況發(fā)生，對的情況發(fā)生，對 、 的取值的取值要加以限制。即約束條件為：要加以限制。即約束條件為： + =1，即，即SR=0。根據(jù)真值表和約束條件可得根據(jù)真值表和約束條件可得 的卡諾圖：的卡諾圖：SRRRSSQ1n 110100QnRS0SRQ

8、RSQRSQnn1n(約束條件約束條件)01000111104.2.2 4.2.2 或非門構(gòu)成的基本或非門構(gòu)成的基本RSRS觸發(fā)器觸發(fā)器S R功能說明功能說明0 0 00保持保持(記憶記憶)111 001置置1110 100置置0101 100*不定不定(失效失效)10* 基本基本RS觸發(fā)器也可以由或非門構(gòu)成，其邏輯觸發(fā)器也可以由或非門構(gòu)成，其邏輯圖和特性表如下：圖和特性表如下：QnQ1n 觸發(fā)器正常工作，應(yīng)避免觸發(fā)器正常工作，應(yīng)避免R=S=1這種情況出這種情況出現(xiàn)。其約束條件為現(xiàn)。其約束條件為RS=0。由特性表和約束條件，。由特性表和約束條件，可得可得 的卡諾圖：的卡諾圖：Q1n010011

9、QnSR0100011110 由卡諾圖可得次態(tài)由卡諾圖可得次態(tài)方程為：方程為：0SRQRSQn1n(約束條件約束條件) 基本基本RS觸發(fā)器中，觸發(fā)器中，輸入信號直接加在輸出輸入信號直接加在輸出門上門上，所以輸入信號在全部作用時間里，都能，所以輸入信號在全部作用時間里，都能直接改變輸出端直接改變輸出端 和和 的狀態(tài)，這就是基本的狀態(tài)，這就是基本RS觸發(fā)器的動作特點(diǎn)。觸發(fā)器的動作特點(diǎn)。 由于這個緣故，也把由于這個緣故，也把S( )叫做直接置位端叫做直接置位端，把把R( )叫做直接復(fù)位端叫做直接復(fù)位端，并且把基本，并且把基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器叫做直接置位、復(fù)位觸發(fā)器。叫做直接置位、復(fù)位觸發(fā)器。4.2.

10、3 4.2.3 電平型基本電平型基本RSRS觸發(fā)器的動作特點(diǎn)觸發(fā)器的動作特點(diǎn)QQRS【例【例4.2.1】在圖所示的基本】在圖所示的基本RS觸發(fā)器電路中，觸發(fā)器電路中，已知已知 和和 的電壓波形如圖所示，試畫出的電壓波形如圖所示，試畫出 和和 端對應(yīng)的電壓波形。端對應(yīng)的電壓波形。解：解：RSQQ 從電路從電路圖上可以圖上可以直接畫出直接畫出輸出端的輸出端的波形圖。波形圖。QQSRtttt4.3 4.3 時鐘控制的電平觸發(fā)器時鐘控制的電平觸發(fā)器( (同步觸發(fā)器同步觸發(fā)器) ) 數(shù)字系統(tǒng)中，為協(xié)調(diào)各部分的動作，常要數(shù)字系統(tǒng)中，為協(xié)調(diào)各部分的動作，常要求某些觸發(fā)器于同一時刻動作。為此，必須引求某些觸發(fā)

11、器于同一時刻動作。為此，必須引入同步信號，使這些觸發(fā)器只有在同步信號到入同步信號，使這些觸發(fā)器只有在同步信號到達(dá)時才按輸入信號改變狀態(tài)。達(dá)時才按輸入信號改變狀態(tài)。通常把這個同步通常把這個同步信號叫做時鐘脈沖，或時鐘信號，簡稱時鐘信號叫做時鐘脈沖，或時鐘信號，簡稱時鐘,用用CP(Clock Pulse的縮寫的縮寫)表示。時鐘脈沖通常是表示。時鐘脈沖通常是周期性矩形波，見下圖。周期性矩形波，見下圖。 時鐘控制的電平觸發(fā)器簡稱時鐘控制的電平觸發(fā)器簡稱“時鐘觸發(fā)器時鐘觸發(fā)器”，又稱同步觸發(fā)器。又稱同步觸發(fā)器。上升沿上升沿下降沿下降沿T4.3.1 4.3.1 同步同步RSRS觸發(fā)器觸發(fā)器 同步同步RS觸

12、發(fā)器電路由與非門觸發(fā)器電路由與非門G1、G2組成的組成的基本基本RS觸發(fā)器和由與非門觸發(fā)器和由與非門G3、G4組成的輸入控組成的輸入控制電路。制電路。CP=0 此時，門此時，門G3、G4截止，截止， 輸入信號輸入信號S、R不會影響輸不會影響輸 出端的狀態(tài)，故觸發(fā)器保出端的狀態(tài)，故觸發(fā)器保 持原狀態(tài)不變。持原狀態(tài)不變。4.3.1 4.3.1 同步同步RSRS觸發(fā)器觸發(fā)器 同步同步RS觸發(fā)器電路由與非門觸發(fā)器電路由與非門G1、G2組成的組成的基本基本RS觸發(fā)器和由與非門觸發(fā)器和由與非門G3、G4組成的輸入控組成的輸入控制電路。制電路。CP=1 此時，此時，S、R信號通過門信號通過門G3、G4反相后

13、加到由反相后加到由G1和和G2組成的基本組成的基本RS觸發(fā)器上，使輸出狀態(tài)跟隨輸觸發(fā)器上，使輸出狀態(tài)跟隨輸入狀態(tài)的變化而變化。入狀態(tài)的變化而變化。 根據(jù)以上分析，可得同步根據(jù)以上分析，可得同步RS觸發(fā)器的特性表：觸發(fā)器的特性表：CPS R功能說明功能說明0 0101保持原態(tài)保持原態(tài) (記憶記憶)10 0010110 10100置置011 00111置置111 1011*1*不定不定(失效失效)QnQ1n 由特性表可知，當(dāng)由特性表可知，當(dāng)S=R=1時會導(dǎo)致一個不正確時會導(dǎo)致一個不正確的次態(tài)，正常工作時應(yīng)保證的次態(tài)，正常工作時應(yīng)保證SR=0，并結(jié)合特性，并結(jié)合特性表可畫出次態(tài)圖：表可畫出次態(tài)圖：0

14、10011QnSR0100011110 由卡諾圖可得次由卡諾圖可得次態(tài)方程為：態(tài)方程為：0SRQRSQn1n(約束條件約束條件) 在使用同步在使用同步RS觸發(fā)器的過程中，有時還需觸發(fā)器的過程中，有時還需要在要在CP信號到來之前將觸發(fā)器預(yù)先置成指定的信號到來之前將觸發(fā)器預(yù)先置成指定的狀態(tài)，為此，在實(shí)用的同步狀態(tài)，為此，在實(shí)用的同步RS觸發(fā)器電路上往觸發(fā)器電路上往往還設(shè)置有專門的異步置位輸入端和異步復(fù)位往還設(shè)置有專門的異步置位輸入端和異步復(fù)位輸入端，如圖所示。輸入端，如圖所示。 【例【例4 .3 .1】已知同步】已知同步RS觸發(fā)器的輸入信號波觸發(fā)器的輸入信號波形如圖所示，試畫出形如圖所示，試畫出

15、、 端的電壓波形。設(shè)觸端的電壓波形。設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為發(fā)器的初始狀態(tài)為Q=0。解：解：QQCPSRQQttttt4.3.2 4.3.2 同步同步D D觸發(fā)器觸發(fā)器 為了從根本上避免同步為了從根本上避免同步RS觸發(fā)器觸發(fā)器S、R同時同時為為1的情況出現(xiàn)，可以在的情況出現(xiàn)，可以在S和和R之間接一個非門，之間接一個非門，如下圖。這種單端輸入的觸發(fā)器叫如下圖。這種單端輸入的觸發(fā)器叫同步同步D觸發(fā)器觸發(fā)器(又稱又稱D鎖存器鎖存器)。CP=0此時，此時，G3和和G4門被封鎖門被封鎖其輸出都是其輸出都是1，與，與D的信號的信號無關(guān)，這時觸發(fā)器保持原無關(guān)，這時觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變。狀態(tài)不變。 為了從根本上避

16、免同步為了從根本上避免同步RS觸發(fā)器觸發(fā)器S、R同時同時為為1的情況出現(xiàn)，可以在的情況出現(xiàn)，可以在S和和R之間接一個非門，之間接一個非門，如下圖。這種單端輸入的觸發(fā)器叫如下圖。這種單端輸入的觸發(fā)器叫同步同步D觸發(fā)器觸發(fā)器(又稱又稱D鎖存器鎖存器)。4.3.2 4.3.2 同步同步D D觸發(fā)器觸發(fā)器CP=1此時，觸發(fā)器接收輸入端此時，觸發(fā)器接收輸入端D的信息；如的信息；如D1， 1；若若D0，則，則 0Q1n Q1n 由以上分析得同步由以上分析得同步D觸發(fā)器的特性表：觸發(fā)器的特性表：CPD功能說明功能說明000保持保持(記憶記憶)111000送送0101101送送111QnQ1n 0101QnD

17、0011則：則： 由卡諾圖可得次態(tài)方由卡諾圖可得次態(tài)方程為：程為：DQ1n4.3.3 4.3.3 同步同步JKJK觸發(fā)器觸發(fā)器 同步同步RS觸發(fā)器的控制輸入端觸發(fā)器的控制輸入端S=R=1時，觸時，觸發(fā)器的新狀態(tài)不確定，這一因素限制了觸發(fā)器發(fā)器的新狀態(tài)不確定，這一因素限制了觸發(fā)器的應(yīng)用。的應(yīng)用。JK觸發(fā)器解決了這一問題。觸發(fā)器解決了這一問題。JK觸發(fā)器觸發(fā)器的的J端相當(dāng)于置端相當(dāng)于置“1”端，端，K端相當(dāng)于置端相當(dāng)于置“0”端端。 根據(jù)邏輯圖分析，根據(jù)邏輯圖分析， 同步同步JK觸發(fā)器的特性表如下：觸發(fā)器的特性表如下：CPJ K功能說明功能說明0 00保持保持(記憶記憶)1110 0001110

18、100置置01011 001置置11111 101翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)(計數(shù)計數(shù))10QnQ1n 根據(jù)特性表可得次態(tài)卡諾圖：根據(jù)特性表可得次態(tài)卡諾圖：00111001QnJK1000011110則則JK觸發(fā)器的特性方程為：觸發(fā)器的特性方程為：nn1nQKQJQ4.3.4 4.3.4 同步同步T T觸發(fā)器和觸發(fā)器和TT觸發(fā)器觸發(fā)器 將將JK觸發(fā)器的觸發(fā)器的J端和端和K端連在一起端連在一起，就得到了，就得到了T觸發(fā)器觸發(fā)器。nnn1nQTQTQTQ 將將T帶入帶入JK觸發(fā)器的特性方程可得觸發(fā)器的特性方程可得T觸發(fā)器特觸發(fā)器特性方程為：性方程為： 同步同步T觸發(fā)器的特性表如下：觸發(fā)器的特性表如下：CPT功能說明

19、功能說明000保持保持(記憶記憶)111000111101翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)10QnQ1n 如果將如果將T輸入端恒接高電平輸入端恒接高電平，則成為，則成為T觸發(fā)觸發(fā)器器。T觸發(fā)器是在觸發(fā)器是在T=1時的特例。時的特例。4.3.5 4.3.5 同步觸發(fā)器的動作特點(diǎn)同步觸發(fā)器的動作特點(diǎn)一、同步觸發(fā)器的觸發(fā)方式和動作特點(diǎn)一、同步觸發(fā)器的觸發(fā)方式和動作特點(diǎn) 具有具有RS觸發(fā)、觸發(fā)、D觸發(fā)、觸發(fā)、T觸發(fā)功能的同步觸發(fā)器均屬觸發(fā)功能的同步觸發(fā)器均屬于電平觸發(fā)方式，它們的動作特點(diǎn)是：當(dāng)于電平觸發(fā)方式，它們的動作特點(diǎn)是：當(dāng)時鐘時鐘CP為低電為低電平時平時，與非門，與非門G3和和G4被封鎖，不管輸入信號如何，被封鎖，不管

20、輸入信號如何，G3和和G4輸出均為高電平輸出均為高電平，所以由，所以由G1和和G2構(gòu)成的基本構(gòu)成的基本RS觸觸發(fā)器保持原態(tài)。反之，當(dāng)發(fā)器保持原態(tài)。反之，當(dāng)CP為高電平期間為高電平期間，G3和和G4的的封鎖解除，這兩個門的封鎖解除，這兩個門的輸出將決定于控制輸入信號輸出將決定于控制輸入信號，基，基本本RS觸發(fā)器就可以根據(jù)控制輸入改變狀態(tài)，稱為觸發(fā)器就可以根據(jù)控制輸入改變狀態(tài)，稱為“透明透明”狀態(tài)。狀態(tài)。 這里討論的同步觸發(fā)器，在這里討論的同步觸發(fā)器，在CP高電平期間能夠接收高電平期間能夠接收控制輸入信號，改變狀態(tài)，稱做控制輸入信號，改變狀態(tài)，稱做高電平觸發(fā)方式高電平觸發(fā)方式。而在。而在CP低電平

21、期間能夠接收控制輸入信號，改變狀態(tài)的稱低電平期間能夠接收控制輸入信號，改變狀態(tài)的稱低電平觸發(fā)方式低電平觸發(fā)方式。二、同步觸發(fā)器的空翻二、同步觸發(fā)器的空翻 同步觸發(fā)器在同步觸發(fā)器在CP為高電平期間，都能接收控為高電平期間，都能接收控制輸入信號，如果輸入信號發(fā)生多次變化，觸制輸入信號，如果輸入信號發(fā)生多次變化，觸發(fā)器也會發(fā)生相應(yīng)的多次翻轉(zhuǎn)，如下圖所示。發(fā)器也會發(fā)生相應(yīng)的多次翻轉(zhuǎn)，如下圖所示。 這種在這種在CP為高電平期間，因輸入信號變化為高電平期間，因輸入信號變化而引起觸發(fā)器狀態(tài)變化多于一次的現(xiàn)象，稱為而引起觸發(fā)器狀態(tài)變化多于一次的現(xiàn)象，稱為觸發(fā)器的空翻觸發(fā)器的空翻。CPDQ同步同步D觸發(fā)器觸發(fā)器

22、4.4 4.4 主從觸發(fā)器主從觸發(fā)器 為了提高觸發(fā)器工作的可靠性，希望在每個為了提高觸發(fā)器工作的可靠性，希望在每個CP周期里輸出端的狀態(tài)只能改變一次。為此，周期里輸出端的狀態(tài)只能改變一次。為此，在同步在同步RS觸發(fā)器的基礎(chǔ)上又設(shè)計出了主從結(jié)構(gòu)觸發(fā)器的基礎(chǔ)上又設(shè)計出了主從結(jié)構(gòu)觸發(fā)器。觸發(fā)器。4.4.1 4.4.1 主從主從RSRS觸發(fā)器觸發(fā)器 主從結(jié)構(gòu)主從結(jié)構(gòu)RS觸發(fā)器觸發(fā)器由兩個同樣的同步由兩個同樣的同步RS觸發(fā)器組成，但它們觸發(fā)器組成，但它們的時鐘信號相位相反，的時鐘信號相位相反，如右圖。如右圖。CP=1門門G7、G8被打開被打開門門G7、G8被打開被打開門門G3、G4被封鎖被封鎖門門G3、

23、G4被封鎖被封鎖 故主觸發(fā)器根據(jù)故主觸發(fā)器根據(jù)S和和R的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，而從觸發(fā)器的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，而從觸發(fā)器保持原來的狀態(tài)不變。保持原來的狀態(tài)不變。CP由由10門門G7、G8被封鎖被封鎖門門G7、G8被封鎖被封鎖門門G3、G4被打開被打開門門G3、G4被打開被打開 此后無論此后無論S、R的狀態(tài)的狀態(tài)如何改變，在如何改變，在CP=0的全的全部時間里主觸發(fā)器的狀態(tài)部時間里主觸發(fā)器的狀態(tài)不再改變。不再改變。 從觸發(fā)從觸發(fā)器按照與主器按照與主觸發(fā)器相同觸發(fā)器相同的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。 由以上分析，可得主從由以上分析，可得主從RS觸發(fā)器的特性表；觸發(fā)器的特性表；CPS R功能說明功能說明 保持保持(記憶記憶)0

24、 000110 100置置0101 001置置1111 001*不定不定(失效失效)11*QnQ1n Qn 【例【例4 .4 .1】主從】主從RS觸發(fā)器電路中，觸發(fā)器電路中，若若CP、S和和R的電壓波形如下圖所示，試求的電壓波形如下圖所示，試求 和和 端的電端的電壓波形。設(shè)觸發(fā)器的初態(tài)為壓波形。設(shè)觸發(fā)器的初態(tài)為Q=0。QQ 解：首先根據(jù)解：首先根據(jù)CP=1期間期間S、R的狀態(tài)可的狀態(tài)可到到 、 的電壓波形。的電壓波形。然后根據(jù)然后根據(jù)CP下降沿到下降沿到達(dá)時達(dá)時 、 的狀態(tài)即可的狀態(tài)即可畫出畫出 、 的電壓波形的電壓波形了。由圖可見，在第六了。由圖可見，在第六個個CP高電平期間高電平期間, 、

25、 的狀態(tài)雖然改變了兩次，的狀態(tài)雖然改變了兩次，但輸出端的狀態(tài)并不改但輸出端的狀態(tài)并不改變。變。QQQQQQQQCPSRtttttttQQQQ4.4.2 主從主從D觸發(fā)器觸發(fā)器 主從主從D觸發(fā)器可從根本上避免主從觸發(fā)器可從根本上避免主從RS觸發(fā)器觸發(fā)器S、R同時為同時為1的情況出現(xiàn)。的情況出現(xiàn)。CP=1 此時，主觸發(fā)器打此時，主觸發(fā)器打開，可以接收控制輸入開，可以接收控制輸入信號信號D，從觸發(fā)器被封，從觸發(fā)器被封鎖，其輸出鎖，其輸出Q保持不變。保持不變。4.4.2 4.4.2 主從主從D D觸發(fā)器觸發(fā)器 主從主從D觸發(fā)器可從根本上避免主從觸發(fā)器可從根本上避免主從RS觸發(fā)器觸發(fā)器S、R同時為同時為

26、1的情況出現(xiàn)。的情況出現(xiàn)。CP由由10 此時，主觸發(fā)器封鎖，此時，主觸發(fā)器封鎖，保持原狀態(tài)不變；從觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變；從觸發(fā)器被打開，因此在被打開，因此在CP的下降沿，的下降沿，從觸發(fā)器將按照主觸發(fā)器在從觸發(fā)器將按照主觸發(fā)器在CP=1時接收的狀態(tài)去改變觸時接收的狀態(tài)去改變觸發(fā)器的狀態(tài)。發(fā)器的狀態(tài)。CP下降沿到達(dá)前下降沿到達(dá)前D=1，則，則CP下降沿到達(dá)前下降沿到達(dá)前D=0，則，則1Q1n0Q1n4.4.3 4.4.3 主從主從JKJK觸發(fā)器觸發(fā)器一、電路結(jié)構(gòu)及工作原理一、電路結(jié)構(gòu)及工作原理CP=1 此時，此時，J、K的信的信息傳送給主觸發(fā)器，息傳送給主觸發(fā)器，從從觸觸發(fā)發(fā)器器狀態(tài)保持狀態(tài)保持

27、不變。不變。4.4.3 4.4.3 主從主從JKJK觸發(fā)器觸發(fā)器一、電路結(jié)構(gòu)及工作原理一、電路結(jié)構(gòu)及工作原理CP由由10 此時，因此時，因CP=0，J、K信息不能進(jìn)入主觸發(fā)器，信息不能進(jìn)入主觸發(fā)器，從觸發(fā)器將主觸發(fā)器的從觸發(fā)器將主觸發(fā)器的信息傳送到輸出端。信息傳送到輸出端。【例【例4.4.2】在給出的主從】在給出的主從JK觸發(fā)器電路中，若觸發(fā)器電路中，若CP、J、K的波形圖如圖所示，試畫出的波形圖如圖所示，試畫出 、 端端對應(yīng)的電壓波形。假定觸發(fā)器的初始狀態(tài)為對應(yīng)的電壓波形。假定觸發(fā)器的初始狀態(tài)為 =0QQnQ解：由于每一時刻解：由于每一時刻J、K的狀態(tài)已由波形圖的狀態(tài)已由波形圖給定，而且給定

28、，而且CP=1期間期間J、K的狀態(tài)不變，所的狀態(tài)不變，所以只要根據(jù)以只要根據(jù)CP下降沿下降沿到達(dá)時到達(dá)時JK的狀態(tài)就可的狀態(tài)就可逐段畫出逐段畫出 和和 端的端的電壓波形了。電壓波形了。QQCPJKQQttttt 可以看出輸出端狀態(tài)的改變可以看出輸出端狀態(tài)的改變 均發(fā)生在均發(fā)生在CP信號的下降沿。信號的下降沿。二、二、 集成主從集成主從JK觸發(fā)器觸發(fā)器當(dāng)當(dāng) = =1時時，觸發(fā)器按，觸發(fā)器按J、K值改變狀態(tài)；值改變狀態(tài)；當(dāng)當(dāng) =0， =1時時，無論，無論CP、J、K為何為何值，觸發(fā)器置值，觸發(fā)器置1；當(dāng)當(dāng) =1， =0時時，無論，無論CP、J、K為何為何值，觸發(fā)器置值，觸發(fā)器置0；當(dāng)當(dāng) = =0時

29、時，即在兩個端子加負(fù)，即在兩個端子加負(fù)脈沖時，輸出同時為高電脈沖時，輸出同時為高電平，在負(fù)脈沖同時消失后平，在負(fù)脈沖同時消失后新狀態(tài)不定，這種情況應(yīng)新狀態(tài)不定，這種情況應(yīng)當(dāng)避免。當(dāng)避免。DSDRDSDSDSDRDRDR 根據(jù)以上分析，可得主從根據(jù)以上分析，可得主從J、K觸發(fā)器觸發(fā)器74H72的功能的功能表：表：輸入輸入輸出輸出功能說明功能說明 CP J K 0 1 1 0 異步置位異步置位 1 0 0 1異步復(fù)位異步復(fù)位 0 0 1 1不允許不允許 1 1 0 0保持保持(記憶記憶) 1 1 0 1 0 1置置0 1 1 1 0 1 0置置1 1 1 1 1翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)(計數(shù)計數(shù))DSDR1nQ1

30、nQnQnQnQnQ三、主從三、主從JK觸發(fā)器的一次變化現(xiàn)象觸發(fā)器的一次變化現(xiàn)象 圖中表示出了圖中表示出了J、K信號變化時主觸發(fā)器及從信號變化時主觸發(fā)器及從觸發(fā)器輸出的波形。波形強(qiáng)調(diào)在觸發(fā)器輸出的波形。波形強(qiáng)調(diào)在CP=1期間期間J和和K是變化的。設(shè)初始狀態(tài)是變化的。設(shè)初始狀態(tài)Q=0，J=K=0。CPQKJQttttt 第一個時鐘脈沖出第一個時鐘脈沖出現(xiàn)時，由于現(xiàn)時，由于J=K=0,Q不變。不變。 但在第一個但在第一個CP作作用期間用期間J端由端由01，Q隨之變?yōu)殡S之變?yōu)?。 主觸發(fā)器的主觸發(fā)器的狀態(tài)在狀態(tài)在CP作用作用期間，由于期間，由于J、K的變化而改的變化而改變了一次。在變了一次。在時鐘脈

31、沖的下時鐘脈沖的下降沿從觸發(fā)器降沿從觸發(fā)器接收主觸發(fā)器接收主觸發(fā)器的信息變成的信息變成1狀狀態(tài)。態(tài)。三、主從三、主從JK觸發(fā)器的一次變化現(xiàn)象觸發(fā)器的一次變化現(xiàn)象 圖中表示出了圖中表示出了J、K信號變化時主觸發(fā)器及從信號變化時主觸發(fā)器及從觸發(fā)器輸出的波形。波形強(qiáng)調(diào)在觸發(fā)器輸出的波形。波形強(qiáng)調(diào)在CP=1期間期間J和和K是變化的。設(shè)初始狀態(tài)是變化的。設(shè)初始狀態(tài)Q=0，J=K=0。CPQKJQttttt 第二個時鐘脈沖出第二個時鐘脈沖出現(xiàn)時，由于現(xiàn)時，由于J=0，K=1,Q=0在時鐘脈沖作用期在時鐘脈沖作用期間，由于從觸發(fā)器間，由于從觸發(fā)器原態(tài)為原態(tài)為1。盡管。盡管J是是變化的，但不影響變化的，但不影

32、響主觸發(fā)器的狀態(tài)。主觸發(fā)器的狀態(tài)。 在時鐘脈沖在時鐘脈沖的下降沿，從的下降沿，從觸發(fā)器接收主觸發(fā)器接收主觸發(fā)器的信息觸發(fā)器的信息變成變成0狀態(tài)。狀態(tài)。三、主從三、主從JK觸發(fā)器的一次變化現(xiàn)象觸發(fā)器的一次變化現(xiàn)象 圖中表示出了圖中表示出了J、K信號變化時主觸發(fā)器及從信號變化時主觸發(fā)器及從觸發(fā)器輸出的波形。波形強(qiáng)調(diào)在觸發(fā)器輸出的波形。波形強(qiáng)調(diào)在CP=1期間期間J和和K是變化的。設(shè)初始狀態(tài)是變化的。設(shè)初始狀態(tài)Q=0，J=K=0。CPQKJQttttt 第三個時鐘脈沖第三個時鐘脈沖 出現(xiàn)時，由于出現(xiàn)時，由于J=0，K=1,主觸發(fā)器不改主觸發(fā)器不改變原變原0狀態(tài)狀態(tài).在時鐘脈沖作用期間，在時鐘脈沖作用期

33、間，J和和K均變化多次，由均變化多次，由于原態(tài)為于原態(tài)為0，故，故K的變的變化不影響主觸發(fā)器的化不影響主觸發(fā)器的狀態(tài)，只有狀態(tài)，只有J的變化的變化能引起主觸發(fā)器的變能引起主觸發(fā)器的變化，以后的化，以后的J和和K變化變化不再改變主觸發(fā)器的不再改變主觸發(fā)器的狀態(tài)了。狀態(tài)了。 在時鐘脈沖的在時鐘脈沖的下降沿，從觸下降沿，從觸發(fā)器接收主觸發(fā)器接收主觸發(fā)器的信息變發(fā)器的信息變成成1狀態(tài)。狀態(tài)。綜上所述：綜上所述：當(dāng)當(dāng)Q=0時，只有時，只有J的變化可能使的變化可能使Q由由0變變1，且只改變一次；且只改變一次；當(dāng)當(dāng)Q=1時，只有時，只有K的變化可能使的變化可能使Q由由1變變0，且只改變一次。且只改變一次。

34、這種現(xiàn)象為主從這種現(xiàn)象為主從JK觸發(fā)器的一次變化現(xiàn)象。觸發(fā)器的一次變化現(xiàn)象。四、主從觸發(fā)器的動作特點(diǎn)四、主從觸發(fā)器的動作特點(diǎn)主從結(jié)構(gòu)觸發(fā)器有兩個值得注意的動作特點(diǎn)：主從結(jié)構(gòu)觸發(fā)器有兩個值得注意的動作特點(diǎn)： 觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)分兩步動作。觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)分兩步動作。第一步，在第一步，在CP=1期間主觸發(fā)器接收輸入端期間主觸發(fā)器接收輸入端(SR、D或或JK)的信號，被置成相應(yīng)的狀態(tài)，而從觸發(fā)的信號，被置成相應(yīng)的狀態(tài)，而從觸發(fā)器不動；器不動；第二步，第二步，CP下降沿到來時從觸發(fā)器按照主觸發(fā)下降沿到來時從觸發(fā)器按照主觸發(fā)器的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，所以器的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，所以Q、Q端狀態(tài)的改變發(fā)生端狀態(tài)的改變發(fā)生在在CP的下降沿

35、。的下降沿。 因?yàn)橹饔|發(fā)器本身是一個同步因?yàn)橹饔|發(fā)器本身是一個同步RS觸發(fā)器，觸發(fā)器，所以在所以在CP=1的全部時間里輸入信號都將對主的全部時間里輸入信號都將對主觸發(fā)器起控制作用。觸發(fā)器起控制作用。4.5 4.5 邊沿觸發(fā)器邊沿觸發(fā)器4.5.1 4.5.1 維持阻塞結(jié)構(gòu)正邊沿觸發(fā)維持阻塞結(jié)構(gòu)正邊沿觸發(fā)器器一、電路結(jié)構(gòu)與工作原理一、電路結(jié)構(gòu)與工作原理 在普通同步在普通同步RS觸發(fā)器觸發(fā)器電路中增加電路中增加G5、G6兩個兩個與非門和與非門和、兩根連兩根連線，使線，使G3和和G5形成一個形成一個基本基本RS觸發(fā)器，觸發(fā)器，G4和和G6形成另一個基本形成另一個基本RS觸觸發(fā)器。發(fā)器。稱為置稱為置1維

36、持維持線，線，稱為置稱為置0維持線維持線。4.5 4.5 邊沿觸發(fā)器邊沿觸發(fā)器4.5.1 4.5.1 維持阻塞結(jié)構(gòu)正邊沿觸發(fā)維持阻塞結(jié)構(gòu)正邊沿觸發(fā)器器一、電路結(jié)構(gòu)與工作原理一、電路結(jié)構(gòu)與工作原理 為避免為避免S、R同時為同時為1的狀的狀態(tài)出現(xiàn)，在電路中增加了態(tài)出現(xiàn)，在電路中增加了、兩根連線，則將兩根連線，則將G3、G4也也接成了基本接成了基本RS觸發(fā)器，所以觸發(fā)器，所以即使先后出現(xiàn)即使先后出現(xiàn)S=1、R=1的的情況，情況，G3和和G4組成的基本組成的基本RS觸發(fā)器也不會改變狀態(tài)，從觸發(fā)器也不會改變狀態(tài)，從而保證了在而保證了在CP=1的全部時間的全部時間里里G3和和G4的輸出不會改變。的輸出不會

37、改變。稱為置稱為置0阻塞線。阻塞線。稱為置稱為置1阻塞線阻塞線。 為適應(yīng)輸入信號以單端形式給出的情況，將維持阻塞為適應(yīng)輸入信號以單端形式給出的情況，將維持阻塞結(jié)構(gòu)的正邊沿結(jié)構(gòu)的正邊沿RS觸發(fā)器略加修改，則可構(gòu)成單端輸入觸發(fā)器略加修改，則可構(gòu)成單端輸入的維持阻塞結(jié)構(gòu)的上邊沿的維持阻塞結(jié)構(gòu)的上邊沿D觸發(fā)器。觸發(fā)器。 當(dāng)當(dāng)D=1時時，CP上升沿到達(dá)上升沿到達(dá)前前S=1、R=0，故，故CP上升沿上升沿到達(dá)后觸發(fā)器置到達(dá)后觸發(fā)器置1； 當(dāng)當(dāng)D=0時時，CP上升沿到達(dá)上升沿到達(dá)前前S=0，R=1，因而，因而CP上升上升沿到達(dá)后觸發(fā)器被置沿到達(dá)后觸發(fā)器被置0。 它的特性表和特征方程與同它的特性表和特征方程與

38、同步步D觸發(fā)器相同。觸發(fā)器相同。二、集成維持阻塞二、集成維持阻塞D觸發(fā)器觸發(fā)器 CP D功能說明功能說明 0 0 11不允許不允許 0 1 10異步置異步置1 1 0 01異步置異步置0 1 1 110送送1 1 1 001送送0該觸發(fā)器的功能表如下：該觸發(fā)器的功能表如下：DSDR1nQ1nQ 根據(jù)功能表，若已知集成維持阻塞根據(jù)功能表，若已知集成維持阻塞D觸發(fā)器觸發(fā)器的的CP、 、 及及D端波形，其初始狀態(tài)為端波形，其初始狀態(tài)為1，則，則對應(yīng)的輸出的波形如下圖所示：對應(yīng)的輸出的波形如下圖所示：DSDRDRDSCPDQ4.5.24.5.2利用傳輸延遲時間的負(fù)邊沿觸發(fā)器利用傳輸延遲時間的負(fù)邊沿觸發(fā)

39、器一、電路構(gòu)成及工作原理一、電路構(gòu)成及工作原理 利用傳輸延遲時間利用傳輸延遲時間的負(fù)邊沿的負(fù)邊沿JK觸發(fā)器觸發(fā)器邏輯功能、特性表、邏輯功能、特性表、特性方程與主從特性方程與主從JK觸發(fā)器相同。其觸發(fā)器相同。其主主要原理是利用電路要原理是利用電路內(nèi)部門的延遲時間內(nèi)部門的延遲時間差異引導(dǎo)觸發(fā)差異引導(dǎo)觸發(fā)。設(shè)。設(shè)J=1、K=0、Q=0，CP作用后觸發(fā)器應(yīng)作用后觸發(fā)器應(yīng)由由0變變1。4.5.24.5.2利用傳輸延遲時間的負(fù)邊沿觸發(fā)器利用傳輸延遲時間的負(fù)邊沿觸發(fā)器一、電路構(gòu)成及工作原理一、電路構(gòu)成及工作原理CP=0由于由于CP=0，G7、G8被封鎖，其輸出被封鎖，其輸出皆為皆為1，觸發(fā)器保，觸發(fā)器保持原

40、狀態(tài)。持原狀態(tài)。4.5.24.5.2利用傳輸延遲時間的負(fù)邊沿觸發(fā)器利用傳輸延遲時間的負(fù)邊沿觸發(fā)器一、電路構(gòu)成及工作原理一、電路構(gòu)成及工作原理CP由由01 此時，此時，CP=1，使，使G6輸出為輸出為1，使，使G7的輸?shù)妮敵鰹槌鰹?，G7的輸出使的輸出使G5的輸出為的輸出為0，G5的的輸出輸出0較較G6的輸出的輸出1晚晚一個與非門的延遲時一個與非門的延遲時間到達(dá)間到達(dá)G4的輸入端，的輸入端，所以觸發(fā)器狀態(tài)不變。所以觸發(fā)器狀態(tài)不變。4.5.24.5.2利用傳輸延遲時間的負(fù)邊沿觸發(fā)器利用傳輸延遲時間的負(fù)邊沿觸發(fā)器一、電路構(gòu)成及工作原理一、電路構(gòu)成及工作原理CP=1 此時，因此時，因Q=0封鎖封鎖了了

41、G8，阻塞了，阻塞了K的變的變化對觸發(fā)器狀態(tài)的影化對觸發(fā)器狀態(tài)的影響，因響，因Q=0，故，故G6=1，使輸出使輸出Q不變，仍為不變，仍為0，即即J的變化不影響輸?shù)淖兓挥绊戄敵鰻顟B(tài)。出狀態(tài)。4.5.24.5.2利用傳輸延遲時間的負(fù)邊沿觸發(fā)器利用傳輸延遲時間的負(fù)邊沿觸發(fā)器一、電路構(gòu)成及工作原理一、電路構(gòu)成及工作原理CP由由10 此時，使此時，使G6輸出變輸出變?yōu)闉?，Q值便由值便由G5的的輸出決定。則輸出決定。則J=1、K=0，G5的輸出為的輸出為0；由由G5=G6=0，所以，所以G4的輸出的輸出1。當(dāng)然同。當(dāng)然同時使時使G7輸出變輸出變1，進(jìn)，進(jìn)一步影響一步影響G5的輸出，的輸出，但這是一個經(jīng)

42、與非門但這是一個經(jīng)與非門延遲后的信號，所以延遲后的信號，所以決定決定Q值的是值的是G5原來原來的輸出。的輸出。二、集成負(fù)邊沿二、集成負(fù)邊沿JK觸發(fā)器觸發(fā)器 CP J K功能說明功能說明 0 0 1 1不允許不允許 0 1 1 0置置1 1 0 0 1置置0 1 1 0 0 保持保持 1 1 0 10 1送送0 1 1 1 01 0 送送1 1 1 1 1翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn) 屬于這種類型的集成觸發(fā)器常用的型號是雙屬于這種類型的集成觸發(fā)器常用的型號是雙JK觸觸 發(fā)器發(fā)器74S112(T3112)和和74LS112(T4112)等。等。它們二者的邏輯功能、片腳排列及邏輯符號完它們二者的邏輯功能、片腳排列及邏輯

43、符號完全一樣。功能見下表：全一樣。功能見下表：DRDSQ1n 1nQnQnQnQnQ三、邊沿觸發(fā)器的動作特點(diǎn)三、邊沿觸發(fā)器的動作特點(diǎn) 通過對上述邊沿觸發(fā)器工作過程的分析可以通過對上述邊沿觸發(fā)器工作過程的分析可以看出，它們具有共同的動作特點(diǎn)，即看出，它們具有共同的動作特點(diǎn)，即觸發(fā)器的觸發(fā)器的次態(tài)僅取決于次態(tài)僅取決于CP信號的上升沿或下降沿到達(dá)時信號的上升沿或下降沿到達(dá)時輸入的邏輯狀態(tài)，而在這以前或以后，輸入信輸入的邏輯狀態(tài)，而在這以前或以后，輸入信號的變化對觸發(fā)器輸出的狀態(tài)沒有影響號的變化對觸發(fā)器輸出的狀態(tài)沒有影響。 這一特點(diǎn)有效地這一特點(diǎn)有效地提高了觸發(fā)器的抗干擾能力提高了觸發(fā)器的抗干擾能力，

44、因而也因而也提高了電路的工作可靠性提高了電路的工作可靠性。 邊沿觸發(fā)器的動作特點(diǎn)在圖形符號中以邊沿觸發(fā)器的動作特點(diǎn)在圖形符號中以CP輸輸入端處的入端處的“”表示。表示。4.6 CMOS4.6 CMOS觸發(fā)器觸發(fā)器4.6.14.6.1帶使能端的帶使能端的CMOSCMOS型型D D觸發(fā)器觸發(fā)器 帶使能控制端的帶使能控制端的CMOS型型D觸發(fā)器是構(gòu)成鐘觸發(fā)器是構(gòu)成鐘控控CMOS主從主從D觸發(fā)器和鐘控觸發(fā)器和鐘控CMOS主從主從JK觸觸發(fā)器的基本電路。帶使能端發(fā)器的基本電路。帶使能端CMOS型型D觸發(fā)器觸發(fā)器由由兩個兩個CMOS反相器和兩個反相器和兩個CMOS傳輸門構(gòu)成傳輸門構(gòu)成： 反相器反相器1和和

45、2通過通過傳輸門傳輸門TG2首尾相接首尾相接構(gòu)成構(gòu)成CMOS基本觸發(fā)基本觸發(fā)器。器。TG1和和TG2對觸對觸發(fā)器進(jìn)行工作控制，發(fā)器進(jìn)行工作控制，反相器反相器3給傳輸門提給傳輸門提供反相控制信號。供反相控制信號。4.6 CMOS4.6 CMOS觸發(fā)器觸發(fā)器4.6.14.6.1帶使能端的帶使能端的CMOSCMOS型型D D觸發(fā)器觸發(fā)器 帶使能控制端的帶使能控制端的CMOS型型D觸發(fā)器是構(gòu)成鐘觸發(fā)器是構(gòu)成鐘控控CMOS主從主從D觸發(fā)器和鐘控觸發(fā)器和鐘控CMOS主從主從JK觸觸發(fā)器的基本電路。帶使能端發(fā)器的基本電路。帶使能端CMOS型型D觸發(fā)器觸發(fā)器由兩個由兩個CMOS反相器和兩個反相器和兩個CMOS

46、傳輸門構(gòu)成傳輸門構(gòu)成：EN=0導(dǎo)通導(dǎo)通截止截止Q=D4.6 CMOS4.6 CMOS觸發(fā)器觸發(fā)器4.6.14.6.1帶使能端的帶使能端的CMOSCMOS型型D D觸發(fā)器觸發(fā)器 帶使能控制端的帶使能控制端的CMOS型型D觸發(fā)器是構(gòu)成鐘觸發(fā)器是構(gòu)成鐘控控CMOS主從主從D觸發(fā)器和鐘控觸發(fā)器和鐘控CMOS主從主從JK觸觸發(fā)器的基本電路。帶使能端發(fā)器的基本電路。帶使能端CMOS型型D觸發(fā)器觸發(fā)器由兩個由兩個CMOS反相器和兩個反相器和兩個CMOS傳輸門構(gòu)成傳輸門構(gòu)成：EN=1截止截止導(dǎo)通導(dǎo)通 存儲最后存儲最后接收到的輸接收到的輸入數(shù)據(jù)入數(shù)據(jù)D，并且有保持并且有保持功能。功能。4.6.2 CMOS4.6

47、.2 CMOS主從觸發(fā)器主從觸發(fā)器 兩個使能控制端的兩個使能控制端的CMOS D觸發(fā)器相連可以觸發(fā)器相連可以構(gòu)成鐘控型構(gòu)成鐘控型CMOS D觸發(fā)器，其中一個是主觸發(fā)器，其中一個是主D觸觸發(fā)器，一個是從發(fā)器，一個是從D觸發(fā)器：觸發(fā)器： 傳輸門傳輸門TG1和和TG3分別分別是輸入是輸入D和主、從觸發(fā)和主、從觸發(fā)器之間的控制門，傳輸器之間的控制門，傳輸門的兩個互補(bǔ)控制信號門的兩個互補(bǔ)控制信號由互補(bǔ)的時鐘信號控制。由互補(bǔ)的時鐘信號控制。SD和和RD是異步置位和復(fù)是異步置位和復(fù)位端且高電平有效，與位端且高電平有效，與時鐘時鐘CP和輸入和輸入D無關(guān)。無關(guān)。 當(dāng)當(dāng)SDRD=00時時，或非門相當(dāng)于反相器，每個

48、觸發(fā)，或非門相當(dāng)于反相器，每個觸發(fā)器相當(dāng)于帶使能端的器相當(dāng)于帶使能端的D觸發(fā)器。觸發(fā)器。CP=0時時導(dǎo)通導(dǎo)通截止截止截止截止導(dǎo)通導(dǎo)通 主觸發(fā)器主觸發(fā)器通過通過TG1接接收輸入信號收輸入信號D，經(jīng)過或，經(jīng)過或非門非門G1和和G2兩次反相后兩次反相后與與D相同，相同，鎖存在主觸鎖存在主觸發(fā)器中，從發(fā)器中，從觸發(fā)器因觸發(fā)器因TG4導(dǎo)通而導(dǎo)通而閉環(huán)反饋，閉環(huán)反饋，保持原來的保持原來的狀態(tài)不變。狀態(tài)不變。 當(dāng)當(dāng)SDRD=00時時，或非門相當(dāng)于反相器，每個觸發(fā)，或非門相當(dāng)于反相器，每個觸發(fā)器相當(dāng)于帶使能端的器相當(dāng)于帶使能端的D觸發(fā)器。觸發(fā)器。CP由由0上升上升到到1時時截止截止導(dǎo)通導(dǎo)通導(dǎo)通導(dǎo)通截止截止 主

49、觸發(fā)器主觸發(fā)器的狀態(tài)通過的狀態(tài)通過TG3傳輸?shù)絺鬏數(shù)綇挠|發(fā)器，從觸發(fā)器，使從觸發(fā)器使從觸發(fā)器的輸出與的輸出與CP上升前的上升前的D一致。一致。 當(dāng)當(dāng)SDRD=00時時，或非門相當(dāng)于反相器，每個觸發(fā)，或非門相當(dāng)于反相器，每個觸發(fā)器相當(dāng)于帶使能端的器相當(dāng)于帶使能端的D觸發(fā)器。觸發(fā)器。CP=1時時截止截止導(dǎo)通導(dǎo)通導(dǎo)通導(dǎo)通截止截止 主觸發(fā)器主觸發(fā)器處于保持狀處于保持狀態(tài)，其輸出態(tài)，其輸出不變；從觸不變；從觸發(fā)器輸出也發(fā)器輸出也不變。不變。 由此可見，由此可見，CMOS主從主從D觸發(fā)器由互補(bǔ)的時觸發(fā)器由互補(bǔ)的時鐘信號控制，鐘信號控制，主從觸發(fā)器工作時間是錯開的主從觸發(fā)器工作時間是錯開的，CP=0時時觸發(fā)

50、器接受輸入信號觸發(fā)器接受輸入信號D，從觸發(fā)器輸出從觸發(fā)器輸出狀態(tài)不變狀態(tài)不變。當(dāng)。當(dāng)CP=1信號到來時信號到來時，從觸發(fā)器才按從觸發(fā)器才按主觸發(fā)器已翻轉(zhuǎn)的狀態(tài)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，而這時不管主觸發(fā)器已翻轉(zhuǎn)的狀態(tài)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，而這時不管輸入信號輸入信號D如何變化，主觸發(fā)器不會改變狀態(tài)如何變化，主觸發(fā)器不會改變狀態(tài)，避免了輸入信號對輸出狀態(tài)的直接控制，提高避免了輸入信號對輸出狀態(tài)的直接控制，提高了抗干擾能力。了抗干擾能力。 CMOS主從觸發(fā)器的狀態(tài)方程與主從觸發(fā)器的狀態(tài)方程與D觸發(fā)器的觸發(fā)器的狀態(tài)方程相同，即狀態(tài)方程相同，即4.6.3 CMOS4.6.3 CMOS主從主從JKJK觸發(fā)器觸發(fā)器 CMOS主從主從JK

51、觸發(fā)器是由觸發(fā)器是由CMOS主從主從D觸發(fā)器觸發(fā)器增加一個輸入網(wǎng)絡(luò)面構(gòu)成的：增加一個輸入網(wǎng)絡(luò)面構(gòu)成的： 實(shí)現(xiàn)了實(shí)現(xiàn)了JK觸發(fā)器的功能，是主從觸發(fā)器的功能，是主從JK觸發(fā)器，觸發(fā)器， CP上升沿前瞬時上升沿前瞬時JK信號能使觸發(fā)器發(fā)生翻轉(zhuǎn)，信號能使觸發(fā)器發(fā)生翻轉(zhuǎn)，其他時間其他時間JK的變化對觸發(fā)器的狀態(tài)沒有影響，的變化對觸發(fā)器的狀態(tài)沒有影響，是是CMOS上升沿主從上升沿主從JK觸發(fā)器。觸發(fā)器。QKQJQKQJKJQQQKQJKJQKQJKQQJKQQJDnn1nQKQJDQ故有：故有：4.7 4.7 觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法4.7.1 4.7.1 鐘控觸發(fā)器按邏輯

52、功能的分類鐘控觸發(fā)器按邏輯功能的分類 從前面幾節(jié)中可以看到，由于每一種鐘控觸發(fā)器電路的信號輸入方式不同，觸發(fā)器的狀態(tài)隨輸入信號翻轉(zhuǎn)的規(guī)則不同，所以它們的邏輯功能也不完全一樣。 按照邏輯功能的不同特點(diǎn)，通常將時鐘控制的觸發(fā)器分為RS觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、T觸發(fā)器、T觸發(fā)器和D觸發(fā)器等幾種類型。一、一、RS觸發(fā)器觸發(fā)器SR000000110100011010011011110不定不定111不定不定 凡在時鐘信號作用下邏輯功能符合下列特性凡在時鐘信號作用下邏輯功能符合下列特性表所規(guī)定的邏輯功能者，均叫做表所規(guī)定的邏輯功能者，均叫做RS觸發(fā)器觸發(fā)器。Q1nnQ 如果把上述特性表所規(guī)定的邏輯關(guān)系寫成邏輯如

53、果把上述特性表所規(guī)定的邏輯關(guān)系寫成邏輯函數(shù)式，則得到：函數(shù)式，則得到：0SRQRSQn1n 此外，還可以用下面的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖形象地表此外，還可以用下面的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖形象地表示示RS觸發(fā)器的邏輯功能。觸發(fā)器的邏輯功能。(約束條件約束條件)二、二、JK觸發(fā)器觸發(fā)器 凡在時鐘信號作用下邏輯功能符合下列特性凡在時鐘信號作用下邏輯功能符合下列特性表所規(guī)定的邏輯功能者，均叫做表所規(guī)定的邏輯功能者，均叫做JK觸發(fā)器觸發(fā)器。JK00000011010001101001101111011110Q1nnQ 如果把上述特性表所規(guī)定的邏輯關(guān)系寫成邏如果把上述特性表所規(guī)定的邏輯關(guān)系寫成邏輯函數(shù)式，則得到：輯函數(shù)式，則得到：

54、nn1nQKQJQ 此外，還可以用下面的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖形象地表此外，還可以用下面的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖形象地表示示JK觸發(fā)器的邏輯功能。觸發(fā)器的邏輯功能。三、三、T觸發(fā)器觸發(fā)器T000011101110 在某些應(yīng)用場合下，需要這樣一種邏輯功能在某些應(yīng)用場合下，需要這樣一種邏輯功能的觸發(fā)器，當(dāng)控制信號的觸發(fā)器，當(dāng)控制信號T=1時每來一個時每來一個CP信號信號它的狀態(tài)就翻轉(zhuǎn)一次；而當(dāng)它的狀態(tài)就翻轉(zhuǎn)一次；而當(dāng)T=0時，時，CP信號到信號到達(dá)后它的狀態(tài)保持不變。具備這種邏輯功能的達(dá)后它的狀態(tài)保持不變。具備這種邏輯功能的觸發(fā)器叫做觸發(fā)器叫做T觸發(fā)器觸發(fā)器。它的特性表如下：。它的特性表如下：nQQ1n從特性表寫出從特性

55、表寫出T觸發(fā)器的特性方程為：觸發(fā)器的特性方程為：nnn1nQTQTQTQ它的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如下所示：它的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如下所示： 當(dāng)當(dāng)T觸發(fā)器的控制端接至固定的高電平時，則觸發(fā)器的控制端接至固定的高電平時，則特性方程變?yōu)椋禾匦苑匠套優(yōu)椋?即每次即每次CP信號作用后觸發(fā)器必然翻轉(zhuǎn)成與初信號作用后觸發(fā)器必然翻轉(zhuǎn)成與初態(tài)相反的狀態(tài)。把這種觸發(fā)器叫做態(tài)相反的狀態(tài)。把這種觸發(fā)器叫做T觸發(fā)器觸發(fā)器。n1nQQ四、四、D觸發(fā)器觸發(fā)器D000010101111 凡在時鐘信號作用下邏輯功能符合下列特性表凡在時鐘信號作用下邏輯功能符合下列特性表所規(guī)定的邏輯功能者，叫做所規(guī)定的邏輯功能者，叫做D觸發(fā)器觸發(fā)器。 D觸發(fā)器的狀

56、態(tài)轉(zhuǎn)換圖如下：觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如下：nQQ1n4.7.2 4.7.2 觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和邏輯功能的關(guān)系觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和邏輯功能的關(guān)系 需要強(qiáng)調(diào)指出：觸發(fā)器的邏輯功能和電路結(jié)構(gòu)形式是兩個不同的概念。 邏輯功能，是指觸發(fā)器的次態(tài)和現(xiàn)態(tài)及輸入信號之間在穩(wěn)態(tài)下的邏輯關(guān)系，這種邏輯關(guān)系可以用特性表、特性方程或狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖給出。 根據(jù)邏輯功能的不同特點(diǎn)，把觸發(fā)器分為RS、JK、T、D等幾種類型。而基本RS觸發(fā)器、同步RS觸發(fā)器、主從觸發(fā)器、邊沿觸發(fā)器等是指電路結(jié)構(gòu)的不同形式。由于電路結(jié)構(gòu)形式的不同，帶來了各不相同的動作特點(diǎn)。 同一種邏輯功能的觸發(fā)器可以用不同的電路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。反過來說，用同一種電路結(jié)構(gòu)形式

57、可以做成不同邏輯功能的觸發(fā)器。因此，邏輯功能與電路結(jié)構(gòu)并無固定的對應(yīng)關(guān)系，更不要把兩者混為一談。 例如例如，在前面所講的觸發(fā)器電路中，同步，在前面所講的觸發(fā)器電路中，同步RS觸發(fā)器主從結(jié)構(gòu)觸發(fā)器主從結(jié)構(gòu)RS觸發(fā)器維持阻塞結(jié)構(gòu)的觸發(fā)器維持阻塞結(jié)構(gòu)的正邊沿正邊沿RS觸發(fā)器三個電路在邏輯功能上同屬觸發(fā)器三個電路在邏輯功能上同屬于于RS觸發(fā)器，它們在穩(wěn)態(tài)下的邏輯功能相同觸發(fā)器，它們在穩(wěn)態(tài)下的邏輯功能相同都符合都符合RS觸發(fā)器的特性表。然而由于電路結(jié)觸發(fā)器的特性表。然而由于電路結(jié)構(gòu)形式不同，它們在狀態(tài)翻轉(zhuǎn)時各有不同的動構(gòu)形式不同，它們在狀態(tài)翻轉(zhuǎn)時各有不同的動作特點(diǎn)。作特點(diǎn)。 另外，同樣是維持阻塞型結(jié)構(gòu)電

58、路，既可以另外，同樣是維持阻塞型結(jié)構(gòu)電路，既可以做成做成RS觸發(fā)器、觸發(fā)器、D觸發(fā)器，也可以做成觸發(fā)器，也可以做成JK觸觸發(fā)器。發(fā)器。 將將JK、RS、T三種類型觸發(fā)器的特性表比較三種類型觸發(fā)器的特性表比較不難看出：不難看出：JK觸發(fā)器的邏輯功能最強(qiáng)，它包含觸發(fā)器的邏輯功能最強(qiáng)，它包含了了RS觸發(fā)器和觸發(fā)器和T觸發(fā)器的所有邏輯功能觸發(fā)器的所有邏輯功能。因此，。因此，在需要使用在需要使用RS觸發(fā)器和觸發(fā)器和T觸發(fā)器的場合完全可觸發(fā)器的場合完全可以用以用JK觸發(fā)器來取代。例如在需要觸發(fā)器來取代。例如在需要RS觸發(fā)器觸發(fā)器時，只要將時，只要將JK觸發(fā)器的觸發(fā)器的J、K端當(dāng)作端當(dāng)作S、R端使端使用，就

59、可以實(shí)現(xiàn)用，就可以實(shí)現(xiàn)RS觸發(fā)器功能。在需要觸發(fā)器功能。在需要T觸發(fā)觸發(fā)器器時，只要將時，只要將J、K連在一起當(dāng)作連在一起當(dāng)作T端使用，就可以端使用，就可以實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)T觸發(fā)器功能。觸發(fā)器功能。(如圖如圖)因此，目前生產(chǎn)的時因此，目前生產(chǎn)的時鐘控制觸發(fā)器定型產(chǎn)品中只有鐘控制觸發(fā)器定型產(chǎn)品中只有JK觸發(fā)器和觸發(fā)器和D觸觸發(fā)發(fā)器這兩大類。器這兩大類。4.8 4.8 不同類型觸發(fā)器之間的轉(zhuǎn)換不同類型觸發(fā)器之間的轉(zhuǎn)換 在集成觸發(fā)器產(chǎn)品中，常見的有在集成觸發(fā)器產(chǎn)品中，常見的有D觸發(fā)器和觸發(fā)器和JK觸發(fā)器。有時不要把一種類型的觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成其觸發(fā)器。有時不要把一種類型的觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成其他類型的觸發(fā)器。他類型的觸發(fā)

60、器。 不同類型觸發(fā)器之間的相互轉(zhuǎn)換模型如下圖。不同類型觸發(fā)器之間的相互轉(zhuǎn)換模型如下圖。 轉(zhuǎn)換后的觸發(fā)器由給定的觸發(fā)器和變換邏輯轉(zhuǎn)換后的觸發(fā)器由給定的觸發(fā)器和變換邏輯組成。變換邏輯是組合邏輯電路。變換過程包組成。變換邏輯是組合邏輯電路。變換過程包括建立特性表、變換邏輯方程式及邏輯圖。括建立特性表、變換邏輯方程式及邏輯圖。4.8.1 D4.8.1 D型觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成型觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成JKJK型觸發(fā)器型觸發(fā)器 J KD 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 10 1 1 01 將將D型觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成型觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成JK型觸發(fā)器的具體步驟型觸發(fā)器的具體步驟如下：如下：1.列特性表列特性表先列出先列出JK和和D