數(shù)字電子技術(shù)第五章學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1數(shù)字電子數(shù)字電子(dinz)技術(shù)第五章技術(shù)第五章第一頁，共62頁。2第2頁/共62頁第二頁，共62頁。3第3頁/共62頁第三頁，共62頁。 SR鎖存器（又叫基本鎖存器（又叫基本(jbn)RS觸發(fā)器）是各種觸發(fā)器觸發(fā)器）是各種觸發(fā)器構(gòu)成的基本構(gòu)成的基本(jbn)部件，也是最簡(jiǎn)單的一種觸發(fā)器。它的輸部件，也是最簡(jiǎn)單的一種觸發(fā)器。它的輸入信號(hào)直接作用在觸發(fā)器，無需觸發(fā)信號(hào)。入信號(hào)直接作用在觸發(fā)器，無需觸發(fā)信號(hào)。1.由或非門構(gòu)成由或非門構(gòu)成(guchng)：第4頁/共62頁第四頁，共62頁。5a . RD0，SD1Q0SD1RD0Q0Q1b . RD1，SD0Q0RD1SD0Q = 0Q 1鎖

2、存器的1態(tài)鎖存器的0態(tài)置位端或置1輸入(shr)端復(fù)位(f wi)端或置0輸入端第5頁/共62頁第五頁，共62頁。6Q*0SD0Q =0Q * 1若Q0Q-原態(tài)，Q*-新態(tài)Q*1RD0Q* =0Q * 0若Q1Q*Q 保持(boch)原態(tài)第6頁/共62頁第六頁，共62頁。7QQ = 0，為禁態(tài)，也稱為不定態(tài)，即RD和SD同時(shí)去掉(q dio)高電平加低電平，輸出狀態(tài)不定，故輸入端應(yīng)該遵循 RDSD01100其特性其特性(txng)表如表表如表5.2.1所示所示第7頁/共62頁第七頁，共62頁。8用或非門組成的用或非門組成的SR鎖存器的特性表鎖存器的特性表SDRDQQ*0011001100001

3、111010101010111000*0*因?yàn)橛|發(fā)器的新狀態(tài)因?yàn)橛|發(fā)器的新狀態(tài)Q*（也叫做（也叫做(jiozu)次態(tài)）不僅與輸入狀態(tài)有關(guān)，次態(tài)）不僅與輸入狀態(tài)有關(guān)，而且與觸發(fā)器原來的狀態(tài)而且與觸發(fā)器原來的狀態(tài)Q（也叫做（也叫做(jiozu)初態(tài)）有關(guān)，初態(tài)）有關(guān)，所以把所以把Q也作為一個(gè)變量列入了真值表，并將也作為一個(gè)變量列入了真值表，并將Q稱為狀態(tài)變量稱為狀態(tài)變量,這種含有狀態(tài)變量的真值表叫做這種含有狀態(tài)變量的真值表叫做(jiozu)觸發(fā)器的特性表（功能表）。觸發(fā)器的特性表（功能表）。第8頁/共62頁第八頁，共62頁。9 功能表如表5.2.2所示第9頁/共62頁第九頁，共62頁。10t1 t

4、2 t3 t4 t5 t6 t7 t8QOOOOttttDSDRQQQDSDR第10頁/共62頁第十頁，共62頁。11三、 動(dòng)作(dngzu)特點(diǎn)QQDSDR第11頁/共62頁第十一頁，共62頁。12第12頁/共62頁第十二頁，共62頁。13 在數(shù)字系統(tǒng)中，常常要求某些觸發(fā)器在同一時(shí)刻在數(shù)字系統(tǒng)中，常常要求某些觸發(fā)器在同一時(shí)刻(shk)動(dòng)作，這就要求有一個(gè)同步信號(hào)來控制，這個(gè)控制信號(hào)叫做動(dòng)作，這就要求有一個(gè)同步信號(hào)來控制，這個(gè)控制信號(hào)叫做時(shí)鐘信號(hào)（時(shí)鐘信號(hào)（Clock），簡(jiǎn)稱時(shí)鐘，用），簡(jiǎn)稱時(shí)鐘，用CLK表示。這種受時(shí)鐘表示。這種受時(shí)鐘控制的觸發(fā)器統(tǒng)稱為時(shí)鐘觸發(fā)器。控制的觸發(fā)器統(tǒng)稱為時(shí)鐘觸發(fā)器

5、。一、電路一、電路(dinl)結(jié)構(gòu)與工作原理結(jié)構(gòu)與工作原理 圖圖5.3.1所示為電平觸發(fā)所示為電平觸發(fā)SR觸發(fā)器（同步觸發(fā)器（同步SR觸發(fā)器）的基本電觸發(fā)器）的基本電路路(dinl)結(jié)構(gòu)及圖形符號(hào)。結(jié)構(gòu)及圖形符號(hào)?；維R鎖存器輸入控制門只有在CLK1時(shí)，SR才能起作用第13頁/共62頁第十三頁，共62頁。1. CLK0此時(shí)門此時(shí)門G3和和G4被封鎖被封鎖(fn su)，輸出為高電平。，輸出為高電平。0對(duì)于由G1和G2構(gòu)成(guchng)的SR鎖存器，觸發(fā)器保持原態(tài)，即Q * = Q112. CLK1此時(shí)門此時(shí)門G3和和G4開啟，觸開啟，觸發(fā)器輸出由發(fā)器輸出由S 和和R決定。決定。a. S=0

6、 , R=010011Q * = Q第14頁/共62頁第十四頁，共62頁。150111010Q * = 0c. S=1 , R=01101010Q * = 1d. S=1 , R=11110011Q * = Q *= 1(禁態(tài)）第15頁/共62頁第十五頁，共62頁。16*Q表5.3.1CLKSRQ第16頁/共62頁第十六頁，共62頁。無小圓圈表示(biosh)高電平有效17在某些在某些(mu xi)應(yīng)用場(chǎng)合，有時(shí)需要在有效電平到達(dá)之應(yīng)用場(chǎng)合，有時(shí)需要在有效電平到達(dá)之前預(yù)先將觸發(fā)器置成指定的狀態(tài)。前預(yù)先將觸發(fā)器置成指定的狀態(tài)。為此，在實(shí)用的電路上往往還設(shè)置有異步置為此，在實(shí)用的電路上往往還設(shè)置有

7、異步置1輸入端和異輸入端和異步置步置0輸入端。輸入端。1G3G4GSCLKR2GQQDSDRCLKSDSQQ1R1SRSDRRC1當(dāng)CLK0情況下，S D0， R D1，Q1； S D1， R D1，Q0。不用設(shè)置初態(tài)時(shí)， S DR D1小圓圈表示低電平有效第17頁/共62頁第十七頁，共62頁。18二、電平觸發(fā)方式(fngsh)的動(dòng)作特點(diǎn)如果如果CLK=1期間內(nèi)輸入信號(hào)多次發(fā)生期間內(nèi)輸入信號(hào)多次發(fā)生(fshng)變化，則觸變化，則觸發(fā)器的狀態(tài)也會(huì)發(fā)生發(fā)器的狀態(tài)也會(huì)發(fā)生(fshng)多次翻轉(zhuǎn)，這降低了電路的多次翻轉(zhuǎn)，這降低了電路的抗干擾能力?？垢蓴_能力。1、在在CLK1期間，期間，S和和R的信號(hào)

8、都能通過引導(dǎo)門的信號(hào)都能通過引導(dǎo)門G3和和G4門，從而引起門，從而引起SR鎖存器的變化，從而使得觸發(fā)器置成相應(yīng)的鎖存器的變化，從而使得觸發(fā)器置成相應(yīng)的狀態(tài)；狀態(tài)；2 、在CLK1的全部時(shí)間里S和R的變化都將引起觸發(fā)器輸出端狀態(tài)的變化。這種在這種在CLK由由“0”到到“1”整個(gè)正脈沖期間觸發(fā)器動(dòng)作的整個(gè)正脈沖期間觸發(fā)器動(dòng)作的控制方式稱為控制方式稱為電平觸發(fā)方式。電平觸發(fā)方式。第18頁/共62頁第十八頁，共62頁。19QtOCLKtO例例5.2.1 已知電平觸已知電平觸發(fā)發(fā)SR觸發(fā)器的輸入波觸發(fā)器的輸入波形如圖所示，畫出形如圖所示，畫出 Q和和Q端的電壓端的電壓(diny)波波形。假定觸發(fā)器的初始

9、形。假定觸發(fā)器的初始狀態(tài)為狀態(tài)為Q=0。QtOSOtROt變化多次翻轉(zhuǎn)、可能隨和期間，在RSQQCLK1第19頁/共62頁第十九頁，共62頁。20D1G3G4GCLK2GQQDCLKQ*Q0100110101010011001111D型鎖存器的特性表型鎖存器的特性表 為了適應(yīng)單端輸入信號(hào)的需要，有時(shí)將為了適應(yīng)單端輸入信號(hào)的需要，有時(shí)將S通過反相器通過反相器接到接到R上，這就構(gòu)成了上，這就構(gòu)成了電平觸發(fā)的電平觸發(fā)的D觸發(fā)器觸發(fā)器。此電路稱為此電路稱為D鎖存器，其特點(diǎn)是在鎖存器，其特點(diǎn)是在CLK的有效電平期間輸出狀態(tài)的有效電平期間輸出狀態(tài)始終跟隨輸入狀態(tài)變化，即始終跟隨輸入狀態(tài)變化，即輸出與輸入狀

10、態(tài)相同。輸出與輸入狀態(tài)相同。第20頁/共62頁第二十頁，共62頁。21DCLKQQCCTG1TG2CCCC利用利用CMOS傳輸門組成的電平觸發(fā)傳輸門組成的電平觸發(fā)D觸發(fā)器觸發(fā)器在在CMOS電路中，經(jīng)常利用電路中，經(jīng)常利用(lyng)CMOS傳輸門組成電平傳輸門組成電平觸發(fā)觸發(fā)D觸發(fā)器。觸發(fā)器。因?yàn)樵谝驗(yàn)樵贑LK的有效電平期間輸出狀態(tài)始終跟隨輸入的有效電平期間輸出狀態(tài)始終跟隨輸入(shr)狀態(tài)變化，輸出與輸入狀態(tài)變化，輸出與輸入(shr)的狀態(tài)相同，所以又將這個(gè)的狀態(tài)相同，所以又將這個(gè)電路稱為電路稱為“透明的透明的D型鎖存器型鎖存器”。第21頁/共62頁第二十一頁，共62頁。22DCLKQQtO

11、tOtOtO例例5.2.2 若用若用CMOS傳傳輸門組成的電平觸發(fā)輸門組成的電平觸發(fā)D觸發(fā)器的觸發(fā)器的CLK和輸入端和輸入端D的電壓的電壓(diny)波形如波形如右圖中所給出，畫出右圖中所給出，畫出Q和和Q端的電壓端的電壓(diny)波波形。假定觸發(fā)器的初始形。假定觸發(fā)器的初始狀態(tài)為狀態(tài)為Q=0第22頁/共62頁第二十二頁，共62頁。23第23頁/共62頁第二十三頁，共62頁。24為了提高觸發(fā)器工作的可靠性，希望在每個(gè)為了提高觸發(fā)器工作的可靠性，希望在每個(gè)CLK周期里輸周期里輸出端的狀態(tài)只能改變一次，為此設(shè)計(jì)出端的狀態(tài)只能改變一次，為此設(shè)計(jì)(shj)出了脈沖觸發(fā)的出了脈沖觸發(fā)的觸發(fā)器。觸發(fā)器。

12、1. 主從主從SR觸發(fā)器觸發(fā)器第24頁/共62頁第二十四頁，共62頁。25工作(gngzu)原理:在在CLK1時(shí)，主觸發(fā)器按時(shí)，主觸發(fā)器按S、R變化變化(binhu)，而從觸發(fā)器保，而從觸發(fā)器保持狀態(tài)不變；持狀態(tài)不變；在在CLK由由1 0（下降沿下降沿），主觸發(fā)器保持，），主觸發(fā)器保持，從觸發(fā)器隨主觸從觸發(fā)器隨主觸發(fā)器的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)發(fā)器的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，故在，故在CLK的一個(gè)周期內(nèi)，觸發(fā)器的輸出狀的一個(gè)周期內(nèi)，觸發(fā)器的輸出狀態(tài)只可能改變一次態(tài)只可能改變一次第25頁/共62頁第二十五頁，共62頁。26CLKQQSR 0 00 01 01 00 10 11 11 101010101Q011100 1 1QQ

13、CLK1S1RC1SR第26頁/共62頁第二十六頁，共62頁。27QQCLK1S1RC1SR 第27頁/共62頁第二十七頁，共62頁。28解：其輸出解：其輸出(shch)波形如圖波形如圖5.4.4所示所示第28頁/共62頁第二十八頁，共62頁。29QQCLK1J1KC1JKCLKCLK9G1G3G4G2GQQ5G7G8GJK6G2. 主從主從(zhcng)JK觸發(fā)器觸發(fā)器第29頁/共62頁第二十九頁，共62頁。30QQCLK1J1KC1JKCLKJ KQQ* 0 00 01 01 00 10 11 11 101010101Q01110010第30頁/共62頁第三十頁，共62頁。31CLKCLK

14、9G1G3G4G2GQQ5G7G8G1J1K6G2J2KQQCLK1J1KC11J1K2J2KQQCLK1J1KC1&1J2J1K2K第31頁/共62頁第三十一頁，共62頁。32CLKJKQQOOOOOttttt第32頁/共62頁第三十二頁，共62頁。33二、脈沖觸發(fā)方式的動(dòng)作(dngzu)特點(diǎn)第33頁/共62頁第三十三頁，共62頁。34第34頁/共62頁第三十四頁，共62頁。35第35頁/共62頁第三十五頁，共62頁。36為了提高觸發(fā)器的可靠性，增強(qiáng)抗干擾能力，希望觸發(fā)器為了提高觸發(fā)器的可靠性，增強(qiáng)抗干擾能力，希望觸發(fā)器的次態(tài)僅僅取決于的次態(tài)僅僅取決于CLK信號(hào)的下降沿（或上升沿）到達(dá)時(shí)信號(hào)

15、的下降沿（或上升沿）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)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。觸發(fā)器的次態(tài)沒有影響。為實(shí)現(xiàn)這一設(shè)想，人們相繼研制成了各種邊沿觸發(fā)的觸發(fā)為實(shí)現(xiàn)這一設(shè)想，人們相繼研制成了各種邊沿觸發(fā)的觸發(fā)器電路。器電路。目前已用于數(shù)字集成電路產(chǎn)品中的邊沿觸發(fā)器電路有用兩目前已用于數(shù)字集成電路產(chǎn)品中的邊沿觸發(fā)器電路有用兩個(gè)電平觸發(fā)個(gè)電平觸發(fā)D觸發(fā)器構(gòu)成的邊沿觸發(fā)器、維持阻塞觸發(fā)器、觸發(fā)器構(gòu)成的邊沿觸發(fā)器、維持阻塞觸發(fā)器、利用門電路傳輸延遲時(shí)間的邊沿觸發(fā)器等幾種較為常見的利用門電路傳輸延遲時(shí)間的邊沿觸發(fā)器等幾種較為常見的電路結(jié)構(gòu)電路

16、結(jié)構(gòu)(jigu)形式。形式。第36頁/共62頁第三十六頁，共62頁。37TG1TG2CDG1G2C1Q1QCLKTG3TG4CG3G4CQQCCCCCC1QQ1CLK1DC1D1FF2Q2CLK1DC12FFCLKQ第37頁/共62頁第三十七頁，共62頁。38第38頁/共62頁第三十八頁，共62頁。39RDSDTG1TG2CDG1G2CCLKTG3TG4CG3G4CQQCCCCCC第39頁/共62頁第三十九頁，共62頁。40CLKQG5SRG3G4G6G1G2QSR維持阻塞結(jié)構(gòu)邊沿觸發(fā)維持阻塞結(jié)構(gòu)邊沿觸發(fā)SR觸發(fā)器觸發(fā)器第40頁/共62頁第四十頁，共62頁。41CLKQG5DSRG3G4G6G

17、1G2QQQCLKD第41頁/共62頁第四十一頁，共62頁。42CLKQG5SRG3G4G6G1G21DDSDRQ2D電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)CLKQSR1DDSDRQ2D1DC1CLKQSR1DDSDRQ2D1DC1&邏輯圖形符號(hào)邏輯圖形符號(hào)第42頁/共62頁第四十二頁，共62頁。43CLKQMNG2G3JQKG5G6G1G4G7G8輸入控制門輸入控制門G7、G8的傳輸延遲時(shí)間大于的傳輸延遲時(shí)間大于SR鎖存器的鎖存器的翻轉(zhuǎn)時(shí)間。翻轉(zhuǎn)時(shí)間。第43頁/共62頁第四十三頁，共62頁。44 0 00 01 01 00 10 11 11 101010101Q01110010CLK*QJQK第44頁/共62頁第

18、四十四頁，共62頁。45CLKDQQOOOOtttt第45頁/共62頁第四十五頁，共62頁。46二、二、 邊沿觸發(fā)方式的動(dòng)作邊沿觸發(fā)方式的動(dòng)作(dngzu)(dngzu)特點(diǎn)特點(diǎn)觸發(fā)器的次態(tài)僅取決于時(shí)鐘信號(hào)的上升沿（也稱觸發(fā)器的次態(tài)僅取決于時(shí)鐘信號(hào)的上升沿（也稱為正邊沿為正邊沿(binyn)）或下降沿（也稱為負(fù)邊沿）或下降沿（也稱為負(fù)邊沿(binyn)）到達(dá)時(shí)輸入的邏輯狀態(tài)，）到達(dá)時(shí)輸入的邏輯狀態(tài)，而在這以前或以后，輸入信號(hào)的變化對(duì)觸發(fā)器輸而在這以前或以后，輸入信號(hào)的變化對(duì)觸發(fā)器輸出的狀態(tài)沒有影響。出的狀態(tài)沒有影響。這一特點(diǎn)有效地提高了觸發(fā)器的抗干擾能力，因這一特點(diǎn)有效地提高了觸發(fā)器的抗干擾能

19、力，因而也提高了工作可靠性。而也提高了工作可靠性。第46頁/共62頁第四十六頁，共62頁。47第47頁/共62頁第四十七頁，共62頁。48000011110011001101010101010011不定不定不定不定SRQ*QSR觸發(fā)器的特性表觸發(fā)器的特性表011 S0 S S0 S0 R R1 R0 R*0QSR QSR（約束條件）（約束條件）第48頁/共62頁第四十八頁，共62頁。49QQRS第49頁/共62頁第四十九頁，共62頁。5000001111001100110101010101001110JKQ*QJK觸發(fā)器的特性觸發(fā)器的特性表表011 J0 J J J K K1 K0 KJK觸發(fā)

20、器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖*QJQK Q第50頁/共62頁第五十頁，共62頁。51CPQQJK第51頁/共62頁第五十一頁，共62頁。523. T觸發(fā)器觸發(fā)器001101010110TQ*Q010T1T1T0TT觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖圖*QQ當(dāng)當(dāng)T = 1時(shí)時(shí)*QTQT Q特性特性(txng)方方程程QQCP1TC1T第52頁/共62頁第五十二頁，共62頁。53CPQQQQCP1TC1T第53頁/共62頁第五十三頁，共62頁。54001101010011DQ*QD觸發(fā)器的特性表觸發(fā)器的特性表011D0D0D1DD觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖*QD特性特性(txng)方程方程第54頁/共62頁第五十四頁，共62頁。55CPDQQD觸發(fā)器的輸入觸發(fā)器的輸入(shr)、輸出波形圖、輸出波形圖第55頁/共62頁第五十五頁，共62頁。56將將JK、SR、T三種三種(sn zhn)類型觸發(fā)器的特性表比較一類型觸發(fā)器的特性表比較一下可看出，下可看出，其中其中JK觸發(fā)器的邏輯功能最強(qiáng)，它包含了觸發(fā)器的邏輯功能最強(qiáng)，它包含了SR觸發(fā)器和觸