第4章-觸發(fā)器課件

1、1第第4章章 觸發(fā)器觸發(fā)器2G24.1.1 由與非門組成由與非門組成一、電路及符號(hào)一、電路及符號(hào)QG1R&SQQQRSRSQ = 0Q = 10 態(tài)態(tài)Q = 1Q = 01 態(tài)態(tài)1001011023G2QG1R&SQQSQ QRQ 二、工作原理二、工作原理1 RSQ = QQQ “保持保持”0, 1 RS1001Q = 0Q = 10 態(tài)態(tài)“置置 0”或或“復(fù)位復(fù)位” (Reset)1, 0 RS0110Q = 1Q = 01 態(tài)態(tài)“置置 1”或或“置位置位” (Set)0 RSQ和和Q 均為均為UHR 先撤消：先撤消：1 態(tài)態(tài)S 先撤消：先撤消：0 態(tài)態(tài)信號(hào)同時(shí)撤消：信號(hào)同時(shí)

2、撤消：狀態(tài)不定狀態(tài)不定 ( (隨機(jī)隨機(jī)) )34簡(jiǎn)化波形圖簡(jiǎn)化波形圖狀態(tài)翻轉(zhuǎn)過程需要一定的延遲時(shí)間狀態(tài)翻轉(zhuǎn)過程需要一定的延遲時(shí)間,如如 1 0，延遲時(shí)間為延遲時(shí)間為 tPHL； 0 1，延遲時(shí)間為延遲時(shí)間為 tPLH 。由于實(shí)際中翻轉(zhuǎn)延遲時(shí)間相對(duì)于脈由于實(shí)際中翻轉(zhuǎn)延遲時(shí)間相對(duì)于脈沖的寬度和周期很小，故可視為沖的寬度和周期很小，故可視為0。QG1R&SQ設(shè)觸發(fā)器初始狀態(tài)為設(shè)觸發(fā)器初始狀態(tài)為0：SRQQSRQQ信號(hào)同時(shí)撤消信號(hào)同時(shí)撤消,出出現(xiàn)不確定狀態(tài)現(xiàn)不確定狀態(tài)信號(hào)不同時(shí)撤信號(hào)不同時(shí)撤消，狀態(tài)確定消，狀態(tài)確定45三、現(xiàn)態(tài)、次態(tài)、特性表和特性方程三、現(xiàn)態(tài)、次態(tài)、特性表和特性方程1. 現(xiàn)態(tài)和

3、次態(tài)現(xiàn)態(tài)和次態(tài)現(xiàn)態(tài)現(xiàn)態(tài)Qn：觸發(fā)器接收輸入信號(hào)之前的狀態(tài)。觸發(fā)器接收輸入信號(hào)之前的狀態(tài)。次態(tài)次態(tài)Qn：觸發(fā)器接收輸入信號(hào)之后的新狀態(tài)。觸發(fā)器接收輸入信號(hào)之后的新狀態(tài)。2. 特性表和特性方程特性表和特性方程Q n+10 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1不用不用不用不用0011 10特性表特性表簡(jiǎn)化特性表簡(jiǎn)化特性表R SQ n+10 00 11 01 1Q n保持保持1置置 10置置 0不用不用 不允許不允許RS0100011110nQQ n+10111000 RS約束條件約束條件特性方程特性方程51nnQSRQ63. 狀態(tài)圖狀態(tài)圖S=1R=0S=0R=

4、1S=R=0S=0 R=01QnQn+1X/Z原狀態(tài)新狀態(tài)輸入/ 輸出7 例例 SRQQRSQQ784.1.2 由或非門組成由或非門組成一、電路及符號(hào)一、電路及符號(hào)QQSRSR二、工作原理二、工作原理0 SRnnnnQQQQ 11 ,1, 0 SR0, 111 nnQQ0, 1 SR1, 011 nnQQ1 SRL11UQQnn均均為為、 “保持保持”“置置 0”“置置 1”“不允許不允許”若高電平同時(shí)撤消，則狀態(tài)若高電平同時(shí)撤消，則狀態(tài)不定不定。G2QG1RSQ1189SRQQ三、特性表和特性方程三、特性表和特性方程R SQ n+10 00 11 01 1Q n保持保持置置 1置置 0不許不

5、許10不用不用Q n+1= S + RQ n0 RS約束條件約束條件四、基本四、基本 RS 觸發(fā)器主觸發(fā)器主要特點(diǎn)要特點(diǎn)1. 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有置具有置 0、置、置 1、保持功能。、保持功能。2. 問題問題：輸入電平直接控制輸輸入電平直接控制輸出狀態(tài)，使用不便，抗干擾能出狀態(tài)，使用不便，抗干擾能力差；力差；R、S 之間有約束。之間有約束。G2QG1RSQ11波波形形圖圖910同步觸發(fā)器：同步觸發(fā)器：觸發(fā)器的工作狀態(tài)不僅受輸入端觸發(fā)器的工作狀態(tài)不僅受輸入端 (R、S)控制，而且還受時(shí)鐘脈沖控制，而且還受時(shí)鐘脈沖(CP) 的控制。的控制。CP (Clock Pulse): 等周期

6、、等幅的脈沖串。等周期、等幅的脈沖串。 基本基本 RS 觸發(fā)器：觸發(fā)器：S 直接置位端；直接置位端；R 直接復(fù)位端。直接復(fù)位端。(不受不受 CP 控制控制)同步觸發(fā)器：同步觸發(fā)器：同步同步 RS 觸發(fā)器觸發(fā)器同步同步 D 觸發(fā)器觸發(fā)器1011一、電路組成及工作原理一、電路組成及工作原理1. 電路及邏輯符號(hào)電路及邏輯符號(hào)QG1R&SQG3R&SG2G4曾用符號(hào)曾用符號(hào)QQRSRS CPCP國(guó)標(biāo)符號(hào)國(guó)標(biāo)符號(hào)QQRSRS CPC12. 工作原理工作原理當(dāng)當(dāng) CP = 01 RSnnQQ 1保持保持當(dāng)當(dāng) CP = 1SSCPS 1與基本與基本 RS 觸發(fā)器功能相同觸發(fā)器功能相同RRCP

7、R 1114.2.1 同步同步 RS 觸發(fā)器觸發(fā)器 12特性表：特性表：特性方程特性方程:nnQRSQ 1約束條件約束條件0 RSCP = 1期間有效期間有效二、主要特點(diǎn)二、主要特點(diǎn)1. 時(shí)鐘電平控制時(shí)鐘電平控制CP = 1 期間接受輸入信號(hào)；期間接受輸入信號(hào)；CP = 0 期間輸出保持不變。期間輸出保持不變。（抗干擾能力有所增強(qiáng)）（抗干擾能力有所增強(qiáng)）2. RS 之間有約束之間有約束124.2.2 同步同步 JK 觸發(fā)器觸發(fā)器 1 1、電路組成、邏輯符號(hào)和工作原理、電路組成、邏輯符號(hào)和工作原理1 1）同步）同步JKJK觸發(fā)器的特性表觸發(fā)器的特性表 2.2.特性表、特性方程、狀態(tài)圖和波形圖特性

8、表、特性方程、狀態(tài)圖和波形圖2 2）特性方程）特性方程 3 3）狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖）狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖1nnnQJQKQ（CP=1期間有效）期間有效）164.2.3 同步同步 D 觸發(fā)器觸發(fā)器 一、電路組成及工作原理一、電路組成及工作原理QG1R&SQG3R&SG2G41DRDS ,nnQRSQ 1nDQD D （CP = 1期間有效）期間有效）簡(jiǎn)化電路：省掉反相器。簡(jiǎn)化電路：省掉反相器。16特性表特性表:D Qn Qn+10 0 00 1 0 0 11 1 1特性方程特性方程:Qn+1=DD=1D=0D=0D=1011DC1QQ邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)狀態(tài)圖：狀態(tài)圖：DCP（CP = 1期間有效）期

9、間有效）波形圖波形圖: (假設(shè)初態(tài)為0)DCPQ鎖存 Q跟隨D 鎖存 Q跟隨D 鎖存二、主要特點(diǎn)二、主要特點(diǎn)1. 時(shí)鐘電平控制，無約束問題；時(shí)鐘電平控制，無約束問題；2. CP = 1 時(shí)跟隨。時(shí)跟隨。)(1DQn 3.下降沿到來時(shí)鎖存下降沿到來時(shí)鎖存)(1nnQQ 4.2.4同步觸發(fā)器存在的問題同步觸發(fā)器存在的問題空翻空翻由于在由于在CP=1期間，期間，G3、G4門都是開著的，都能接收門都是開著的，都能接收R、S信號(hào)，信號(hào)，所以，如果在所以，如果在CP=1期間期間R、S發(fā)生多次變化，則觸發(fā)器的狀態(tài)發(fā)生多次變化，則觸發(fā)器的狀態(tài)也可能發(fā)生多次翻轉(zhuǎn)。也可能發(fā)生多次翻轉(zhuǎn)。在一個(gè)時(shí)鐘脈沖周期中，觸發(fā)器

10、發(fā)生多次翻轉(zhuǎn)的現(xiàn)象叫做空翻。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。&CP3GG&GG12QQSRCPSRQ有效翻轉(zhuǎn)空翻由兩級(jí)同步由兩級(jí)同步RS觸觸發(fā)器串聯(lián)組成。發(fā)器串聯(lián)組成。G1G4組成從觸組成從觸發(fā)器，發(fā)器，G5G8組組成主觸發(fā)器。成主觸發(fā)器。CP 與與 互補(bǔ)，互補(bǔ)，使兩個(gè)觸發(fā)器工使兩個(gè)觸發(fā)器工作在兩個(gè)不同的作在兩個(gè)不同的時(shí)區(qū)內(nèi)。時(shí)區(qū)內(nèi)。4.3.1 主從主從RS觸發(fā)器觸發(fā)器 1 1電路組成、邏輯符號(hào)電路組成、邏輯符號(hào)&3G4GG8GCP7&G&G6&5&19G主觸發(fā)器從觸發(fā)器&GG12QQQQRSQQ1S1R

11、C1CPCP2 2 工作原理工作原理 4.3.2 主從主從JK觸發(fā)器觸發(fā)器主從主從RSRS觸發(fā)器的缺點(diǎn)：觸發(fā)器的缺點(diǎn)：使用時(shí)有約束條件使用時(shí)有約束條件 RS=01 1電路組成及邏輯符號(hào)電路組成及邏輯符號(hào)Q&G12GQ&G&7G8CP5&4&16GGGQGG3Q9JK 為此，將觸發(fā)器的為此，將觸發(fā)器的兩個(gè)互補(bǔ)的輸出端兩個(gè)互補(bǔ)的輸出端信號(hào)通過兩根反饋信號(hào)通過兩根反饋線分別引到輸入端線分別引到輸入端的的G7、G8門，這門，這樣，就構(gòu)成了樣，就構(gòu)成了JK觸發(fā)器。觸發(fā)器。CPQ1J1KQC12 2邏輯功能邏輯功能(1(1）特性表：）特性表：（2 2）特性方程：）特

12、性方程：11001001J0100011110n+1QQnK（3 3）狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖）狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖01J=K=0J=K=1K=J=K=01J=例例 已知主從已知主從JK觸發(fā)器觸發(fā)器J、K的波形如圖所示，畫出輸出的波形如圖所示，畫出輸出Q的波形圖（設(shè)初始狀態(tài)為的波形圖（設(shè)初始狀態(tài)為0）。）。在畫主從觸發(fā)器的波形圖時(shí)，應(yīng)注在畫主從觸發(fā)器的波形圖時(shí)，應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：意以下兩點(diǎn)：（1 1）觸發(fā)器的觸發(fā)翻轉(zhuǎn)發(fā)生在時(shí)鐘）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）脈沖的觸發(fā)沿（這里是下降沿）（2 2）在）在CP=1=1期間，如果輸入信號(hào)期間，如果輸入信號(hào)的狀態(tài)沒有改變，判斷觸發(fā)器次的狀態(tài)沒有改變，判斷

13、觸發(fā)器次態(tài)的依據(jù)是時(shí)鐘脈沖下降沿前一態(tài)的依據(jù)是時(shí)鐘脈沖下降沿前一瞬間輸入端的狀態(tài)瞬間輸入端的狀態(tài)。CPJK123456Q3主從主從JK觸發(fā)器存在的問題觸發(fā)器存在的問題一次一次變化現(xiàn)象變化現(xiàn)象例例5.2.25.2.2 已知主從已知主從JK觸發(fā)器觸發(fā)器J、K的波形如圖所示，畫出輸出的波形如圖所示，畫出輸出Q的波形的波形圖（設(shè)初始狀態(tài)為圖（設(shè)初始狀態(tài)為0）。）。解：解：畫出輸出波形如圖示。畫出輸出波形如圖示。由此看出，由此看出，主從主從JK觸發(fā)器在觸發(fā)器在CP=1期間，主觸發(fā)器只變化（翻轉(zhuǎn)）一次，期間，主觸發(fā)器只變化（翻轉(zhuǎn)）一次，這種現(xiàn)象稱為這種現(xiàn)象稱為一次變化現(xiàn)象一次變化現(xiàn)象。CPJK=0Q264

14、.3 邊沿觸發(fā)器邊沿觸發(fā)器4.3.1 邊沿邊沿 D 觸發(fā)器觸發(fā)器 一、電路組成及工作原理一、電路組成及工作原理QMQMCPRSQQS C1 R R S C1111G7Q&QG3&DG2G4&G6G81G1G511QMQM曾用曾用符號(hào)符號(hào)國(guó)標(biāo)國(guó)標(biāo)符號(hào)符號(hào)QQCPC11D QQCPC11D QQ1. 電路組成及邏輯符號(hào)電路組成及邏輯符號(hào)26272. 工作原理工作原理(1)接收信號(hào)：接收信號(hào)：CP = 1主觸發(fā)器接收輸入信號(hào)主觸發(fā)器接收輸入信號(hào)DQn 1M主觸發(fā)器跟隨主觸發(fā)器跟隨D變化變化(2) 輸出信號(hào)：輸出信號(hào)：CP = 0主觸發(fā)器保持不變；主觸發(fā)器保持不變；從觸發(fā)器由從

15、觸發(fā)器由CP到來之前的到來之前的 QnM 確定。確定。QMQMCPRSQQS C1 R R S C1111即：即：DQn 1下降沿時(shí)刻有效下降沿時(shí)刻有效27284. 波形波形QQCPC11D 觸發(fā)器的初始觸發(fā)器的初始 0 狀態(tài)可利用異步復(fù)位端接低電平實(shí)現(xiàn)狀態(tài)可利用異步復(fù)位端接低電平實(shí)現(xiàn)28294.3.2 邊沿邊沿 JK 觸發(fā)器觸發(fā)器一、電路組成及符號(hào)一、電路組成及符號(hào)二、工作原理二、工作原理QMQMCPRSQQS C1 R R S C111111&DQn 1nnKQQJ )(nnQKQJ nnQKQJKJ nnnQKQJQ 1冗余項(xiàng)冗余項(xiàng)國(guó)國(guó)標(biāo)標(biāo)符符號(hào)號(hào)QQCPC11J IKQQCPC

16、P J K曾曾用用符符號(hào)號(hào)CP 下降沿下降沿有效有效2930波形圖波形圖設(shè)輸出端設(shè)輸出端初態(tài)為初態(tài)為 0QJ = K = 0保持保持J = K = 1翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)304.5集成觸發(fā)器集成觸發(fā)器4.5.14.5.1、集成觸發(fā)器舉例集成觸發(fā)器舉例1 1TTL主從主從JK觸發(fā)器觸發(fā)器74LS72特點(diǎn)：（特點(diǎn)：（1）有）有3個(gè)個(gè)J端和端和3個(gè)個(gè)K端，它們之間是與邏輯關(guān)系。端，它們之間是與邏輯關(guān)系。 （2）帶有直接置）帶有直接置0端端RD和直接置和直接置1端端SD，都為低電平有效，不用時(shí)應(yīng)接，都為低電平有效，不用時(shí)應(yīng)接 高電平。高電平。 （3）為主從型結(jié)構(gòu)，）為主從型結(jié)構(gòu)，CP下跳沿觸發(fā)。下跳沿觸發(fā)。QQ1

17、J1KC1SR&4123567891011121314NCRDJ1J2J3Q GNDQK1K2K3CPDSVcc74LS7221CPDKRJ1JK3S23JKD2高速高速CMOS邊沿邊沿D觸發(fā)器觸發(fā)器74HC74 特點(diǎn)：（特點(diǎn)：（1）單輸入端的雙）單輸入端的雙D觸發(fā)器。觸發(fā)器。 （2）它們都帶有直接置）它們都帶有直接置0端端RD和直接置和直接置1端端SD，為低電平有效。，為低電平有效。 （3）為）為CMOS邊沿觸發(fā)器，邊沿觸發(fā)器，CP上升沿觸發(fā)。上升沿觸發(fā)。2S2DD2CPD2R1S1DD1CPD1RC11DSR41235678910111213141GNDVcc74HC74RD1D

18、1CPD1S 1Q 1Q2Q2Q2SD2CP2DD2R2Q1Q2Q1Q334.5.2 觸發(fā)器功能的轉(zhuǎn)換觸發(fā)器功能的轉(zhuǎn)換一、觸發(fā)器功能分類一、觸發(fā)器功能分類定義定義在在CP作用下，作用下，J、K取值不同時(shí)，取值不同時(shí)， 具有具有保持保持、置置0、置置1、翻轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)功能的電路，都叫做功能的電路，都叫做JK型時(shí)鐘型時(shí)鐘觸發(fā)器觸發(fā)器。1. JK 型觸發(fā)器型觸發(fā)器符號(hào)符號(hào)特性表特性表Q n01保持保持置置0置置1翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)特性方程特性方程nnnQKQJQ 1CP下降沿下降沿 時(shí)刻有效時(shí)刻有效QQCPC11J IKQ n33342. D 型觸發(fā)器型觸發(fā)器符號(hào)符號(hào)特性表特性表特性方程特性方程CP 上升沿上升沿

19、 時(shí)刻有效時(shí)刻有效QQCPC11D置置 0置置 1DQn 1定義定義在在CP作用下，作用下，D 取值不同時(shí)，取值不同時(shí)， 具有具有置置0、置置1功能的電路，都叫做功能的電路，都叫做 D 型時(shí)鐘型時(shí)鐘觸發(fā)器觸發(fā)器。34353. T 型觸發(fā)器型觸發(fā)器QQCPC11T保持保持翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)nnnnQTQTQTQ 1CP 下降沿下降沿時(shí)刻有效時(shí)刻有效4. T 型觸發(fā)器型觸發(fā)器QQCPC1翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)nnQQ 1 CP 下降沿下降沿時(shí)刻有效時(shí)刻有效 在在CP作用下，當(dāng)作用下，當(dāng)T = 0時(shí)時(shí)保持保持狀態(tài)不變，狀態(tài)不變，T =1 時(shí)狀態(tài)時(shí)狀態(tài)翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)的電路，叫的電路，叫T 型時(shí)鐘型時(shí)鐘觸發(fā)器觸發(fā)器。每來一個(gè)每來一個(gè)

20、CP就就翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)一次的電路叫一次的電路叫T 型時(shí)鐘觸發(fā)器型時(shí)鐘觸發(fā)器.35二、觸發(fā)器功能的轉(zhuǎn)換二、觸發(fā)器功能的轉(zhuǎn)換1.用用JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成其他功能的觸發(fā)器觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成其他功能的觸發(fā)器（1）JKD分別寫出分別寫出JK觸發(fā)器和觸發(fā)器和D觸發(fā)器的特性方程觸發(fā)器的特性方程比較得：比較得：畫出邏輯圖畫出邏輯圖：1J1K C1CPDQQnnnQKQJQ1DQn1)(nnQQDnnDQQDJ DK D（2 2）JKT（T）寫出寫出T觸發(fā)器的特性方程：觸發(fā)器的特性方程：1JC11KCPTQQC11KCP1J1QQ與與JKJK觸發(fā)器的特性方程比較，觸發(fā)器的特性方程比較，得：得：J=T，K=T。令令T=1，即可得

21、，即可得T觸發(fā)器。觸發(fā)器。nnnQTQTQ12用用D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成其他功能的觸發(fā)器觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成其他功能的觸發(fā)器（1）DJK寫出寫出D觸發(fā)器和觸發(fā)器和JK觸發(fā)器的特性方程：觸發(fā)器的特性方程： 比較兩式，得：比較兩式，得： 畫出邏輯圖畫出邏輯圖 C11D1&1CPQQJK（2 2）DT圖（圖（b）（3 3）DT圖（圖（c） （b）1DC1=1CPC11DCP（c）QQQQT4.5.34.5.3、觸發(fā)器應(yīng)用舉例、觸發(fā)器應(yīng)用舉例 例例 設(shè)計(jì)一個(gè)設(shè)計(jì)一個(gè)3人搶答電路。人搶答電路。3人人A、B、C各控制一個(gè)按鍵開關(guān)各控制一個(gè)按鍵開關(guān)KA、KB、KC和一個(gè)發(fā)光二極管和一個(gè)發(fā)光二極管DA、DB、DC。誰先按下開關(guān)，誰的發(fā)光二極管。誰先按下開關(guān)，誰的發(fā)光二極管亮，同時(shí)使其他人的搶答信號(hào)無效。亮，同時(shí)使其他人的搶答信號(hào)無效。RR+VccABRCDAACK+5VDB330K330K330DBC&AVOAG&VVOBCGG&BOC 利用觸發(fā)器的利用觸發(fā)器的“記憶記憶”作用，使搶答電路工作更可靠、穩(wěn)定。作用，使搶答電路工作更可靠、穩(wěn)定。RKRQRQRQ+VccDADBDC330