觸發(fā)器的類型和應用

1、觸發(fā)器的類型和應用7.1 RS觸發(fā)器7.2 D觸發(fā)器7.3 JK觸發(fā)器7.5 觸發(fā)器7.4 施密特觸發(fā)器7.6 555定時器vI1Q1vO1vI2一、雙穩(wěn)態(tài)電路（Bistate Elements） G2G11QvO2由于電路沒有輸入，無法控制或改變它的狀態(tài)-鎖存器 7.1 RS觸發(fā)器電路有兩個穩(wěn)定工作狀態(tài)：1. Q=1=02. Q=0=1電路圖雙穩(wěn)態(tài)vI1二、由或非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器 電路結(jié)構(gòu)和邏輯符號 SRQQG111G2RSQQ R、S稱為觸發(fā)脈沖輸入端，R為復位（Reset）端，S為置位（Set）端。 邏輯符號電路圖vI27.1.1 基本RS觸發(fā)器00100001當R=S=0時，輸出

2、不變。即：QQG1S1R1G2QQG1S1R1G2 輸入和輸出的關(guān)系 01107.1.1 基本RS觸發(fā)器Qn+1=1 ， =0101001011100 R=0，S=1： R=1，S=0:R=1，S=1:QQG1S1R1G2QQG1S1R1G2QQG1S1R1G2Qn+1=0 ， =1Qn+1=0 ， =07.1.1 基本RS觸發(fā)器 輸入和輸出的關(guān)系表 不 變1 00 10 0 0 00 11 01 1 R S SRQQ 已知輸入R，S波形圖，試畫出Q、Q波形圖，設(shè)RS觸發(fā)器的初態(tài)為0。 10010000000010 對于由或非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器采用正脈沖觸發(fā)。 用RS信號改變電路狀態(tài)觸發(fā)7

3、.1.1 基本RS觸發(fā)器三、由與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器 電路結(jié)構(gòu)和符號 RSQQRSQG1QSRG2 輸入輸出關(guān)系 1 10 11 0 不 變 0 00 11 0 1 1 SRQQ7.1.1 基本RS觸發(fā)器四、觸發(fā)器的狀態(tài) 0態(tài)、1態(tài)、不正常態(tài) 現(xiàn)態(tài)和次態(tài) 現(xiàn)態(tài)（Present State）：觸發(fā)器在接收信號之前所處的 狀態(tài)，用Qn表示；次態(tài)（Next State）：觸發(fā)器在接收信號之后建立的新的 穩(wěn)定狀態(tài)，用Qn+1表示。 Q=1，Q=0稱為“1”態(tài)， Q=1，Q=1或Q=0，Q=0稱為不正常態(tài)。 Q=0，Q=1稱為“0”態(tài)， 7.1.1 基本RS觸發(fā)器 基本RS觸發(fā)器的狀態(tài)真值表： S

4、R Qn Qn+1 0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1 010011 QQG1S1R1G2S=R=0 Qn+1=QnS=1，R=0 Qn+1=1S=0，R=1 Qn+1=0S=1，R=1 Qn+1=（約束條件）7.1.1 基本RS觸發(fā)器110110001101000QnQn+1RS1當RS觸發(fā)器輸入端同時加1時，Q和Q都變成了0。當R、S同時由10時，觸發(fā)器的輸出將會出現(xiàn)不確定現(xiàn)象S10010R00011QQ例：已知輸入R、S波形圖，試畫出Q、Q波形圖，設(shè)RS觸發(fā)器的初態(tài)為0。 7.1.1 基本RS觸發(fā)器0000QQG1S1R1G201110000

5、QQG1S1R1G210117.1.1 基本RS觸發(fā)器五、基本RS觸發(fā)器的應用 作為存儲單元，可存儲1位二進制信息。 其它功能觸發(fā)器的基本組成部分。 構(gòu)成單脈沖發(fā)生器 RAN+5VvOvO窄脈沖7.1.1 基本RS觸發(fā)器&G1G2Q+5VSRRRANAB單脈沖發(fā)生電路： QSR每按動開關(guān)AN一次，觸發(fā)器只輸出一個正脈沖。 基本RS觸發(fā)器7.1.1 基本RS觸發(fā)器7.1.2 同步RS觸發(fā)器如何解決跟系統(tǒng)其它部分同步工作如何解決R、S同時為1的問題如何解決干擾問題 S=1，R=0：Qn+1=1基本R-S觸發(fā)器輸入端均為1一、同步RS觸發(fā)器 電路結(jié)構(gòu)和邏輯符號 G3&G1G2Q&SRQG4SRCP1

6、S1RQC1Q基本RS觸發(fā)器時鐘脈沖CP=0：CP=1：控制輸入端R、S通過“非”門作用于 基本R-S觸發(fā)器S=0，R=0：Qn+1=Qn S=0，R=1：Qn+1=0 S=1，R=1：Q n+1= 7.1.2 同步RS觸發(fā)器 狀態(tài)真值表 S R Qn Qn+1 0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1 010011 特性方程 （約束條件）同步RS觸發(fā)器與基本RS觸發(fā)器的邏輯功能是一致的7.1.2 同步RS觸發(fā)器110110001101000QnQn+1RS1 基本RS觸發(fā)器與同步RS觸發(fā)器的區(qū)別 （a）基本RS觸發(fā)器輸出波形 （b）同步RS觸發(fā)器輸出波

7、形 SRQSRQCP結(jié)論：同步RS觸發(fā)器只在高電平期間接收輸入信號，稱 為電平觸發(fā)方式。 （提高了一定的抗干擾能力）7.1.2 同步RS觸發(fā)器問題：不能解決同時為1的情況D 觸發(fā)器（Delay flipflops） &G1G2Q&QG4G3DCPG511DQC1Q 狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表 D Qn Qn+1 0 0 0 1 1 0 1 1 0011 電路結(jié)構(gòu)和邏輯符號 特性方程 將S=D，R=D（保證了SR=0）代入RS觸發(fā)器的特性方程7.2 D觸發(fā)器 設(shè)計的出發(fā)點 7.3 JK觸發(fā)器RS觸發(fā)器結(jié)構(gòu)簡單，其功能有限，一般使用時，RS觸發(fā)器必須考慮約束條件問題。在RS觸發(fā)器的基礎(chǔ)上，對電路改進，避免輸入

8、端約束條件的限制，這就是JK觸發(fā)器。 &G1G2Q&SRQG4G3JKCP1J1KQC1Q 電路結(jié)構(gòu)和邏輯符號 7.3 JK觸發(fā)器比較鐘控RS觸發(fā)器和鐘控JK觸發(fā)器，不同之處在于將G1的輸出反饋到了G4的輸入端，將G2的輸出反饋到了G3的輸入端，由于輸出端的互補，反饋到G3和G4端的值不會出現(xiàn)同時為1的情況，所以在JK輸入端同時為1時，也不會出現(xiàn) 的情況，對輸入端JK來說也就沒有約束條件的限制。&G1G2Q&SRQG4G3JKCP1J1KQC1Q將 觸發(fā)器特性方程 電路結(jié)構(gòu)和邏輯符號 特性方程 狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表7.3 JK觸發(fā)器 真值表7.3 JK觸發(fā)器JKQnQn+10000001101X 0

9、10X 111011110保持復位置位翻轉(zhuǎn)JK觸發(fā)器具有置0、置1、保持和翻轉(zhuǎn)功能，在各類集成觸發(fā)器中，JK觸發(fā)器的功能最為齊全。 四、同步T觸發(fā)器 特性方程 &G1G2Q&QG4G3TCP1TQC1Q 真值表 T Qn Qn+1 0 00 11 01 1 0110 同步T觸發(fā)器 電路結(jié)構(gòu)和邏輯符號 T觸發(fā)器可看成是JK觸發(fā)器在J=K條件下的特例四、同步T觸發(fā)器 特性方程 1TQC1Q 真值表 T Qn Qn+1 0 00 11 01 1 0110 同步T觸發(fā)器輸入端T為1的時候，輸出端的狀態(tài)Q發(fā)生反轉(zhuǎn)；輸入端T為0的時候，輸出端的狀態(tài)Q保持不變。 五、同步T觸發(fā)器 T觸發(fā)器可看成T觸發(fā)器在T

10、恒等于1條件下特例，其特征方程是： 同步T觸發(fā)器&G1G2Q&QG4G3“1”CP 電路結(jié)構(gòu)和邏輯符號 1TQC1Q“1”同步觸發(fā)器總結(jié)QG1QSRG2vI1Q1vO1vI2G2G11QvO2QQG1S1R1G2鎖存器基本RS觸發(fā)器回顧G3&G1G2Q&SRQG4SRCP回顧同步RS觸發(fā)器&G1G2Q&QG4G3DCPG51D觸發(fā)器（約束條件）回顧&G1G2Q&SRQG4G3JKCP&G1G2Q&QG4G3TCP同步JK觸發(fā)器同步T觸發(fā)器電平觸發(fā)器的空翻和振蕩現(xiàn)象電平觸發(fā)器在CP=1期間觸發(fā)信號有效。如果CP=1時間維持較長，觸發(fā)器就會出現(xiàn)空翻或振蕩現(xiàn)象。 1空翻現(xiàn)象空翻現(xiàn)象是指在CP=1期間

11、觸發(fā)器的輸出狀態(tài)翻轉(zhuǎn)兩次或兩次以上。如圖所示的第一個CP=1期間Q狀態(tài)的變化。2振蕩現(xiàn)象對于JK觸發(fā)器，當J=K=1時，在CP=1期間，觸發(fā)器狀態(tài)將在0和1之間不斷翻轉(zhuǎn)，這就是振蕩現(xiàn)象。如圖所示的第二個CP=1期間波形。 空翻現(xiàn)象 振蕩現(xiàn)象 ?如何來設(shè)計一個計數(shù)器G3&G1G2Q&SRQG4SRCPCP S RQn+1 0 0 01 1 02 0 13 1 04 0 15 1 0010101有什么問題?空翻二、邊沿觸發(fā)方式 如果觸發(fā)器僅在CP脈沖的上升沿或下降沿時刻接收輸入信號，稱為邊沿觸發(fā)方式。 CPJK1J1KC1QQ邊沿觸發(fā)器例1：一個下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，設(shè)初始狀態(tài)為0，如果給定CP

12、、J、K的波形如下，試畫出相應的輸出Q和Q波形。 QQ例2：一上升沿觸發(fā)的D觸發(fā)器，設(shè)初態(tài)為1，試在給定CP、D下，畫出Q和Q波形。 邊沿觸發(fā)器只有CP的上升沿或下降沿瞬間才能接受控制輸入信號，改變狀態(tài)，因此在一個時鐘脈沖下，觸發(fā)器最多只能翻轉(zhuǎn)一次，從根本上杜絕了空翻的現(xiàn)象。 邊沿觸發(fā)器CPDQQ1DC1QQ1DC1QQQQ 邊沿觸發(fā) 電平觸發(fā)三、維持阻塞D觸發(fā)器 電路結(jié)構(gòu)和邏輯符號 &G2QG1&QG4G3DCPG5&G6&Q3Q4Q6Q51DC1QQ G3、G4、G5、G6構(gòu)成了D信號的輸入通道。D信號只有通過這幾個門的傳送，才能到達基本RS觸發(fā)器的輸入端，使觸發(fā)器的輸出狀態(tài)改變。 邊沿觸

13、發(fā)器基本RS觸發(fā)器上升沿觸發(fā) 工作原理分析（CP=0） CP&G2QG1&QG4G3DG5&G6&Q3Q4Q6Q51. 觸發(fā)器維持原狀態(tài)不變。 邊沿觸發(fā)器0不變不變11DD2. 輸入信號D 經(jīng)門G6取反后到達門G4的輸入端，再經(jīng)門G5取反后到達門G3的輸入端，等待送入。 當CP=0時： 工作原理分析（設(shè)D=0，當CP由01時 ） CP&G2QG1&QG4G3DG5&G6&Q3Q4Q6Q5邊沿觸發(fā)器若D =0， CP=1時，則Qn+1=D=0，并立即封鎖輸入通路。01不變不變110010101封鎖輸入通路 工作原理分析（設(shè)D=1，當CP由01時 ） CP&G2QG1&QG4G3DG5&G6&Q3

14、Q4Q6Q5邊沿觸發(fā)器若D =1， CP=1時，則Qn+1=D=1，并立即封鎖輸入通路。00不變不變111110101封鎖輸入通路1同步觸發(fā)器由于結(jié)構(gòu)不完善，存在空翻現(xiàn)象； 2邊沿觸發(fā)器采用了邊沿觸發(fā)方式，克服了空翻現(xiàn)象； 3不同的觸發(fā)方式是采用不同的觸發(fā)器結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)的。 邊沿觸發(fā)器結(jié)論 電路結(jié)構(gòu)及符號（教材P151） CPG1G3&G2Q&G4&G6&G8G7G5RSG91QQQ主觸發(fā)器從觸發(fā)器1S1RQC1Q 動作特點： (1) CP=1期間，主FF 根據(jù)R、S 翻轉(zhuǎn)，從FF不變。 (2) CP=0期間，從FF根據(jù)Q、Q 翻轉(zhuǎn)，而主FF不變。 主從觸發(fā)器的標志7.1.3 主從RS觸發(fā)器S2

15、R2QQQQSRCP14352已知CP、S、R的波形，試畫出主從RS觸發(fā)器Q和Q的電壓波形。設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為Q=0。 7.1.3 主從RS觸發(fā)器(S2)(R2) 主從RS觸發(fā)器的動作特點： 在CP的一個變化周期中觸發(fā)器輸出端的狀態(tài)只可能改 變一次，從而杜絕了空翻現(xiàn)象； (2) Q、Q 端狀態(tài)的改變發(fā)生在CP的下降沿；(3) 與下降沿觸發(fā)器的動作特點并不完全相同（如脈沖5 期間）。原因：在CP=1期間，Q和 Q的狀態(tài)仍然 會隨S、R狀態(tài)的變化而改變。 7.1.3 主從RS觸發(fā)器主從結(jié)構(gòu)T觸發(fā)器T 觸發(fā)器就是計數(shù)器主從T觸發(fā)器就是由主從結(jié)構(gòu)構(gòu)成的計數(shù)器主從結(jié)構(gòu)計數(shù)器就是S接Q,R接QT觸發(fā)器的

16、輸出特性方程： 電路結(jié)構(gòu)1G1G3G2QQG4G6G8G7G5KJG9CP1&1J1KQC1Q從觸發(fā)器主觸發(fā)器7.1.4 主從JK觸發(fā)器 電路結(jié)構(gòu)2主從RS觸發(fā)器G1G3G2QQG4G6G8G7G5KJG9CP1&SRJK觸發(fā)器的輸出特性方程：7.1.4 主從JK觸發(fā)器已知CP、J、K的波形，試畫出主從JK觸發(fā)器Q和Q的電壓波形。設(shè)的初始狀態(tài)為Q=0。 QQQQJKCP143527.1.4 主從JK觸發(fā)器(S)(R) 主從JK觸發(fā)器的動作特點： 在CP的一個變化周期中觸發(fā)器輸出端的狀態(tài)只可能改 變一次，從而杜絕了空翻現(xiàn)象； (2) Q、Q 端狀態(tài)的改變發(fā)生在CP的下降沿；7.1.4 主從JK觸

17、發(fā)器注：所有主從觸發(fā)器具有此2條特點QQQQJKCP143521010(3)在Qn=0時，主觸發(fā)器只能接受置1輸入信號； 在Qn=1時，主觸發(fā)器只能接受置0輸入信號，其結(jié)果是在CP=1期間主觸發(fā)器只有可能翻轉(zhuǎn)1次(如脈沖4期間）。7.1.4 主從JK觸發(fā)器要點 目前生產(chǎn)的時鐘控制觸發(fā)器定型產(chǎn)品中只有JK觸發(fā)器和D型觸發(fā)器。其它功能的觸發(fā)器可由這兩種觸發(fā)器轉(zhuǎn)化而成。 JK、D 觸發(fā)器轉(zhuǎn)化為 T觸發(fā)器 1J1KQC1“1”“1”Q1DQC1Q觸發(fā)器的功能轉(zhuǎn)換 將 D 觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為 RS、JK、T D 轉(zhuǎn)換成 JK 1DQC1QCP1&JKD 轉(zhuǎn)換成 RS 1DQC1QCP11&SR觸發(fā)器的功能轉(zhuǎn)換D