觸發(fā)器介紹、類型和應(yīng)用

1、觸發(fā)器介紹、類型和應(yīng)用觸發(fā)器是構(gòu)成時序邏輯電路的基本邏輯部件。 它有兩個穩(wěn)定的狀態(tài)：0狀態(tài)和1狀態(tài)； 在不同的輸入情況下，它可以被置成0狀態(tài)或1狀態(tài)； 當輸入信號消失后，所置成的狀態(tài)能夠保持不變。所以，觸發(fā)器可以記憶1位二值信號。根據(jù)邏輯功能的不同，觸發(fā)器可以分為RS觸發(fā)器、D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、T和T觸發(fā)器；按照結(jié)構(gòu)形式的不同，又可分為基本RS觸發(fā)器、同步觸發(fā)器、主從觸發(fā)器和邊沿觸發(fā)器。4.1 基本RS觸發(fā)器4.2 同步觸發(fā)器4.3 主從觸發(fā)器4.4 不同類型觸發(fā)器間的轉(zhuǎn)換4.1 基本RS觸發(fā)器1用與非門組成的基本RS觸發(fā)器1用與非門組成的基本RS觸發(fā)器電路組成和邏輯符號信號輸入端，低電平有

2、效。信號輸出端，Q=0、Q=1的狀態(tài)稱0狀態(tài)，Q=1、Q=0的狀態(tài)稱1狀態(tài)，工作原理R SQ10010 10R=0、S=1時：由于R=0，不論原來Q為0還是1，都有Q=1；再由S=1、Q=1可得Q0。即不論觸發(fā)器原來處于什么狀態(tài)都將變成0狀態(tài)，這種情況稱將觸發(fā)器置0或復(fù)位。R端稱為觸發(fā)器的置0端或復(fù)位端。0110R SQ0 10R=1、S=0時：由于S=0，不論原來Q為0還是1，都有Q=1；再由R=1、Q=1可得Q0。即不論觸發(fā)器原來處于什么狀態(tài)都將變成1狀態(tài)，這種情況稱將觸發(fā)器置1或置位。S端稱為觸發(fā)器的置1端或置位端。1 011110R=1、S=1時：根據(jù)與非門的邏輯功能不難推知，觸發(fā)器保

3、持原有狀態(tài)不變，即原來的狀態(tài)被觸發(fā)器存儲起來，這體現(xiàn)了觸發(fā)器具有記憶能力。R SQ0 101 011 1不變100011R SQ0 101 0 11 1不變0 0不定？R=0、S=0時：Q=Q=1，不符合觸發(fā)器的邏輯關(guān)系。并且由于與非門延遲時間不可能完全相等，在兩輸入端的0同時撤除后，將不能確定觸發(fā)器是處于1狀態(tài)還是0狀態(tài)。所以觸發(fā)器不允許出現(xiàn)這種情況，這就是基本RS觸發(fā)器的約束條件。特性表（真值表）現(xiàn)態(tài)：觸發(fā)器接收輸入信號之前的狀態(tài)，也就是觸發(fā)器原來的穩(wěn)定狀態(tài)。次態(tài)：觸發(fā)器接收輸入信號之后所處的新的穩(wěn)定狀態(tài)。次態(tài)Qn+1的卡諾圖特性方程觸發(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)Qn之

4、間的邏輯關(guān)系式狀態(tài)圖描述觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系及轉(zhuǎn)換條件的圖形稱為狀態(tài)圖011/1/10/01/當觸發(fā)器處在0狀態(tài)，即Qn=0時，若輸入信號 01或11，觸發(fā)器仍為0狀態(tài)；RS當觸發(fā)器處在1狀態(tài)，即Qn=1時，若輸入信號 10或11，觸發(fā)器仍為1狀態(tài)；RSRS若 10，觸發(fā)器就會翻轉(zhuǎn)成為1狀態(tài)。RS若 01，觸發(fā)器就會翻轉(zhuǎn)成為0狀態(tài)。波形圖反映觸發(fā)器輸入信號取值和狀態(tài)之間對應(yīng)關(guān)系的圖形稱為波形圖RSQQ置1置0置1置1置1保持不允許4.2 同步觸發(fā)器一、同步RS觸發(fā)器二、同步JK觸發(fā)器三、同步D觸發(fā)器（D鎖存器）一、 同步RS觸發(fā)器 給觸發(fā)器加一個時鐘控制端CP，只有在CP端上出現(xiàn)時鐘脈沖時，觸

5、發(fā)器的狀態(tài)才能改變。這種觸發(fā)器稱為同步觸發(fā)器。 1同步RS觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)2邏輯功能當CP0時，控制門G3、G4關(guān)閉，觸發(fā)器的狀態(tài)保持不變。當CP1時，G3、G4打開，其輸出狀態(tài)由R、S端的輸入信號決定。同步RS觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換分別由R、S和CP控制，其中，R、S控制狀態(tài)轉(zhuǎn)換的方向；CP控制狀態(tài)轉(zhuǎn)換的時刻。Qn+1R S功能Qn功能表 0 1 0 1輸出狀態(tài)同S狀態(tài)1101 1 0 1 0輸出狀態(tài)同S狀態(tài)00011 11 101不定0 00 0保持01011001011013觸發(fā)器功能的幾種表示方法觸發(fā)器的功能除了可以用功能表表示外，還有幾種表示方法： （1）特性方程由功能表畫出卡諾圖得特性方

6、程：Qn+1R S功能Qn功能表 0 1 0 1輸出狀態(tài)同S狀態(tài)1101 1 0 1 0輸出狀態(tài)同S狀態(tài)00011 11 101不定0 00 0保持0101（約束條件）卡諾圖（2）狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖表示觸發(fā)器從一個狀態(tài)變化到另一個狀態(tài)或保持原狀不變時，對輸入信號的要求。Qn+1R S功能Qn功能表 0 1 0 1輸出狀態(tài)同S狀態(tài)1101 1 0 1 0輸出狀態(tài)同S狀態(tài)00011 11 101不定0 00 0保持0101R=S=01S=R=0S=R=0S=01R=1 0 （3）驅(qū)動表 驅(qū)動表是用表格的方式表示觸發(fā)器從一個狀態(tài)變化到另一個狀態(tài)或保持原狀態(tài)不變時，對輸入信號的要求。Qn+1R S

7、功能Qn功能表 0 1 0 1輸出狀態(tài)同S狀態(tài)1101 1 0 1 0輸出狀態(tài)同S狀態(tài)00011 11 101不定0 00 0保持01010 00 11 01 1Qn Qn+1 00 11 00 R S RS觸發(fā)器的驅(qū)動表 （4）波形圖 已知同步RS觸發(fā)器的輸入波形，畫出輸出波形圖。 4同步觸發(fā)器存在的問題空翻 由于在CP=1期間,G3，G4門都是開著的，都能接收R、S信號，所以,如果在CP=1期間R、S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)。 在一個時鐘脈沖周期中，觸發(fā)器發(fā)生多次翻轉(zhuǎn)的現(xiàn)象叫做空翻。 有效翻轉(zhuǎn) 空翻4.3 主從觸發(fā)器1. 主從RS觸發(fā)器2、主從JK觸發(fā)器1、主從RS觸

8、發(fā)器1、主從RS觸發(fā)器工作原理（1）接收輸入信號過程CP=1期間：主觸發(fā)器控制門G7、G8打開，接收輸入信號R、S，有： 從觸發(fā)器控制門G3、G4封鎖，其狀態(tài)保持不變。1001（2）輸出信號過程CP下降沿到來時，主觸發(fā)器控制門G7、G8封鎖，在CP=1期間接收的內(nèi)容被存儲起來。同時，從觸發(fā)器控制門G3、G4被打開，主觸發(fā)器將其接收的內(nèi)容送入從觸發(fā)器，輸出端隨之改變狀態(tài)。在CP=0期間，由于主觸發(fā)器保持狀態(tài)不變，因此受其控制的從觸發(fā)器的狀態(tài)也即Q、Q的值當然不可能改變。CP下降沿到來時有效特性方程邏輯符號電路特點主從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直接控制的問題，具有CP1期間

9、接收輸入信號，CP下降沿到來時觸發(fā)翻轉(zhuǎn)的特點。但其仍然存在著約束問題，即在CP1期間，輸入信號R和S不能同時為1。2、主從JK觸發(fā)器2、主從JK觸發(fā)器代入主從RS觸發(fā)器的特性方程，即可得到主從JK觸發(fā)器的特性方程：將主從JK觸發(fā)器沒有約束。特性表時序圖電路特點邏輯符號主從JK觸發(fā)器采用主從控制結(jié)構(gòu)，從根本上解決了輸入信號直接控制的問題，具有CP1期間接收輸入信號，CP下降沿到來時觸發(fā)翻轉(zhuǎn)的特點。輸入信號J、K之間沒有約束。存在一次變化問題。帶清零端和預(yù)置端的主從JK觸發(fā)器RD=0，直接置001111001SD=0，直接置110001111帶清零端和預(yù)置端的主從JK觸發(fā)器的邏輯符號4.4 D觸發(fā)

10、器1DC1RSRdCPDSdQQ RDSD=01: 使得Q=1; 3、6門鎖定，Q=0，無論CP和輸入信號處于什么狀態(tài)，都能保證觸發(fā)器可靠置0。 RDSD=10時， 無論CP和輸入信號處于什么狀態(tài)，都能保證觸發(fā)器可靠置1。RDSD=11，CP=0時門3 4 鎖，Qn+1=Qn門5 6 開RDSD=11，CP=1時門3 4 開Qn+1=D特征方程Qn+1=D維持阻塞D觸發(fā)器特性表 DnQnQn+1 輸出狀態(tài)說明 0 0 0 1 0 0 輸出狀態(tài)與D 端狀態(tài)相同 1 1 0 1 1 1維持阻塞式D觸發(fā)器波形圖 4.5 不同類型觸發(fā)器間的轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換方法：利用令已有觸發(fā)器和待求觸發(fā)器的特性方程相等的原則

11、，求出轉(zhuǎn)換邏輯。轉(zhuǎn)換步驟：（1）寫出已有觸發(fā)器和待求觸發(fā)器的特性方程。（2）變換待求觸發(fā)器的特性方程，使之形式與已有觸發(fā)器的特性方程一致。（3）比較已有和待求觸發(fā)器的特性方程，根據(jù)兩個方程相等的原則求出轉(zhuǎn)換邏輯。（4）根據(jù)轉(zhuǎn)換邏輯畫出邏輯電路圖。1、將JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為D、T和T觸發(fā)器JK觸發(fā)器D觸發(fā)器寫出D觸發(fā)器的特性方程，并進行變換，使之形式與JK觸發(fā)器的特性方程一致：與JK觸發(fā)器的特性方程比較，得：電路圖JK觸發(fā)器T觸發(fā)器在數(shù)字電路中，凡在CP時鐘脈沖控制下，根據(jù)輸入信號T取值的不同，具有保持和翻轉(zhuǎn)功能的電路，即當T0時能保持狀態(tài)不變，T1時一定翻轉(zhuǎn)的電路，都稱為T觸發(fā)器。特性表邏輯符號T觸發(fā)器特性方程：與JK觸發(fā)器的特性方