大二下-數(shù)字電子技術第五章

第五發(fā)本章重點JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 發(fā)在數(shù)字系統(tǒng)中，除了廣泛使用數(shù)字邏輯門器件輸出信號，還常常需要和保存這夠一位二進制信息的邏輯電路稱為觸發(fā)JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 發(fā)§5.1什么是觸發(fā)器能 觸發(fā)器的兩個基本觸發(fā)器的分按電路結構形式分：基本RS、同步RS、主從、維持阻塞CMOS邊沿觸發(fā)器 JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 發(fā)初態(tài)和次初態(tài)：Qn觸發(fā)器接收輸入信號之前的狀次態(tài)Qn1觸發(fā)器接收輸入信號之后的狀。Q=00 Q= 1Q= Q=JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 發(fā)§5.2觸發(fā)器的電路結構與動作一、基本RS觸發(fā)器的電路結構與動作特用或非門vO2vO1vI2

與組合電路的根本區(qū)別在vO1vO

vI1vO2

電路中有反饋JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 發(fā)設:電路的原狀態(tài)表示為Qn,新狀態(tài)表示為①SD=0;RD=0(無激勵信號),有下列兩種情況101 ≥101 ≥≥010 ≥≥ 結論:JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 發(fā)SD=0;RD=1(置0信號有效101101 ≥≥Q結論:QSD=1;RD=0(置1信號有效010010 ≥≥Q結論:QJilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 發(fā)SD=1;RD=1(置0、置1同時信號有效≥≥≥ ≥≥≥ ≥ 0≥

0 ≥ ≥≥作用 激勵信號同≥一般情況下，SD=RD=1 使用RS觸發(fā)器的約束條件：SDRD=0JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 發(fā)特性表Qn（初態(tài)Qn+1（次態(tài)功能說0000保持原狀00111001置1（置位10110100置0（復位01101100狀態(tài)不1110JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 發(fā)用與非門觸發(fā)信號低電平JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 發(fā)工作

置 清 1 Q &&&&&& &&&&&&

0 Q &&&&&&&&1

0

1

1JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 發(fā)特性SQn（初態(tài)Qn+1（次態(tài)功能說1100保持原狀11110101置1（置位01111000置0（復位10100001狀態(tài)不0011約束條件JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 發(fā)給出SD和 的波形，畫出Q和

端對應的電壓當SD變低電平時，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)為1狀態(tài)；當RD為0狀態(tài)；不允SRD同時為低電JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 發(fā)& &&R信號不&R信號不同時消，狀態(tài)確SSRR JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 發(fā)R0R0011QQ10不保不允RSQRSQ000000110101011110001010110不111不特特性方程01Q010110簡化特性

Qn+1=S+RQRS0約束條JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 發(fā) JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 發(fā)①觸發(fā)器的次態(tài)不僅與輸入信號狀態(tài)有關，②電路具有兩個穩(wěn)定狀態(tài)，在無外來觸發(fā)信③在外加觸發(fā)信號有效時，電路可以觸發(fā)翻④在穩(wěn)定狀態(tài)下兩個輸出端的狀態(tài)必須是互JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 發(fā)二、同步RS觸發(fā)器的電沖信號，簡稱為時鐘信號，用CP（ClockPulse）表示。同步RSG1、G2門構成基本RSG3、G4

&& &&&& && JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 發(fā)工作原理（1觸發(fā)有效CP

SR Qn1 保CP

SCPS1

RCPR1與基本RS觸發(fā)器功能同JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 發(fā) &&&& &&&& &&&& &&&&

CP=1，在R端觸發(fā) JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 特性表

特性方程Qn1SRSQRSQQ注0Q保11111111000011110011001101010101011100不保置置不

約束條CP1期間有二、主要特時鐘電平控CP1期間接受輸入信號CP0期間輸出保持不變 能力有所增強JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 發(fā)PJilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 發(fā)動作特C Q有效翻 空JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 發(fā)圓圈中為干擾脈沖，使JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand D型觸發(fā)

Q Q

Q 保1101101111110001010電路組成及工作原 置SD,RQn1SDDQn（CP1期間有效JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 4D型觸發(fā)主要特時鐘電平控制CP1時跟隨(Qn1下降沿到來時鎖(Qn1QnJilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 發(fā)三、主從觸發(fā)器的電路結構與動作JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 發(fā)工作原G7、G3、CP=1打開Q’的狀態(tài)根據(jù)R、CP=0Q=注意：在CP的一個變化周期中，觸發(fā)器輸出狀態(tài)只改變一次JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 發(fā)0R0R011S1010幾點說圖示主從RS1表中*表示：若R、S端同時觸RS=0JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 發(fā)動作特點CP=1期間，主觸發(fā)器隨R、S端狀態(tài)的改變而帶來的問題特別注意RSJilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 發(fā)存在問JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 發(fā)動作特主從RS觸發(fā)器有以下兩個特二步，CP下降沿到來時從觸發(fā)器按照主觸發(fā)器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，所以Q、端狀態(tài)的改變發(fā)生在CPCP=1的全部時間里輸入信號都將對主觸發(fā)器RJilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 發(fā)在數(shù)字電路中，凡在CP時鐘脈沖控制下，根據(jù)輸入信號J、K情況的不同，具有置0、置1、保持和JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 發(fā)1、同步JK觸發(fā) && && J&& J&&

JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 發(fā)1、同步JK觸發(fā)Qn1SRQnJQnKQnQnJQnKQnCP=1期間有JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 發(fā)特性JK=11時翻Qn1JQnJKQn1JQnJK0×××Qn1Qn10000Qn1Qn1001110100Qn101011011001Qn111101111101Qn1Q11110發(fā)JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 主從JK觸發(fā)SJQn RKQnQn1S JQnKQnQn特性方程Qn1JQn

KQnJilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 發(fā)主從JK觸發(fā)器特JK功能說00000101保持原狀00110100置11000111置11110110輸出狀態(tài)改次JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 發(fā)JKQ00Q010置101置11QJ=K=0Qn+1=QnJ≠KJilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 發(fā)已知主從JK觸發(fā)器的輸入信號波形如圖所示，試畫出①觸發(fā)器的觸發(fā)翻轉(zhuǎn)發(fā)②判斷觸發(fā)器次態(tài)的依JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 發(fā)2.動作特無論是主從RS觸發(fā)器還是主從JK觸發(fā)器；第二步，CP下降沿到來時從觸發(fā)器按照主觸發(fā)器狀態(tài)翻，所 端狀態(tài)的改變發(fā)生在CP的下降沿CP=1的全部時間里輸入信號都將對主觸發(fā)器對于主從JK觸發(fā)器，存在“一次變化”效應JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 發(fā)一次變化現(xiàn)象降低了主從JK觸發(fā)器 主從JK觸發(fā)器在使用時要求J、K信號在CP上升沿前加CP=1期間保持不變，CP下降沿時觸發(fā)器狀態(tài)發(fā)生改變JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 發(fā)主觸發(fā)器發(fā)生1次變化（Q’由0變?yōu)?

KQJilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 發(fā)1一次變化現(xiàn)象：在Qn=0，CP=1期間，若J=0，K=×，則1&& &&

&&&&

& &

J=1，K=×→Qm=1干擾J=0，K=×→Qm=1干擾過去 時，Qn+1=1錯誤JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 發(fā)五、邊沿觸發(fā)器的電路結構與動作 包括利用傳輸延遲時間的邊沿觸JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 發(fā)邊沿觸發(fā)器觸發(fā)方式：邊邏輯功能：RS觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、D觸發(fā)器QQ

QJilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 發(fā)利用CMOS由CMOS邏輯門和CMOS傳輸門組成主從D

(1)當CP變?yōu)?時，TG1通，TG2關閉。主觸發(fā)器D信號同時，TG3開通，TG4JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 發(fā)Dxxx上升000上升010上升101上升111JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 發(fā)異異步置位上升沿觸發(fā)異步復位JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 發(fā)JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 發(fā)維持阻塞觸發(fā)

置線置0阻塞置線置1阻塞置線置0阻塞置線置1阻塞兩個基本RS觸發(fā)器1100JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 發(fā)維持阻塞D觸發(fā)維持阻塞D觸發(fā)器的特點：上升沿觸觸發(fā)后電路次態(tài)同輸入信號JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 利用傳輸延遲時間的邊沿下降沿JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 利用傳輸延遲時間的邊沿JK觸發(fā)器特性JK功能說xxxx無影0000保持原00111001置10110100置01101101變?yōu)橄喾礌?110JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 發(fā)§5.3觸發(fā)器的邏輯功能及其描述一、觸發(fā)器按邏邏輯功能：觸發(fā)器的狀態(tài)隨輸入信號翻轉(zhuǎn)規(guī)則波形JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 狀態(tài)狀態(tài)010

JilinJilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 若SR＝10，觸發(fā)器就會翻轉(zhuǎn)成為1狀態(tài)若SR＝01，觸發(fā)器就會翻轉(zhuǎn)成為0狀態(tài)1.RS觸發(fā)1.RS觸發(fā)概念：凡在時鐘信號作用下者，叫做RS觸發(fā)器

Qn1SRQnSRQnSSR00SR000000110100011010011011110不111不SRSSR化簡得

Qn1SSR維持阻塞RS觸發(fā) JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 發(fā)JK觸發(fā)JK00000011JK00000011010001101001101111011110

Qn1JQn

JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand T觸發(fā)T=1時，每來一個CP信號狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次T=0時，CP信號到達后T0000T000011101110

TQnT’觸發(fā)器：將T觸發(fā)器得 接高電平Qn1TQnJilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand D觸發(fā)邊沿D觸發(fā)

Qn1D0000101011D000010101111二、觸發(fā)器的電路結構和邏輯功能的關觸發(fā)器的按電路結構形式分：基本RS、同步RSCMOS邊沿觸發(fā)器按邏輯功能不同分：RS、JK、T、D觸發(fā)器同一邏輯功能的觸發(fā)器可用不同的電路結構反之，用同一種電路結構形式可作成不同邏輯功能的觸JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand T

Qn1JQn

Qn1SSR Qn1

JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 不同類型觸發(fā)器之間的轉(zhuǎn)換方法轉(zhuǎn)換步驟JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 觸發(fā)器功能的用JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成其他功能的觸寫出JK觸發(fā)器的特性

畫出邏輯圖Qn1

┌┌再寫出D觸發(fā)器的特性方程并變 ┌┌Qn1DD(Qn比較得J=D，

Qn)DQn JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand (2)寫出T觸發(fā)器的特性方Qn1TQn

TQn1K ┌┌1K ┌┌

令T=1，即可得T’ 111K ┌┌ JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 用D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成其他功能的觸(1)寫出D觸發(fā)器和JK觸發(fā)器的特性Qn1Qn1JQn

聯(lián)立兩式，得∧DJQn∧。&&&&11 JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 寫出D觸發(fā)器和T觸發(fā)器Qn1Qn1

C1∧1D聯(lián)立式兩式，得C1∧1DDTQnTQnT。 CPJilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 寫出D觸發(fā)器和T’觸發(fā)器的Qn1Qn1聯(lián)立式兩式，得C1∧1DDC1∧1DCPJilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 觸發(fā)器應用舉例設計一個3人搶答電路。3人A、B、C各控制一個按鍵開關KA、KB、KC和一個發(fā)光二極管DA、DB、DC。誰先按下開關，誰的發(fā)光二極管亮，同時使其他人的搶答信號無效。裁判控制一個按鍵開關KR，按下后，所有燈滅，JilinUniversity,CollegeofElectronicsScienceand 用基本RS觸發(fā)器VQSRRRVOB RR