同步觸發(fā)器-講課用優(yōu)秀課件

第四章觸發(fā)器4.2主從觸發(fā)器4.3邊沿觸發(fā)器4.4集成觸發(fā)器4.1基本觸發(fā)器1觸發(fā)器概述按功能分類：R-S觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、D型觸發(fā)器、T型觸發(fā)器等。時序邏輯電路：輸出狀態(tài)不僅決定于當(dāng)前時刻各輸入狀態(tài)的組合，而且還與電路先前狀態(tài)有關(guān)。

觸發(fā)器是構(gòu)成時序邏輯電路的基本單元。特點是：不觸不發(fā)，一觸即發(fā)?；疽螅海?）掌握各種觸發(fā)器的電路組成、邏輯功能及其功能特性表的描述；（2）掌握波形圖畫法及特性方程。定義：現(xiàn)態(tài)：把觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換前的狀態(tài)稱為現(xiàn)態(tài)，用Q2

4.1基本觸發(fā)器一、基本RS觸發(fā)器

1．用與非門組成的基本RS觸發(fā)器（1）電路結(jié)構(gòu):由兩個門電路交叉連接而成。置0端置1端低電平有效3觸發(fā)器有兩個互補(bǔ)的輸出端，（2）邏輯功能當(dāng)Q=1，=0時，稱為觸發(fā)器的1狀態(tài)。當(dāng)=1，Q=0時，稱為觸發(fā)器的0狀態(tài)。Qn+1RS功能Qn功能表01011100置000011R稱為置0輸入端低電平有效4Qn+1RS功能Qn功能表01置00001觸發(fā)器有兩個互補(bǔ)的輸出端，（2）邏輯功能當(dāng)Q=1，=0時，稱為觸發(fā)器的1狀態(tài)。當(dāng)=1，Q=0時，稱為觸發(fā)器的0狀態(tài)。101000111置11101S稱為置1輸入端低電平有效5Qn+1RS功能Qn功能表01置00001觸發(fā)器有兩個互補(bǔ)的輸出端，（2）邏輯功能當(dāng)Q=1，=0時，稱為觸發(fā)器的1狀態(tài)。當(dāng)=1，Q=0時，稱為觸發(fā)器的0狀態(tài)。10置1110111111100001011保持6Qn+1RS功能Qn功能表01置00001觸發(fā)器有兩個互補(bǔ)的輸出端，（2）邏輯功能當(dāng)Q=1，=0時，稱為觸發(fā)器的1狀態(tài)。當(dāng)=1，Q=0時，稱為觸發(fā)器的0狀態(tài)。10置1110111001111011011保持00不定××017（3）波形分析

例4.1.1

在用與非門組成的基本RS觸發(fā)器中，設(shè)初始狀態(tài)為0，已

知輸入R、S的波形圖，畫出兩輸出端的波形圖。8邏輯功能：1000110Qn+1RS功能Qn功能表01置1110110置000011101××不定00保持01012．用或非門組成的基本RS觸發(fā)器S仍然稱為置1輸入端，但為高電平有效。R仍然稱為置0輸入端，也為高電平有效。9波形分析：

邏輯符號：由于該觸發(fā)器的觸發(fā)信號是高電平有效，因此在邏輯符號的輸入端處沒有小圓圈。高電平有效10基本觸發(fā)器的特點總結(jié)：（1）有兩個互補(bǔ)的輸出端，有兩個穩(wěn)定的狀態(tài)。（2）有復(fù)位（Q=0）、置位（Q=1）、保持原狀態(tài)三種功能。（3）R為復(fù)位輸入端，S為置位輸入端，可以是低電平有效，也可以是高電平有效，取決于觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)。（4）由于反饋線的存在，無論是復(fù)位還是置位，有效信號只需要作用很短的一段時間，即“一觸即發(fā)”。11二、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)122．邏輯功能當(dāng)CP＝0時，控制門G3、G4關(guān)閉，觸發(fā)器的狀態(tài)保持不變。當(dāng)CP＝1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+1RS功能Qn功能表0101輸出狀態(tài)同S狀態(tài)11011010輸出狀態(tài)同S狀態(tài)0001111101××不定0000保持0101100101101133．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程：Qn+1RS功能Qn功能表0101輸出狀態(tài)同S狀態(tài)11011010輸出狀態(tài)同S狀態(tài)0001111101××不定0000保持0101（約束條件）14（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+1RS功能Qn功能表0101輸出狀態(tài)同S狀態(tài)11011010輸出狀態(tài)同S狀態(tài)0001111101××不定0000保持010115

（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+1RS功能Qn功能表0101輸出狀態(tài)同S狀態(tài)11011010輸出狀態(tài)同S狀態(tài)0001111101××不定0000保持010100011011Qn→Qn+1×001100×RS

RS觸發(fā)器的驅(qū)動表

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（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。17

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184.2主從觸發(fā)器由兩級同步RS觸發(fā)器串聯(lián)組成。G1～G4組成從觸發(fā)器，G5～G8組成主觸發(fā)器。CP與CP’互補(bǔ)，使兩個觸發(fā)器工作在兩個不同的時區(qū)內(nèi)。一、主從RS觸發(fā)器

1．電路結(jié)構(gòu)192．工作原理Qn+1RS功能Qn功能表0101輸出狀態(tài)同S狀態(tài)11011010輸出狀態(tài)同S狀態(tài)0001111101××不定0000保持0101主從觸發(fā)器的觸發(fā)翻轉(zhuǎn)分為兩個節(jié)拍：

（1）當(dāng)CP＝1時，CP’＝0，”從“保持?！敝鳌惫ぷ?，接收R和S端的輸入信號。（2）當(dāng)CP時，即CP=0、CP’＝1?！敝鳌氨３?，不再接收R、S信號；”從”工作，接收主觸發(fā)器輸出端的狀態(tài)。

100101101010110120主從觸發(fā)器的特點：（1）主從觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)是在CP由1變0時刻（CP下降沿）發(fā)生的。（2）CP一旦變?yōu)?后，主觸發(fā)器被封鎖，其狀態(tài)不再受R、S影響，因此不會有空翻現(xiàn)象。主從RS觸發(fā)器的符號：21二、主從JK觸發(fā)器主從RS觸發(fā)器的缺點：使用時有約束條件RS=01．電路結(jié)構(gòu)為此，將觸發(fā)器的兩個互補(bǔ)的輸出端信號通過兩根反饋線分別引到輸入端的G7、G8門，這樣，就構(gòu)成了JK觸發(fā)器。222．工作原理Qn+1JK功能QnJK觸發(fā)器功能表0101輸出狀態(tài)同J狀態(tài)00011010輸出狀態(tài)同J狀態(tài)1101111101100000保持0101Qn=Qn110101101010110110233．JK觸發(fā)器邏輯功能的幾種表示方法(1）功能表：（2）特性方程：Qn+1JK功能QnJK觸發(fā)器功能表0101輸出狀態(tài)同J狀態(tài)00011010輸出狀態(tài)同J狀態(tài)1101111101100000保持0101Qn=Qn24（3）狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖（4）驅(qū)動表00011011Qn→Qn+10×1××1×0JK

JK觸發(fā)器的驅(qū)動表

Qn+1JK功能QnJK觸發(fā)器功能表0101輸出狀態(tài)同J狀態(tài)00011010輸出狀態(tài)同J狀態(tài)1101111101100000保持0101Qn=Qn25例4.2.1

已知主從JK觸發(fā)器J、K的波形如圖所示，畫出輸出Q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，應(yīng)注意以下兩點：（1）觸發(fā)器的觸發(fā)翻轉(zhuǎn)發(fā)生在時鐘脈沖的觸發(fā)沿（這里是下降沿）（2）判斷觸發(fā)器次態(tài)的依據(jù)是時鐘脈沖下降沿前一瞬間輸入端的狀態(tài)。263．主從T觸發(fā)器和T’觸發(fā)器將JK觸發(fā)器的J和K相連作為T輸入端就構(gòu)成了T觸發(fā)器。T觸發(fā)器特性方程：00011011T

Qn0110Qn+1功能

T觸發(fā)器的功能表

Qn+1=QnQn+1=Qn27

當(dāng)T觸發(fā)器的輸入端為T=1時，稱為T’觸發(fā)器。T’觸發(fā)器的特性方程：CPQ1CP

EWB演示——JK組成的T觸發(fā)器284．主從JK觸發(fā)器存在的問題——一次變化現(xiàn)象例5.2.2

已知主從JK觸發(fā)器J、K的波形如圖所示，畫出輸出Q的波形圖（設(shè)初始狀態(tài)為0）。0101011101101101001101由此看出，主從JK觸發(fā)器在CP=1期間，主觸發(fā)器只變化（翻轉(zhuǎn)）一次，這種現(xiàn)象稱為一次變化現(xiàn)象。294.3邊沿觸發(fā)器一、維持—阻塞邊沿D觸發(fā)器

1．D觸發(fā)器的邏輯功能

D觸發(fā)器只有一個觸發(fā)輸入端D，因此，邏輯關(guān)系非常簡單；D觸發(fā)器的特性方程為：Qn+1=D0011D0101Qn0011Qn+1輸出狀態(tài)同D狀態(tài)功能D觸發(fā)器的功能表30D觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖：00011011Qn→Qn+10101D

D觸發(fā)器的驅(qū)動表

0011D0101Qn0011Qn+1輸出狀態(tài)同D狀態(tài)功能D觸發(fā)器的功能表312．維持—阻塞邊沿D觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)及工作原理（1）同步D觸發(fā)器：該電路滿足D觸發(fā)器的邏輯功能，但有同步觸發(fā)器的空翻現(xiàn)象。設(shè)：D=1011001101該觸發(fā)器為上升沿觸發(fā)。32（2）維持—阻塞邊沿D觸發(fā)器

為了克服空翻，在原電路的基礎(chǔ)上引入三根反饋線。011001101①置1。設(shè)：D=101100L1稱為置1維持線。L2稱為置0阻塞線。1330（2）維持—阻塞邊沿D觸發(fā)器10011001②置0。設(shè)：D=0111L3稱為置0維持線。01可見，引入了維持線和阻塞線后，將觸發(fā)器的觸發(fā)翻轉(zhuǎn)控制在CP上跳沿到來的一瞬間，并接收CP上跳沿到來前一瞬間的D信號。34例4.3.1已知維持—阻塞D觸發(fā)器的輸入波形，

畫出輸出波形圖。解：在波形圖時，應(yīng)注意以下兩點：（1）觸發(fā)器的觸發(fā)翻轉(zhuǎn)發(fā)生在CP的上升沿。（2）判斷觸發(fā)器次態(tài)的依據(jù)是CP上升沿前一瞬間輸入端D的狀態(tài)。35（3）觸發(fā)器的直接置0和置1端

RD——直接置0端，低電平有效；SD——直接置1端；低電平有效。RD和SD不受CP和D信號的影響，具有最高的優(yōu)先級。RDSDQn+100不定01010111棄權(quán)RDC1S∧QSRQD1D36二、CMOS主從結(jié)構(gòu)的邊沿觸發(fā)器1．電路結(jié)構(gòu):由CMOS邏輯門和CMOS傳輸門組成由于引入了傳輸門，該電路雖為主從結(jié)構(gòu)，卻沒有一次變化問題，具有邊沿觸發(fā)器的特性。372．工作原理觸發(fā)器的觸發(fā)翻轉(zhuǎn)分為兩個節(jié)拍：（1）當(dāng)CP變?yōu)?時，TG1開通，TG2關(guān)閉。主觸發(fā)器接收D信號。同時，TG3關(guān)閉，TG4開通，從觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變。（2）當(dāng)CP由1變?yōu)?時，TG1關(guān)閉，TG2開通，主觸發(fā)器自保持。同時，TG3開通，TG4關(guān)閉，從觸發(fā)器接收主觸發(fā)器的狀態(tài)。設(shè)：D=1（原狀態(tài)Q=0）0111011010383．帶有RD端和SD端的CMOS觸發(fā)器RDSDQn+100棄權(quán)01110011不定394.4集成觸發(fā)器一、集成觸發(fā)器舉例1．TTL主從JK觸發(fā)器74LS72特點：（1）有3個J端和3個K端，它們之間是與邏輯關(guān)系。（2）帶有直接置0端RD和直接置1端SD，都為低電平有效，不用時應(yīng)接高電平。（3）為主從型結(jié)構(gòu)，CP下跳沿觸發(fā)。402．高速CMOS邊沿D觸發(fā)器74HC74特點：（1）單輸入端的雙D觸發(fā)器。（2）它們都帶有直接置0端RD和直接置1端SD，為低電平有效。（3）為CMOS邊沿觸發(fā)器，CP上升沿觸發(fā)。41二、觸發(fā)器功能的轉(zhuǎn)換1.用JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成其他功能的觸發(fā)器（1）JK→D分別寫出JK觸發(fā)器和D觸發(fā)器的特性方程比較得：畫出邏輯圖：42（2）JK→T（T’）寫出JK觸發(fā)器和T觸發(fā)器的特性方程：比較得：J=T，K=T。令T=1，即可得T’觸發(fā)器。432．用D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成其他功能的觸發(fā)器（1）D→JK比較得：

畫出邏輯圖。

寫出D觸發(fā)器和JK觸發(fā)器的特性方程：

44（2）D→T

（3）D→T’45三、觸發(fā)器應(yīng)用舉例

例4.4.1設(shè)計一個3人搶答電路。3人A、B、C各控制一個按鍵開關(guān)KA、KB、KC和一個發(fā)光二極管DA、DB、DC。誰先按下開關(guān)，誰的發(fā)光二極管亮，同時使其他人的搶答信號無效。46