《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》第6章觸發(fā)器和定時(shí)器

6.2同步RS觸發(fā)器6.4觸發(fā)器邏輯功能的轉(zhuǎn)換6.6555定時(shí)器6.3邊沿觸發(fā)器6.1基本RS觸發(fā)器第6章觸發(fā)器和定時(shí)器6.5觸發(fā)器的動(dòng)態(tài)特性教學(xué)要求掌握：RS、JK、D、T、T’觸發(fā)器的邏輯功能；邊沿觸發(fā)器的觸發(fā)特點(diǎn)。

理解：觸發(fā)器邏輯功能的轉(zhuǎn)換。了解：主從觸發(fā)器的觸發(fā)特點(diǎn)；基本RS、同步RS觸發(fā)器的工作原理。概述數(shù)字電路:分組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路兩大類組合邏輯電路的基本單元是基本門時(shí)序邏輯電路的基本單元是觸發(fā)器。觸發(fā)器是數(shù)字電路中一種基本的單元電路，它具有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，能夠存儲(chǔ)一位二進(jìn)制信息，用于記憶時(shí)序數(shù)字電路的狀態(tài)。電路結(jié)構(gòu)不同邏輯功能不同1)RS觸發(fā)器3)主從觸發(fā)器1)基本觸發(fā)器二.觸發(fā)器的分類2)同步觸發(fā)器4)邊沿觸發(fā)器2)JK觸發(fā)器3)D觸發(fā)器4)T觸發(fā)器觸發(fā)器的必備特點(diǎn)1.具有兩個(gè)能自行保持的穩(wěn)態(tài)(1態(tài)或0態(tài))；2.外加觸發(fā)信號(hào)時(shí)，電路的輸出狀態(tài)可以翻轉(zhuǎn)；3.在觸發(fā)信號(hào)消失后，也能將獲得的新態(tài)保存下來(lái)。5)T′觸發(fā)器觸發(fā)器有兩個(gè)輸出端：。正常時(shí)它們是互補(bǔ)的。當(dāng)稱觸發(fā)器為“1”態(tài)；當(dāng)稱觸發(fā)器為“0”態(tài)。輸入信號(hào)引起觸發(fā)器狀態(tài)改變叫觸發(fā)；Qn+1Qntn第6章觸發(fā)器和定時(shí)器Q為觸發(fā)器的狀態(tài)觸發(fā)前觸發(fā)器所處的狀態(tài)稱為現(xiàn)態(tài)(或原狀態(tài))，記為Qn；觸發(fā)后觸發(fā)器所處的狀態(tài)稱為次態(tài)（或新?tīng)顟B(tài)），記為Qn+1

。１.電路組成邏、輯符號(hào)和工作原理信號(hào)輸入端低電平有效。6.1基本RS觸發(fā)器6.1.1與非門基本RS觸發(fā)器p32表6.1.1與非門基本RS觸發(fā)器的狀態(tài)表RS功能說(shuō)明010001101×0×禁止01011010000Qn+1=1

置1Qn+1=0

置0Qn+1=Qn保持101011010011111101100101.置1功能

S=0，R=1時(shí)，無(wú)論觸發(fā)器之前處于何種狀態(tài)，觸發(fā)器置1態(tài)，稱為置1或置位；S（Set）端稱為置1（置位）端，置位輸入信號(hào)（S）低電平有效，在邏輯符號(hào)中用小圓指明。當(dāng)R=0、S=1時(shí)，無(wú)論觸發(fā)器之前處于何種狀態(tài)，觸發(fā)器置為0態(tài)，稱為置0或復(fù)位；R（Reset）端稱為置0（復(fù)置位）輸入端，復(fù)位輸入信號(hào)（R）低電平有效，在邏輯符號(hào)中用小圓指明。2.置0功能3.保持功能Qn+1=Qn保持即觸發(fā)器具有的存儲(chǔ)功能。4.禁止輸入禁止R=S=0輸入。

邏輯功能歸納：S與R相同，R=S=0，禁用；

R=S=1，保持；

S與R不同，R

S，Q隨R變。次態(tài)Qn+1的卡諾圖特性方程觸發(fā)器的特性方程:

觸發(fā)器次態(tài)Qn+1與輸入、現(xiàn)態(tài)Qn之間的邏輯關(guān)系式。11001110011010000100功能Qn+1QnSR基本RS觸發(fā)器特性表110Qn+1=1置10Qn+1=0置0××

禁用（不定）Qn+1=Qn保持S

RQn２.觸發(fā)器的特性方程p32觸發(fā)特點(diǎn):輸入信號(hào)R和S直接改變觸發(fā)器的狀態(tài)，稱為直接觸發(fā)。輸入信號(hào)的任何一次改變，都可能引起觸發(fā)器狀態(tài)變化。3.觸發(fā)特點(diǎn)和工作波形圖在忽略門電路的傳輸延時(shí)的情況下，繪制觸發(fā)器工作波形的步驟是：1)根據(jù)輸入信號(hào)確定觸發(fā)時(shí)刻tn（任何輸入信號(hào)的變化沿都是可能的觸發(fā)時(shí)刻）；2)將時(shí)間區(qū)間[tn,tn+1）的輸入信號(hào)值和前一時(shí)間區(qū)間（tn-1,tn）觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)代入觸發(fā)器功能方程計(jì)算，或狀態(tài)表，得到時(shí)間區(qū)間（tn,tn+1）上的次態(tài)，畫出波形圖。工作波形圖(時(shí)序圖）可直觀反映觸發(fā)器的觸發(fā)特點(diǎn)。工作波形圖及時(shí)序圖保持置0保持RSQQ置1禁止保持置0RS000×0010100011100110111001111直接觸發(fā)抗干擾能力差!例如,R的負(fù)窄脈沖。

輸入信號(hào)的任何一次改變，都可能引起觸發(fā)器狀態(tài)變化?。埃埃保保保?.1.2或非門基本RS觸發(fā)器１.電路組成邏、輯符號(hào)和工作原理表6.1.2或門基本RS觸發(fā)器的狀態(tài)表RS功能說(shuō)明000011010101101000101101Qn+1=Qn保持1101011Qn+1=1置1Qn+1=0置0100100×禁止1010×1.置1功能

R=0，S=1時(shí)，置1或置位；2.置0功能當(dāng)R=1、S=0時(shí)，置0或復(fù)位；R（Reset）端稱為置0（復(fù)位）輸入端，復(fù)位輸入信號(hào)（R）高電平有效，符號(hào)中無(wú)小圓。3.保持功能R=S=0時(shí)，保持不變，即觸發(fā)器的存儲(chǔ)功能。

4.禁止輸入破壞輸出端的互補(bǔ)狀態(tài)S（Set）端稱為置1（置位）端，置位輸入信號(hào)（S）高電平有效，在邏輯符號(hào)中無(wú)小圓。邏輯功能歸納：S與R相同，R=S=0，保持；

R=S=1，禁用；

S與R不同，R

S，Q隨S變。次態(tài)Qn+1的卡諾圖特性方程表6.1.2或門基本RS觸發(fā)器的狀態(tài)表RS功能說(shuō)明000011010101101011Qn+1=Qn保持11Qn+1=1置1Qn+1=0置000×禁止×SRQnP19２.觸發(fā)器的特性方程觸發(fā)特點(diǎn):輸入信號(hào)R和S直接改變觸發(fā)器的狀態(tài)，稱為直接觸發(fā)。輸入信號(hào)的任何一次改變，都可能引起觸發(fā)器狀態(tài)變化。3.觸發(fā)特點(diǎn)和工作波形圖RSQQ置0置1保持禁止置0保持直接觸發(fā)抗干擾能力差!如R的窄脈沖基本RS觸發(fā)器的特點(diǎn)（1）觸發(fā)器的次態(tài)不僅與輸入信號(hào)狀態(tài)有關(guān)，而且與觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)(原態(tài)）有關(guān)。（2）電路具有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，在無(wú)外來(lái)觸發(fā)信號(hào)作用時(shí)，電路將保持原狀態(tài)不變。（3）在外加觸發(fā)信號(hào)有效時(shí)，電路可以觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)置0或置1。（4）在穩(wěn)定狀態(tài)下兩個(gè)輸出端的狀態(tài)，必須是互補(bǔ)關(guān)系，且有約束條件。在數(shù)字電路中，凡根據(jù)輸入信號(hào)R、S情況的不同，具有置0、置1和保持功能的電路，都稱為RS觸發(fā)器。集成基本RS觸發(fā)器EN＝1時(shí)工作EN＝0時(shí)禁止1S3S傳輸門的另一控制端EN的反

(a)74LS279的引腳圖

16

15

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11

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9

74LS279

1

2

3

4

5

6

7

8

VCC4S

4R

4Q3SA3SB

3R

3Q

1R1SA1SB1Q

2R

2S

2QGND

內(nèi)4個(gè)RS

(b)CC4044的引腳圖

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CC4044

1

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VDD

4S

4R

1Q

3R

3S

3Q

2Q

4Q

EN

1S

1R

EN

2R

2SVSS

內(nèi)4個(gè)RS

基本RS觸發(fā)器：直接觸發(fā)(R、Ｓ信號(hào)直接改變輸出狀態(tài)）

改變時(shí)間受同步信號(hào)控制的觸發(fā)方式統(tǒng)稱為同步觸發(fā)（廣義）。

多數(shù)數(shù)字系統(tǒng)的工作都是在一個(gè)控制脈沖的作用下運(yùn)行的。這個(gè)控制脈沖稱為時(shí)鐘脈沖CP（ClockPulse），一般為周期性矩形脈沖。6.2同步RS觸發(fā)器可用同步信號(hào)的邊緣（上升沿、下降沿）或電平（高、低電平）實(shí)現(xiàn)同步觸發(fā)，前者稱為邊沿觸發(fā)；后者稱為電平觸發(fā)，習(xí)慣上稱為同步觸發(fā)（狹義）。1)電路的組成及工作原理CP＝0時(shí)，R′=S′=1，觸發(fā)器保持原來(lái)狀態(tài)不變。CP＝1時(shí)，工作情況與與非門基本RS觸發(fā)器相同。同步脈沖無(wú)非圈，高電平有效C(Control)控制信號(hào)，1表示控制1R和1S特性表特性方程CP=1期間有效CPRSQnQn+1功能0×

×

×Qn

保持1000100101

保持1010101111

置111001

10100

置01

11

01

11

1不用不用不允許P13邏輯功能歸納：S與R相同，R=S=0，保持；

R=S=1，禁用；

S與R不同，R

S，Q隨S變。主要特點(diǎn)波形圖（1）時(shí)鐘控制。在CP＝1期間接收輸入信號(hào)，CP＝0時(shí)狀態(tài)保持不變。這是與基本RS觸發(fā)器的顯著不同。（2）R、S之間有約束。不能允許出現(xiàn)R和S同時(shí)為1的情況，否則會(huì)使觸發(fā)器處于不確定的狀態(tài)。不變不變不變不變不變不變置1置0置1置0不變CP=1,由RS決定CP=0,不變例已知同步RS觸發(fā)器的CP、R、S的波形及觸發(fā)器的初態(tài)，畫出輸出端的波形。問(wèn)題:在CP=1期間，R、S狀態(tài)改變，或者引入了干擾，輸出Q是否變化？答:都可能改變輸出Q，此時(shí)，時(shí)鐘控制無(wú)效。00100100100011例6.2.1試分析圖6.2.3所示的4位二進(jìn)制數(shù)碼寄存器的工作原理。解：數(shù)碼從數(shù)據(jù)端D3D2D1D0輸入，從觸發(fā)器的Q3Q2Q1Q0輸出，LD（Laod）是寄存器裝載控制信號(hào)，即同步信號(hào)。當(dāng)LD=0時(shí)，4個(gè)同步RS觸發(fā)器的Q不變，存儲(chǔ)已裝入的數(shù)據(jù)。當(dāng)LD=1時(shí)，輸入數(shù)據(jù)裝入同步RS觸發(fā)器。10同步觸發(fā)器的另一個(gè)缺點(diǎn)是直通現(xiàn)象。例如，圖6.2.4電路中的3個(gè)同步RS觸發(fā)器級(jí)聯(lián)。當(dāng)CP=1時(shí)，3個(gè)觸發(fā)器的輸出完全相同；為了消除直通現(xiàn)象，級(jí)聯(lián)觸發(fā)器必須是邊沿觸發(fā)器（見(jiàn)6.3節(jié)）。當(dāng)CP=0時(shí)，3個(gè)觸發(fā)器存儲(chǔ)相同的值。1101110

邊沿觸發(fā)器:利用同步信號(hào)的邊沿（上升沿或下降沿）實(shí)現(xiàn)同步的觸發(fā)器。6.3邊沿觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)邊沿觸發(fā)的方式有:主從型、

傳輸延時(shí)型維持阻塞型。各種觸發(fā)方式都可以實(shí)現(xiàn)不同功能的觸發(fā)器，即:RS觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、D觸發(fā)器、T觸發(fā)器T’觸發(fā)器。6.3.1主從型RS觸發(fā)器1）電路組成及工作原理（1）接收輸入信號(hào)過(guò)程CP=1期間：主（M,master）觸發(fā)器控制門打開(kāi)，接收輸入信號(hào)R、S。

從（S,slave）觸發(fā)器控制門封鎖，其狀態(tài)保持不變。主（master）觸發(fā)器從（slave）觸發(fā)器主從觸發(fā)器的CP反相，消除了直通。10（2）輸出信號(hào)過(guò)程

CP下降沿（↓）到來(lái)時(shí)，主觸發(fā)器控制門封鎖，在CP=1期間接收的內(nèi)容被存儲(chǔ)起來(lái)。同時(shí)，從觸發(fā)器控制門被打開(kāi)，接收主觸發(fā)器的輸入信號(hào)，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，因此從觸發(fā)器的狀態(tài)即Q的值當(dāng)然不變。CP↓時(shí)有效特性方程01表6.3.1主從RS觸發(fā)器的狀態(tài)表CPRS功能↓0000保持11↓0101置111↓1000置010↓110×禁止1×2）觸發(fā)特點(diǎn)

CP=1期間接收輸入信號(hào)；CP下降沿到來(lái)時(shí)輸出狀態(tài)發(fā)生改變。即：主從RS觸發(fā)器的輸入數(shù)據(jù)是CP=1期間的R、S值，觸發(fā)器的輸出則相對(duì)于輸入信號(hào)延遲到CP的下降沿變化。①采樣→觸發(fā)2個(gè)階段②當(dāng)干擾出現(xiàn)在CP=1期間，則仍會(huì)影響觸發(fā)器的狀態(tài)。表示這種延遲作用?！叭恰北硎具呇赜|發(fā)。小圓則進(jìn)一步指明是下降沿觸發(fā)。圖6.3.2主從RS觸發(fā)器的波形圖QQRSCP

雖然主從觸發(fā)器克服了觸發(fā)器間的直通，但由于它們?cè)贑P=1期間接收輸入信號(hào)，導(dǎo)致抗干擾能力差。0010010001116.3.2傳輸延時(shí)型JK觸發(fā)器在傳輸延時(shí)（tpd）內(nèi)門電路的輸出不能跟隨其輸入變化，即其輸出具有保持作用。利用門電路的這一保持作用可構(gòu)成傳輸延時(shí)型邊沿觸發(fā)器。1）電路組成及工作原理RS（2）時(shí)鐘CP=1(包括上升沿)瞬時(shí)，觸發(fā)器仍然保持不變工作原理：（1）CP=0時(shí)，觸發(fā)器保持不變

L1=L2=1,并且第二級(jí)的2個(gè)與或非門等效為1個(gè)與非門基本RS觸發(fā)器，其復(fù)位端為L(zhǎng)1,

置位端為L(zhǎng)2，輸入低電平有效。從時(shí)鐘CP的上升沿開(kāi)始，超過(guò)1個(gè)與非門的傳輸延時(shí)（tpd）之后，01110>tpd與非門輸出改變，但觸發(fā)器輸出保持。1RS如：L1=0,與或非門的下與非門輸出為0,但上與非門輸出為1,Q與Q均不變.CP=0,等效為1個(gè)與非門00011(3)時(shí)鐘CP下降沿到（），觸發(fā)器狀態(tài)變化

從CP的下降沿開(kāi)始（1→0瞬間），在1個(gè)與非門的傳輸延時(shí)（tpd）內(nèi)，2個(gè)與非門保持其輸出,與或非門為與非門基本RS觸發(fā)器：超過(guò)1個(gè)與非門的傳輸延時(shí)（tpd）之后，L1=L2=1,觸發(fā)器保持前述變化的結(jié)果。1RS0JK可以任意取值，沒(méi)有約束.因Qn與Qn互補(bǔ)，且引入J、K門，無(wú)論JK如何取值，不會(huì)出現(xiàn)R=S=00101110CP=0,等效為1個(gè)與非門00P6與非門圖P8公式特性方程：J、K是距CP下降沿之前tpd秒的任意邏輯值。tpd是納秒級(jí)，可以認(rèn)為J、K是CP下降沿前瞬時(shí)的任意邏輯值。表6.3.2JK觸發(fā)器的狀態(tài)表CPJK功能↓000011↓0010↓0111↓0110邏輯功能歸納：J與K相同，J=K=0，保持；

J=K=1，翻轉(zhuǎn)；

J與K不同，Q隨J變。保持01置010置111翻轉(zhuǎn)電路特點(diǎn)時(shí)序圖只要窄脈沖干擾不出現(xiàn)在CP的下降沿，則不影響觸發(fā)器的輸出狀態(tài)。由本例推廣，傳輸延時(shí)型邊沿觸發(fā)器抗干擾能力強(qiáng)。狀態(tài)圖

狀態(tài)圖是反映時(shí)序數(shù)字電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換及狀態(tài)轉(zhuǎn)換條件的圖形，它可以描述時(shí)序電路的功能。觸發(fā)器有2個(gè)狀態(tài)：0和1，用圓圈表示；箭頭表示狀態(tài)轉(zhuǎn)換的方向和一個(gè)有效的時(shí)鐘（例如，邊沿JK觸發(fā)器的下降沿），旁邊注明狀態(tài)轉(zhuǎn)換條件。例如，觸發(fā)器由0態(tài)轉(zhuǎn)換為1態(tài)的條件是：J=1，K=×（0或1）。0

J=1K=×1

J=×

K=1

J=0

K=×

J=×

K=0CPJK功能↓0000保持11↓0100置010↓1001置111↓1101翻轉(zhuǎn)10&G1&G2&G4&G3&G5&G6置0維持線CPABRSQQRDSDD置1維持線置1阻塞線置0阻塞線01011111）CP=0時(shí)，1.電路結(jié)構(gòu)2.工作原理6.3.3維持阻塞D觸發(fā)器&G1&G2&G4&G3&G5&G6①置0維持線CPABRSQQRDSDD置1維持線置1阻塞線置0阻塞線01011111100D=0,G3=0，有3個(gè)作用。(1)置0：使Q=0。(2)置0維持：G3=0通過(guò)①線，D無(wú)論如何變化維持Q=0。(3)阻塞置1：G5=1，使G6=0，阻塞了G4=0，也就阻塞了Q=1。2）在CP=1的前端（上跳沿）（）設(shè)D=0Q=0&G1&G2&G4&G3&G5&G6①置0維持線CPABRSQQRDSDD

③置1維持線②置1阻塞線④置0阻塞線設(shè)D=1.11(1)置1：使Q=1。111101G4=0，也有3個(gè)作用。001010(2)置1維持：G4=0通過(guò)③線，使G6維持置1。D無(wú)論如何變化維持Q=1。(3)阻塞置0：G4=0，阻塞了G3置0，也阻塞了Q=0。&G1&G2&G4&G3&G5&G6置0維持線CPABRSQQRDSDD置1維持線置1阻塞線置0阻塞線01011111003）在CP=1的后端（）,維持阻塞保證基本RS觸發(fā)器的RS端不隨D端變化，因此Q端不變化。11上升沿時(shí)刻有效上升沿時(shí),無(wú)圈特點(diǎn):抗干擾能力極強(qiáng)，工作速度很高。表6.3.3維持阻塞型D觸發(fā)器的狀態(tài)表表中“↑”表示CP由0跳變?yōu)?的上升沿;D是CP上升沿前瞬時(shí)的輸入邏輯值。CPD功能↑000置01↑101置11在時(shí)鐘脈沖CP作用下，D觸發(fā)器僅具有置0和置1功能，常用于存儲(chǔ)1位二進(jìn)制碼，故稱為數(shù)碼（Digit）觸發(fā)器。異步復(fù)位和置位表6.3.4維持阻塞型D觸發(fā)器的狀態(tài)表RdSdCPD功能00××××禁止01×××0異步復(fù)位10×××1異步置位11↑000置0111↑101置1101010110異步：其作用與CP無(wú)關(guān)，故名異步。如圖，異步復(fù)位Sd和置位Rd是低電平有效控制，其作用優(yōu)先，不受時(shí)鐘控制。同樣，其他功能的觸發(fā)器也可以有多個(gè)同步輸入和異步復(fù)位、異步置位信號(hào)。只要窄脈沖干擾不出現(xiàn)在CP的上升沿，則不影響觸發(fā)器的輸出狀態(tài)。此外，異步輸入端的作用優(yōu)先（見(jiàn)Sd=0處）。由本例推廣，維持阻塞型邊沿觸發(fā)器抗干擾能力強(qiáng)。觸發(fā)特點(diǎn)：集成邊沿D觸發(fā)器注意：CC4013的異步輸入端RD和SD為高電平有效。CP上升沿觸發(fā)6.4.1D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為T和T′觸發(fā)器

T觸發(fā)器：在有效時(shí)鐘作用下，具有觸發(fā)翻轉(zhuǎn)和保持2種功能的觸發(fā)器；用1個(gè)維持阻塞D觸發(fā)器和1個(gè)異或門可組成維持阻塞T觸發(fā)器。6.4觸發(fā)器邏輯功能的轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換方法：令已有觸發(fā)器和待求觸發(fā)器的特性方程相等，求出轉(zhuǎn)換邏輯電路。下P481DC1Q=1T1TC1QQ當(dāng)T恒為1時(shí)，D觸發(fā)器轉(zhuǎn)化為T’觸發(fā)器可見(jiàn)，T’觸發(fā)器僅具有翻轉(zhuǎn)功能。T′特性方程T′觸發(fā)器：僅具有觸發(fā)翻轉(zhuǎn)功能的觸發(fā)器稱為T’觸發(fā)器。6.4.2觸發(fā)器的邏輯功能轉(zhuǎn)換方法邏輯功能RSJKDTT′特性方程6.4.2觸發(fā)器的邏輯功能轉(zhuǎn)換方法：令已有觸發(fā)器和待求觸發(fā)器的特性方程相等，求出轉(zhuǎn)換邏輯電路。上P46例如，將維持阻塞D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為維持阻塞JK觸發(fā)器T觸發(fā)器特性方程：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)器將JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為T和T＇觸發(fā)器JK觸發(fā)器的特性方程:0110↓1110↓0100↓110000↓功能KJCP保持10置001置111翻轉(zhuǎn)T＇觸發(fā)器特性方程：與JK觸發(fā)器的特性方程比較，得：電路圖變換T＇觸發(fā)器的特性方程：JK觸發(fā)器→T＇觸發(fā)器JK觸發(fā)器的特性方程:1.JK觸發(fā)器→T觸發(fā)器2.JK觸發(fā)器→T＇觸發(fā)器5.D觸發(fā)器→T觸發(fā)器6.D觸發(fā)器→T＇觸發(fā)器3.JK觸發(fā)器→D觸發(fā)器4.JK觸發(fā)器→RS觸發(fā)器7.D觸發(fā)器→JK觸發(fā)器8.D觸發(fā)器→RS觸發(fā)器9.RS觸發(fā)器→T觸發(fā)器10.RS觸發(fā)器→T＇觸發(fā)器11.RS觸發(fā)器→JK觸發(fā)器12.RS觸發(fā)器→D觸發(fā)器*6.5觸發(fā)器的動(dòng)態(tài)特性觸發(fā)器由門電路組成，每個(gè)門都存在傳輸延時(shí)。因此，觸發(fā)器的輸入信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)必須在時(shí)間順序上恰當(dāng)配合，才能保證觸發(fā)器穩(wěn)定可靠地實(shí)現(xiàn)其邏輯功能。設(shè)每個(gè)與非門的傳輸時(shí)間為tpd。觸發(fā)器同步輸入信號(hào)與時(shí)鐘信號(hào)之間的時(shí)間關(guān)系稱為觸發(fā)器的動(dòng)態(tài)特性。一、輸入信號(hào)的建立時(shí)間和保持時(shí)間(一)建立時(shí)間

tset要求觸發(fā)器輸入信號(hào)先于

CP

信號(hào)的時(shí)間。(二)保持時(shí)間

th指保證觸發(fā)器可靠翻轉(zhuǎn)，

CP

到來(lái)后輸入信號(hào)需保持的時(shí)間。邊沿

D

觸發(fā)器的tset和th均在10ns左右。CPD010101≥≥≥≥二、時(shí)鐘觸發(fā)器的傳輸延遲時(shí)間

指從CP觸發(fā)沿到達(dá)開(kāi)始，到輸出端Q、Q

完成狀態(tài)改變所經(jīng)歷的時(shí)間。(一)tCPLHCP有效沿后，輸出端由低電平變?yōu)楦唠娖降膫鬏斞舆t時(shí)間。CPQtCPLHtCPHLQTTL邊沿D觸發(fā)器7474，tCPLH=2tpd。0&G1&G2&G4&G3&G5&G6①置0維持線CPABRSQQRDSDD

③置1維持線②置1阻塞線④置0阻塞線11111101001010一由于每一級(jí)門電路的傳輸延遲，使時(shí)鐘觸發(fā)器的最高工作頻率受到限制。7474，fmax

≥15MHz。三、時(shí)鐘觸發(fā)器的最高時(shí)鐘頻率fmax(二)tCPHLCP有效沿后，輸出端由高電平變?yōu)榈碗娖降膫鬏斞舆t時(shí)間。TTL邊沿D觸發(fā)器7474，tCPHL=3tpd。(三)觸發(fā)器傳輸延遲時(shí)間tfCP有效沿后，輸出狀態(tài)到達(dá)穩(wěn)定需要的時(shí)間。tf=max{tCPLH,tCPHL}D觸發(fā)器7474，tf

=3tpd&G1&G2&G4&G3&G5&G6CPABRSQQRDSDD置1維持線置1阻塞線置0阻塞線0101110111小結(jié)

觸發(fā)器是數(shù)字電路的極其重要的基本單元。觸發(fā)器有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，在外界信號(hào)作用下，可以從一個(gè)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€(gè)穩(wěn)態(tài)；無(wú)外界信號(hào)作用時(shí)狀態(tài)保持不變。因此，觸發(fā)器可以作為二進(jìn)制存儲(chǔ)單元使用。

觸發(fā)器的邏輯功能可以用真值表、卡諾圖、特性方程、狀態(tài)圖和波形圖等5種方式來(lái)描述。觸發(fā)器的特性方程是表示其邏輯功能的重要邏輯函數(shù)，時(shí)常用來(lái)作為判斷電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換的依據(jù)。

同一種功能的觸發(fā)器，可以用不同的電路結(jié)構(gòu)形式來(lái)實(shí)現(xiàn)；反過(guò)來(lái)，同一種電路結(jié)構(gòu)形式，可以構(gòu)成具有不同功能的各種類型觸發(fā)器。

各種不同邏輯功能的觸發(fā)器的特性方程為：RS：Qn+1=S+RQn，其約束條件為：RS＝0JK：Qn+1=JQn+KQnD：Qn+1=DT：Qn+1=TQn+TQnT＇：Qn+1=Qn555定時(shí)器是一多用途的數(shù)字模擬混合集成電路，最大的優(yōu)點(diǎn)是電源電壓范圍大，為3V～18V.可以和TTL和CMOS器件兼容，同時(shí)驅(qū)動(dòng)電流大約為200mA.可以構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、

多諧振蕩器、

壓控振蕩器等多種應(yīng)用電路，并直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載。6.6555定時(shí)器電阻分壓器2個(gè)電壓比較器RS觸發(fā)器反相器CH7555定時(shí)器電路框圖放電管555定時(shí)器的構(gòu)成電壓比較器的功能：v+>v-，vO=1v+<v-，vO=0C1(同相）和C2(反相）5kΩ

5kΩ

5kΩ

6.6.1555定時(shí)器的功能CH7555定時(shí)器符號(hào)圖地低電位觸發(fā)端高電位觸發(fā)端放電端電源端清零端輸出端電壓控制端GNDTRIGTH（電位）6（電位）2Rd(邏輯電平)4OUT(邏輯電平)3DIS(NMOS管)7×××注：“×”表示任意電位。

表6.6.1CH7555功能表低電平0110低電平導(dǎo)通>2VDD/3>VDD/3>2VDD/3>VDD/3100110高電平高電平高電平10低電平導(dǎo)通>VDD/3<2VDD/3<2VDD/30保持保持<VDD/3高電平<VDD/310101截止555定時(shí)器的工作原理6.6.2由555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器是一種能夠把輸入波形整形成為適合于數(shù)字電路需要的矩形脈沖的電路。由集成運(yùn)放構(gòu)成的施密特觸發(fā)器（滯環(huán)比較器）的傳輸特性如下。vIvO1vIvOuoui0VT+VT-傳輸特性+6V-6V上閾值電壓2VDD/3下閾值電壓VDD/3反相傳輸特性同相傳輸特性反相施密特觸發(fā)器的傳輸特性6.6.2由555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器反相施密特觸發(fā)器的構(gòu)成vovi08V4V傳輸特性VDD上閾值電壓下閾值電壓VDD=12V時(shí)施密特觸發(fā)器的工作原理0電源vi1/3VDD2/3VDDCC5k5k5k12VDDV-C(2)(6)(5)(8)≥1≥1≥11RSGvO(4)(3)(7)(1)DISO1vTHTRIGRRD1vovi0VT+VT-10010101101000≥2/3VDD10011<2VDD/3≤1/3VDD施密特觸發(fā)器的特點(diǎn)集成施密特觸發(fā)器四二輸入施密特觸發(fā)與非門集成施密特觸發(fā)器在集成電路手冊(cè)中被歸類在門電路中六單輸入施密特觸發(fā)非門施密特觸發(fā)器的應(yīng)用圖6.6.5脈沖鑒幅×××DIS(NMOS管)7OUT(邏輯電平)3Rd(邏輯電平)4（電位）2TH（電位）6低電平低電平導(dǎo)通>2VDD/3>VDD/3高電平高電平高電平低電平導(dǎo)通>VDD/3<2VDD/3保持保持<VDD/3高電平截止圖6.6.3脈沖幅度和邊沿整形圖6.6.4三角波變換成矩形波1/3VDD2/3VDD(a)整形電路的輸入、輸出波形輸入輸出UT+UT－1輸入輸出UT+UT－(b)幅度鑒別的輸入、輸出波形(c)多諧振蕩器CRucu'ouoUi0t0UotT+UT-U波形變換

單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在數(shù)字電路中一般用于定時(shí)（產(chǎn)生一定寬度的矩形波）、整形（把不規(guī)則的波形轉(zhuǎn)換成寬度、幅度都相等的波形）以及延時(shí)（把輸入信號(hào)延遲一定時(shí)間后輸出）等。（1）電路有一個(gè)穩(wěn)態(tài)和一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。（2）在外來(lái)觸發(fā)脈沖作用下，電路由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)。（3）暫穩(wěn)態(tài)是一個(gè)不能長(zhǎng)久保持的狀態(tài)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，電路會(huì)自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài)。

暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間與觸發(fā)脈沖無(wú)關(guān)，僅決定于電路本身的參數(shù)。特點(diǎn)：6.6.3由555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路構(gòu)成（1）接電源穩(wěn)態(tài)時(shí)當(dāng)無(wú)輸入時(shí)，即VI=VDD，如NMOS管截止，C充電。當(dāng)VC上升到2/3VDD時(shí)，NMOS管導(dǎo)通，C放電到0，輸出低電平。工作原理圖7.4.5單穩(wěn)態(tài)電路波形圖TTWVDDDISvoTH放電管(NMOS)輸出閾值輸入閾值輸入復(fù)位導(dǎo)通0××0導(dǎo)通0＞1/3VDD＞2/3VDD1不變不變＞1/3VDD＜2/3VDD1截止1＜1/3VDD×1RDTRIG穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)0（2）當(dāng)輸入負(fù)跳變時(shí)，則輸出1，NMOS管截止，C充電，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)。當(dāng)VC上升到2/3VDD時(shí)，NMOS管導(dǎo)通，C放電到0，輸出低電平。1001RviCC5k5k5k12VDDV-C(2)(6)(5)(8)≥1≥1≥11RSGvO(4)(3)(7)(1)DISO1vTHTRIGRDR1CvC110110

電路要求：TI<TW,否則電路轉(zhuǎn)化為反相器。TI暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時(shí)間（TW）的計(jì)算起始值Vc(0+)=0,VC(∞)=VDD，VC(t)=VDD2/3,τ=RC因?yàn)閂DD單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用