第4章-觸發(fā)器課件

1第4章觸發(fā)器4.1基本觸發(fā)器4.2同步觸發(fā)器4.3主從觸發(fā)器4.4邊沿觸發(fā)器4.5集成觸發(fā)器2G24.1基本觸發(fā)器4.1.1由與非門組成一、電路及符號QG1R&&SQQQRSRSQ=0Q=10態(tài)Q=1Q=01態(tài)1001011023G2QG1R&&SQ二、工作原理Q=Q“保持”1001Q=0Q=10態(tài)“置0”或“復(fù)位”(Reset)0110Q=1Q=01態(tài)“置1”或“置位”(Set)Q和Q均為UHR

先撤消：1態(tài)S

先撤消：0態(tài)信號同時撤消：狀態(tài)不定

(隨機(jī))34簡化波形圖狀態(tài)翻轉(zhuǎn)過程需要一定的延遲時間,如10，延遲時間為tPHL；

01，延遲時間為tPLH。由于實(shí)際中翻轉(zhuǎn)延遲時間相對于脈沖的寬度和周期很小，故可視為0。QG1R&&SQ設(shè)觸發(fā)器初始狀態(tài)為0：QQSRQQ信號同時撤消,出現(xiàn)不確定狀態(tài)信號不同時撤消，狀態(tài)確定45三、現(xiàn)態(tài)、次態(tài)、特性表和特性方程1.現(xiàn)態(tài)和次態(tài)現(xiàn)態(tài)Qn：觸發(fā)器接收輸入信號之前的狀態(tài)。次態(tài)Qn：觸發(fā)器接收輸入信號之后的新狀態(tài)。2.特性表和特性方程

Q

n+1000001010011100101110111不用不用001110特性表簡化特性表RSQ

n+100011011Q

n保持1置10置0不用不允許Q

n+1011100約束條件特性方程563.狀態(tài)圖S=1R=0S=0R=1S=×R=0S=0R=×01QnQn+1X/Z原狀態(tài)新狀態(tài)輸入/輸出7[例]QQ784.1.2由或非門組成一、電路及符號QQSRSR二、工作原理“保持”“置0”“置1”“不允許”若高電平同時撤消，則狀態(tài)不定。G2QG1RSQ>1>189SRQQ三、特性表和特性方程RSQ

n+100011011Q

n保持置

1置

0不許10不用Q

n+1=S+RQ

n約束條件四、基本RS觸發(fā)器主要特點(diǎn)1.優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，具有置0、置1、保持功能。2.問題：輸入電平直接控制輸出狀態(tài)，使用不便，抗干擾能力差；R、S之間有約束。G2QG1RSQ>1>1波形圖910同步觸發(fā)器：觸發(fā)器的工作狀態(tài)不僅受輸入端(R、S)控制，而且還受時鐘脈沖(CP)的控制。CP(ClockPulse):等周期、等幅的脈沖串。

基本RS觸發(fā)器：S—直接置位端；R—直接復(fù)位端。(不受CP控制)同步觸發(fā)器：同步

RS

觸發(fā)器同步D觸發(fā)器4.2同步觸發(fā)器1011一、電路組成及工作原理1.電路及邏輯符號QG1R&&SQG3R&&SG2G4CP曾用符號QQRSRSCPCP國標(biāo)符號QQRSRSCPC12.工作原理當(dāng)CP=0保持當(dāng)CP=1與基本RS觸發(fā)器功能相同114.2.1同步RS觸發(fā)器12特性表：特性方程:約束條件CP=1期間有效二、主要特點(diǎn)1.時鐘電平控制CP=1期間接受輸入信號；CP=0期間輸出保持不變。（抗干擾能力有所增強(qiáng)）2.RS之間有約束124.2.2同步JK觸發(fā)器1、電路組成、邏輯符號和工作原理1）同步JK觸發(fā)器的特性表

2.特性表、特性方程、狀態(tài)圖和波形圖2）特性方程3）狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖（CP=1期間有效）164.2.3同步D觸發(fā)器一、電路組成及工作原理QG1R&&SQG3R&&SG2G4CP1D（CP=1期間有效）簡化電路：省掉反相器。16特性表:DQnQn+100001001111特性方程:Qn+1=DD=1D=0D=0D=1011DC1QQ邏輯符號狀態(tài)圖：DCP（CP=1期間有效）波形圖:(假設(shè)初態(tài)為0)DCPQ鎖存Q跟隨D鎖存Q跟隨D鎖存二、主要特點(diǎn)1.時鐘電平控制，無約束問題；2.CP=1時跟隨。3.下降沿到來時鎖存

4.2.4．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。4.3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

與互補(bǔ)，使兩個觸發(fā)器工作在兩個不同的時區(qū)內(nèi)。4.3.1主從RS觸發(fā)器1．電路組成、邏輯符號2工作原理

4.3.2主從JK觸發(fā)器主從RS觸發(fā)器的缺點(diǎn)：使用時有約束條件RS=01．電路組成及邏輯符號

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。2．邏輯功能(1）特性表：（2）特性方程：（3）狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖例

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(diǎn)：（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）在CP=1期間，如果輸入信號的狀態(tài)沒有改變，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)。3．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）。解：畫出輸出波形如圖示。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。264.3邊沿觸發(fā)器4.3.1邊沿D觸發(fā)器一、電路組成及工作原理QMQMCPRSQQS

C1

RR

SC1111DG7CPQ&&QG3&&DG2G4&&&&G6G81G1G511QMQM從主曾用符號國標(biāo)符號QQCPC11D

D

QQCPC11D

D

QQ1.電路組成及邏輯符號26272.工作原理(1)接收信號：CP=1主觸發(fā)器接收輸入信號主觸發(fā)器跟隨D變化(2)輸出信號：CP=0主觸發(fā)器保持不變；從觸發(fā)器由CP到來之前的

QnM

確定。QMQMCPRSQQS

C1

RR

SC1111D從主即：下降沿時刻有效27284.波形QQCPC11D

D

觸發(fā)器的初始0狀態(tài)可利用異步復(fù)位端接低電平實(shí)現(xiàn)28294.3.2邊沿JK觸發(fā)器一、電路組成及符號二、工作原理QMQMCPRSQQS

C1

RR

SC1111D>1>1&JK冗余項(xiàng)國標(biāo)符號QQCPC11JIKJ

KQQCPCPJKJ

K曾用符號CP下降沿有效2930波形圖設(shè)輸出端初態(tài)為0QJ=K=0保持J=K=1翻轉(zhuǎn)304.5集成觸發(fā)器4.5.1、集成觸發(fā)器舉例1．TTL主從JK觸發(fā)器74LS72特點(diǎn)：（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)。2．高速CMOS邊沿D觸發(fā)器74HC74

特點(diǎn)：（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)。334.5.2觸發(fā)器功能的轉(zhuǎn)換一、觸發(fā)器功能分類定義在CP作用下，J、K取值不同時，具有保持、置0、置1、翻轉(zhuǎn)功能的電路，都叫做JK型時鐘觸發(fā)器。1.JK型觸發(fā)器符號特性表Q

n01保持置0置1翻轉(zhuǎn)特性方程CP下降沿時刻有效QQCPC11JIKJ

KQ

n33342.D型觸發(fā)器符號特性表特性方程CP上升沿時刻有效QQCPC11DD

置0置1定義在CP作用下，D取值不同時，具有置0、置1功能的電路，都叫做D型時鐘觸發(fā)器。34353.T

型觸發(fā)器QQCPC11TT

保持翻轉(zhuǎn)CP下降沿時刻有效4.T

’

型觸發(fā)器QQCPC1翻轉(zhuǎn)

CP下降沿時刻有效

在CP作用下，當(dāng)T=0時保持狀態(tài)不變，T=1時狀態(tài)翻轉(zhuǎn)的電路，叫T型時鐘觸發(fā)器。每來一個CP就翻轉(zhuǎn)一次的電路叫T’型時鐘觸發(fā)器.35二、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：（2）JK→T（T’）寫出T觸發(fā)器的特性方程：與JK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。2．用D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成其他功能的觸發(fā)器（1）D→JK寫出D觸發(fā)器和JK觸發(fā)器的特性方程：

比較兩式，得：

畫出邏輯圖

（2）D→T圖（b）（3）D→T’圖（c）

4.5.3、觸發(fā)器應(yīng)用舉例

例

設(shè)計(jì)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。

利用觸發(fā)器的“記憶”作用，使搶答電路工作更可靠、穩(wěn)定。本章小結(jié)1．觸發(fā)器有兩個基本性質(zhì)：（1）在一定條件下，觸發(fā)器可維持在兩種穩(wěn)定狀態(tài)（0或1狀態(tài)）之一而保持不變；（2）在一定的外加信號作用下，觸發(fā)器可從一個穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變到另一個穩(wěn)定狀態(tài)。2．描寫觸發(fā)器邏輯功能的方法主要有特性表、特性方程、驅(qū)動表、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和波形圖(又稱時序圖)等。3．按照結(jié)構(gòu)不同，觸發(fā)器可分為