觸發(fā)器原理課件

第五章集成觸發(fā)器主要內容1．介紹構成時序邏輯電路的基本邏輯單元──觸發(fā)器。以及它的各種電路結構和動作特點。2．每一種觸發(fā)器的邏輯功能。第五章集成觸發(fā)器主要內容

5.1基本觸發(fā)器

5.2鐘控觸發(fā)器

5.3主從觸發(fā)器

5.4邊沿觸發(fā)器

5.1基本觸發(fā)器普通門電路不能保持輸出狀態(tài)，即沒有記憶功能；觸發(fā)器──能夠存貯1位二值信號的基本單元電路。FF的基本特點：①有兩個能自行保持的穩(wěn)態(tài)（1、0）；②可根據不同的輸入信號進行置0或置1；③狀態(tài)的保持與輸入信號無關；基本FF──也叫基本RS—FF，是最簡單的FF，很少單獨使用，它是其它復雜觸發(fā)器的構成單元，或作異步置位，復位端使用。

關于觸發(fā)器：5.1基本觸發(fā)器§5.1.1基本FF的電路組成和工作原理1．由或非門組成的電路2．工作原理：具有兩個穩(wěn)態(tài)“0”狀態(tài)：Q=0，/Q=1“1”狀態(tài)：Q=1，/Q=0受輸入信號控制，可置1或置0

當SD=1，RD=0時Q=1，/Q=0，“1”，SD叫置位端；當SD=0，RD=1時Q=0，/Q=1，“0”，RD叫復位端；輸入消失后，狀態(tài)可保持即：當SD=RD=0時Qn+1=Qn有約束條件（即有禁止輸入狀態(tài)）當SD=RO=1時Q=/Q=0（非0非1），約束條件：SDRD=0

如果SD和RD又同時消失，則之后的狀態(tài)不確定（由G1、G2的延時決定）。

5.1基本觸發(fā)器3．由與非門組成的電路4．工作原理：具有兩個穩(wěn)態(tài)“0”狀態(tài)：Q=0，/Q=1“1”狀態(tài)：Q=1，/Q=0受輸入信號控制，可置1或置0

當/SD=0，/RD=1時Q=1，/Q=0，“1”，/SD叫置位端；當/SD=1，/RD=0時Q=0，/Q=1，“0”，/RD叫復位端；輸入消失后，狀態(tài)可保持即：當/SD=/RD=1時Qn+1=Qn有約束條件（即有禁止輸入狀態(tài)）當/SD=/RO=0時Q=/Q=1（非0非1），約束條件：/SD+/RD=1

如果/SD和/RD又同時消失，則之后的狀態(tài)不確定（由G1、G2的延時決定）。

5.1基本觸發(fā)器§5.1.2基本FF的功能描述1．狀態(tài)轉移真值表

*：/SD/RD的0狀態(tài)同時消失后狀態(tài)不確定。2．特性方程：通過卡諾圖，得：00100110100111011010Qn1*001*00111011Qn+1SDRD010101Qn111*00Qn+1SDRD5.1基本觸發(fā)器3．狀態(tài)轉移圖和激勵表4．動作特點：

輸入信號在全部作用時間里，都能直接改變FF的狀態(tài)。注：由于基本RS_FF的動作特點，其抗干擾性較差，任何時刻的尖峰脈沖都會使FF的狀態(tài)有可能翻轉。

QnQn+1RDSD00101101001111激勵表第五章集成觸發(fā)器主要內容5.1基本觸發(fā)器

5.2鐘控觸發(fā)器

5.3主從觸發(fā)器

5.4邊沿觸發(fā)器

5.2鐘控觸發(fā)器1．電路結構

基本FF：希望：

§5.2.1鐘控RS_FF5.2鐘控觸發(fā)器CP=0期間

G3G4關閉

，

S、R被封鎖Qn+1=QnCP=1期間G3G4打開，由G1G2組成的基本RS_FF正常工作3．狀態(tài)轉移真值表和狀態(tài)轉移圖2．工作原理Qn001100011*11Qn+1SR010R11001110000SQn+1Qn激勵表5.2鐘控觸發(fā)器4．動作特點①只有在CP=1期間，輸入信號R、S才起作用，因此抗干擾能力肯定比基本FF好；②在CP=1期間，尖峰脈沖仍然有可能使FF發(fā)生多次狀態(tài)翻轉，抗干擾力仍然較差。5.2鐘控觸發(fā)器

當將鐘控RS_FF的輸入端S與R用一非門連接后，F(xiàn)F的輸入端變成了單端輸入，且沒有了約束條件，該FF叫D_FF。1．電路結構

§5.2.2鐘控D觸發(fā)器2．工作原理5.2鐘控觸發(fā)器3．狀態(tài)轉移真值表和狀態(tài)轉移圖

4．動作特點

與鐘控RS_FF一樣。

5．常用MSI：

74LS754D鎖存器(也叫4D透明鎖存器，無三態(tài)緩沖器)74LS3738D鎖存器（帶三態(tài)輸出，公共輸出控制，公共使能端CP）QnQn+1D000011100111CPDQn+10Qn100111激勵表狀態(tài)轉移真值表5.2鐘控觸發(fā)器 RS_FF:有約束條件

D_FF：功能較弱1．電路結構

§5.2.3鐘控JK_FF2．工作原理5.2鐘控觸發(fā)器3．狀態(tài)轉移真值表和狀態(tài)轉移圖

QnQn+1JK000011101110CPJKQn+10Qn100Qn10101101111Qn激勵表狀態(tài)轉移真值表5.2鐘控觸發(fā)器

將JK—FF的Ｊ、Ｋ連在一起變成單輸入，記為Ｔ即可。1．工作原理§5.2.4鐘控T_FF2．狀態(tài)轉移真值表&狀態(tài)轉移圖CPTQn+10Qn10Qn11Qn狀態(tài)轉移真值表QnQn+1T000011101110激勵表5.2鐘控觸發(fā)器(1)只有在CP=1期間，輸入信號才起作用；(2)在CP=1期間，尖峰脈沖有可能使電路翻轉；(3)在CP=1期間存在多次翻轉的問題！對JK_FF在J=K=1時和T_FF在T=1時，觸發(fā)器將不停地翻轉，翻轉的頻率僅與門的延遲有關,因此該類翻轉觸發(fā)器沒有任何實用價值?！?.2.5電位觸發(fā)方式的工作特性（動作特點）第五章集成觸發(fā)器主要內容5.1基本觸發(fā)器5.2鐘控觸發(fā)器

5.3主從觸發(fā)器

5.4邊沿觸發(fā)器

5.3主從觸發(fā)器1.電路結構前面介紹的鐘控FF都是電位觸發(fā)方式，在CP作用期間會受干擾脈沖的影響而改變狀態(tài)，且有多次翻轉問題，抗干擾力弱。如果在CP作用下，F(xiàn)F的狀態(tài)只能改變一次，則抗干擾力將大大增加

主從FF§5.3.1主從RS_FF5.3主從觸發(fā)器表示低電平觸發(fā)表示“延遲輸出”5.3主從觸發(fā)器②CP=0主FF被封鎖─→Q主不再改變，從FF接收主FF的狀態(tài)，Q=Q主；③Ｑ只在下降沿改變一次狀態(tài)，

克服了多次翻轉現(xiàn)象；

Ｑ的狀態(tài)決定于CP期間的R、S信號的變化過程；

Ｑ狀態(tài)的改變只在CP信號的下降沿時刻；２．工作原理①④主從RS_FF仍受SR=0的約束；⑤主FF在CP=1期間其輸出狀態(tài)Q主仍會隨RS狀態(tài)的變化翻轉多次。5.3主從觸發(fā)器3．狀態(tài)轉移真值表和狀態(tài)轉移圖4.波形分析CPRSQn+100Qn011100111*狀態(tài)轉移真值表狀態(tài)轉移圖和激勵表與鐘控RS_FF相同！

Q主有多次翻轉問題Q沒有多次翻轉問題5.3主從觸發(fā)器1.電路結構§5.3.2主從JK_FF5.3主從觸發(fā)器5.3主從觸發(fā)器２．工作原理“置1”

“置0”

“保持”

“翻轉”

5.3主從觸發(fā)器3．狀態(tài)轉移真值表和狀態(tài)轉移圖CPJKQn+100Qn01010111Qn狀態(tài)轉移真值表狀態(tài)轉移圖和激勵表與鐘控JK_FF相同！

4.波形分析5.3主從觸發(fā)器1．FF翻轉分兩步：①CP=1期間，主FF接收輸入信號Q主，Qn不變；

②CP

Qn+1=Q主，主FF被封鎖。2．主從RS_FF在CP=1期間，輸入信號

Q主

,因此，要求CP=1期間，輸入信號應保持不變，否則不能按時刻的輸入決定Q的狀態(tài)；

【例】

：Qn=0，S=0,R=1S=1,R=0S=0,R=0Qn+1=13．主從JK_FF的特點：由于Q和/Q的反饋，主FF在CP=1期間只可能翻轉一次，一旦翻轉就不會再翻回來。（一次性翻轉現(xiàn)象）

【例】

：Qn=0，J=1K=0Q主=1，Qn=0J=1K=1Q主=1

（Qn封鎖了K，∵R=KQn）Qn+1=1§5.3.3主從FF的動作特性5.3主從觸發(fā)器①主從FF只有在CP=1的全部時間里輸入狀態(tài)始終未變的條件下，用CP下降沿到達時輸入的狀態(tài)決定FF的次態(tài)才肯定是對的。否則，必須考慮CP=1期間輸入狀態(tài)的全部變化過程，才能確定FF的次態(tài)。②對主從JK-FF，在CP=1期間，當分析到有使FF翻轉的情形后，就可停止分析了，因為主從JK-FF有一次性翻轉的問題。

注意：§5.3.4主從JK-FF集成單元§5.3.5集成主從JK-FF的脈沖工作特性

自看！第五章集成觸發(fā)器主要內容5.1基本觸發(fā)器5.2鐘控觸發(fā)器5.3主從觸發(fā)器

5.4邊沿觸發(fā)器

5.4邊沿觸發(fā)器1.基本工作原理主從FF要求CP=1期間輸入信號穩(wěn)定不變，否則FF有誤動作；進一步提高抗干擾能力邊沿FF（輸入信號只在CP邊沿起作用）§5.4.1維持—阻塞觸發(fā)器5.4邊沿觸發(fā)器G1~G4──鐘控RS_FF（抗干擾差）改進思想：若以后，輸入的改變不引起S’、R’的改變，則Qn+1只決定于輸入。方法：①增加門G5G6S&G5①R&G6②置1維持線置0維持線G3G4——基本RS_FFS’=R’=1被阻塞線屏蔽，G3G4的狀態(tài)不改變。G3G5——基本RS_FFG4G6——基本RS_FF可存儲信息②增加阻塞線③、④③④置0阻塞線置1阻塞線結論：維持阻塞FF的輸出只決定于CP上升沿時刻的輸入狀態(tài)。③特性方程：上升沿觸發(fā)不允許！5.4邊沿觸發(fā)器改錯！5.4邊沿觸發(fā)器2.維持—阻塞D觸發(fā)器

如上的維持—阻塞觸發(fā)器的狀態(tài)方程為：

則：Qn+1=（D+DQn）?CP=D?CP結論：

將/R和/S用一反相器連接即得維持—阻塞D觸發(fā)器；

為簡化電路，可直接利用輸入與非門如圖5-4-2；

如圖連接線②兼有置0維持和置1阻塞的功能。

因為：(a)D端實際上是置0端，當其置0后，②線可以維持置0(b)D端又是置1端，當已置0后，D端又要置1，則②線可將其屏蔽掉。②5.4邊沿觸發(fā)器表示邊沿觸發(fā)5.4邊沿觸發(fā)器②瞬間D必須保持不變才能達到維持-阻塞的作用，保持時間th=1tpd③為了達到狀態(tài)的轉移，CP=1的時間必須滿足：tCPH>3tpd④fcpmax≤1/(tCPL+tCPH)=1/5tpd⑤工作波形分析3．維持—阻塞D_FF的脈沖工作特性①tCPL≥tset=2tpd，建立時間tset內D必須保持不變，5.4邊沿觸發(fā)器§5.4.2利用傳輸延遲時間的邊沿觸發(fā)器（后沿觸發(fā)）電路特點：

該電路由兩個與或非門構成基門RS-FF，由與非門G、H構成觸發(fā)引導電路。且G、H的傳輸延遲要大于基本RS-FF的翻轉時間。

5.4邊沿觸發(fā)器1．工作原理

①CP=0時，門C、F、G、H被CP封鎖，D、E工作

故：基本RS_FF通過D、E保持Qn②當，且CP=1時，門C、F首先解除封鎖故:基本RS_FF也可通過C、F保持Qn

傳輸延遲后，G、H也解除封鎖，J、K將使G、H變化，但即使G=H=0封鎖了D、E，基本RS_FF仍可保持Qn；③后，門C、F首先被封鎖，而G、H將保持原來狀態(tài)，

當傳輸延遲后，G、H也被封鎖，基本RS_FF將通過D、E保持Qn+1④/RD、/SD是異步置0端和異步置1端。5.4邊沿觸發(fā)器⑤功能表：

5.4邊沿觸發(fā)器§5.4.9CM