觸發(fā)器ppt課件

1、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)概述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 時(shí)鐘觸發(fā)器的功能分類及轉(zhuǎn)換4.6 觸發(fā)器邏輯功能表示方法及轉(zhuǎn)換4.7 觸發(fā)器的電氣特性一、對(duì)觸發(fā)器的基本要求一、對(duì)觸發(fā)器的基本要求1、應(yīng)該有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)0狀態(tài)和1狀態(tài)，以正確表征其存儲(chǔ) 的內(nèi)容；2、能夠接收、保存和輸出信號(hào)。二、觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)和次態(tài)二、觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)和次態(tài) 觸發(fā)器接收輸入信號(hào)之前的狀態(tài)叫做現(xiàn)態(tài)現(xiàn)態(tài)Qn； 觸發(fā)器接收輸入信號(hào)之后的狀態(tài)叫做次態(tài)次態(tài)Qn+1。三、觸發(fā)器的分類三、觸發(fā)器的分類 按電路結(jié)構(gòu)和工作特點(diǎn)不同，有基本觸發(fā)器、同步觸發(fā)器、主從觸發(fā)器和邊沿觸發(fā)器。 按在

2、時(shí)鐘脈沖控制下邏輯功能的不同，時(shí)鐘觸發(fā)器可分為RS型觸發(fā)器、JK型觸發(fā)器、D型觸發(fā)器、T型觸發(fā)器、T型觸發(fā)器。4.1.1 用與非門組成的基本觸發(fā)器用與非門組成的基本觸發(fā)器一、電路組成及邏輯符號(hào)一、電路組成及邏輯符號(hào)（一）電路組成（一）電路組成（二）邏輯符號(hào)（二）邏輯符號(hào)二、工作原理二、工作原理（一）電路有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)（電路無輸入信號(hào)即（一）電路有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)（電路無輸入信號(hào)即/R=/S=1時(shí)）時(shí)）1、0狀態(tài)Q=0，/Q=12、1狀態(tài)Q=1，/Q=02、接收置0信號(hào)的過程 當(dāng)/R=0、/S=1時(shí)，觸發(fā)器將變成0狀態(tài)。（二）電路接收輸入信號(hào)過程二）電路接收輸入信號(hào)過程1、接收置1信號(hào)過程 當(dāng)/R=

3、1、/S=0時(shí)，觸發(fā)器將變成1狀態(tài)。（三）翻轉(zhuǎn)時(shí)間（三）翻轉(zhuǎn)時(shí)間1、翻轉(zhuǎn)過程波形圖2、簡化波形圖（四）不允許在（四）不允許在/R端和端和/S端同時(shí)加輸入信號(hào)端同時(shí)加輸入信號(hào)2、信號(hào)同時(shí)同時(shí)撤消時(shí)狀態(tài)不定（01）3、信號(hào)分時(shí)分時(shí)撤消時(shí)，狀態(tài)決定于后撤消的信號(hào)1、信號(hào)同時(shí)同時(shí)存在時(shí)Q端和/Q端均為高電平三、現(xiàn)態(tài)、次態(tài)、特性表和特性方程三、現(xiàn)態(tài)、次態(tài)、特性表和特性方程（一）現(xiàn)態(tài)和次態(tài)（一）現(xiàn)態(tài)和次態(tài)1、現(xiàn)態(tài)Qn 在未接收輸入信號(hào)或輸入信號(hào)未到來之間，它總是處在某一個(gè)穩(wěn)態(tài)；2、次態(tài)Qn+1 Qn+1的值不僅和輸入信號(hào)有關(guān)，而且還決定于現(xiàn)態(tài)Qn。（二）特性表和特性方程（二）特性表和特性方程1、特性表 反

4、映觸發(fā)器次態(tài)Qn+1與現(xiàn)態(tài)Qn和輸入R、S之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的表格。2、特性方程約束條件01RSQRSQnn4.1.2 用或非門組成的基本觸發(fā)器用或非門組成的基本觸發(fā)器一、電路組成及邏輯符號(hào)一、電路組成及邏輯符號(hào)（一）電路組成（一）電路組成（二）邏輯符號(hào)（二）邏輯符號(hào)二、工作原理二、工作原理（一）電路有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)（一）電路有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)（R=S=0時(shí)）時(shí)）1、0狀態(tài)Q=0，/Q=12、1狀態(tài)Q=1，/Q=02、接收置0信號(hào)的過程 當(dāng)R=1、S=0時(shí)，觸發(fā)器將變成0狀態(tài)。（二）電路接收輸入信號(hào)過程二）電路接收輸入信號(hào)過程1、接收置1信號(hào)過程 當(dāng)R=0、S=1時(shí)，觸發(fā)器將變成1狀態(tài)。（三）不允許在（三

5、）不允許在R端和端和S端同時(shí)加輸入信號(hào)端同時(shí)加輸入信號(hào)2、信號(hào)同時(shí)同時(shí)撤消時(shí)狀態(tài)不定（10）3、信號(hào)分時(shí)分時(shí)撤消時(shí)，狀態(tài)決定于后撤消的信號(hào)1、信號(hào)同時(shí)同時(shí)存在時(shí)Q端和/Q端均為低電平三、特性表和特性方程三、特性表和特性方程 均和與非門的特性表及特性方程相同。四、基本四、基本RS觸發(fā)器的主要特點(diǎn)觸發(fā)器的主要特點(diǎn)（一）主要優(yōu)點(diǎn)（一）主要優(yōu)點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡單，是觸發(fā)器的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式； 具有置0、置1和保持功能，其特性方程為（二）存在問題（二）存在問題 電平直接控制，使用不便、抗干擾能力差； R、S之間有約束。約束條件01RSQRSQnn4.1.3 集成基本觸發(fā)器集成基本觸發(fā)器一、一、COMS集成基本觸發(fā)器

6、集成基本觸發(fā)器（一）由與非門組成的電路（一）由與非門組成的電路CC40441、邏輯電路和引出端功能圖2、邏輯功能約束條件011RSENQRSQnn01110ENnENnnZQRSQRSQ（二）由或非門組成的電路（二）由或非門組成的電路CC40431、邏輯電路及引出端功能圖2、邏輯功能 邏輯功能同CC4044，區(qū)別在于 輸入信號(hào)有效電平不同； 違反約束條件時(shí)，CC4044的Q=0，而CC4033的Q=1。（二）邏輯功能（二）邏輯功能二、二、TTL集成基本觸發(fā)器集成基本觸發(fā)器（一）邏輯電路和引出端功能圖（一）邏輯電路和引出端功能圖 工作受時(shí)鐘脈沖電平控制的觸發(fā)器4.2.1 同步同步RS觸發(fā)器觸發(fā)器

7、一、電路組成及其邏輯符號(hào)一、電路組成及其邏輯符號(hào)（二）工作原理（二）工作原理1、特性表2、特性方程期間有效101CPRSQRSQnn二、主要特點(diǎn)二、主要特點(diǎn)（一）時(shí)鐘電平控制（一）時(shí)鐘電平控制 多個(gè)觸發(fā)器可在同一個(gè)時(shí)鐘脈沖控制下同步工作，且抗干擾能力增強(qiáng)。（二）（二）R、S之間有約束之間有約束 CP=1期間，若R=S=1，則Q=/Q=1； CP=1期間，若R、S分時(shí)撤消，則觸發(fā)器狀態(tài)決定于后撤消者； CP=1期間，若R、S同時(shí)消失，則會(huì)出現(xiàn)競態(tài)現(xiàn)象； 若R=S=1 時(shí)CP突然撤消，也會(huì)出現(xiàn)競態(tài)現(xiàn)象。三、或非門、與門及與或非門構(gòu)成的同步三、或非門、與門及與或非門構(gòu)成的同步RS觸發(fā)器觸發(fā)器（二）與

8、或非門構(gòu)成的（二）與或非門構(gòu)成的 同步同步RS觸發(fā)器觸發(fā)器（一）或非門、與門構(gòu)成的（一）或非門、與門構(gòu)成的 同步同步RS觸發(fā)器觸發(fā)器4.2.2 同步同步D觸發(fā)器（觸發(fā)器（D鎖存器）鎖存器）一、電路組成及其工作原理一、電路組成及其工作原理（一）電路組成（一）電路組成（二）工作原理（二）工作原理期間有效11CPDQDDQRSQnnn二、主要特點(diǎn)二、主要特點(diǎn)（一）時(shí)鐘電平控制，（一）時(shí)鐘電平控制，無約束問題無約束問題 CP=1期間，Q n+1=D； S=D，R=/D，故RS=0。（二）（二）CP=1時(shí)跟隨，時(shí)跟隨，下降沿到來時(shí)才鎖存下降沿到來時(shí)才鎖存 CP=1期間，Qn+1=D； 鎖存內(nèi)容為CP下降

9、沿瞬間D的值。三、集成同步三、集成同步D觸發(fā)器觸發(fā)器（一）（一）TTL集成同步集成同步D觸發(fā)器觸發(fā)器11CPDQDDQRSQnnn用或非門組成的用或非門組成的 基本觸發(fā)器基本觸發(fā)器或非門、與門構(gòu)成的或非門、與門構(gòu)成的 同步同步RS觸發(fā)器觸發(fā)器同步同步D觸發(fā)器觸發(fā)器（二）（二）CMOS集成同步集成同步D觸發(fā)器觸發(fā)器4.3.1 主從主從RS觸發(fā)器觸發(fā)器一、電路組成及邏輯符號(hào)一、電路組成及邏輯符號(hào)二、工作原理二、工作原理（一）接收輸入信號(hào)過程（一）接收輸入信號(hào)過程 在CP=1期間，主觸發(fā)器接收信號(hào)， 從觸發(fā)器保持原來的狀態(tài)（/CP=0）（二）輸出信號(hào)的過程二）輸出信號(hào)的過程 當(dāng)CP時(shí)，主觸發(fā)器控制門

10、被封鎖，在CP=1期間接收的內(nèi)容被儲(chǔ)存，同時(shí)不再接收輸入信號(hào)； 從觸發(fā)器控制門打開（/CP=1），接收主觸發(fā)器內(nèi)容并隨之改變。期間有效101CPRSQRSQnMnM到到來來時(shí)時(shí)有有效效C CP P0 0R RS SQ QR RS SQ Qn n1 1n n三、主要特點(diǎn)三、主要特點(diǎn)（一）主從控制，時(shí)鐘脈沖觸發(fā)（一）主從控制，時(shí)鐘脈沖觸發(fā) CP=1期間，主觸發(fā)器按照同步RS觸發(fā)器的工作原理，接收輸入信號(hào)R、S； CP下降沿到來時(shí)，從觸發(fā)器按照主觸發(fā)器的內(nèi)容更新狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。（二）（二）RS之間有約束之間有約束 主觸發(fā)器本身是同步RS觸發(fā)器，在CP=1期間，接收R、S信號(hào)，故R、S之間仍有約束。（一）同

11、步輸入端與異步輸入端（一）同步輸入端與異步輸入端 同步輸入端R、S，受CP 同步控制； 異步輸入端/RD、/SD，其作用與CP無關(guān)。 /RD=0時(shí)，觸發(fā)器復(fù)位到0狀態(tài)直接復(fù)位端直接復(fù)位端； /SD=0時(shí)，觸發(fā)器置位到1狀態(tài)直接置位端直接置位端。四、異步輸入端的作用四、異步輸入端的作用帶異步輸入端的主從RS觸發(fā)器（二）異步輸入端的工作原理（二）異步輸入端的工作原理 /RD端的工作原理 /RD接到G2、G6及G7的輸入端，當(dāng)/RD=0時(shí)，直接將觸發(fā)器復(fù)位 ； /SD端的工作原理/SD接到G1、G5及G8的輸入端，當(dāng)/SD=0時(shí)，直接將觸發(fā)器置位 。4.3.2 主從主從JK觸發(fā)器觸發(fā)器一、電路組成及

12、工作原理一、電路組成及工作原理（一）電路組成及邏輯符號(hào)（一）電路組成及邏輯符號(hào)（二）工作原理（二）工作原理到來時(shí)有效CP特性方程代入主從RS觸發(fā)器的nnnnnnnnnQKQJQKQQJQRSQKQRQJS1故無約束。且0nnQJKQSR 在主從JK觸發(fā)器中也設(shè)置了異步輸入端/RD、/SD，其連接方式與主從RS觸發(fā)器相同。二、集成主從二、集成主從JK觸發(fā)器觸發(fā)器（一）邏輯符號(hào)（一）邏輯符號(hào)（二）特性表（二）特性表三、主要特點(diǎn)三、主要特點(diǎn)（一）主從控制脈沖觸發(fā)（一）主從控制脈沖觸發(fā)，功能完善，J、K之間沒有約束。（二）存在（二）存在一次變化一次變化問題，問題，即主觸發(fā)器在CP=1期間其狀態(tài)能變化且

13、僅變化一次，是由Q和/Q的反饋造成的，使輸入信號(hào)為n nn nKQKQR RQ QJ JS S 如果在CP=0時(shí)Q=QM=0，則當(dāng)CP時(shí)，此時(shí)K被封鎖，主觸發(fā)器只能接收J(rèn)信號(hào)，若觸發(fā)器此時(shí)被置1，則無法再改變其狀態(tài)。 如果在CP=0時(shí)Q=QM=1，則當(dāng)CP時(shí)，此時(shí)J 被封鎖，主觸發(fā)器只能接收K信號(hào)，若觸發(fā)器此時(shí)被置0，則無法再改變其狀態(tài)。故主從故主從JK觸發(fā)器要求在觸發(fā)器要求在CP=1期間輸入信號(hào)的取值應(yīng)保持不變。期間輸入信號(hào)的取值應(yīng)保持不變。例例4.3.1主從JK觸發(fā)器的起始狀態(tài)為0，試對(duì)應(yīng)CP、J、K的波形畫出QM、Q、/Q的波形4.4.1 邊沿邊沿D觸發(fā)器觸發(fā)器一、電路組成及工作原理一、

14、電路組成及工作原理（一）電路組成及邏輯符號(hào)（一）電路組成及邏輯符號(hào)（二）工作原理（二）工作原理 CP=0時(shí) G7、G8被封鎖，G3、G4打開，Q=QM； CP=1時(shí) G7、G8打開，G3、G4被封鎖，主觸發(fā)器跟隨而不鎖存； CP時(shí)刻 主觸發(fā)器鎖存CP時(shí)刻D的值并送入從觸發(fā)器，使Q=D； CP過后 主、從觸發(fā)器均不變。故故 Qn+1=D CPCP時(shí)刻有效時(shí)刻有效帶有異步輸入端的邊沿D觸發(fā)器二、集成邊沿二、集成邊沿D觸發(fā)器觸發(fā)器（一）（一）CMOS邊沿邊沿D觸發(fā)器觸發(fā)器CC40131. 邏輯符號(hào)與引出端功能圖2. 特性表（二）（二）TTL邊沿邊沿D觸發(fā)器觸發(fā)器74741. 邏輯符號(hào)與引出端功能圖2

15、. 特性表三、主要特點(diǎn)三、主要特點(diǎn) CP邊沿觸發(fā)； 抗干擾能力強(qiáng)； 只具有置0、置1功能。4.4.2 邊沿邊沿JK觸發(fā)器觸發(fā)器一、電路組成及其工作原理一、電路組成及其工作原理（一）電路組成及邏輯符號(hào)（一）電路組成及邏輯符號(hào)（二）工作原理（二）工作原理1. D的邏輯表達(dá)式nnnnnnnnnnQKQJKJQKQJQKQJKQQJKQQJD)()()(Qn2. 特性方程時(shí)刻有效CPQKQJDQnnn 1二、集成邊沿二、集成邊沿JK觸發(fā)器觸發(fā)器（一）（一）CMOS邊沿邊沿JK觸發(fā)器觸發(fā)器CC40271. 邏輯符號(hào)與引出端功能圖2. 特性表（二）（二）TTL邊沿邊沿JK觸發(fā)器觸發(fā)器74LS1121. 邏

16、輯符號(hào)與引出端功能圖2. 特性表（指有主從和邊緣工作特點(diǎn)的電路，不包括同步觸發(fā)器）4.5.1 時(shí)鐘觸發(fā)器功能分類時(shí)鐘觸發(fā)器功能分類 RS型、JK型、D型、T型、T 型。一、一、RS型和型和JK型觸發(fā)器型觸發(fā)器（一）一）RS型觸發(fā)器型觸發(fā)器1. 定義 在時(shí)鐘脈沖操作下，根據(jù)輸入信號(hào)R、S取值的不同，具有置置0、置置1和保持和保持功能的電路。2. 邏輯符號(hào)、特性表和特性方程到來時(shí)有效到來時(shí)有效CPCP0 0RSRSQ QR RS SQ Qn n1 1n n（二）（二）JK型觸發(fā)器型觸發(fā)器1. 定義 在時(shí)鐘脈沖操作下，根據(jù)輸入信號(hào)J、K取值的不同，具有保持、保持、置置0、置、置1、翻轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)功能的電

17、路。2. 邏輯符號(hào)、特性表和特性方程時(shí)刻有效CPQKQJQnnn 1二、二、D型、型、T型、型、T 型觸發(fā)器型觸發(fā)器（一）（一）D型觸發(fā)器型觸發(fā)器1. 定義 在時(shí)鐘脈沖操作下，具有置置0、置、置1功能的電路。2. 邏輯符號(hào)、特性表和特性方程時(shí)刻有效CPDQn 1（二）（二）T型觸發(fā)器型觸發(fā)器1. 定義 在時(shí)鐘脈沖操作下，根據(jù)輸入信號(hào)T取值的不同，具有保持、保持、翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)功能的電路。2. 邏輯符號(hào)、特性表和特性方程時(shí)刻有效CPQTQTQnnn 1（三）（三）T型觸發(fā)器型觸發(fā)器1. 定義 每來一個(gè)時(shí)鐘脈沖就翻轉(zhuǎn)一個(gè)時(shí)鐘脈沖就翻轉(zhuǎn)一次的電路。2. 邏輯符號(hào)、特性表和特性方程時(shí)刻有效CPQQnn 14

18、.5.2 不同類型時(shí)鐘觸發(fā)器間的轉(zhuǎn)換不同類型時(shí)鐘觸發(fā)器間的轉(zhuǎn)換一、轉(zhuǎn)換方法一、轉(zhuǎn)換方法（一）轉(zhuǎn)換要求（一）轉(zhuǎn)換要求T、T 、D、JKD、JK（二）轉(zhuǎn)換步驟（二）轉(zhuǎn)換步驟 寫出已有觸發(fā)器和待求觸發(fā)器的特性方程； 變換待求觸發(fā)器的特性方程，使之形式與已有觸發(fā)器的特性方程一致； 根據(jù)方程式，如果變量相同、系數(shù)相等則方程一定相等的原則，比較已有和待求觸發(fā)器的特性方程，求出轉(zhuǎn)換邏輯； 畫電路圖。二、二、JK觸發(fā)器到觸發(fā)器到D、T、T 和和RS觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換 JK觸發(fā)器的特性方程nnnQKQJQ1（一）（一）JK觸發(fā)器到觸發(fā)器到D、T觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換1. JKD D觸發(fā)器的特性方程2.

19、JKT T觸發(fā)器的特性方程nnnQDQDDQ1nnnQTQTQ1 JK觸發(fā)器的特性方程nnnQKQJQ1（二）（二）JK觸發(fā)器到觸發(fā)器到T、RS觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換1. JKT T觸發(fā)器的特性方程2. JKRS RS觸發(fā)器的特性方程nnnnQQQQ111nnnnnnnQRQSQRQQSQRSQ)(1三、三、D觸發(fā)器到觸發(fā)器到JK、T、T 和和RS觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換 D觸發(fā)器的特性方程DQn1（一）（一）D觸發(fā)器到觸發(fā)器到JK、T觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換1. DJK JK觸發(fā)器的特性方程2. DT T觸發(fā)器的特性方程nnQTQ1nnnQKQJQ1 D觸發(fā)器的特性方程DQn1（二）（二）

20、D觸發(fā)器到觸發(fā)器到T 、RS觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換1. DT T觸發(fā)器的特性方程2. DRS RS觸發(fā)器的特性方程nnQRSQ1nnQQ14.6.1 觸發(fā)器邏輯功能表示方法觸發(fā)器邏輯功能表示方法 特性表、卡諾圖、特性方程、狀態(tài)圖、時(shí)序圖 以邊沿D和JK觸發(fā)器為例一、特性表、卡諾圖和特性方程一、特性表、卡諾圖和特性方程（一）特性表（一）特性表（二）卡諾圖（二）卡諾圖（三）特性方程（三）特性方程nnnQKQJQ1DQn1二、狀態(tài)圖和時(shí)序圖二、狀態(tài)圖和時(shí)序圖（一）狀態(tài)圖（一）狀態(tài)圖（二）時(shí)序圖（二）時(shí)序圖4.6.2 觸發(fā)器邏輯功能表示方法間的轉(zhuǎn)換觸發(fā)器邏輯功能表示方法間的轉(zhuǎn)換一、由特性表到卡諾圖、特性方程、狀態(tài)圖、時(shí)序圖的轉(zhuǎn)換一、由特性表到卡諾圖、特性方程、狀態(tài)圖、時(shí)序圖的轉(zhuǎn)換（一）特性表到卡諾圖、狀態(tài)圖的轉(zhuǎn)換（一）特性表到卡諾圖、狀態(tài)圖的轉(zhuǎn)換（二）特性表到特性方程、時(shí)序圖的轉(zhuǎn)換（二）特性表到特性方程、時(shí)序圖的轉(zhuǎn)換 由特性表或卡諾圖可得：nnnnnnnQKQJQJKQKJQKJQKJQ1 根據(jù)給定的CP和輸入信號(hào)的波形及起始狀態(tài)，在特性表中查出CP觸發(fā)沿時(shí)刻Qn+1的值，便可一步一步畫出Q和/Q的波形圖。二、由狀態(tài)