數(shù)字電子技術(shù)_05觸發(fā)器

1、2022-3-512022-3-52觸發(fā)器是構(gòu)成時(shí)序邏輯電路的基本單元電路。觸發(fā)器具有記憶功能，能存儲(chǔ)一位二進(jìn)制數(shù)碼。觸發(fā)器有三個(gè)基本特性： （1）有兩個(gè)穩(wěn)態(tài)，可分別表示二進(jìn)制數(shù)碼0和1，無(wú)外觸發(fā)時(shí)可維持穩(wěn)態(tài)； （2）外觸發(fā)下，兩個(gè)穩(wěn)態(tài)可相互轉(zhuǎn)換（稱翻轉(zhuǎn)）； （3）有兩個(gè)互補(bǔ)輸出端。 以下按觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)、觸發(fā)方式、邏輯功能分別進(jìn)行介紹。2022-3-53圖5-1與非門組成的基本RS觸發(fā)器 （a） 邏輯電路 （b）邏輯符號(hào) 1狀態(tài)：Q1、 Q 0 0狀態(tài)：Q0、 Q 1Reset為置0端（或復(fù)位端） Set為置1端（或置位端）非號(hào)“”：表示低電平有效表 示 低 電平有效1. 電路組成及邏輯符

2、號(hào) 5.2.15.2.1 與非門實(shí)現(xiàn)的基本與非門實(shí)現(xiàn)的基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器 2. 2. 工作原理工作原理表 5-1 與非門組成的基本RS觸發(fā)器的功能表3. 3. 功能表功能表 2022-3-554 4狀態(tài)轉(zhuǎn)換表（特性表）狀態(tài)轉(zhuǎn)換表（特性表）現(xiàn)態(tài)：指觸發(fā)器輸入信號(hào)變化前的狀態(tài)，用現(xiàn)態(tài)：指觸發(fā)器輸入信號(hào)變化前的狀態(tài)，用Qn表示；表示；次態(tài)：指觸發(fā)器輸入信號(hào)變化后的狀態(tài)，用次態(tài)：指觸發(fā)器輸入信號(hào)變化后的狀態(tài)，用Qn+1表示。表示。特性表：次態(tài)特性表：次態(tài)Qn+1與輸入信號(hào)和現(xiàn)態(tài)與輸入信號(hào)和現(xiàn)態(tài)Qn之間關(guān)系的真值之間關(guān)系的真值表表。與非門組成的基本RS觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表 2022-3-56nnRQSQ

3、15. 特征方程式特征方程式 據(jù)表?yè)?jù)表5-1畫出卡諾圖如圖畫出卡諾圖如圖5.2所示，所示， 化簡(jiǎn)得：化簡(jiǎn)得：R+S=1 (約束條件約束條件)SQnR0001010011101110圖圖5.2 卡諾圖卡諾圖2022-3-576. 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖（簡(jiǎn)稱狀狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖（簡(jiǎn)稱狀態(tài)圖）態(tài)圖） 如圖如圖5.3所示。圖中所示。圖中, 圓圈表示狀態(tài)的個(gè)數(shù)，圓圈表示狀態(tài)的個(gè)數(shù)，箭頭表示狀態(tài)轉(zhuǎn)換的箭頭表示狀態(tài)轉(zhuǎn)換的方向，箭頭線上標(biāo)注方向，箭頭線上標(biāo)注的觸發(fā)信號(hào)取值表示的觸發(fā)信號(hào)取值表示狀態(tài)轉(zhuǎn)換的條件狀態(tài)轉(zhuǎn)換的條件。 01R S 1R 1S R 1S 0R 0圖圖5.3 狀態(tài)圖狀態(tài)圖2022-3-58通常用虛線或陰影表示

4、觸發(fā)器處于通常用虛線或陰影表示觸發(fā)器處于不定狀態(tài)不定狀態(tài)。 2022-3-59觸發(fā)器的觸發(fā)器的不定狀態(tài)不定狀態(tài)有兩種含義：有兩種含義：一、一、Q= Q =1時(shí)，時(shí)，觸發(fā)器既不是觸發(fā)器既不是0狀態(tài)，也不是狀態(tài)，也不是1狀態(tài)；狀態(tài)；二、二、R、S 同時(shí)從同時(shí)從0回到回到1時(shí)，時(shí)，觸發(fā)器的新?tīng)顟B(tài)不能預(yù)先確定。觸發(fā)器的新?tīng)顟B(tài)不能預(yù)先確定。2022-3-510利用基本利用基本RS觸發(fā)器的記憶功能觸發(fā)器的記憶功能消除機(jī)械開(kāi)關(guān)振動(dòng)引起的干擾脈沖。消除機(jī)械開(kāi)關(guān)振動(dòng)引起的干擾脈沖。 圖5-4 機(jī)械開(kāi)關(guān) （a）電路 (b)輸出電壓波形2022-3-511圖5-5利用基本RS觸發(fā)器消除機(jī)械開(kāi)關(guān)振動(dòng)的影響（a）電路

5、（b）電壓波形2022-3-512 基本RS觸發(fā)器的觸發(fā)方式（動(dòng)作特點(diǎn)）：邏輯電平直接觸發(fā)。（由輸入信號(hào)直接控制） 在實(shí)際工作中，要求觸發(fā)器按統(tǒng)一的節(jié)拍進(jìn)行狀態(tài)更新。措施： 同步觸發(fā)器（時(shí)鐘觸發(fā)器或鐘控觸發(fā)器）：具有時(shí)鐘脈沖CP控制的觸發(fā)器。該觸發(fā)器狀態(tài)的改變與時(shí)鐘脈沖同步。 CP：控制時(shí)序電路工作節(jié)奏的固定頻率的脈沖信號(hào)，一般是矩形波。 同步觸發(fā)器的狀態(tài)更新時(shí)刻：受CP輸入控制。 觸發(fā)器更新為何種狀態(tài)：由觸發(fā)輸入信號(hào)決定。2022-3-5131.電路組成及邏輯符號(hào)圖5-6 同步RS觸發(fā)器 （a） 邏輯電路 （b）邏輯符號(hào) 在CP=0期間，G3、G4被封鎖，觸發(fā)器狀態(tài)不變。在CP=1期間，由R

6、和S端信號(hào)決定觸發(fā)器的輸出狀態(tài)。結(jié)論：觸發(fā)器的動(dòng)作時(shí)間是由時(shí)鐘脈沖CP控制的。 觸發(fā)方式：電平觸發(fā)方式 只有CP=1時(shí)（高電平有效），觸發(fā)器的狀態(tài)才由輸入信號(hào)R和S來(lái)決定。 2022-3-5142.2.特征方程特征方程 Qn+1=S+ Qn RS=0 (約束條件)3. 3. 功能表功能表（在CP=1期間有效）現(xiàn)態(tài)：CP脈沖作用前觸發(fā)器的原狀態(tài)，用Qn表示；次態(tài)：CP脈沖作用后觸發(fā)器的新?tīng)顟B(tài)，用Qn+1表示。表5-2 同步RS觸發(fā)器功能表R為高電平有效觸發(fā) S為高電平有效觸發(fā) R、S不允許同時(shí)有效R2022-3-5154. 工作波形（又稱為時(shí)序圖， ） 圖5-7 同步RS觸發(fā)器的時(shí)序圖 2022

7、-3-516同步觸發(fā)器在一個(gè)CP脈沖作用后，出現(xiàn)兩次或兩次以上翻轉(zhuǎn)的現(xiàn)象稱為空翻。圖5-8 同步RS觸發(fā)器的空翻現(xiàn)象 下面介紹幾種能克服空翻的觸發(fā)器。2022-3-5171.電路組成及邏輯符號(hào)圖5-9 主從JK觸發(fā)器 （a） 邏輯電路 （b）邏輯符號(hào) 從觸發(fā)器：同步RS觸發(fā)器（FF1），其狀態(tài)由主觸發(fā)器的狀態(tài)決定 主觸發(fā)器：同步RS觸發(fā)器（FF2），其狀態(tài)由輸入信號(hào)決定 表 示 主 從觸發(fā)方式 表示觸發(fā)器靠CP下降沿觸發(fā) 2022-3-5182. 工作原理(仿真運(yùn)行圖49)（1）當(dāng)CP=1時(shí)，從觸發(fā)器FF1的輸出狀態(tài)保持不變，主觸發(fā)器FF2的輸出狀態(tài)由R和S來(lái)決定。（2）當(dāng)CP由1跳到0時(shí)（或

8、稱CP脈沖下降沿到來(lái)時(shí)），主觸發(fā)器FF2的輸出狀態(tài)保持不變，從觸發(fā)器FF1的輸出狀態(tài)由FF2的狀態(tài)決定。此時(shí)，由于CP=0，輸入信號(hào)R和S被封鎖。 可知，主從觸發(fā)器分兩步工作：第一步，CP=1期間，主觸發(fā)器的輸出狀態(tài)由輸入信號(hào)R和S的狀態(tài)確定，從觸發(fā)器的輸出狀態(tài)保持不變。第二步，當(dāng)CP從1變?yōu)?時(shí)，主觸發(fā)器的輸出狀態(tài)送入從觸發(fā)器中，從觸發(fā)器的輸出狀態(tài)由主觸發(fā)器當(dāng)時(shí)的狀態(tài)決定。在CP=0期間，由于主觸發(fā)器的輸出狀態(tài)保持不變，因而受其控制的從觸發(fā)器的狀態(tài)也保持不變。 觸發(fā)方式：主從觸發(fā)方式（CP下降沿有效）。主從觸發(fā)器狀態(tài)的更新只發(fā)生在CP脈沖的下降沿，觸發(fā)器的新?tīng)顟B(tài)由CP脈沖下降沿到來(lái)之前的R、

9、S信號(hào)決定。 優(yōu)點(diǎn)：克服了空翻，提高了工作的可靠性。 2022-3-5193. 功能表（只在CP從1變?yōu)?時(shí)有效）表5-3 主從JK觸發(fā)器功能表 4. 狀態(tài)轉(zhuǎn)換表 表5-4 JK觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換表 2022-3-5205. 特性方程6. 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 圖5-9 JK觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 2022-3-5217.7.時(shí)序圖時(shí)序圖（以（以CP下降沿觸發(fā)的下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器為例）觸發(fā)器為例）圖5-10 JK觸發(fā)器的時(shí)序圖 2022-3-522邊沿觸發(fā)器：靠CP脈沖上升沿或下降沿進(jìn)行觸發(fā)。正邊沿觸發(fā)器：靠CP脈沖上升沿觸發(fā)。負(fù)邊沿觸發(fā)器：靠CP脈沖下降沿觸發(fā)。觸發(fā)方式：邊沿觸發(fā)方式?？商岣哂|發(fā)器工作的可

10、靠性，增強(qiáng)抗干擾能力。 圖5-11 維持-阻塞D觸發(fā)器 （a） 邏輯電路 （b）邏輯符號(hào)表示觸發(fā)器靠CP上升沿觸發(fā) 表示CP為邊 沿 觸 發(fā)方式 1.維持-阻塞D觸發(fā)器電路組成及邏輯符號(hào)2022-3-5232. 工作原理（1）當(dāng)CP=0時(shí)，G3、G4被封鎖，觸發(fā)器的輸出狀態(tài)保持不變。（2）當(dāng)CP從0變?yōu)?時(shí)，G3、G4打開(kāi)，它們的輸出由G5、G6決定。此瞬間，若D=0，觸發(fā)器被置為0狀態(tài)；若D=1，觸發(fā)器被置為1狀態(tài)。（3）當(dāng)CP從0變?yōu)?之后，雖然CP=1，門G3、G4是打開(kāi)的，但由于電路中幾條反饋線的維持阻塞作用，輸入信號(hào)D的變化不會(huì)影響觸發(fā)器的置1和置0，使觸發(fā)器能夠可靠地置1和置0。因

11、此，該觸發(fā)器稱為維持阻塞觸發(fā)器。 可見(jiàn)，該觸發(fā)器的觸發(fā)方式為：在CP脈沖上升沿到來(lái)之前接受D輸入信號(hào)，當(dāng)CP從0變?yōu)?時(shí)，觸發(fā)器的輸出狀態(tài)將由CP上升沿到來(lái)之前一瞬間D的狀態(tài)決定。 由于觸發(fā)器接受輸入信號(hào)及狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)均是在CP脈沖上升沿前后完成的，故稱為邊沿觸發(fā)器。 2022-3-524 DQnQn+1000010101111表5-5 D觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表 4.特性方程 Qn+1=D 5. 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 圖5-12 D觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 2022-3-5256. 時(shí)序圖 圖5-13維持阻塞邊沿D觸發(fā)器時(shí)序圖 當(dāng)CP從0變?yōu)?時(shí)，Q將由CP上升沿到來(lái)之前一瞬間D的狀態(tài)決定。 2022-3-526表

12、5-9 T觸發(fā)器的功能表 1.功能表 2. 狀態(tài)轉(zhuǎn)換表 表5-10 T觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表 5.5.1 T觸發(fā)器觸發(fā)器 （具有保持和翻轉(zhuǎn)功能）。 2022-3-5273. 特性方程4. 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 圖5-21 T觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 令JK觸發(fā)器的JKT，就可實(shí)現(xiàn)T觸發(fā)器。 圖5-22 JK觸發(fā)器接成T觸發(fā)器 2022-3-528 （1）T觸發(fā)器的功能 把T=1時(shí)的T觸發(fā)器稱為計(jì)數(shù)型觸發(fā)器，又叫做T觸發(fā)器。 每來(lái)一個(gè)CP脈沖，T觸發(fā)器就翻轉(zhuǎn)一次，顯然能實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能。 表4-11 T觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表特性方程為 5.5.2 T觸發(fā)器觸發(fā)器 2022-3-529（2）JK觸發(fā)器的計(jì)數(shù)形式令JK觸發(fā)器的

13、J= K =1，就可以構(gòu)成T觸發(fā)器。 圖5-23 JK觸發(fā)器的計(jì)數(shù)形式 （a）電路 （b）工作波形 2022-3-530（3）D觸發(fā)器的計(jì)數(shù)形式 令D=Qn，D觸發(fā)器就可以構(gòu)成T觸發(fā)器。 圖5-24 接成計(jì)數(shù)形式的D觸發(fā)器（a）電路 （b）工作波形 2022-3-531 1.觸發(fā)器是具有記憶功能的的邏輯電路，每個(gè)觸發(fā)器能存儲(chǔ)一位二進(jìn)制數(shù)據(jù)。 2.按照邏輯電路結(jié)構(gòu)的不同，可以把觸發(fā)器分為基本RS觸發(fā)器、同步RS觸發(fā)器、主從觸發(fā)器和邊沿觸發(fā)器。 按照觸發(fā)方式不同，可以把觸發(fā)器分為異步電平觸發(fā)、同步電平觸發(fā)、主從觸發(fā)、邊沿觸發(fā)。 按照邏輯功能不同，可以把觸發(fā)器分為RS觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、D觸發(fā)器、T

14、觸發(fā)器和T觸發(fā)器。2022-3-532 3. RS觸發(fā)器具有約束條件。 T 觸發(fā)器和D觸發(fā)器比較簡(jiǎn)單。 T觸發(fā)器是一種計(jì)數(shù)型觸發(fā)器。 JK觸發(fā)器是多功能觸發(fā)器，它可以方便地構(gòu)成D觸發(fā)器、T觸發(fā)器和T觸發(fā)器。 4. 描述觸發(fā)器邏輯功能的方法有功能表、狀態(tài)轉(zhuǎn)換表、特性方程、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和時(shí)序圖。 5. 集成觸發(fā)器產(chǎn)品通常為D觸發(fā)器和JK觸發(fā)器。在選用集成觸發(fā)器時(shí)，不僅要知道它的邏輯功能，還必須知道它的觸發(fā)方式，只有這樣，才能正確的使用好觸發(fā)器。 2022-3-533 邏輯符號(hào) “”表示邊沿觸發(fā)方式, “”表示主從觸發(fā)方式, 非號(hào)“”：表示低電平有效, 加小圓圈“”：表示低電平有效觸發(fā)或下降沿有效觸發(fā), 不加小圓圈“”：表示高電平有效觸發(fā)或上升沿有效觸發(fā) ?？偨Y(jié)：觸發(fā)器的兩要素總結(jié)：觸發(fā)器的兩要素1邏輯功能 描述方法：邏輯符號(hào)、特性表、驅(qū)動(dòng)表、特性方程 2022-3-534 特性表 DQnQn+10000101011112022-3-535 驅(qū)動(dòng)表 特性方程 2022-3-536 (1) 基本RS觸發(fā)器 直接電平觸發(fā)（低電平有效/高電平有效），無(wú)CP2. 觸發(fā)方式 (2) 同步觸發(fā) CP的（高/低）電平期間觸發(fā)， 在整個(gè)電平期間接收信號(hào)RS/JK/D/T， 在整個(gè)電平期間狀態(tài)相應(yīng)更新，所以存在空翻。 (3) 邊沿觸發(fā) 只