第五章觸發(fā)器

1、 5.1 5.1 概述概述1. 1. 什么是觸發(fā)器什么是觸發(fā)器? ? 具有記憶功能的基本邏輯單元，能存儲(chǔ)一位二具有記憶功能的基本邏輯單元，能存儲(chǔ)一位二值信號(hào)的電路，全稱：雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（值信號(hào)的電路，全稱：雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（FlipFlop），簡(jiǎn)寫），簡(jiǎn)寫FF。是構(gòu)成數(shù)字系統(tǒng)的另一種基本。是構(gòu)成數(shù)字系統(tǒng)的另一種基本邏輯單元。邏輯單元。2. 2. FF的特點(diǎn)的特點(diǎn)1) 1) 具有兩個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)具有兩個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)0 0狀態(tài)和狀態(tài)和1 1狀態(tài)狀態(tài) 如何表示存如何表示存0 0、存、存1 1？ FFFF在在0 0狀態(tài)狀態(tài)存存0 0；在；在1 1狀態(tài)狀態(tài)存存1 1。2) 2) 在輸入信號(hào)（圖在輸入信號(hào)（圖5-1

2、5-1）作用下建立狀態(tài)，）作用下建立狀態(tài)， 輸入信號(hào)撤離后，建立的狀態(tài)能保留下來(lái)。輸入信號(hào)撤離后，建立的狀態(tài)能保留下來(lái)。FF輸入輸入信號(hào)信號(hào)時(shí)鐘時(shí)鐘信號(hào)信號(hào)圖圖 5-13. FF3. FF按有無(wú)時(shí)鐘信號(hào)的分類按有無(wú)時(shí)鐘信號(hào)的分類 基本基本FFFF：無(wú)時(shí)鐘信號(hào)；：無(wú)時(shí)鐘信號(hào)； 時(shí)鐘時(shí)鐘FFFF：有時(shí)鐘信號(hào)。：有時(shí)鐘信號(hào)。（輸入信號(hào)決定（輸入信號(hào)決定FFFF建立何種狀態(tài)，時(shí)鐘信號(hào)決定建立何種狀態(tài)，時(shí)鐘信號(hào)決定FFFF在何時(shí)建立狀態(tài)）在何時(shí)建立狀態(tài)） 以下按觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)、觸發(fā)方式、邏輯功以下按觸發(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。能分別進(jìn)行介紹。 如何控制存如何控制存0 0、存、存1

3、 1？ 在外信號(hào)觸發(fā)下兩個(gè)狀態(tài)可以互換（稱翻轉(zhuǎn)）在外信號(hào)觸發(fā)下兩個(gè)狀態(tài)可以互換（稱翻轉(zhuǎn)） SR鎖存器鎖存器: :各種觸發(fā)器電路的基本組成部分，又叫各種觸發(fā)器電路的基本組成部分，又叫 基本基本FFFF。 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu): : 由兩個(gè)門電路交叉連接而成。由兩個(gè)門電路交叉連接而成。 用與非門組成的鎖存器用與非門組成的鎖存器_R SQQ邏邏輯輯符符號(hào)號(hào)_GGQ12RDSDQ2 2是否具有觸發(fā)器的特點(diǎn)是否具有觸發(fā)器的特點(diǎn) 具有自鎖的功能，能夠存具有自鎖的功能，能夠存0 0、存、存1 1 自鎖：電路利用輸出電平作為反饋信號(hào)，再將輸自鎖：電路利用輸出電平作為反饋信號(hào)，再將輸 出鎖定在該電平上。出鎖定在該電

4、平上。 不去打擾不去打擾 SD=1，RD=1 一上電：一上電：Q和和Q的狀態(tài)是隨機(jī)的，但是穩(wěn)定的。的狀態(tài)是隨機(jī)的，但是穩(wěn)定的。 _GGQ12RDSDQ 在輸入信號(hào)作用下能否建立在輸入信號(hào)作用下能否建立 狀態(tài)？狀態(tài)？能能3. 3. 邏輯功能邏輯功能_定義：定義：Q ：FF的初始狀態(tài)（現(xiàn)態(tài)）的初始狀態(tài)（現(xiàn)態(tài)）Q* ：FF加了輸入信號(hào)以后的狀態(tài)（次態(tài)）加了輸入信號(hào)以后的狀態(tài)（次態(tài)）Q=1，Q=0 ：“1” 狀態(tài)狀態(tài)Q=0，Q=1 ：“0” 狀態(tài)狀態(tài)Q*RD SD功能功能Q功能表功能表 0 1置置0 000011 0置置1 111011 101保持保持010 001信號(hào)同時(shí)信號(hào)同時(shí)撤，不定撤，不定1*

5、1*tpdtpd_GGQ12RDSDQ4. 4. 波形分析波形分析例例4.1.1 在用與非門組成的在用與非門組成的SR鎖存器中，鎖存器中，設(shè)初始狀態(tài)為設(shè)初始狀態(tài)為0 0，已知輸入已知輸入RD、SD 的波形圖，試畫出兩輸出端的波形圖。的波形圖，試畫出兩輸出端的波形圖。( (忽略門電路的傳輸延遲時(shí)間忽略門電路的傳輸延遲時(shí)間) )Q00001 1 1 111 111 1 0 0 1 111RDSDQRD SD功能功能Q功能表功能表 0 1置置0 000011 0置置1 111011 101保持保持0101信號(hào)同時(shí)信號(hào)同時(shí)撤，不定撤，不定110 0Q 時(shí)鐘觸發(fā)器按時(shí)鐘觸發(fā)器按邏輯功能邏輯功能分類：分類

6、：SR觸發(fā)器、觸發(fā)器、D觸發(fā)器、觸發(fā)器、 T觸發(fā)器、觸發(fā)器、T觸發(fā)器、觸發(fā)器、JK觸發(fā)器。觸發(fā)器。（1 1）SR觸發(fā)器觸發(fā)器QFF時(shí)鐘信號(hào)時(shí)鐘信號(hào)CLK輸入信號(hào)決定觸發(fā)器建立何狀態(tài)輸入信號(hào)決定觸發(fā)器建立何狀態(tài)CLK決定決定FF在何時(shí)建立狀態(tài)在何時(shí)建立狀態(tài)1. 1. 時(shí)鐘觸發(fā)器時(shí)鐘觸發(fā)器Q輸入信號(hào)輸入信號(hào)功能表功能表S R Q* 功功 能能0 0 Q 0 1 0 11 01 1保持保持置置“0”置置“1”不定不定S R QQ*0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 10 10011真值表真值表01001100 01 11 1001SRQQ*0 RSQ*=S+

7、RQ（2）D觸發(fā)器觸發(fā)器DQ*0101Q*=D（3）T觸發(fā)器觸發(fā)器TQ*01Q QQ*=TQ+TQ（4）T觸發(fā)器觸發(fā)器 （無(wú)輸入信號(hào)）（無(wú)輸入信號(hào)）Q*=Q（只具有翻轉(zhuǎn)功能）（只具有翻轉(zhuǎn)功能）（5）JK觸發(fā)器觸發(fā)器J K Q* 功能功能0 0 Q 保持保持 0 置置 0 1 置置 1 Q 翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)0 11 01 1Q*=JQ+KQ01100 101TQQ*3. 3. 時(shí)鐘觸發(fā)器按電路的時(shí)鐘觸發(fā)器按電路的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)分類分類電平觸發(fā)的電平觸發(fā)的FFFF脈沖觸發(fā)的脈沖觸發(fā)的FFFF邊沿觸發(fā)的邊沿觸發(fā)的FFFF利用利用CMOS傳輸門的邊沿傳輸門的邊沿FFFF利用傳輸延遲時(shí)間的邊沿利用傳輸延遲時(shí)間的邊沿F

8、FFF維阻維阻FFCLK=0，門，門G3，G4關(guān)；關(guān)；CLK=1，門，門G3，G4開，使開，使FFFF建立建立狀態(tài)。狀態(tài)。從而可以看出，從而可以看出，S、R信號(hào)受信號(hào)受CLK控制，就意味著控制，就意味著S、R與與CLK同步。同步。_GGQ12QR CLK SG3G4 高電平觸發(fā)：高電平觸發(fā)：CLK=CLK=高電平期間，高電平期間，F(xiàn)FFF接收信接收信 號(hào)并建立狀態(tài)；號(hào)并建立狀態(tài)； 低電平觸發(fā)：低電平觸發(fā)：CLK=CLK=低電平期間，低電平期間，F(xiàn)FFF接收信接收信 號(hào)并建立狀態(tài)。號(hào)并建立狀態(tài)。電平電平觸發(fā)觸發(fā)GGQ12QR CLK SG3G4（1 1）電平觸發(fā)）電平觸發(fā)SR觸發(fā)器觸發(fā)器CLK

9、S R Q* 1 0 0 Q 0 1 “11” 1 0 1 1 1 0 1 1 1高電平觸發(fā)：高電平觸發(fā)：CLK線根上不打圈線根上不打圈低電平觸發(fā)：低電平觸發(fā)：CLK線根上打圈線根上打圈C1控制所有標(biāo)注控制所有標(biāo)注1 1的輸入端的輸入端0 RS（約束條件，表示（約束條件，表示S S和和R不能同時(shí)為不能同時(shí)為“1”1”）Q*=S+RQ3.3.能構(gòu)成何種功能觸發(fā)器能構(gòu)成何種功能觸發(fā)器（2 2）電平觸發(fā)的）電平觸發(fā)的D D觸發(fā)器觸發(fā)器CLK DQ* 1 0 1 101功能表功能表Q*=D_GGQ12QD CLK G3G4GGQ12QR CLK SG3G44. 4. 觸發(fā)器的同步輸入端和異步輸入端觸發(fā)

10、器的同步輸入端和異步輸入端功能：功能：SD=0，RD=1置置1 SD=1，RD=0置置0 SD=1，RD=1FF 狀態(tài)由狀態(tài)由FF的同步輸入端決定的同步輸入端決定 SD=0，RD=0不允許出現(xiàn)不允許出現(xiàn)邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)GGQ12RSCLK3G4GQRDSDQQ1S1R C1CLKRSRDSRSDQSRCLKQCLK S R Q* 1 0 0 Q 0 1 “11” 1 0 1 1 1 0 1 1 1SDRDl 克服空翻克服空翻5.3.2 脈沖觸發(fā)的觸發(fā)器脈沖觸發(fā)的觸發(fā)器Q1RC11SCLKSRQ0 RSQ*=S+RQ_GGQ12QG3G4_G5G6S CLK RG7G8KCLKJFF1Q1R1S

11、 C11R1S C1FF2Q(1) 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)Q1KC11JCLKJKQTG3TG4CCCCG3G4TG1TG2CCCCG1G2DQQFF2FF1Q1Q1CLKCCCLKCCTG3TG4CCCCG3G4TG1TG2CCCCG1G2DQQFF2FF1Q1Q1QC1CLK D1DQ2. 已知邊沿已知邊沿JK FF，J、K和和CLK的波形如圖所示，試畫出的波形如圖所示，試畫出FF 的波形圖。的波形圖。（設(shè)初態(tài)為（設(shè)初態(tài)為0）Q*=JQ+KQQCLKQ1KC11JQDT DT*QTQT Q *QD *QQ T T1DC1=1=1CLKQTQC11DCLKQQC11NCLKQ“1”QJKT*QTQT QQ*=JQ+KQQ1KC11JCLK TQ*QQ*QTQT QQ1KC11JCLK 1QJKDQ*=DQ*=J