第7章集成觸發(fā)器16.3

1、1第第7 7章章 集成觸發(fā)器集成觸發(fā)器 FF重點重點：7.3 節(jié)節(jié)22 22022-3-17 觸發(fā)器就是一種具有記憶功能，能夠存儲一位二進制觸發(fā)器就是一種具有記憶功能，能夠存儲一位二進制數(shù)字信息的雙穩(wěn)態(tài)電路。數(shù)字信息的雙穩(wěn)態(tài)電路。 按邏輯功能特性，觸發(fā)器可分為：按邏輯功能特性，觸發(fā)器可分為：RS 觸發(fā)器、觸發(fā)器、D 觸觸發(fā)器發(fā)器、JK 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。 按電路組成結(jié)構(gòu)，觸發(fā)器可分為：基本觸發(fā)器、鐘控按電路組成結(jié)構(gòu)，觸發(fā)器可分為：基本觸發(fā)器、鐘控觸發(fā)器、主從觸發(fā)器和觸發(fā)器、主從觸發(fā)器和邊沿觸發(fā)器邊沿觸發(fā)器。集成觸發(fā)器概述集成觸發(fā)器概述重點重點：邊沿邊沿 D

2、觸發(fā)器觸發(fā)器，邊沿邊沿 JK 觸發(fā)器觸發(fā)器 另外，按觸發(fā)方式不同，觸發(fā)器可分為：電平觸發(fā)器、另外，按觸發(fā)方式不同，觸發(fā)器可分為：電平觸發(fā)器、主從觸發(fā)器主從觸發(fā)器和和邊沿觸發(fā)器邊沿觸發(fā)器。3 觸發(fā)器有兩個（也只能有兩個）穩(wěn)定的狀態(tài)，用來表觸發(fā)器有兩個（也只能有兩個）穩(wěn)定的狀態(tài)，用來表示邏輯狀態(tài)的示邏輯狀態(tài)的 0 和和 1 ，或二進制數(shù)的，或二進制數(shù)的 0 和和 1 。 在輸入信號作用下，它可以從一個狀態(tài)轉(zhuǎn)換成另一個在輸入信號作用下，它可以從一個狀態(tài)轉(zhuǎn)換成另一個狀態(tài)，或保持原有狀態(tài)不變，可以被設(shè)置成這兩個狀態(tài)中狀態(tài)，或保持原有狀態(tài)不變，可以被設(shè)置成這兩個狀態(tài)中的任意一個，即置的任意一個，即置 0

3、或或 1 。 當(dāng)輸入信號消失后，所設(shè)置的狀態(tài)又能夠保持不變，當(dāng)輸入信號消失后，所設(shè)置的狀態(tài)又能夠保持不變，即具有記憶（存儲）功能。即具有記憶（存儲）功能。這是其主要特點這是其主要特點。觸發(fā)器有記憶功能，因此，觸發(fā)器有記憶功能，因此，由它構(gòu)成的由它構(gòu)成的時序電路時序電路在在某時刻的輸出不僅取決于該時刻的輸入，還與電路原來某時刻的輸出不僅取決于該時刻的輸入，還與電路原來狀態(tài)有關(guān)狀態(tài)有關(guān)；而門電路無記憶功能，由它構(gòu)成的；而門電路無記憶功能，由它構(gòu)成的組合電路組合電路在某時刻的輸出完全取決于該時刻的輸入，與電路原來在某時刻的輸出完全取決于該時刻的輸入，與電路原來狀態(tài)無關(guān)。狀態(tài)無關(guān)。4 基本基本RS 觸

4、發(fā)器觸發(fā)器 (Basic Flip Flip，簡寫，簡寫FF) 是各種觸是各種觸發(fā)器中結(jié)構(gòu)最簡單的一種。該觸發(fā)器電路可用兩個與非門或發(fā)器中結(jié)構(gòu)最簡單的一種。該觸發(fā)器電路可用兩個與非門或兩個或非門通過交叉耦合構(gòu)成。它是構(gòu)成各種功能觸發(fā)器的兩個或非門通過交叉耦合構(gòu)成。它是構(gòu)成各種功能觸發(fā)器的基本單元?；締卧??；净?RS 觸發(fā)器電路結(jié)構(gòu)觸發(fā)器電路結(jié)構(gòu)57.1.1 基本基本RS觸發(fā)器電路組成和工作原理觸發(fā)器電路組成和工作原理 1. 電路圖和邏輯符號電路圖和邏輯符號 觸發(fā)器的觸發(fā)器的“0”態(tài)：態(tài)：Q0, Q1觸發(fā)器的觸發(fā)器的“1”態(tài)：態(tài)：Q1, Q0G1SDRD&G2QQ輸入端：輸入端：S

5、D、RD輸出端：輸出端：Q、 Q也稱激勵端。也稱激勵端?；パa輸出?；パa輸出。觸發(fā)器有兩個狀態(tài)：觸發(fā)器有兩個狀態(tài)：6SDRDQQRS 當(dāng)輸入信號發(fā)生變化時，觸發(fā)器當(dāng)輸入信號發(fā)生變化時，觸發(fā)器從一個穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個穩(wěn)定從一個穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個穩(wěn)定狀態(tài)，因此，引入狀態(tài)，因此，引入兩個概念兩個概念：nnQ,Q現(xiàn)在狀態(tài)現(xiàn)在狀態(tài)(現(xiàn)態(tài)現(xiàn)態(tài))1n1nQ,Q下一狀態(tài)下一狀態(tài)(次態(tài)次態(tài))前穩(wěn)定狀態(tài)前穩(wěn)定狀態(tài)新穩(wěn)定狀態(tài)新穩(wěn)定狀態(tài)7DDSR ,1.nQ設(shè)設(shè) Qn 0， 11nQ則則Qn+1 =0, = 1 。nnnnQQ, QQ11稱觸發(fā)器處于稱觸發(fā)器處于保持保持（記憶）狀態(tài)。（記憶）狀態(tài)。觸發(fā)器狀態(tài)不變，即

6、觸發(fā)器狀態(tài)不變，即 11nQ設(shè)設(shè) Qn 1， 01nQ則則Qn+1 =1, = 0 。2. 基本觸發(fā)器工作原理基本觸發(fā)器工作原理G1SDRD&G2QQ= 11 常表示常表示無輸入信號無輸入信號，因此，狀態(tài)不變。，因此，狀態(tài)不變。DDSR ,= 1 1 時，時，8= 0 1 時，時，DDSR ,2.1 011nnQ,Q 稱觸發(fā)器處于稱觸發(fā)器處于置置 0（復(fù)位）狀態(tài)。（復(fù)位）狀態(tài)。通常稱通常稱 RD 稱為稱為置置 0 端或復(fù)位（端或復(fù)位（RESET）端。）端。不論觸發(fā)器原來處于什么不論觸發(fā)器原來處于什么狀態(tài)：狀態(tài)： 其次態(tài)一定為其次態(tài)一定為 0 , 即即 1001低電平有效低電平有效G1S

7、DRD&G2QQ9= 1 0 時，時，DDSR ,3. 稱觸發(fā)器處于稱觸發(fā)器處于置置 1（置位）狀態(tài)。（置位）狀態(tài)。通常稱通常稱 SD 稱為稱為置置 1 端或置位（端或置位（SET）端。）端。不論觸發(fā)器原來處于什么不論觸發(fā)器原來處于什么狀態(tài)：狀態(tài)： 其次態(tài)一定為其次態(tài)一定為 1 , 即即 10100 111nnQ,Q低電平有效低電平有效G1SDRD&G2QQ10= 0 0 時，時，DDSR ,4. 此時破壞了觸發(fā)器正常工此時破壞了觸發(fā)器正常工作時的作時的互補輸出互補輸出關(guān)系，從而導(dǎo)關(guān)系，從而導(dǎo)致觸發(fā)器失效。而且還可能出致觸發(fā)器失效。而且還可能出現(xiàn)現(xiàn) “不定現(xiàn)象不定現(xiàn)象” 。因此

8、，這。因此，這種輸入情況是不允許出現(xiàn)的。種輸入情況是不允許出現(xiàn)的。0011 不定現(xiàn)象：不定現(xiàn)象： 同時由同時由 00 11 轉(zhuǎn)換時發(fā)生，轉(zhuǎn)換時發(fā)生， 即輸出狀態(tài)無法確定。即輸出狀態(tài)無法確定。DDSR ,G1SDRD&G2QQ1 111nnQ,Q11 綜上所述，基本綜上所述，基本RS觸發(fā)器具有置觸發(fā)器具有置 0、置、置 1 和保持的三種和保持的三種邏輯功能，通常稱邏輯功能，通常稱SD為低電平有效置為低電平有效置 1 端或置位端或置位(SET)端；端；RD稱為低電平運行置稱為低電平運行置 0 端或復(fù)位端或復(fù)位(RESET)端。端。 因此，基本因此，基本RS觸發(fā)器又稱為觸發(fā)器又稱為置位置位-

9、復(fù)位觸發(fā)器復(fù)位觸發(fā)器。 其其基本特性基本特性： 具有兩個穩(wěn)定狀態(tài)，可分別用來表示二進制數(shù)的具有兩個穩(wěn)定狀態(tài)，可分別用來表示二進制數(shù)的0和和1； 在外信號作用下，兩個穩(wěn)定狀態(tài)可相互轉(zhuǎn)換，外信號消在外信號作用下，兩個穩(wěn)定狀態(tài)可相互轉(zhuǎn)換，外信號消 失后，已轉(zhuǎn)換的狀態(tài)可長期保留，因此，觸發(fā)器可用來失后，已轉(zhuǎn)換的狀態(tài)可長期保留，因此，觸發(fā)器可用來 長期保存一位二進制信息。長期保存一位二進制信息。 狀態(tài)轉(zhuǎn)換時刻和方向同受輸入信號狀態(tài)轉(zhuǎn)換時刻和方向同受輸入信號RD、SD控制，為控制，為異步異步 時序電路時序電路。12 特性表特性表 描述描述 7.1.2 基本觸發(fā)器描述方法基本觸發(fā)器描述方法 1 觸發(fā)器的邏輯

10、功能通?？梢杂糜|發(fā)器的邏輯功能通?？梢杂脿顟B(tài)轉(zhuǎn)移真值表狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表（狀（狀態(tài)表）、態(tài)表）、特征方程特征方程（狀態(tài)方程）、（狀態(tài)方程）、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖、激勵表激勵表和和工作波形工作波形等形式來描述。只要知道其中之一，便可知等形式來描述。只要知道其中之一，便可知觸發(fā)器的邏輯功能，而且可以很方便地得到其余幾種。觸發(fā)器的邏輯功能，而且可以很方便地得到其余幾種。 指觸發(fā)器次態(tài)與輸入信號和電路原有狀態(tài)（現(xiàn)態(tài)）指觸發(fā)器次態(tài)與輸入信號和電路原有狀態(tài)（現(xiàn)態(tài)）之間關(guān)系的真值表。之間關(guān)系的真值表。13100不允許不允許000111100111101100101100010Qn1QnSDRD不允許不允許00Q

11、n11101010Qn1SDRD簡化狀態(tài)轉(zhuǎn)移表簡化狀態(tài)轉(zhuǎn)移表 狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表：狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表：不定現(xiàn)象不定現(xiàn)象發(fā)生的時刻發(fā)生的時刻:輸入輸入00到到11 狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表是將觸發(fā)器的次態(tài)、現(xiàn)態(tài)以及輸入信號之間的邏輯狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表是將觸發(fā)器的次態(tài)、現(xiàn)態(tài)以及輸入信號之間的邏輯關(guān)系用表格的形式表示出來。關(guān)系用表格的形式表示出來。置置0置置1保持保持14110100RD SDQn00 01 11 1001nDDnQRSQ11DDRS(約束條件約束條件)100不允許不允許000111100111101100101100010Qn1QnSDRD基本觸發(fā)器特性表基本觸發(fā)器特性表 特征方程是描述觸發(fā)器邏輯功能特

12、征方程是描述觸發(fā)器邏輯功能的函數(shù)表達式。的函數(shù)表達式。兩個輸入端至少兩個輸入端至少一個端輸入一個端輸入“1”2特性方程特性方程 描述描述 15 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖是觸發(fā)器邏輯狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖是觸發(fā)器邏輯功能的圖形表達方式。功能的圖形表達方式。100不允許不允許000111100111101100101100010Qn1QnSDRD基本觸發(fā)器特性表基本觸發(fā)器特性表3狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 01RD=1SD=0RD=0SD=1RD=SD=1RD=1SD=狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 描述描述 164時序圖時序圖 描述描述 DRDSQQ 工作波形又稱時序圖，它反映了觸發(fā)器輸出狀態(tài)隨工作波形又稱時序圖，它反映了觸發(fā)器輸出狀態(tài)

13、隨時間時間和和輸入信號輸入信號變化的規(guī)律，是實驗中可觀察到的波形。變化的規(guī)律，是實驗中可觀察到的波形。0101110110100101001111不定不定不定不定101000110101輸出波形確定輸出波形確定17波形分析舉例波形分析舉例 例例 設(shè)下圖中觸發(fā)器初始狀態(tài)為設(shè)下圖中觸發(fā)器初始狀態(tài)為 0，試對應(yīng)輸入波形，試對應(yīng)輸入波形 畫出畫出 Q 和和 Q 的波形。的波形。解：解：保持保持初態(tài)為初態(tài)為0，故，故保持為保持為0。置置 0 保持保持QQ置置 1QQSDRDSRSDRD18基本基本RS觸發(fā)器組成的觸發(fā)器組成的3人搶答電路人搶答電路 K為復(fù)位鍵，為復(fù)位鍵，KA、 KB、 KC為三人搶答按鈕

14、為三人搶答按鈕V&KAAW330SRKSRSRQA+5OAUW330W330KBKCQBQCFAFBFCGAGBGCOBUOCUDADBDC19 基本基本 RS 觸發(fā)器，只要輸入信號發(fā)生變化，其狀態(tài)觸發(fā)器，只要輸入信號發(fā)生變化，其狀態(tài)就會根據(jù)它的邏輯功能發(fā)生相應(yīng)的變化。但在數(shù)字系統(tǒng)就會根據(jù)它的邏輯功能發(fā)生相應(yīng)的變化。但在數(shù)字系統(tǒng)中，為協(xié)調(diào)各部分的動作，常要求某些觸發(fā)器中，為協(xié)調(diào)各部分的動作，常要求某些觸發(fā)器在同一時在同一時刻動作刻動作。為此，必須引入。為此，必須引入同步脈沖同步脈沖，使這些觸發(fā)器只在，使這些觸發(fā)器只在同步脈沖作用下才按輸入信號改變狀態(tài)，而在沒有同步同步脈沖作用下才按輸入

15、信號改變狀態(tài)，而在沒有同步脈沖輸入時，觸發(fā)器狀態(tài)保持不變。通常把這個同步脈脈沖輸入時，觸發(fā)器狀態(tài)保持不變。通常把這個同步脈沖稱為沖稱為時鐘脈沖時鐘脈沖，用，用 CP 表示。這種具有時鐘脈沖控制表示。這種具有時鐘脈沖控制的觸發(fā)器稱為的觸發(fā)器稱為時鐘觸發(fā)器時鐘觸發(fā)器，又稱為同步觸發(fā)器。，又稱為同步觸發(fā)器。 時鐘脈沖：是一個按一定電壓幅度，一定時間間隔時鐘脈沖：是一個按一定電壓幅度，一定時間間隔連續(xù)發(fā)出的脈沖信號。其參數(shù)包括周期和頻率。連續(xù)發(fā)出的脈沖信號。其參數(shù)包括周期和頻率。207.2.1 同步同步(鐘控鐘控) RS 觸發(fā)器觸發(fā)器 電路圖和電路圖和 邏輯符號邏輯符號 在基本在基本 RS 觸發(fā)器的輸

16、入端之前上加入觸發(fā)器的輸入端之前上加入 觸發(fā)導(dǎo)引電觸發(fā)導(dǎo)引電路路構(gòu)成了鐘控構(gòu)成了鐘控 RS 觸發(fā)器。觸發(fā)器。R 和和 S 為高電平有效的輸入端，為高電平有效的輸入端，CP 為高電平有效的時鐘控制端。為高電平有效的時鐘控制端。QQSRCP1S1RC1QQ&3GG4G1G2SCPSdRd&RLJ621 工作原理工作原理 由電路圖可知，基本由電路圖可知，基本 RS 觸發(fā)器觸發(fā)器的輸入為：的輸入為：CPRRCPSSDD 當(dāng)當(dāng)CP0時時: SD1, RD 1。 G3 和和 G4 被封鎖，輸入信號被封鎖，輸入信號 R 和和 S 不起作用?；静黄鹱饔谩；?RS 觸觸發(fā)器狀態(tài)保持，發(fā)器狀態(tài)

17、保持，不工作不工作;當(dāng)當(dāng)CP1時：時： SDS，RD R G3和和G4 解除封鎖，將輸入信號解除封鎖，將輸入信號R 和和 S 取非后送至基取非后送至基本本 RS 觸發(fā)器的輸入端。觸發(fā)器可能發(fā)生狀態(tài)轉(zhuǎn)移，觸發(fā)器的輸入端。觸發(fā)器可能發(fā)生狀態(tài)轉(zhuǎn)移，是觸是觸發(fā)器的工作時間發(fā)器的工作時間。QQ&3GG4G1G2SCPSdRd&R22 特性特性 方程：方程：11DDnDDnRSQRSQ當(dāng)當(dāng)CP1時：時： SDS，RD R基本基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器輸入輸入 S、R 仍然在約束仍然在約束01RSQRSQnn11RSQRSQnn同步同步RS觸發(fā)器觸發(fā)器即即 S和和R 不能同時為不能同時為 1 。2

18、3不允許不允許11Qn00110001Qn1SR 狀態(tài)轉(zhuǎn)移表狀態(tài)轉(zhuǎn)移表 狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表：狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表：不定現(xiàn)象發(fā)生的時刻：不定現(xiàn)象發(fā)生的時刻：輸入同時輸入同時11到到00不允許不允許00Qn11101010Qn1SDRD簡化狀態(tài)轉(zhuǎn)移表簡化狀態(tài)轉(zhuǎn)移表不定現(xiàn)象發(fā)生的時刻：不定現(xiàn)象發(fā)生的時刻：輸入同時輸入同時00到到11即：即： S = SD，R = RD 當(dāng)當(dāng)CP1時：時： SDS，RD R 所以，同步所以，同步RS觸發(fā)器也具有置觸發(fā)器也具有置0、置、置1和保持的三種邏輯和保持的三種邏輯功能，通常稱功能，通常稱S為高電平有效置為高電平有效置1端或置位端或置位(SET)端；端；R稱為高稱為高電平有

19、效置電平有效置0端或復(fù)位端或復(fù)位(RESET)端。端。24狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖：狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖：上沿觸發(fā)上沿觸發(fā) 在在CP = 1的期間接受輸入信號的的期間接受輸入信號的 改變而觸發(fā)的工作方式叫上沿觸發(fā)。改變而觸發(fā)的工作方式叫上沿觸發(fā)。 觸發(fā)方式：觸發(fā)方式：當(dāng)當(dāng)CP1時：時：S = SD，R = RD 01RD=1SD=0RD=0SD=1RD=SD=1RD=1SD=01R = 0, S = 1R = 1, S = 0R=S = 0R = 0S =高電平有效高電平有效25QQSRCP1S1RC1 工作波形（時序圖工作波形（時序圖) )：轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移保持保持保持保持CP1時，可能轉(zhuǎn)移；時，可能轉(zhuǎn)移；CP =

20、 = 0時，保持不變，維持時，保持不變，維持CP = = 1 最后時刻的最后時刻的Q值。值。267.2.2 同步同步(鐘控鐘控) D 觸發(fā)器觸發(fā)器 電路結(jié)構(gòu)：電路結(jié)構(gòu)： 在同步在同步 R-S 觸發(fā)器觸發(fā)器的輸入端的輸入端 R 和和 S 之間連之間連接一個非門，使接一個非門，使 R 和和 S 互反。這樣除了時鐘控互反。這樣除了時鐘控制端之外，觸發(fā)器只有制端之外，觸發(fā)器只有一個輸入信號，通常表一個輸入信號，通常表示為示為 D，這種觸發(fā)器稱，這種觸發(fā)器稱為鐘控為鐘控 D 觸發(fā)器。觸發(fā)器。1DC1QQDCP1QQ&3GG4G1G2DSRCPSdRd 在由于在由于 R 和和 S 互反，不可能同時

21、為互反，不可能同時為1，D 觸發(fā)器觸發(fā)器沒有約束條件。且：沒有約束條件。且：S = D ，R = D 。27當(dāng)當(dāng)CP0時：時： SD1，RD 1 觸發(fā)器狀態(tài)保持；觸發(fā)器狀態(tài)保持； 特性方程：特性方程：當(dāng)當(dāng)CP1時：時：當(dāng)當(dāng)CP1時：時： SDD，RD D 觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)移。觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)移。 由于由于 D 觸發(fā)器的下一狀態(tài)始終和觸發(fā)器的下一狀態(tài)始終和 D 輸入一致，因輸入一致，因此，又稱此，又稱 D 觸發(fā)器為觸發(fā)器為鎖存器鎖存器或或延遲延遲觸發(fā)器。觸發(fā)器。nnQRSQ1同步同步RS觸發(fā)器觸發(fā)器DDQDQnn1同步同步D觸發(fā)器觸發(fā)器無約束無約束28 特性表和狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖：特性表和狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖：DQn1

22、Q 由狀態(tài)轉(zhuǎn)移表可見：由狀態(tài)轉(zhuǎn)移表可見：D 觸發(fā)觸發(fā)器的輸出完全由輸入信號確定，器的輸出完全由輸入信號確定，只有只有置置0和置和置1兩種邏輯功能兩種邏輯功能，無保持功能。無保持功能。CPDQnQn+1說說 明明0QnCP=0時時,維持現(xiàn)狀維持現(xiàn)狀100CP=0時時,輸出狀態(tài)輸出狀態(tài)和和D相同。相同。11DQn+1001101D=1D=0D=0D=1297.2.3 同步同步(鐘控鐘控)JK觸發(fā)器觸發(fā)器 電路結(jié)構(gòu)：電路結(jié)構(gòu)： 在同步在同步RS觸發(fā)器的輸觸發(fā)器的輸出端與輸入端之間加入兩出端與輸入端之間加入兩條反饋電路，構(gòu)成鐘控條反饋電路，構(gòu)成鐘控JK觸發(fā)器。這是觸發(fā)器。這是克服同步克服同步RS觸發(fā)器

23、在觸發(fā)器在R=S=1時出現(xiàn)不時出現(xiàn)不定態(tài)定態(tài)的另一種方法。的另一種方法。LJ20QQ&3GG4G1G2JCPSdRd&K1KC1QQK CP1JJ當(dāng)當(dāng)CP=0時，時，G3、G4 封鎖，觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變；封鎖，觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變；當(dāng)當(dāng)CP=1時，時，G3、G4 解除封鎖，輸入解除封鎖，輸入J、K端的信號端的信號 可控制觸發(fā)器的狀態(tài)?？煽刂朴|發(fā)器的狀態(tài)。30輸入輸入 J 和和 K 無約束無約束 特性方程：特性方程：nnnnnnnnnQKQJQQKQJQKQQJQ )( 11 nnnnDDQKQJKQQJRS當(dāng)當(dāng)CP1時：時： SDJ Qn，RD KQn11DDnDDnRSQR

24、SQQ31nnnQKQJQ1nnn1nQQ 1 Q1Q 1 :時當(dāng)例如KJ 由此可見，鐘控由此可見，鐘控 JK 觸發(fā)器除了具有置觸發(fā)器除了具有置 0、置、置 1 和保持的邏輯功能外，新增加了和保持的邏輯功能外，新增加了翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)功能。功能。 特性表和狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖：特性表和狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖：CPJKQnQn+1說說 明明0Qn保保 持持100Qn保保 持持010置置 0101置置 111Qn翻翻 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)JKQn+100Qn01010111Qn01J = 1, K =J =, K = 1J = 0K =J = K = 0327.2.4 同步同步T 和和T 觸發(fā)器觸發(fā)器 1. 同步同步 T 觸發(fā)器觸發(fā)器 將鐘控

25、將鐘控 JK 觸發(fā)器兩個觸發(fā)器兩個輸入端輸入端 J 和和 K 相連并改作相連并改作 T，作為輸入端，便構(gòu)成，作為輸入端，便構(gòu)成了鐘控了鐘控T觸發(fā)器。觸發(fā)器。1KC1QQK CP1JJTCP1TC1QQTCP當(dāng)當(dāng) CP1 時：時：nnnQKQJQ1 QnnnQTQTQ1 Qn1Qn0Qn+1T由此可見，鐘控由此可見，鐘控 T 觸發(fā)器只有保持和翻轉(zhuǎn)兩項功能。觸發(fā)器只有保持和翻轉(zhuǎn)兩項功能。01T = 1T=0T = 1T=033上沿觸發(fā)上沿觸發(fā)：當(dāng)當(dāng)CP0時，觸發(fā)器狀態(tài)保持；時，觸發(fā)器狀態(tài)保持； 當(dāng)當(dāng)CP1時，觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移；時，觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移； 也稱為：計數(shù)器型觸發(fā)器也稱為：計數(shù)器型觸發(fā)器;

26、二分頻計數(shù)器二分頻計數(shù)器。將輸入端將輸入端 J、K 相連并改作相連并改作1；nnnnQQKQJQ1CPQ2. 鐘控鐘控T觸發(fā)器觸發(fā)器注意：注意：實際生產(chǎn)的集成觸發(fā)器中沒有實際生產(chǎn)的集成觸發(fā)器中沒有T觸發(fā)器，需要使用時觸發(fā)器，需要使用時 利用利用 JK 觸發(fā)器或觸發(fā)器或 D 觸發(fā)器來改接。觸發(fā)器來改接。1KC1QQK CP1JJ 1 CP1TC1QQT=1 CP347.2.5 同步觸發(fā)器的問題同步觸發(fā)器的問題 鐘控觸發(fā)器均由鐘控觸發(fā)器均由 4 個與非門組成。個與非門組成。當(dāng)鐘控信號為低電平當(dāng)鐘控信號為低電平(CP=0)時觸發(fā)時觸發(fā)器不接收輸入激勵信號，狀態(tài)保持器不接收輸入激勵信號，狀態(tài)保持不變；

27、當(dāng)鐘控信號為高電平不變；當(dāng)鐘控信號為高電平(CP=1)時觸發(fā)器接收輸入激勵信號，狀態(tài)時觸發(fā)器接收輸入激勵信號，狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)移，稱這種鐘控方式為發(fā)生轉(zhuǎn)移，稱這種鐘控方式為電平電平觸發(fā)方式觸發(fā)方式。 對于這種觸發(fā)方式，前面討論時都沒有考慮在約定對于這種觸發(fā)方式，前面討論時都沒有考慮在約定電平期間，控制端的電平期間，控制端的輸入信號多次發(fā)生變化輸入信號多次發(fā)生變化的情況。的情況。QQ&3GG4G1G2JCPSdRd&K35CP1的持續(xù)時間過長，但的持續(xù)時間過長，但J、K沒有發(fā)生變化沒有發(fā)生變化 空翻現(xiàn)象空翻現(xiàn)象 為避免多次翻轉(zhuǎn)和空翻現(xiàn)象發(fā)生，為避免多次翻轉(zhuǎn)和空翻現(xiàn)象發(fā)生，CP1的持續(xù)時

28、間的持續(xù)時間 tCPH 應(yīng)當(dāng)限制。但是，不是根本的辦法。應(yīng)當(dāng)限制。但是，不是根本的辦法。鐘控鐘控 JK 觸發(fā)器的波形觸發(fā)器的波形CP1的持續(xù)時間過長，且的持續(xù)時間過長，且J、K發(fā)生變化發(fā)生變化 多次翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象多次翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象JK發(fā)生變化發(fā)生變化J=K=1(不變不變)CPJKQ36邊沿觸發(fā)器邊沿觸發(fā)器 僅僅在僅僅在時鐘時鐘 CP 的上升沿或下降沿的上升沿或下降沿時刻才時刻才接收輸入激勵信號，并對其做出響應(yīng)，完全克服了鐘接收輸入激勵信號，并對其做出響應(yīng)，完全克服了鐘控觸發(fā)器的控觸發(fā)器的多次翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象多次翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象和和空翻現(xiàn)象空翻現(xiàn)象。分類：分類：時鐘時鐘CP的上升沿（的上升沿（前沿前沿）觸發(fā)）觸發(fā)電路電路結(jié)

29、構(gòu)結(jié)構(gòu)時鐘時鐘CP的下降沿（的下降沿（后沿后沿）觸發(fā)）觸發(fā) 所以，在所以，在時鐘時鐘 CP = 0 或或 CP = 1 期間，以及在期間，以及在 CP的非約定跳變時刻，觸發(fā)器不接收輸入激勵信號，當(dāng)?shù)姆羌s定跳變時刻，觸發(fā)器不接收輸入激勵信號，當(dāng)然也就不存在觸發(fā)器輸出狀態(tài)的改變。因而，邊沿觸然也就不存在觸發(fā)器輸出狀態(tài)的改變。因而，邊沿觸發(fā)器是電氣性能最好，應(yīng)用最多，最實用的觸發(fā)器。發(fā)器是電氣性能最好，應(yīng)用最多，最實用的觸發(fā)器。邊沿觸發(fā)器才滿足了觸發(fā)器的主要特點邊沿觸發(fā)器才滿足了觸發(fā)器的主要特點.377.3.1 邊沿邊沿 JK 觸發(fā)器觸發(fā)器 書上圖書上圖7-18所示為下降沿觸發(fā)的所示為下降沿觸發(fā)的J

30、K 觸發(fā)器邏輯電觸發(fā)器邏輯電路，它是利用內(nèi)部各路，它是利用內(nèi)部各邏輯門傳輸延遲時間差異邏輯門傳輸延遲時間差異構(gòu)成的。構(gòu)成的。 圖中兩個圖中兩個與或非門與或非門構(gòu)成基本構(gòu)成基本RS觸發(fā)器，兩個觸發(fā)器，兩個與非與非門門構(gòu)成觸發(fā)導(dǎo)引電路，構(gòu)成觸發(fā)導(dǎo)引電路，RD和和SD分別為分別為低電平低電平直接置直接置 0和置和置 1 輸入端，分別被稱為異步置輸入端，分別被稱為異步置 0 端和異步置端和異步置 1 端端,或稱清除端和置位端。或稱清除端和置位端。 圖圖7-18 所示電路要實現(xiàn)正確的邏輯功能，必須保所示電路要實現(xiàn)正確的邏輯功能，必須保證兩個證兩個與非門的平均延遲時間大于基本與非門的平均延遲時間大于基本R

31、S觸發(fā)器的平觸發(fā)器的平均延遲時間均延遲時間，這一點在制造時一般已經(jīng)給予滿足。，這一點在制造時一般已經(jīng)給予滿足。38邊沿邊沿 JK 觸發(fā)器電路、符號觸發(fā)器電路、符號1SD1S 1&AB1CDR3GG4G2CPKJRDG1 1&QQ觸發(fā)導(dǎo)引電路基本RS觸發(fā)器QJQCP KSDRD異步端異步端低低電平有效電平有效QJQCP KSDRD異步端異步端高高電平有效電平有效39下降沿觸發(fā)下降沿觸發(fā)上升沿觸發(fā)上升沿觸發(fā)有效邊沿有效邊沿 JK 觸發(fā)器及特性方程觸發(fā)器及特性方程2CP出發(fā)出發(fā)的邊沿的邊沿JK 觸發(fā)器觸發(fā)器 QJQCP KC11K1JQJQCP KC11K1JCP出發(fā)出發(fā)的邊沿的邊沿

32、 JK 觸發(fā)器觸發(fā)器 Q n+1 = JQ n +KQ nCPQ n+1 = JQ n +KQ nCP40異步端低電平下降邊沿異步端低電平下降邊沿 JK 觸發(fā)器功能表觸發(fā)器功能表341QnQn1111010111101011QnQn001101011010Qn+1Qn+1KJCPSDRD輸出輸出輸輸 入入Q n+1 = JQ n +KQ nCP狀態(tài)方程狀態(tài)方程:CPJKQQ&RDSD邏輯符號邏輯符號下降沿觸發(fā)下降沿觸發(fā)集成邊沿集成邊沿 JK 觸發(fā)器觸發(fā)器74LS112442邊沿邊沿JK觸發(fā)器的波形：觸發(fā)器的波形：由圖可見，在由圖可見，在RD=SD=1時，觸發(fā)器的次態(tài)僅僅取決于時，觸發(fā)器

33、的次態(tài)僅僅取決于CP 到達到達前一時刻前一時刻J，K以及以及Qn的取值。的取值。動作過程見下頁。動作過程見下頁。01 0101001 1111 0清清零零543CPRDSDJKQ下降沿下降沿觸發(fā)的觸發(fā)的邊沿觸邊沿觸發(fā)器工發(fā)器工作過程作過程下降沿觸發(fā)失效下降沿觸發(fā)失效考核內(nèi)容之一考核內(nèi)容之一 LJ63447.3.2 邊沿邊沿 D 觸發(fā)器觸發(fā)器 上升沿觸發(fā)的維持上升沿觸發(fā)的維持-阻塞阻塞 D 觸發(fā)器電路如圖觸發(fā)器電路如圖7-22所示。所示。這個電路是在同步這個電路是在同步 D 觸發(fā)器基礎(chǔ)上，增加置觸發(fā)器基礎(chǔ)上，增加置0維持、置維持、置1維持、置維持、置0阻塞、置阻塞、置1阻塞四根反饋線構(gòu)成的。阻塞

34、四根反饋線構(gòu)成的。1電路結(jié)構(gòu)、邏輯符號和特性方程電路結(jié)構(gòu)、邏輯符號和特性方程 因此，維持因此，維持-阻塞阻塞 D 觸發(fā)器的邏輯功能與同步觸發(fā)器的邏輯功能與同步 D 觸發(fā)觸發(fā)器的功能相同，因此，特性表和真值表也相同。區(qū)別在于器的功能相同，因此，特性表和真值表也相同。區(qū)別在于維持維持-阻塞阻塞 D 觸發(fā)器只有在觸發(fā)器只有在 CP 上升沿到達時刻才有效。上升沿到達時刻才有效。 因此，維持因此，維持阻塞觸發(fā)器是利用了阻塞觸發(fā)器是利用了4條反饋線的直流條反饋線的直流反饋原理來實現(xiàn)邊沿觸發(fā)的。反饋原理來實現(xiàn)邊沿觸發(fā)的。(自學(xué)自學(xué))45&G2GG3G4G5G6Q3Q4Q5Q61L2L4L3L1&am

35、p;DCPQQQDQCP1DC1上升沿觸發(fā)上升沿觸發(fā)Q n+1 = D CPQDQCP1DC1下降沿觸發(fā)下降沿觸發(fā)Q n+1 = D CP46執(zhí)行執(zhí)行 Qn+1 = D1111在在 CP 時刻時刻0011Qn111保持不變保持不變Qn011禁禁 用用不定態(tài)不定態(tài)00異步置異步置 1101異步置異步置 0010說說 明明Qn+1DCPSDRD具有異步端具有異步端邊沿邊沿 D 觸發(fā)器觸發(fā)器2集成邊沿集成邊沿 D 觸發(fā)器觸發(fā)器74LS74符號、功能表符號、功能表C11DQQRDSDCPD47011111001101011010Qn+1Qn+1DCPSDRD輸出輸出輸輸 入入邊沿邊沿 D 觸發(fā)器功能表

36、觸發(fā)器功能表維持阻塞維持阻塞 D 觸發(fā)器觸發(fā)器Q n+1 = D CP狀態(tài)方程狀態(tài)方程邏輯符號邏輯符號CPQQ&RDSDD上降沿觸發(fā)上降沿觸發(fā)48維持阻塞維持阻塞 D 觸發(fā)器的工作波形觸發(fā)器的工作波形 注意：在注意：在RD=SD=1時，觸發(fā)器的次態(tài)僅僅取決于時，觸發(fā)器的次態(tài)僅僅取決于CP 到達到達前一時刻前一時刻D的取值。的取值。動作過程見下頁。動作過程見下頁。CPRDSDD考核內(nèi)容之一考核內(nèi)容之一 LJ65Q49上學(xué)期考題上學(xué)期考題 已知輸入已知輸入A和和CP脈沖，對如圖所示電路脈沖，對如圖所示電路, 畫出畫出Q的輸出波形，設(shè)的輸出波形，設(shè)Q的初始狀態(tài)均的初始狀態(tài)均0。解：解：AQA

37、AQDnnCPA1D Q C1 Q&1CPCPACPDQn 1Q的輸出波形見下頁的輸出波形見下頁A50CP上升沿上升沿AQ2CPAQn151(1) 弄清弄清時鐘觸發(fā)沿時鐘觸發(fā)沿是上升沿還是下降沿？是上升沿還是下降沿？(2) 弄清有無異步輸入端？弄清有無異步輸入端？異步置異步置 0 端和異步置端和異步置 1 端端是是 低電平有效還是高電平有效？低電平有效還是高電平有效？(4) 邊沿觸發(fā)器的邏輯功能和特性方程與同步觸發(fā)器的邊沿觸發(fā)器的邏輯功能和特性方程與同步觸發(fā)器的相同，但觸發(fā)方式不一樣，因此，它們的邏輯功能相同，但觸發(fā)方式不一樣，因此，它們的邏輯功能和特性方程成立的時間不同。邊沿觸發(fā)器的

38、邏輯功和特性方程成立的時間不同。邊沿觸發(fā)器的邏輯功能和特性方程只在時鐘的上升沿能和特性方程只在時鐘的上升沿(或下降沿或下降沿)成立。成立。(3) 異步端不受時鐘異步端不受時鐘 CP 控制，將直接實現(xiàn)置控制，將直接實現(xiàn)置 0 或置或置 1。觸發(fā)器工作時，應(yīng)保證異步端接非有效電平。觸發(fā)器工作時，應(yīng)保證異步端接非有效電平。注意注意52 前面介紹了幾種邏輯功能不同的觸發(fā)器，但現(xiàn)在市場上前面介紹了幾種邏輯功能不同的觸發(fā)器，但現(xiàn)在市場上出售的集成觸發(fā)器大多是出售的集成觸發(fā)器大多是D觸發(fā)器和觸發(fā)器和JK觸發(fā)器。這是因為觸發(fā)器。這是因為D下觸發(fā)器對于單端信號輸入時使用最為方便，而下觸發(fā)器對于單端信號輸入時使用

39、最為方便，而JK觸發(fā)器觸發(fā)器的邏輯功能最為完善。實際工作中，我們經(jīng)常需要利用手中的邏輯功能最為完善。實際工作中，我們經(jīng)常需要利用手中現(xiàn)有的觸發(fā)器完成其他觸發(fā)器的邏輯?，F(xiàn)有的觸發(fā)器完成其他觸發(fā)器的邏輯。 觸發(fā)器轉(zhuǎn)換常用的方法有公式法和圖表法兩種。觸發(fā)器轉(zhuǎn)換常用的方法有公式法和圖表法兩種。 公式法轉(zhuǎn)換公式法轉(zhuǎn)換 分別寫出轉(zhuǎn)換前后觸發(fā)器的特性方程，分別寫出轉(zhuǎn)換前后觸發(fā)器的特性方程， 比較觸發(fā)器的特性方程，求出轉(zhuǎn)換電路的邏輯表達式，比較觸發(fā)器的特性方程，求出轉(zhuǎn)換電路的邏輯表達式， 畫出邏輯電路圖。畫出邏輯電路圖。53 JK D JK T 因此，令因此，令 J = K = D 已知：已知：Qn+1 =

40、JQn + KQn而而 Qn+1 = D = DQn + DQnQDQCPC11K1J1而而 Qn+1 = TQ + TQ 因此，令因此，令 J = K = TQTQCPC11K1J JK T154 D JK 已有已有 Qn+1 = D欲得欲得 Qn+1 = JQn + KQn因此，令因此，令nnQKQJD D TnQT 因此，令因此，令 D =1JKCP1DC1QQ&1 nQT 而而 Qn+1 = TQ + TQ = TCPQQ1DC1=1 D T?552. 圖表法轉(zhuǎn)換圖表法轉(zhuǎn)換根據(jù)期待觸發(fā)器的特性表和已有觸發(fā)器的驅(qū)動表列出根據(jù)期待觸發(fā)器的特性表和已有觸發(fā)器的驅(qū)動表列出轉(zhuǎn)換電路的真值

41、表轉(zhuǎn)換電路的真值表根據(jù)真值表求出轉(zhuǎn)換電路的邏輯表達式根據(jù)真值表求出轉(zhuǎn)換電路的邏輯表達式 畫出邏輯電路圖畫出邏輯電路圖 下面要求用下面要求用T觸發(fā)器實現(xiàn)觸發(fā)器實現(xiàn)JK觸發(fā)器。觸發(fā)器。56T-JK觸發(fā)器功能轉(zhuǎn)換表觸發(fā)器功能轉(zhuǎn)換表( ,)T J K QJKQJKQJKQJKQJQKQJQ KQ由表可得由表可得T轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為JK的邏輯圖的邏輯圖JKQnQn+1T0000001101000110100110111101111000011011JQQCPK&1 1T T1C&57本章作業(yè)本章作業(yè)題題7-1 題題7-4題題7-5題題7-6題題7-7題題7-10題題7-1158一、填空題一、填

42、空題 (2分分) 3. JK觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)Qn=1時，在觸發(fā)器輸入時，在觸發(fā)器輸入J和和K的的4種組合中，能使輸出種組合中，能使輸出Qn+1=1的輸入是的輸入是 J= , K= 和和J= , K= 。8. 在在 CP=1 期間激勵信號發(fā)生多次變化時，主從期間激勵信號發(fā)生多次變化時，主從 JK 觸發(fā)觸發(fā)器會出現(xiàn)器會出現(xiàn) 現(xiàn)象，而引入邊沿現(xiàn)象，而引入邊沿 JK 觸發(fā)器觸發(fā)器可以解決此問題，試寫出上升沿觸發(fā)的可以解決此問題，試寫出上升沿觸發(fā)的 JK 觸發(fā)器的特觸發(fā)器的特 征方程征方程 。一次翻轉(zhuǎn)一次翻轉(zhuǎn) Qn+1 n+1 = JQn n + KQn n CP6. 鐘控鐘控RS觸發(fā)器的狀態(tài)方

43、程為觸發(fā)器的狀態(tài)方程為 ，約束，約束條件為條件為 。SR = 0Qn+1 n+1 = S + RQn n0 01 059二、單項選擇題二、單項選擇題 (2分分) 3. 如圖所示各電路中，可實現(xiàn)如圖所示各電路中，可實現(xiàn)Qn+1=Qn的電路是的電路是( )。1J C11KCPQQ1A.1J C11KCPQQC.1D C1CPQQB.1D C1CPQQD. 5. JK觸發(fā)器在正常工作時的穩(wěn)定狀態(tài)有觸發(fā)器在正常工作時的穩(wěn)定狀態(tài)有( )。 A. 1個個 B. 2個個 C. 3個個 D. 4個個DB602. 如圖所示各電路中，可實現(xiàn)如圖所示各電路中，可實現(xiàn)Qn+1=Qn的電路是的電路是( )。1J C11KCPQTA.1D C1CPQC.1D C1CPQD.1J C11KCPQB.5. 邊沿邊沿JK觸發(fā)器的狀態(tài)方程是觸發(fā)器的狀態(tài)方程是( )。 A.