第5章 鎖存器和觸發(fā)器

1、5鎖存器和觸發(fā)器鎖存器和觸發(fā)器5 鎖存器和觸發(fā)器5.1 雙穩(wěn)態(tài)存儲(chǔ)單元電路雙穩(wěn)態(tài)存儲(chǔ)單元電路5.2 鎖存器鎖存器5.3 觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理5.4 觸發(fā)器的邏輯功能觸發(fā)器的邏輯功能教學(xué)基本要求教學(xué)基本要求1、掌握掌握鎖存器、觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理鎖存器、觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理2、熟練掌握熟練掌握RS觸發(fā)器、觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、觸發(fā)器、D觸發(fā)器及觸發(fā)器及T 觸發(fā)器的邏輯功能觸發(fā)器的邏輯功能3、正確理解鎖存器、觸發(fā)器的動(dòng)態(tài)特性、正確理解鎖存器、觸發(fā)器的動(dòng)態(tài)特性5.1 雙穩(wěn)態(tài)存儲(chǔ)單元電路雙穩(wěn)態(tài)存儲(chǔ)單元電路5.1 雙穩(wěn)態(tài)存儲(chǔ)單元電路5.1.1 雙穩(wěn)態(tài)的概念雙穩(wěn)態(tài)

2、的概念5.1.2 雙穩(wěn)態(tài)存儲(chǔ)單元電路雙穩(wěn)態(tài)存儲(chǔ)單元電路1 1、時(shí)序邏輯電路與鎖存器、觸發(fā)器：、時(shí)序邏輯電路與鎖存器、觸發(fā)器： 時(shí)序邏輯電路時(shí)序邏輯電路: :概述概述基本邏輯單元基本邏輯單元: :鎖存器和觸發(fā)器鎖存器和觸發(fā)器 結(jié)構(gòu)特征結(jié)構(gòu)特征: :由組合邏輯電路和存儲(chǔ)電路組成由組合邏輯電路和存儲(chǔ)電路組成, ,電路中存在反饋。電路中存在反饋。工作特征：工作特征：任意時(shí)刻的輸出信號(hào)不僅取決于該時(shí)刻的輸入信號(hào)，任意時(shí)刻的輸出信號(hào)不僅取決于該時(shí)刻的輸入信號(hào)，而且還取決于電路原來(lái)的狀態(tài)，即與以前的輸入信號(hào)有關(guān)。而且還取決于電路原來(lái)的狀態(tài)，即與以前的輸入信號(hào)有關(guān)。2 2、鎖存器與觸發(fā)器、鎖存器與觸發(fā)器共同點(diǎn)

3、：共同點(diǎn)：具有具有0 和和1兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，一旦狀態(tài)被確定，就能自行兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，一旦狀態(tài)被確定，就能自行保持。一個(gè)鎖存器或觸發(fā)器能存儲(chǔ)一位二進(jìn)制碼。保持。一個(gè)鎖存器或觸發(fā)器能存儲(chǔ)一位二進(jìn)制碼。 不同點(diǎn)：不同點(diǎn)：鎖存器鎖存器-對(duì)對(duì)脈沖電平敏感脈沖電平敏感的存儲(chǔ)的存儲(chǔ)電路，在特定輸入脈沖電平作用下電路，在特定輸入脈沖電平作用下改變狀態(tài)。改變狀態(tài)。觸發(fā)器觸發(fā)器-對(duì)對(duì)脈沖邊沿敏感脈沖邊沿敏感的存儲(chǔ)的存儲(chǔ)電路，在時(shí)鐘脈沖的上升沿或下降電路，在時(shí)鐘脈沖的上升沿或下降沿的變化瞬間改變狀態(tài)。沿的變化瞬間改變狀態(tài)。 E E CP CP 5.1 雙穩(wěn)態(tài)存儲(chǔ)單元電路雙穩(wěn)態(tài)存儲(chǔ)單元電路5.1.1 雙穩(wěn)態(tài)的概念雙穩(wěn)態(tài)的

4、概念 穩(wěn)穩(wěn)態(tài)態(tài)穩(wěn)穩(wěn)態(tài)態(tài)介介穩(wěn)穩(wěn)態(tài)態(tài) 1 Q Q 1 G1 G2 反饋反饋5.1.2 雙穩(wěn)態(tài)存儲(chǔ)單元電路雙穩(wěn)態(tài)存儲(chǔ)單元電路 電路有兩個(gè)互補(bǔ)的輸出端電路有兩個(gè)互補(bǔ)的輸出端1. 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu) Q 端的狀態(tài)定義端的狀態(tài)定義為電路輸出狀態(tài)。為電路輸出狀態(tài)。 2.數(shù)字邏輯分析數(shù)字邏輯分析電路具有記憶電路具有記憶1 1位二位二進(jìn)制數(shù)據(jù)的功能。進(jìn)制數(shù)據(jù)的功能。 3. 模擬特性分析模擬特性分析 1 1 Q Q G1 G2 VO1 VO2 VI1 VI2 I1 = O2 O1 = I2 0 穩(wěn)態(tài)點(diǎn)穩(wěn)態(tài)點(diǎn)(Q=1) 穩(wěn)態(tài)點(diǎn)穩(wěn)態(tài)點(diǎn)( (Q Q= =0 0) ) 介穩(wěn)態(tài)介穩(wěn)態(tài)點(diǎn)點(diǎn) I1 O1 a b c d e G

5、1 G2 圖中非門的傳輸特性圖中非門的傳輸特性(vO2O2)(vI2I2)5.2 鎖存器鎖存器5.2.1 RS 鎖存器鎖存器5.2 鎖存器鎖存器5.2.1 D 鎖存器鎖存器兩個(gè)輸入端兩個(gè)輸入端反饋反饋兩個(gè)輸出端兩個(gè)輸出端反饋反饋 正是由于正是由于引入反饋，引入反饋，才使電路具有才使電路具有記憶功能記憶功能 !&a&bQQDRDS5.2.1 基本基本 RS 鎖存器鎖存器5.2 鎖存器鎖存器與非門與非門組成的基本組成的基本 RS 鎖存器鎖存器初態(tài)：初態(tài)：R、S信號(hào)作用前信號(hào)作用前Q端的端的狀態(tài)，狀態(tài)，初態(tài)初態(tài)用用Q n表示。表示。次態(tài)：次態(tài)：R、S信號(hào)作用后信號(hào)作用后Q端的端的狀態(tài)

6、，狀態(tài)，次態(tài)次態(tài)用用Q n+1表示表示。輸入輸入RD=0, SD=1時(shí)時(shí)若原狀態(tài)：若原狀態(tài)：1Q0Q 11001010輸出仍保持：輸出仍保持：1Q0Q &a&bQQDRDS若原狀態(tài)：若原狀態(tài)：0Q1Q 01111010輸出變?yōu)椋狠敵鲎優(yōu)椋?Q0Q 置置“0”！&a&bQQDRDS0輸入輸入RD=1, SD=0時(shí)時(shí)若原狀態(tài)：若原狀態(tài)：1Q0Q 10101001輸出變?yōu)椋狠敵鲎優(yōu)椋?Q1Q &a&bQQDRDS若原狀態(tài)：若原狀態(tài)：0Q1Q 00110101輸出保持：輸出保持：0Q1Q &a&bQQDRDS置置“1” ！輸入輸入RD=1

7、, SD=1時(shí)時(shí)若原狀態(tài)：若原狀態(tài)：10111001輸出保持原狀態(tài)：輸出保持原狀態(tài)：0Q1Q 0Q1Q 若原狀態(tài)：若原狀態(tài)：1Q0Q 01110110輸出保持原狀態(tài)：輸出保持原狀態(tài)：1Q0Q &a&bQQDRDS&a&bQQDRDS保持！保持！輸入輸入RD=0, SD=0時(shí)時(shí)0011輸出：全是輸出：全是1注意：注意：該狀態(tài)為不定狀態(tài)。該狀態(tài)為不定狀態(tài)。&a&bQQDRDS輸入輸入RD=0, SD=0時(shí)時(shí)1111輸出：搶翻輸出：搶翻 當(dāng)當(dāng)RD、SD同時(shí)由同時(shí)由0變?yōu)樽優(yōu)?時(shí)，翻轉(zhuǎn)快的門輸出變?yōu)闀r(shí)，翻轉(zhuǎn)快的門輸出變?yōu)?，另一個(gè)不得翻轉(zhuǎn)。因此，該狀態(tài)為

8、不定狀態(tài)。另一個(gè)不得翻轉(zhuǎn)。因此，該狀態(tài)為不定狀態(tài)。&a&bQQDRDS輸入輸入RD=1, SD=1時(shí)時(shí)1111&a&bQQDRDS0110 邏輯函數(shù)表達(dá)式：邏輯函數(shù)表達(dá)式：nDDnRSQQ10DDRS約束條件約束條件&a&bQQDRDS基本基本RS鎖存器的功能表鎖存器的功能表Qn -初態(tài)初態(tài) Qn+1 -次態(tài)次態(tài)不定不定0011 010 0 00 0 10 1 0 0 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1Qn+1RD SD Qn 復(fù)位端復(fù)位端置位端置位端QDRDSQ邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)0100011110 RDSD Qn111XXDSnDR

9、 Q工作波形工作波形 SD RD Q Q 置置 1 置置 0 小結(jié)小結(jié)1. 與非門基本與非門基本RS鎖存器是雙穩(wěn)態(tài)器件，只要令鎖存器是雙穩(wěn)態(tài)器件，只要令RD=SD=1，鎖存器即保持原態(tài)。穩(wěn)態(tài)情況下，鎖存器即保持原態(tài)。穩(wěn)態(tài)情況下，兩輸出互補(bǔ)。一般定義兩輸出互補(bǔ)。一般定義Q為觸發(fā)器的狀態(tài)。為觸發(fā)器的狀態(tài)。2. 在控制端加入在控制端加入負(fù)負(fù)脈沖，可以使鎖存器狀態(tài)變化。脈沖，可以使鎖存器狀態(tài)變化。SD端加入端加入負(fù)負(fù)脈沖，使脈沖，使Q=1，SD稱為稱為“置位置位”或或“置置1”端。端。RD端加入端加入負(fù)負(fù)脈沖，使脈沖，使Q=0，RD稱稱為為“復(fù)位復(fù)位”或或“清清0”端。端。1a1bQQDRDS5.2.

10、1 基本基本 RS 鎖存器鎖存器或非門或非門組成的基本組成的基本 RS 鎖存器鎖存器兩個(gè)輸入端兩個(gè)輸入端兩個(gè)輸出端兩個(gè)輸出端 邏輯函數(shù)表達(dá)式：邏輯函數(shù)表達(dá)式：nDDnRSQQ10DDRS約束條件約束條件0100011110 RDSD Qn111XXDSnQRD1a1bQQDRDS基本基本RS鎖存器的功能表鎖存器的功能表Qn -初態(tài)初態(tài) Qn+1 -次態(tài)次態(tài)011100 不定不定0 0 00 0 10 1 0 0 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1Qn+1RD SD Qn 復(fù)位端復(fù)位端置位端置位端QDRDSQ邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)工作波形工作波形 SD RD Q Q 置置 1 置置 0 小

11、結(jié)小結(jié)1. 或非門基本或非門基本RS鎖存器是雙穩(wěn)態(tài)器件，只要令鎖存器是雙穩(wěn)態(tài)器件，只要令RD=SD=0，鎖存器即保持原態(tài)。穩(wěn)態(tài)情況下，鎖存器即保持原態(tài)。穩(wěn)態(tài)情況下，兩輸出互補(bǔ)。一般定義兩輸出互補(bǔ)。一般定義Q為觸發(fā)器的狀態(tài)。為觸發(fā)器的狀態(tài)。2. 在控制端加入在控制端加入正正脈沖，可以使鎖存器狀態(tài)變化。脈沖，可以使鎖存器狀態(tài)變化。SD端加入端加入正正脈沖，使脈沖，使Q=1，SD稱為稱為“置位置位”或或“置置1”端。端。RD端加入端加入正正脈沖，使脈沖，使Q=0，RD稱稱為為“復(fù)位復(fù)位”或或“清清0”端。端。 例例 機(jī)械開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)抖動(dòng)引起的脈沖輸出。機(jī)械開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)抖動(dòng)引起的脈沖輸出。 R vO t0 t

12、1 vO t0 t1 t +5V +5V 100k A B Q 1 2 74HCT00 R S 100k S +5V +5V 消抖方案：消抖方案：與非門與非門基本基本RS鎖存器鎖存器 R S Q 消抖方案：消抖方案：與非門與非門基本基本RS鎖存器鎖存器A B RD SD100k S+5V +5V 100k Q&a&b2. 邏輯門控邏輯門控RS鎖存器鎖存器（同步同步RS鎖存器）鎖存器）cdRSE“ 同步同步 ”的含義：由使能端的含義：由使能端E（脈沖輸入端（脈沖輸入端CP）決定決定R、S能否對(duì)輸出端起控制作用。能否對(duì)輸出端起控制作用。直接清零端直接清零端直接置位端直接置位端輸出端

13、輸出端輸入端輸入端QQabRDSDRDSD1）邏輯門控邏輯門控與非門與非門RSRS鎖存器鎖存器QQRDSDabRDSDcdRSE平時(shí)常平時(shí)常為為 1平時(shí)常平時(shí)常為為 1直接清零端直接清零端直接置位端直接置位端直接清零端、置位端的處理：直接清零端、置位端的處理：E=0時(shí)時(shí)011觸發(fā)器保持原態(tài)觸發(fā)器保持原態(tài)E=1時(shí)時(shí)&a&bQQDRDS&c&dRSE11&a&bQQDRDS&c&dRSE111SR觸發(fā)器傳送數(shù)據(jù)觸發(fā)器傳送數(shù)據(jù)門控門控RS鎖存器的功能表鎖存器的功能表Qn+1 -次態(tài)次態(tài)Qn -初態(tài)初態(tài)基本基本RS鎖存器的功能表鎖存器的功

14、能表ERSQnQn+10XXX不變不變1000010011101011011111000110101110不定不定1111不定不定不定不定0011 010 0 00 0 10 1 0 0 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1Qn+1RD SD Qn RS鎖存器的功能表鎖存器的功能表 特征方程式：特征方程式：n1nQRSQ0100011110 RSQn111XXSnRQS R 0約束條件約束條件RDSDRSCQQ邏邏輯輯符符號(hào)號(hào)ERS QnQn+10XXX 不變不變1000010011101011011111000110101110 不定不定1111 不定不定RS鎖存器的功能表鎖存器的

15、功能表RSRS鎖存器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖鎖存器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖用來(lái)表示鎖存器在使能端用來(lái)表示鎖存器在使能端E作用后狀態(tài)的轉(zhuǎn)換情況作用后狀態(tài)的轉(zhuǎn)換情況01011000100001狀態(tài)狀態(tài)0狀態(tài)狀態(tài)1ERSQnQn+10XXX不變不變1000010011101011011111000110101110不定不定1111不定不定簡(jiǎn)化的功能表簡(jiǎn)化的功能表 由它的功能表可見(jiàn)：由它的功能表可見(jiàn)：在在R、S不相等時(shí)，不相等時(shí)，Q 服從于服從于 S !ERSQn+10XX不變不變100Qn10111100111不定不定例：例：畫(huà)出畫(huà)出RS鎖存器的輸出波形鎖存器的輸出波形 。假設(shè)。假設(shè)Q的初始狀的初始狀態(tài)為態(tài)為 0。ERSQ

16、Q使輸出全為使輸出全為1E撤去后撤去后狀態(tài)不定狀態(tài)不定2） 邏輯門控邏輯門控或非門或非門RS鎖存器鎖存器 R E S & & 1 1 1 1 G3 G1 G2 G4 Q4 Q3 Q Q 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu) 1R E1 1S Q Q E S R 國(guó)標(biāo)邏輯符號(hào)國(guó)標(biāo)邏輯符號(hào)簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單RS鎖存器鎖存器使能信號(hào)控制門電路使能信號(hào)控制門電路 R E S & & 1 1 1 1 G3 G1 G2 G4 Q4 Q3 Q Q 工作原理工作原理 S=0，R=0：Qn+1=Qn S=1，R=0：Qn+1=1 S=0，R=1：Qn+1=0 S=1，R=1：Qn+1= E=1：E=0：狀態(tài)發(fā)

17、生變化。狀態(tài)發(fā)生變化。 狀態(tài)不變狀態(tài)不變Q3 = S Q4 = R簡(jiǎn)化的功能表簡(jiǎn)化的功能表 由它的功能表可見(jiàn)：由它的功能表可見(jiàn)：在在R、S不相等時(shí)，不相等時(shí)，Q 服從于服從于 S !ERSQn+10XX不變不變100Qn10111100111不定不定例：例：邏輯門控邏輯門控RS鎖存器的鎖存器的E、S、R的波形如下圖虛線上邊所示，的波形如下圖虛線上邊所示，鎖存器的原始狀態(tài)為鎖存器的原始狀態(tài)為Q =0，試畫(huà)出，試畫(huà)出Q3、Q4、Q和和Q的波形的波形。 R E S & & 1 1 1 1 G3 G1 G2 G4 Q4 Q3 Q Q Q3Q4QQESR1234 同步同步 R-S 鎖存器

18、的小結(jié)鎖存器的小結(jié)1. 當(dāng)當(dāng)CP = 0 時(shí)時(shí),無(wú)論無(wú)論R、S 為何為何種取值組合，輸出端均種取值組合，輸出端均“保保持原態(tài)持原態(tài)”； 2.只有當(dāng)只有當(dāng)CP=1 時(shí)時(shí),將將c門和門和d門門打開(kāi)，控制端打開(kāi)，控制端R、S的取值的取值組合才會(huì)在輸出端有所反映，組合才會(huì)在輸出端有所反映，即有所謂即有所謂“功能表功能表”。 QQRDSDabcdRSCP邏輯邏輯符號(hào)符號(hào) 這根紅顏色的線表示一重這根紅顏色的線表示一重含義：含義：“高電平有效高電平有效”，即，即 “ 只有在時(shí)鐘只有在時(shí)鐘 CP1 時(shí)，它時(shí)，它才表現(xiàn)出應(yīng)有的邏輯功能；如才表現(xiàn)出應(yīng)有的邏輯功能；如果果CP0，輸出端，輸出端 Q 則保持原則保持原

19、狀態(tài)狀態(tài)”。QQRDSDRSC邏輯邏輯符號(hào)符號(hào) 這根綠顏色的線也表示一這根綠顏色的線也表示一重含義：重含義：“低電平有效低電平有效”，即，即 “ 只有在時(shí)鐘只有在時(shí)鐘 CP0 時(shí)，它時(shí)，它才表現(xiàn)出應(yīng)有的邏輯功能；如才表現(xiàn)出應(yīng)有的邏輯功能；如果果CP1，輸出端，輸出端 Q 則保持原則保持原狀態(tài)狀態(tài)”。QQRDSDRSC作業(yè)：作業(yè)：P237 5.2.55.2.2 D 鎖存器鎖存器1. 邏輯門控邏輯門控D鎖存器鎖存器 1D E1 Q Q E D 國(guó)標(biāo)邏輯符號(hào)國(guó)標(biāo)邏輯符號(hào) R E D & & 1 1 1 1 G3 G1 G2 G4 Q4 Q3 Q Q S 1 1 G5 邏輯電路圖邏輯電

20、路圖 R E D & & 1 1 1 1 G3 G1 G2 G4 Q4 Q3 Q Q S 1 1 G5 =SS =0 R=1D=0Q = 0D=1Q = 1E=0Q不變不變E=1= DS =1 R=0邏輯門控邏輯門控D鎖存器的功能表鎖存器的功能表置置10111置置01001保持保持不變不變不不變變0功能功能QDEQ邏輯邏輯功能功能2. 傳輸門控傳輸門控D鎖存器鎖存器 1 1 TG2 TG1 1 1 G1 G2 G4 G3 E C Q Q C C C D C C 1 1 G1 TG2 G2 Q Q TG1 D 1 1 G1 TG2 G2 Q Q TG1 D (b) 工作原理工作原

21、理(a) 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)TG1斷開(kāi)，斷開(kāi)， TG2導(dǎo)通導(dǎo)通TG1導(dǎo)通，導(dǎo)通，TG2斷開(kāi)斷開(kāi)Q = D(傳送數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù))Q 不變不變(鎖存鎖存) E=1時(shí)時(shí) C=1，C=0E=0時(shí)時(shí)C=1，C=011000110011100 1 1 TG TG 1 1 G1 TG2 G2 G4 G3 E C Q Q C C C TG1 D C C (c) 工作波形工作波形DEQQ3. D鎖存器的動(dòng)態(tài)特性鎖存器的動(dòng)態(tài)特性定時(shí)圖定時(shí)圖: :表示電路動(dòng)作過(guò)程中，對(duì)各輸入信號(hào)的表示電路動(dòng)作過(guò)程中，對(duì)各輸入信號(hào)的時(shí)間要求以及輸出對(duì)輸入信號(hào)的響應(yīng)時(shí)間。時(shí)間要求以及輸出對(duì)輸入信號(hào)的響應(yīng)時(shí)間。 D Q tSU tH tW

22、TpLH E TpHL 74HC/HCT373 八八D鎖存器鎖存器 EE 1 1 OE 1 E 1 E 1 E Q1 Q7 Q0 D1 D7 D0 1D C1 C1 1 1D C1 C1 1D C1 C1 4. 典型集成電路典型集成電路傳輸門控傳輸門控D鎖存器鎖存器“1”輸出禁止輸出禁止輸出高阻輸出高阻 傳輸控制傳輸控制74HC/HCT373的功能表的功能表OE工作模式工作模式輸輸 入入內(nèi)部鎖存器內(nèi)部鎖存器狀狀 態(tài)態(tài)輸輸 出出EDnQn傳送模式傳送模式LHLLLLHHHH鎖存鎖存LLL*LLLLH*HH禁止輸出禁止輸出H高阻高阻H高阻高阻L*和和H*表示門控電平表示門控電平LE由高變低之前瞬間

23、由高變低之前瞬間Dn的邏輯電平。的邏輯電平。5.3 觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理和工作原理5.3 觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理5.3.1 主從觸發(fā)器主從觸發(fā)器5.3.2 維持阻塞觸發(fā)器維持阻塞觸發(fā)器*5.3.3 利用傳輸延時(shí)的觸發(fā)器利用傳輸延時(shí)的觸發(fā)器5.3.4 觸發(fā)器的動(dòng)態(tài)特性觸發(fā)器的動(dòng)態(tài)特性5.3 觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理 1 1 TG TG TG2 Q C C C TG1 D C 主主鎖鎖存存器器 1 1 TG TG TG4 Q Q C C C TG3 C 從從鎖鎖存存器器 Q CP 1 C C G1 G4 G3 G2 主

24、鎖存器與從鎖存器結(jié)主鎖存器與從鎖存器結(jié)構(gòu)相同構(gòu)相同1. 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)5.3.1 主從觸發(fā)器主從觸發(fā)器TG1和和TG4的工作狀態(tài)相同的工作狀態(tài)相同TG2和和TG3的工作狀態(tài)相同的工作狀態(tài)相同由傳輸門組成的由傳輸門組成的CMOS邊沿邊沿D觸發(fā)器觸發(fā)器 2. 工作原理：工作原理：TG1導(dǎo)通，導(dǎo)通，TG2斷開(kāi)斷開(kāi)輸入信號(hào)輸入信號(hào)D 送入主鎖存器。送入主鎖存器。TG3斷開(kāi)，斷開(kāi)，TG4導(dǎo)通導(dǎo)通從鎖存器維持在原來(lái)的狀態(tài)不變。從鎖存器維持在原來(lái)的狀態(tài)不變。 (1) CP=0時(shí)時(shí): 1 1 TG TG TG2 Q C C C TG1 D C 主鎖存器主鎖存器 1 1 TG TG TG4 Q Q C C C

25、 TG3 C 從鎖存器從鎖存器 Q G1 G4 G3 G2 C =1，C=0，Q 跟隨跟隨D端的狀態(tài)變化，使端的狀態(tài)變化，使Q =D。 CP 1 C C (2) CP由由0跳變到跳變到1 :C =0，C=1， CP 1 C C 觸發(fā)器的狀態(tài)僅僅取決于觸發(fā)器的狀態(tài)僅僅取決于CP信號(hào)上升沿到達(dá)前瞬間的信號(hào)上升沿到達(dá)前瞬間的D信號(hào)信號(hào) TG3導(dǎo)通，導(dǎo)通，TG4斷開(kāi)斷開(kāi)從鎖存器從鎖存器Q 的的信號(hào)送信號(hào)送Q端。端。TG1斷開(kāi)，斷開(kāi)，TG2導(dǎo)通導(dǎo)通輸入信號(hào)輸入信號(hào)D 不能送入主鎖存器。不能送入主鎖存器。主鎖存器主鎖存器維持原態(tài)不變。維持原態(tài)不變。 2. 工作原理：工作原理： 1 1 TG TG TG2

26、Q C C C TG1 D C 主鎖存器主鎖存器 1 1 TG TG TG4 Q Q C C C TG3 C 從鎖存器從鎖存器 Q G1 G4 G3 G2 。 1 TG TG TG2 C C C TG1 D C 1 TG TG TG4 Q Q C C C TG3 C 1 G3 1 1 1 G1 1 1 1 1 RD SD CP 1 C C G4 G2 3. 典型集成電路典型集成電路 74HC/HCT74 中中D觸發(fā)器的邏輯圖觸發(fā)器的邏輯圖 74HC/HCT74的功能表的功能表DSQDSDR1QnLHHHHHLLHHQn+1DCPHHLLHLLHLHHLQDCP輸輸 出出輸輸 入入DR S C1

27、 1D R S C2 2D R 1SD 1RD 1CP 1D 1Q 1Q 2SD 2RD 2CP 2D 2Q 2Q 國(guó)標(biāo)邏輯符號(hào)國(guó)標(biāo)邏輯符號(hào)74HC/HCT74的邏輯符號(hào)和功能表的邏輯符號(hào)和功能表具有直接置具有直接置1、直接置、直接置0，正邊沿觸發(fā)的，正邊沿觸發(fā)的D功能功能觸發(fā)器觸發(fā)器1. 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)由由RS鎖存器組成的邊沿觸發(fā)器鎖存器組成的邊沿觸發(fā)器 cdQabCPghefiQRSQQ(1) CP=1時(shí)時(shí):C =0，C=1，2. 工作原理工作原理(2) CP=0時(shí)時(shí):C =1，C=0，Q由由RS決定決定 Q鎖定，并送至鎖定，并送至Q 課堂課堂作業(yè)作業(yè)：P239 5.3.1 5.3.25

28、.3.2 維持阻塞觸發(fā)器維持阻塞觸發(fā)器1. 1. 電路結(jié)構(gòu)與工作原理電路結(jié)構(gòu)與工作原理置置0維持線維持線響應(yīng)輸入響應(yīng)輸入D和和CP信號(hào)信號(hào)根據(jù)根據(jù) 確定確定觸發(fā)器的狀態(tài)觸發(fā)器的狀態(tài) RS G1 & CP Q1 & G2 G3 & & & G5 Q2 Q3 S R G4 Q4 D G6 Q Q & 響應(yīng)輸入響應(yīng)輸入D和和CP信號(hào)信號(hào)CP = 0 2、工作原理工作原理 Qn+1=QnD 信號(hào)進(jìn)入觸發(fā)器信號(hào)進(jìn)入觸發(fā)器, ,為狀態(tài)刷新作好準(zhǔn)備為狀態(tài)刷新作好準(zhǔn)備Q1 = DQ4= DD信號(hào)存于信號(hào)存于Q4G11 &CPQ1 & G2 G33

29、 & & & G5 Q2Q3 SD RD Q4 DG6 Q Q & G40 01 11 1D DD D當(dāng)當(dāng)CP 由由0 跳變?yōu)樘優(yōu)?G11 & C PQ1 & G2G33 & & & G5 Q2 Q3S R G4Q4 DG6Q Q & Dn1Q在在CP脈沖的上升沿，觸法器按此前脈沖的上升沿，觸法器按此前的的D信號(hào)刷新信號(hào)刷新0 01 1D DD D1 10 00 0D DD D當(dāng)當(dāng)CP =1時(shí)時(shí)在在CP脈沖的上升沿到來(lái)瞬間使觸發(fā)器的狀態(tài)變化脈沖的上升沿到來(lái)瞬間使觸發(fā)器的狀態(tài)變化D信號(hào)不影響信號(hào)不影響 、 的狀態(tài)，

30、的狀態(tài)，Q的狀態(tài)不變的狀態(tài)不變RS置置1維持線維持線置置0 阻塞線阻塞線G11 & C PQ1 & G2G33 & & & G5 Q2 Q3S R G4Q4 DG6Q Q & 1 11 10 01 10 01 10 0若：若：Qn=0當(dāng)當(dāng)CP =1時(shí)時(shí) 在在CP脈沖的上升沿到來(lái)脈沖的上升沿到來(lái)瞬間使觸發(fā)器的狀態(tài)變化。瞬間使觸發(fā)器的狀態(tài)變化。 D信號(hào)不影響信號(hào)不影響 、 的狀態(tài)，的狀態(tài)，Q的狀態(tài)不變。的狀態(tài)不變。RSG11 & C PQ1 & G2G33 & & & G5 Q2 Q3S R G4Q4 DG6Q

31、 Q & 0 00 01 11 11 1 1 1若：若：Qn=1當(dāng)當(dāng)CP =1在在CP脈沖的上升沿到來(lái)瞬間使觸發(fā)器的狀態(tài)變化脈沖的上升沿到來(lái)瞬間使觸發(fā)器的狀態(tài)變化D信號(hào)不影響信號(hào)不影響 、 的狀態(tài)，的狀態(tài)，Q的狀態(tài)不變的狀態(tài)不變RS置置1維持線維持線置置0 阻塞線阻塞線G11 & C PQ1 & G2G33 & & & G5 Q2 Q3S R G4Q4 DG6Q Q & 0 01 10 01 10 01 1若：若：Qn=12. 典型集成電路典型集成電路-74LS74 & CP & & & & D Q

32、 Q & SD RD S C1 1D R SD RD CP D Q Q D Q tSU tH tW tPLH CP tPHL Tcmin Q tPHL tPLH 5.3.4 觸發(fā)器的動(dòng)態(tài)特性觸發(fā)器的動(dòng)態(tài)特性 C1 1D Q Q D C 動(dòng)態(tài)特性動(dòng)態(tài)特性: 反映其觸發(fā)器對(duì)輸入信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)間的時(shí)間要求，反映其觸發(fā)器對(duì)輸入信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)間的時(shí)間要求，以及輸出狀態(tài)對(duì)時(shí)鐘信號(hào)響應(yīng)的延遲時(shí)間。以及輸出狀態(tài)對(duì)時(shí)鐘信號(hào)響應(yīng)的延遲時(shí)間。 建立時(shí)間建立時(shí)間保持時(shí)間保持時(shí)間脈沖寬度脈沖寬度傳輸延時(shí)時(shí)間傳輸延時(shí)時(shí)間傳輸延時(shí)時(shí)間傳輸延時(shí)時(shí)間 D Q tSU tH tW tPLH CP tPHL Tcmin Q

33、 tPHL tPLH 5.3.4 觸發(fā)器的動(dòng)態(tài)特性觸發(fā)器的動(dòng)態(tài)特性動(dòng)態(tài)特性動(dòng)態(tài)特性: 反映其觸發(fā)器對(duì)輸入信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)間的時(shí)間要求，反映其觸發(fā)器對(duì)輸入信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)間的時(shí)間要求，以及輸出狀態(tài)對(duì)時(shí)鐘信號(hào)響應(yīng)的延遲時(shí)間。以及輸出狀態(tài)對(duì)時(shí)鐘信號(hào)響應(yīng)的延遲時(shí)間。 保持時(shí)間保持時(shí)間tH ：保證保證D狀態(tài)可靠地傳送到狀態(tài)可靠地傳送到Q 建立時(shí)間建立時(shí)間tSU ：保證與保證與D 相關(guān)的電路建立起穩(wěn)定相關(guān)的電路建立起穩(wěn)定的狀態(tài)，使觸發(fā)器狀態(tài)的狀態(tài)，使觸發(fā)器狀態(tài)得得到正確的轉(zhuǎn)換。到正確的轉(zhuǎn)換。觸發(fā)脈沖寬度觸發(fā)脈沖寬度tW ：保保證內(nèi)部各門正確翻轉(zhuǎn)。證內(nèi)部各門正確翻轉(zhuǎn)。最高觸發(fā)頻率最高觸發(fā)頻率fcmax ：觸發(fā)器

34、內(nèi)部都要完成一系觸發(fā)器內(nèi)部都要完成一系列動(dòng)作，需要一定的時(shí)間列動(dòng)作，需要一定的時(shí)間延遲，所以對(duì)于延遲，所以對(duì)于CP最高工最高工作頻率有一個(gè)限制。作頻率有一個(gè)限制。傳輸延遲時(shí)間傳輸延遲時(shí)間t tPLHPLH和和t tPHLPHL ：時(shí)鐘脈沖時(shí)鐘脈沖CP上升沿至輸出端新上升沿至輸出端新?tīng)顟B(tài)穩(wěn)定建立起來(lái)的時(shí)間狀態(tài)穩(wěn)定建立起來(lái)的時(shí)間 D Q tSU tH tW tPLH CP tPHL Tcmin Q tPHL tPLH 5.4 觸發(fā)器的邏輯功能觸發(fā)器的邏輯功能5.4.1 D 觸發(fā)器觸發(fā)器 5.4 觸發(fā)器的邏輯功能觸發(fā)器的邏輯功能5.4.2 JK 觸發(fā)器觸發(fā)器 5.4.4 SR 觸發(fā)器觸發(fā)器 5.4.

35、5 D 觸發(fā)器功能的轉(zhuǎn)換觸發(fā)器功能的轉(zhuǎn)換 5.4.3 T 觸發(fā)器觸發(fā)器 5.4 觸發(fā)器的邏輯功能觸發(fā)器的邏輯功能不同邏輯功能的觸發(fā)器國(guó)際邏輯符號(hào)不同邏輯功能的觸發(fā)器國(guó)際邏輯符號(hào) 1D C1 Q Q D CP D 觸發(fā)器觸發(fā)器 1J C1 1K Q Q J CP K JK 觸發(fā)器觸發(fā)器 1T C1 Q Q T CP T 觸發(fā)器觸發(fā)器 1S C1 1R Q Q S CP R RS 觸發(fā)器觸發(fā)器5.4.1 D 觸發(fā)器觸發(fā)器 1. 特性表特性表 DQn Qn+10000101011112. 特性方程特性方程Qn+1 = D 3. 狀態(tài)圖狀態(tài)圖DQn+10011簡(jiǎn)化特性表簡(jiǎn)化特性表 001101DCP正

36、沿正沿處翻轉(zhuǎn)處翻轉(zhuǎn)RDSDDCQQ邏輯符號(hào)邏輯符號(hào):CPDQQ例：例：畫(huà)出畫(huà)出D觸發(fā)器的輸出波形。觸發(fā)器的輸出波形。 1D C1 Q Q D CP 3.狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖1.特性表特性表 2.特性方程特性方程 0 1 0 0 1 1 0 1 J 1 KQn 0 00 01 11 10 5.4.2 JK 觸發(fā)器觸發(fā)器 10010000, 110110, 1101nn1nQKQJQJK 翻翻 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)10011111 置置 111010011 置置 000011100狀態(tài)不變狀態(tài)不變01010000 說(shuō)說(shuō) 明明Qn+1QnKJJ K Qn+1 0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 1 1 nQ簡(jiǎn)化的

37、功能表簡(jiǎn)化的功能表JK觸發(fā)器的功能小結(jié)：觸發(fā)器的功能小結(jié)：1. 當(dāng)當(dāng)J=0、K=0時(shí)，具有保持功能（輸出不變）；時(shí)，具有保持功能（輸出不變）；2. 當(dāng)當(dāng)J=1、K=1時(shí)，具有翻轉(zhuǎn)功能（輸出變反）時(shí)，具有翻轉(zhuǎn)功能（輸出變反） ；3. 當(dāng)當(dāng)J=0、K=1時(shí)，具有復(fù)位功能（輸出為時(shí)，具有復(fù)位功能（輸出為0）；）； 4. 當(dāng)當(dāng)J=1、K=0時(shí)，具有置位功能（輸出為時(shí)，具有置位功能（輸出為1）。）。00不變，不變，11變；變；JK不等看不等看J?？跊Q：口決：時(shí)序圖時(shí)序圖JQCPKJQ 保持保持變變QQKJC 例例1：設(shè)下降沿觸發(fā)的設(shè)下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器時(shí)鐘脈沖和觸發(fā)器時(shí)鐘脈沖和J、K信號(hào)的波形信號(hào)的波形如圖所示，試畫(huà)出輸出端如圖所示，試畫(huà)出輸出端Q的波形。設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為的波形。設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為0。CPJKQ0QQKJCJK QQCPQ2JK QQCPQ1CP例例2：假設(shè)初始狀態(tài)假設(shè)初始狀態(tài) Q