第5章觸發(fā)器1

1、1第五章第五章 觸觸 發(fā)發(fā) 器器Chapter5 FlipFlops2信息時代信息時代比特時代比特時代比特比特信息信息的的DNA:信息數(shù)字化為01110001101001000101的二進制序列，其中每1位就是1個比特。文字文字網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)比特時代比特時代3比特如何存儲？比特如何存儲？日常接觸到的：硬盤、光盤、日常接觸到的：硬盤、光盤、U U盤、內(nèi)存條等。盤、內(nèi)存條等。記憶元件可以是：記憶元件可以是：磁芯，磁芯，半導(dǎo)體觸發(fā)器半導(dǎo)體觸發(fā)器；MOSMOS電路等。電路等。4第五章第五章 觸發(fā)器觸發(fā)器Chapter 5 Flip-Flops 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 第二節(jié)第二節(jié) 觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與動作特點

2、觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與動作特點 5.2.1 基本基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器 5.2.2 同步觸發(fā)器同步觸發(fā)器 5.2.3 主從觸發(fā)器主從觸發(fā)器 5.2.4 邊沿觸發(fā)器邊沿觸發(fā)器 5.2.5 CMOS觸發(fā)器觸發(fā)器 第三節(jié)第三節(jié) 觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法 第四節(jié)第四節(jié) 觸發(fā)器應(yīng)用舉例觸發(fā)器應(yīng)用舉例55.1 概述概述 數(shù)字電路中，有時需要使用具有記憶功能的數(shù)字電路中，有時需要使用具有記憶功能的基本邏輯單元基本邏輯單元, 這種邏輯單元叫做這種邏輯單元叫做觸發(fā)器觸發(fā)器。 觸發(fā)器觸發(fā)器是構(gòu)成時序邏輯電路的是構(gòu)成時序邏輯電路的基本電路基本電路，是，是聯(lián)系組合邏輯電路和時序邏輯電路的聯(lián)系

3、組合邏輯電路和時序邏輯電路的橋梁橋梁。數(shù)字電路分為數(shù)字電路分為: 組合邏輯電路組合邏輯電路和和時序邏輯電路時序邏輯電路兩大類。兩大類。組合邏輯電路的基本單元是組合邏輯電路的基本單元是基本門。基本門。時序邏輯電路的基本單元是時序邏輯電路的基本單元是觸發(fā)器。觸發(fā)器。6什么是觸發(fā)器什么是觸發(fā)器？能夠存儲能夠存儲1 1位二值信號位二值信號(0(0，1)1)的基本單元電的基本單元電路統(tǒng)稱為路統(tǒng)稱為觸發(fā)器觸發(fā)器。HOW?觸發(fā)器觸發(fā)器的基本的基本特點特點1、具有、具有兩個兩個能自行保持的能自行保持的穩(wěn)穩(wěn)定狀態(tài)定狀態(tài)表示邏輯狀態(tài)的表示邏輯狀態(tài)的0和和1；2、根據(jù)不同的輸入信號可以、根據(jù)不同的輸入信號可以置成置

4、成 1 或或 0狀態(tài)狀態(tài)。5.1 概述概述7分分 析析&QQSDRDYDDSSQ1DDDDDSRSRQRY依然是直入直出的組合邏輯電路，依然是直入直出的組合邏輯電路，無記憶功能。無記憶功能。8&QQSDRD Q 端、端、Q 端為兩個端為兩個互補互補的輸出端的輸出端 ；Q =1, Q = 0，定義為，定義為1態(tài)；態(tài)；基本基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器Q =0, Q = 1，0態(tài)；態(tài)；分分 析析9(一一)按按電路結(jié)構(gòu)形式電路結(jié)構(gòu)形式不同可分為：不同可分為： 基本觸發(fā)器基本觸發(fā)器 同步觸發(fā)器同步觸發(fā)器 主從觸發(fā)器主從觸發(fā)器 維持阻塞觸發(fā)器維持阻塞觸發(fā)器 CMOS邊沿觸發(fā)器邊沿觸發(fā)器(二二)按按邏輯功能邏輯功能

5、分為：分為： RS、JK、D、T、T 等等(三三)按按存儲數(shù)據(jù)的原理存儲數(shù)據(jù)的原理不同可分為：不同可分為： 靜態(tài)觸發(fā)器靜態(tài)觸發(fā)器 和和 動態(tài)觸發(fā)器動態(tài)觸發(fā)器 二、觸發(fā)器的分類二、觸發(fā)器的分類靠電路狀態(tài)的自鎖靠電路狀態(tài)的自鎖通過在通過在MOS管柵極輸管柵極輸入電容上存儲電荷入電容上存儲電荷5.1 概述概述10三、三、觸發(fā)器的觸發(fā)方式觸發(fā)器的觸發(fā)方式 (觸發(fā)器狀態(tài)變化時間的控制條件觸發(fā)器狀態(tài)變化時間的控制條件)直接觸發(fā)直接觸發(fā)：沒有觸發(fā)控制約束，激勵變化時觸：沒有觸發(fā)控制約束，激勵變化時觸發(fā)器狀態(tài)立即變化。發(fā)器狀態(tài)立即變化。電平觸發(fā)電平觸發(fā)：觸發(fā)控制為開關(guān)電平信號：觸發(fā)控制為開關(guān)電平信號E，E為為

6、有效電平時，觸發(fā)器狀態(tài)根據(jù)激勵信號改變。有效電平時，觸發(fā)器狀態(tài)根據(jù)激勵信號改變。邊沿觸發(fā)邊沿觸發(fā)：觸發(fā)控制為時鐘脈沖信號：觸發(fā)控制為時鐘脈沖信號CP (Clock Pulse)，觸發(fā)器狀態(tài)只在，觸發(fā)器狀態(tài)只在CP的有效沿的有效沿(01上升沿上升沿 或或 10下降沿下降沿) 瞬間變化。瞬間變化。5.1 概述概述11 當控制條件滿足時，觸發(fā)器當控制條件滿足時，觸發(fā)器新新的輸出與激的輸出與激勵輸入勵輸入X及及原原輸出的邏輯關(guān)系輸出的邏輯關(guān)系:Qn+1 = F(X, Qn)次態(tài)次態(tài)Qn+1觸發(fā)器變化后的新狀態(tài)；觸發(fā)器變化后的新狀態(tài)；現(xiàn)態(tài)現(xiàn)態(tài)Qn 觸發(fā)器變化前的原狀態(tài)觸發(fā)器變化前的原狀態(tài)5.1 概述概述

7、四、觸發(fā)器的特性方程四、觸發(fā)器的特性方程125.1 概述概述四、觸發(fā)器的特性方程四、觸發(fā)器的特性方程當控制條件滿足時，觸發(fā)器的新狀態(tài)可以是：當控制條件滿足時，觸發(fā)器的新狀態(tài)可以是：置位：置位：Qn+1=“1”復(fù)位：復(fù)位：Qn+1=“0”保持：保持： Qn+1= Qn (與原來的狀態(tài)相同與原來的狀態(tài)相同)翻轉(zhuǎn)：翻轉(zhuǎn)： Qn+1= Qn (與原來的狀態(tài)相反與原來的狀態(tài)相反)135.2 觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與動作特點觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與動作特點&QQSDRD Q 端、端、Q 端為兩個端為兩個互補互補的輸出端的輸出端 ；Q =1, Q = 0，定義為，定義為1態(tài)；態(tài)；基本基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器Q =0, Q

8、= 1，0態(tài)；態(tài)；5.2.1 基本基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器(Basic RS Flip-Flop)14基本基本RS-FF的特性表的特性表 1100111101010111100010100001*0011*DSDRnQ1nQ011置1&QQSDRD0保保持持置置 1一、工作原理一、工作原理(0觸發(fā)有效觸發(fā)有效)&QQSDRD110原態(tài)1保持1015基本基本RS-FF的特性表的特性表 1100111101010111100010100001*0011*DSDRnQ1nQ保保持持置置 1001清0&QQSDRD1清清 011保持&QQSDRD原態(tài)0101一、工作原理一、工作原理(0觸發(fā)有效觸發(fā)有效)1

9、6基本基本RS-FF的特性表的特性表 1100111101010111100010100001*0011*DSDRnQ1nQ保保持持置置 1清清 000不允許&QQSDRD11不不定定* 的0狀態(tài)同時消失后狀態(tài)不定DSDR一、工作原理一、工作原理(0觸發(fā)有效觸發(fā)有效)17不允許輸入同時為不允許輸入同時為0，若，若0態(tài)同時消失，次態(tài)不定。態(tài)同時消失，次態(tài)不定。DSDRQQ0011111101延時短延時短00態(tài)態(tài)5.2.1 基本基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器18DSDRQQ0011111110延時短延時短0不允許同時為不允許同時為0，若同時為，若同時為0，次態(tài)不定。，次態(tài)不定。1態(tài)態(tài)5.2.1 基本基本RS

10、觸發(fā)器觸發(fā)器19與非門構(gòu)成的基本與非門構(gòu)成的基本RS-FF的邏輯圖的邏輯圖 二、邏輯圖及特性表二、邏輯圖及特性表DSDRQQ基本基本RS-FF的特性表的特性表 1100111101010111100010100001*0011*DSDRnQ1nQ* 的0狀態(tài)同時消失后狀態(tài)不定DSDR5.2.1 基本基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器20Qn+10001111001001110DDRSQn01RSQRSQnn次態(tài)方程：次態(tài)方程：三、特性表（真值表）三、特性表（真值表）SD RD 0 1 不允許1*1置 1 清 00Qn保 持Qn+1說 明0 0 1 0 1 1 5.2.1 基本基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器21四、動作

11、特點四、動作特點 由于觸發(fā)信號直接加在輸出門的輸入端，所由于觸發(fā)信號直接加在輸出門的輸入端，所以在輸入信號的全部時間里，都能以在輸入信號的全部時間里，都能直接直接改變輸出改變輸出端端 Q 和和 Q 的狀態(tài)。的狀態(tài)。直接觸發(fā)直接觸發(fā)DSDRQQ5.2.1 基本基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器22與非門構(gòu)成的基本與非門構(gòu)成的基本RS-FF五、邏輯符號五、邏輯符號與非門構(gòu)成：與非門構(gòu)成：0 觸發(fā)有效觸發(fā)有效SD 端端是置是置1端端RD 端端是清是清0端端5.2.1 基本基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器D直接直接23例例1：已知基本已知基本RS-FF中中 和和 的電壓波形如的電壓波形如下圖所示，試畫出下圖所示，試畫出Q和和

12、端對應(yīng)的電壓波形端對應(yīng)的電壓波形(令令 )。DSDRQ0nQ解：解：24思思 考考 題題 1. 已知已知R、S是與非門構(gòu)成的基本是與非門構(gòu)成的基本RS觸觸發(fā)器的輸入端，則約束條件為發(fā)器的輸入端，則約束條件為( )。(A). RS = 0 (B). RS = 1(C). R+S = 0 (D). R+S = 1D2. 能否用或非門構(gòu)成基本能否用或非門構(gòu)成基本RS觸發(fā)器？特觸發(fā)器？特性方程是？有沒有約束條件？性方程是？有沒有約束條件？25DSDRnQ1nQ0 00 00 00 00 00 01 11 11 11 10 00 00 01 11 11 10 00 01 11 10 01 10 00 0

13、1 11 11 11 10 01 1*0*0二、或非門構(gòu)成的基本二、或非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器 (簡簡)或非門構(gòu)成的基本或非門構(gòu)成的基本RS-FF的邏輯圖和圖形符號的邏輯圖和圖形符號 或非門構(gòu)成的基本或非門構(gòu)成的基本RS-FF的真值表的真值表(特性表特性表) 保持保持置置1置置0不定不定1 觸發(fā)有效觸發(fā)有效，SD 端端是置是置1端，端，RD 端端是清是清0端，端，注：注： SD和和RD的的1狀態(tài)同時消失后狀態(tài)同時消失后狀態(tài)將不定。狀態(tài)將不定。 26SD(SD)端叫做端叫做直接直接置位端；置位端；因此：因此：動作特點動作特點 由于觸發(fā)信號直接加在輸出門的輸入端，所以在輸入信由于觸發(fā)信號直接

14、加在輸出門的輸入端，所以在輸入信號的全部時間里，都能號的全部時間里，都能直接直接改變輸出端改變輸出端 Q 和和 Q 的狀態(tài)。的狀態(tài)。RD(RD)端叫做端叫做直接直接復(fù)位端。復(fù)位端。用用D作腳標作腳標5.2.1 基本基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器(Basic RS Flip-Flop)D = Direct 直接直接27基本基本RS觸發(fā)器的特點：觸發(fā)器的特點： 電路簡單，電路簡單，直接置位、復(fù)位直接置位、復(fù)位，操作方便。，操作方便?；净綬S觸發(fā)器經(jīng)常用于觸發(fā)器經(jīng)常用于鍵盤輸入、消除開關(guān)噪聲鍵盤輸入、消除開關(guān)噪聲等場所。等場所。5.2.1 基本基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器(Basic RS Flip-Flop)例

15、例2：鍵盤消抖示例鍵盤消抖示例28如何存儲、處理多位？如何存儲、處理多位？用用多個觸發(fā)器多個觸發(fā)器存儲多位數(shù)據(jù)。存儲多位數(shù)據(jù)。引入引入同步信號同步信號使多個觸發(fā)器同時工作。使多個觸發(fā)器同時工作。時鐘脈沖時鐘脈沖時鐘信號時鐘信號，簡稱簡稱時鐘時鐘，用用CP (Clock Pulse)表示。表示。時鐘是系統(tǒng)的時鐘是系統(tǒng)的“脈搏脈搏”。tCP295.2.2 同步觸發(fā)器同步觸發(fā)器(Synchronous Flip-Flop)這種利用同步信號同時進行工作的觸發(fā)器稱為：這種利用同步信號同時進行工作的觸發(fā)器稱為：同步觸發(fā)器同步觸發(fā)器，又稱為：又稱為：“時鐘觸發(fā)器時鐘觸發(fā)器”，即：時鐘控制的即：時鐘控制的 電

16、平觸發(fā)器電平觸發(fā)器 。電平觸發(fā)電平觸發(fā)30G1、G2 門構(gòu)成基本門構(gòu)成基本RS 觸發(fā)器，觸發(fā)器，&QQSDRD&CPRSG1G2G3G41. 同步同步RS觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)一、電路結(jié)構(gòu)與工作原理一、電路結(jié)構(gòu)與工作原理G3、G4 門構(gòu)成輸入控制電路。門構(gòu)成輸入控制電路。同步同步RS觸發(fā)器觸發(fā)器5.2.2 同步觸發(fā)器同步觸發(fā)器(Synchronous Flip-Flop)312.工作原理工作原理 ( 1 觸發(fā)有效觸發(fā)有效) CP=0 時，時，G3、G4 門封鎖，觸發(fā)信號不起作用。門封鎖，觸發(fā)信號不起作用。 CP=1, 在在 S 端觸發(fā)時端觸發(fā)時, Q=1 CP=1, 在在 R 端端

17、觸發(fā)時觸發(fā)時 Q=0 11111111000000CP=1 時，時，G3、G4 門打開，觸發(fā)信號可加到基本觸發(fā)器上。門打開，觸發(fā)信號可加到基本觸發(fā)器上。&QQ&CPRSG1G2G3G4&QQ&CPRSG1G2G3G4一、電路結(jié)構(gòu)與工作原理一、電路結(jié)構(gòu)與工作原理 同步觸發(fā)器同步觸發(fā)器323. 特性表特性表(1觸發(fā)有效觸發(fā)有效)CP R S QCP R S Qn n+ +1 10 01 11 11 10 00 00 0 1 11 1 0 01 11 11 10 0Q Qn nQ Qn nX XX X1 1* *1 1不允許不允許置置 1 1 清清 0 0保保 持持說說 明明保保 持持01RSQRS

18、Qnn4. 幾點說明幾點說明1) 圖示同步圖示同步RS 觸發(fā)器為觸發(fā)器為 1 觸發(fā)有效；觸發(fā)有效；2) 表中表中*表示表示:若若 R,S 端同時觸發(fā)，則當端同時觸發(fā)，則當 R ,S 端端的觸發(fā)信號同時消失時，電路的次態(tài)不定；的觸發(fā)信號同時消失時，電路的次態(tài)不定；3) 輸入端的約束條件為輸入端的約束條件為 RS = 0。一、電路結(jié)構(gòu)與工作原理一、電路結(jié)構(gòu)與工作原理 同步觸發(fā)器同步觸發(fā)器335. 邏輯符號邏輯符號1S1RQSRQC1CP一、電路結(jié)構(gòu)與工作原理一、電路結(jié)構(gòu)與工作原理 同步觸發(fā)器同步觸發(fā)器34 在使用同步在使用同步RS-FF時，有時還需要在時，有時還需要在CP信號到來信號到來之前將觸發(fā)

19、器預(yù)先置成指定的狀態(tài)，為此在實用的同之前將觸發(fā)器預(yù)先置成指定的狀態(tài)，為此在實用的同步步RS-FF電路上往往還設(shè)有專門的電路上往往還設(shè)有專門的異步置位輸入端異步置位輸入端和和異步復(fù)位輸入端異步復(fù)位輸入端。其邏輯圖和圖形符號如下所示。其邏輯圖和圖形符號如下所示。實用同步實用同步RS-FF的邏輯圖和邏輯符號的邏輯圖和邏輯符號 CP=035異步置位端異步置位端異步復(fù)位端異步復(fù)位端R1S1RQSQC1CPRDSD觸發(fā)器在觸發(fā)器在CP控制下正常工作時應(yīng)使控制下正常工作時應(yīng)使 SD、RD 處于高電平。處于高電平。異步置位輸入端和異步復(fù)位輸入端異步置位輸入端和異步復(fù)位輸入端36動作特點：動作特點：在在 CP

20、= 1 的全部時間里，的全部時間里，R、S 端端信號的變化都將引起觸發(fā)器輸出狀態(tài)的變化。信號的變化都將引起觸發(fā)器輸出狀態(tài)的變化。 1 2SRQCP三、輸出電壓波形舉例三、輸出電壓波形舉例RD二二. 動作特點動作特點缺點：缺點：抗干擾能力差。抗干擾能力差。干擾信號干擾信號跳變跳變5.2.2 同步觸發(fā)器同步觸發(fā)器(Synchronous Flip-Flop)37解：解：例例2 2：已知同步已知同步RS-FF的的CP、S、R的波形，且的波形，且 , 試畫出試畫出Q、 的波形。的波形。1nQQ38二、同步二、同步D觸發(fā)器觸發(fā)器同步同步D-FF的邏輯圖的邏輯圖 同步同步D-FF的特性表的特性表CPD說明

21、0 x00保持111000送0101101送111nQ1nQ 為了為了從根本上避免同步從根本上避免同步RS觸發(fā)器觸發(fā)器R、S同時為同時為1的情況的情況出現(xiàn)，出現(xiàn)，可以在可以在R和和S之間接一非門。這種單輸入的之間接一非門。這種單輸入的FF叫做同步叫做同步D觸發(fā)觸發(fā)器器(又稱又稱D鎖存器鎖存器)，其邏輯圖和特性表如下所示：，其邏輯圖和特性表如下所示：特性方程為：特性方程為：DQn139同步同步D-FF的慣用符號和國標符號的慣用符號和國標符號 同步同步D-FF的邏輯功能是的邏輯功能是：CP到來時到來時 (CP=1)，將，將輸入數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)D存入觸發(fā)器，存入觸發(fā)器，CP過后過后 (CP=0)，觸發(fā)器

22、保，觸發(fā)器保存該數(shù)據(jù)不變，存該數(shù)據(jù)不變，直到下一個直到下一個CP到來時，才將新的數(shù)到來時，才將新的數(shù)據(jù)存入觸發(fā)器而改變原存數(shù)據(jù)。據(jù)存入觸發(fā)器而改變原存數(shù)據(jù)。 正常工作時要求：正常工作時要求：CP=1期間期間D端數(shù)據(jù)保持不變。端數(shù)據(jù)保持不變。二、同步二、同步D觸發(fā)器觸發(fā)器40三、同步三、同步JK觸發(fā)器觸發(fā)器同步同步JK-FF的邏輯圖的邏輯圖 同步同步JK-FF的特性表的特性表CPJ K說明0X X00保持保持1110 0 001110 100置置01011 001置置11111 101翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)10nQ1nQ 同步同步JK-FF解決了同步解決了同步RS-FF輸入控制端輸入控制端 S=R=1 時觸時

23、觸發(fā)器的新狀態(tài)不確定的問題發(fā)器的新狀態(tài)不確定的問題。JK-FF的的J端相當于置端相當于置“1”(S)端，端，K端相當于置端相當于置“0” (R)端。端。41同步同步JK-FF的慣用符號和國標符號的慣用符號和國標符號 由同步由同步JK-FF的特性表可知：的特性表可知： 1、當、當J=K=1時，時， ，觸發(fā)器處于，觸發(fā)器處于翻翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，其余情況同同步狀態(tài)，其余情況同同步RS-FF一樣。一樣。nnQQ1nnnQKQJQ1三、同步三、同步JK觸發(fā)器觸發(fā)器2、同步、同步JK-FF的特性方程為：的特性方程為：42同步同步T-FF的邏輯圖的邏輯圖 同步同步T-FF的特性表的特性表四、同步四、同步T 和和

24、T 觸發(fā)器觸發(fā)器CPT說明0X00保持保持111000111101翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)10nQ1nQJ=K=T 將將JK-FF的的J端和端和K端連在一起，即得到端連在一起，即得到 T觸發(fā)器觸發(fā)器，其邏輯圖和特性表如下所示：其邏輯圖和特性表如下所示：43同步同步T-FF的慣用符號和國標符號的慣用符號和國標符號 若若將將T輸入端恒接高電平，則成為輸入端恒接高電平，則成為T 觸發(fā)器觸發(fā)器。T-FF的特性方程為：的特性方程為： 由同步由同步T-FF的特性表或?qū)⒌奶匦员砘驅(qū)?J=K=T 代入代入 JK-FF 的特性方程可得同步的特性方程可得同步T-FF的特性方程為：的特性方程為：nnnQTQTQ1nnQQ1四、同步

25、四、同步T 和和 T 觸發(fā)器觸發(fā)器44五、同步觸發(fā)器的空翻現(xiàn)象五、同步觸發(fā)器的空翻現(xiàn)象(一一) 同步觸發(fā)器的觸發(fā)方式同步觸發(fā)器的觸發(fā)方式 上述四種功能的同步觸發(fā)器均屬于上述四種功能的同步觸發(fā)器均屬于電平觸電平觸發(fā)方式發(fā)方式。 電平觸發(fā)方式有電平觸發(fā)方式有高電平觸發(fā)高電平觸發(fā)和和低電平觸發(fā)低電平觸發(fā)兩種。兩種。45五、同步觸發(fā)器的空翻現(xiàn)象五、同步觸發(fā)器的空翻現(xiàn)象(二二)同步觸發(fā)器的空翻同步觸發(fā)器的空翻 在同步觸發(fā)器在同步觸發(fā)器CP為高電平期間，輸入信號發(fā)為高電平期間，輸入信號發(fā)生多次變化，觸發(fā)器也會發(fā)生相應(yīng)的多次翻轉(zhuǎn)。生多次變化，觸發(fā)器也會發(fā)生相應(yīng)的多次翻轉(zhuǎn)。同步同步D-FF的空翻現(xiàn)象的空翻現(xiàn)象

26、46 這種這種在在CP為高電平期間，因輸入信號變化而為高電平期間，因輸入信號變化而引起觸發(fā)器狀態(tài)變化引起觸發(fā)器狀態(tài)變化多于一次多于一次的現(xiàn)象，稱為的現(xiàn)象，稱為觸發(fā)觸發(fā)器的空翻器的空翻。 由于空翻問題，同步觸發(fā)器只能用于數(shù)據(jù)的鎖由于空翻問題，同步觸發(fā)器只能用于數(shù)據(jù)的鎖存，而存，而不能實現(xiàn)不能實現(xiàn)計數(shù)、移位、存儲等功能。計數(shù)、移位、存儲等功能。 五、同步觸發(fā)器的空翻現(xiàn)象五、同步觸發(fā)器的空翻現(xiàn)象475.2.3 主從觸發(fā)器主從觸發(fā)器(Master-Slave Flip-flop) 為了提高觸發(fā)器工作的可靠性，希望為了提高觸發(fā)器工作的可靠性，希望在每個在每個CP周期里輸出端的狀態(tài)只改變一次周期里輸出端的

27、狀態(tài)只改變一次。 主從結(jié)構(gòu)的觸發(fā)器主從結(jié)構(gòu)的觸發(fā)器是在同步觸發(fā)器的基礎(chǔ)上設(shè)計的。是在同步觸發(fā)器的基礎(chǔ)上設(shè)計的。 為了克服空翻，又產(chǎn)生了無空翻的為了克服空翻，又產(chǎn)生了無空翻的主從觸發(fā)主從觸發(fā)器器和和邊沿觸發(fā)器邊沿觸發(fā)器等新的觸發(fā)器結(jié)構(gòu)形式。等新的觸發(fā)器結(jié)構(gòu)形式。48一、主從一、主從RS-FF(一一)電路結(jié)構(gòu)與工作原理電路結(jié)構(gòu)與工作原理 主從主從RS觸發(fā)器由觸發(fā)器由兩個兩個同樣的同樣的同步同步RS觸發(fā)器觸發(fā)器組成，組成，但它們的但它們的時鐘信號相位相反時鐘信號相位相反。其結(jié)構(gòu)框圖和圖形符。其結(jié)構(gòu)框圖和圖形符號如下所示：號如下所示：主從主從RS-FF的結(jié)構(gòu)框圖和圖形符號的結(jié)構(gòu)框圖和圖形符號 5.2.

28、3 主從觸發(fā)器主從觸發(fā)器(Master-Slave Flip-Flop)49CP G7、G8 G3、G4 工工 作作 情情 況況CP=1 時時CP=0 時時打打 開開封封 鎖鎖封封 鎖鎖打打 開開主觸發(fā)器工作主觸發(fā)器工作從觸發(fā)器保持從觸發(fā)器保持從觸發(fā)器工作從觸發(fā)器工作 主觸發(fā)器保持主觸發(fā)器保持2、工作原理、工作原理Q的狀態(tài)根據(jù)的狀態(tài)根據(jù)R、S端的觸發(fā)情況改變端的觸發(fā)情況改變Q = Q注意：注意：在在CP的一個變化周期中，觸發(fā)器輸出狀態(tài)只改變一次。的一個變化周期中，觸發(fā)器輸出狀態(tài)只改變一次。50主從主從RS-FF特性表特性表幾點說明幾點說明1)圖示主從圖示主從RS 觸發(fā)器觸發(fā)器 1 觸發(fā)有效；觸

29、發(fā)有效；2)表中表中*表示：若表示：若 R、S 端同時觸發(fā)，端同時觸發(fā)，則在則在CP回到回到0后后,輸出狀態(tài)不定；輸出狀態(tài)不定；3)輸入端的約束條件為輸入端的約束條件為 RS = 0。 CP R S Q CP R S Qn n+ +1 1X X0 00 00 10 11 01 01 11 1X XX XQ Qn n1 10 01 1* *Q Qn n51 101010010110封鎖封鎖打開打開打開打開封鎖封鎖主從主從RS-FFRS-FF的邏輯圖的邏輯圖 52 011001010101封鎖封鎖打開打開打開打開封鎖封鎖主從主從RS-FFRS-FF的邏輯圖的邏輯圖 53 主從主從RS-FFRS-F

30、F的邏輯圖的邏輯圖 11101*1*01011*1*封鎖封鎖打開打開打開打開封鎖封鎖54 但由于主觸發(fā)器本身仍是一個同步但由于主觸發(fā)器本身仍是一個同步RS觸發(fā)器，所觸發(fā)器，所以在以在CP=1期間期間 和和 狀態(tài)仍然會隨狀態(tài)仍然會隨S、R狀態(tài)的變狀態(tài)的變化而多次變化，而且仍需遵守約束條件化而多次變化，而且仍需遵守約束條件 SR=0 ，且，且其特性方程仍為：其特性方程仍為：QQnnQRSQ15.2.3 主從觸發(fā)器主從觸發(fā)器(Master-Slave Flip-Flop) 從從同步同步RS觸發(fā)器觸發(fā)器 到到 主從主從RS觸發(fā)器觸發(fā)器 這一演變，這一演變，克克服了服了CP=1期間觸發(fā)器輸出狀態(tài)可多次翻

31、轉(zhuǎn)的問題。期間觸發(fā)器輸出狀態(tài)可多次翻轉(zhuǎn)的問題。55(1)主從主從RS-FF的翻轉(zhuǎn)分兩步動作：的翻轉(zhuǎn)分兩步動作： 第一步，在第一步，在CP=1期間主觸發(fā)器接收輸入期間主觸發(fā)器接收輸入S、R的信號的信號，被置成相應(yīng)的狀態(tài)；，被置成相應(yīng)的狀態(tài)； 5.2.3 主從觸發(fā)器主從觸發(fā)器(Master-Slave Flip-Flop)(二二)動作特點動作特點 第二步，第二步，CP下降沿到來時，從觸發(fā)器按主觸發(fā)下降沿到來時，從觸發(fā)器按主觸發(fā)器的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)器的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，Q , Q 端狀態(tài)的端狀態(tài)的改變發(fā)生在改變發(fā)生在CP的的下降沿。下降沿。56 (2)在在CP=1的全部時間里，的全部時間里，S, R 均對主觸發(fā)器起

32、控均對主觸發(fā)器起控制作用，所以必須考慮整個制作用，所以必須考慮整個CP=1期間里輸入信號的期間里輸入信號的變化過程才能確定觸發(fā)器的狀態(tài)。變化過程才能確定觸發(fā)器的狀態(tài)。即：從觸發(fā)器只能輸出即：從觸發(fā)器只能輸出 CP=1期間，主觸發(fā)器期間，主觸發(fā)器最后一次最后一次 變化所得到的狀態(tài)。變化所得到的狀態(tài)。 5.2.3 主從觸發(fā)器主從觸發(fā)器(Master-Slave Flip-Flop)(二二)動作特點動作特點57主從主從RS-FF波形圖波形圖主觸發(fā)器主觸發(fā)器從觸發(fā)器從觸發(fā)器SRQ0nQ 例：例：在下圖所示的主從在下圖所示的主從RS觸發(fā)器電路中，若觸發(fā)器電路中，若CP、S、R的電的電壓波形如圖所示，試求壓波形如圖所示，試求Q和和 端的電壓波形，設(shè)端的電壓波形，設(shè) 。58二、主從二、主從D-FF主從主從D-FF的結(jié)構(gòu)框圖、慣用符號和國標符號的結(jié)構(gòu)框圖、慣用符號和國標符號 其特性方程仍為：其特性方程仍為： Qn+1 = D下降沿有效下降沿有效59本次授課內(nèi)容小結(jié)本次授課內(nèi)容小結(jié)u觸發(fā)器的概念、特點、分類；觸發(fā)器的概念、特點、分類；u觸發(fā)器的觸發(fā)類型：觸發(fā)器的觸發(fā)類型： 直接觸發(fā)、電平觸發(fā)、邊沿觸發(fā)；直接觸發(fā)、電平觸發(fā)、邊沿觸發(fā)；u基本基本RSRS觸發(fā)器觸發(fā)器( (與非門與非門) )；基本基本RSRS觸發(fā)器觸發(fā)器同步同步觸發(fā)器觸發(fā)器數(shù)字電路一般工作數(shù)字電路一般工作在同一個在同一個CPCP下。下