第6章 觸發(fā)器和定時(shí)器-熊蘭

1、第第6章觸發(fā)器和定時(shí)器章觸發(fā)器和定時(shí)器教學(xué)要求教學(xué)要求 掌掌 握：握：RS、JK、D、T、T觸發(fā)器的邏輯功能；邊觸發(fā)器的邏輯功能；邊沿觸發(fā)器的觸發(fā)特點(diǎn)。沿觸發(fā)器的觸發(fā)特點(diǎn)。 理理 解：解：觸發(fā)器邏輯功能的轉(zhuǎn)換。觸發(fā)器邏輯功能的轉(zhuǎn)換。 了了 解：解：主從觸發(fā)器的觸發(fā)特點(diǎn)；基本主從觸發(fā)器的觸發(fā)特點(diǎn)；基本RS 、同步、同步RS觸觸發(fā)器的工作原理。發(fā)器的工作原理。 概概 述述數(shù)字電路數(shù)字電路: : 分組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路兩大類分組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路兩大類組合邏輯電路的基本單元是基本門(mén)組合邏輯電路的基本單元是基本門(mén)時(shí)序邏輯電路的基本單元是觸發(fā)器。時(shí)序邏輯電路的基本單元是觸發(fā)器。觸發(fā)器是數(shù)字電

2、路中一種基本的單元電路，它具有觸發(fā)器是數(shù)字電路中一種基本的單元電路，它具有兩個(gè)兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)，能夠，能夠存儲(chǔ)存儲(chǔ)一位二進(jìn)制信息，用于一位二進(jìn)制信息，用于記憶記憶時(shí)序數(shù)字時(shí)序數(shù)字電路的狀態(tài)。電路的狀態(tài)。I.I.電路結(jié)構(gòu)不同電路結(jié)構(gòu)不同II.II. 邏輯功能不同邏輯功能不同 1). 1). RSRS觸發(fā)器觸發(fā)器 3).3).主從觸發(fā)器主從觸發(fā)器1).1).基本觸發(fā)器基本觸發(fā)器二二. .觸發(fā)器的分類觸發(fā)器的分類2).2).同步觸發(fā)器同步觸發(fā)器 4). 4).邊沿觸發(fā)器邊沿觸發(fā)器 2). 2). JKJK觸發(fā)器觸發(fā)器 3). 3). D D觸發(fā)器觸發(fā)器 4). 4). T T觸發(fā)器觸發(fā)器觸發(fā)器的

3、必備特點(diǎn)觸發(fā)器的必備特點(diǎn)1.1.具有兩個(gè)能自行保持的穩(wěn)態(tài)具有兩個(gè)能自行保持的穩(wěn)態(tài)(1(1態(tài)或態(tài)或0 0態(tài)態(tài)) )；2.2.外加觸發(fā)信號(hào)時(shí)，電路的輸出狀態(tài)可以翻轉(zhuǎn)；外加觸發(fā)信號(hào)時(shí)，電路的輸出狀態(tài)可以翻轉(zhuǎn)；3.3.在觸發(fā)信號(hào)消失后，也能將獲得的新態(tài)保存下來(lái)。在觸發(fā)信號(hào)消失后，也能將獲得的新態(tài)保存下來(lái)。5). 5). T T觸發(fā)器觸發(fā)器Q,Q觸發(fā)器有兩個(gè)輸出端觸發(fā)器有兩個(gè)輸出端 ：。：。正常正常時(shí)它們是互補(bǔ)的。時(shí)它們是互補(bǔ)的。, 01 QQ當(dāng)當(dāng) 稱觸發(fā)器為稱觸發(fā)器為“1”態(tài)；態(tài)； , 1 Q0Q當(dāng)當(dāng) 稱觸發(fā)器為稱觸發(fā)器為“0”態(tài)。態(tài)。輸入信號(hào)引起觸發(fā)器狀態(tài)改變叫輸入信號(hào)引起觸發(fā)器狀態(tài)改變叫觸觸 發(fā)發(fā)

4、；Qn+1Qntn第第6章觸發(fā)器和定時(shí)器章觸發(fā)器和定時(shí)器Q為觸發(fā)器的狀態(tài)為觸發(fā)器的狀態(tài)觸發(fā)前觸發(fā)器所處的狀態(tài)稱為觸發(fā)前觸發(fā)器所處的狀態(tài)稱為現(xiàn)態(tài)現(xiàn)態(tài)(或原狀態(tài)或原狀態(tài))，記為，記為Qn；觸發(fā)后觸發(fā)器所處的狀態(tài)稱為觸發(fā)后觸發(fā)器所處的狀態(tài)稱為次態(tài)（或新?tīng)顟B(tài)）次態(tài)（或新?tīng)顟B(tài)），記為，記為Qn+1 。.電路組成邏、輯符號(hào)和工作原理電路組成邏、輯符號(hào)和工作原理信號(hào)輸入端低電平有效。信號(hào)輸入端低電平有效。6.1 6.1 基本基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器6.1.1 與非門(mén)基本與非門(mén)基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器 表表6.1.1 6.1.1 與非門(mén)基本與非門(mén)基本RSRS觸發(fā)器的狀態(tài)表觸發(fā)器的狀態(tài)表nQ1nQRS功能說(shuō)明功能說(shuō)明0

5、100011010禁止禁止010110 10000Qn+1=1 置置1Qn+1=0 置置0Qn+1 =Qn保持101011010011111101100101.置置1功能功能 S=0， R=1時(shí)，無(wú)論觸發(fā)器之前處于何種狀時(shí)，無(wú)論觸發(fā)器之前處于何種狀態(tài)，觸發(fā)器置態(tài)，觸發(fā)器置1態(tài)，稱為態(tài)，稱為置置1或置位或置位；S（Set）端稱為置端稱為置1（置位置位）端，置位輸入信號(hào)（）端，置位輸入信號(hào)（S）低）低電平有效，在邏輯符號(hào)中用小圓指明。電平有效，在邏輯符號(hào)中用小圓指明。 當(dāng)當(dāng)R=0、S=1時(shí)，時(shí)，無(wú)論觸發(fā)器之前無(wú)論觸發(fā)器之前處于何種狀態(tài)，觸發(fā)器置為處于何種狀態(tài)，觸發(fā)器置為0態(tài)，態(tài)，稱為稱為置置0或或

6、復(fù)位復(fù)位； R（Reset）端稱）端稱為置為置0（復(fù)置位）輸入端，復(fù)位輸（復(fù)置位）輸入端，復(fù)位輸入信號(hào)（入信號(hào)（R）低電平有效，在邏輯）低電平有效，在邏輯符號(hào)中用小圓指明。符號(hào)中用小圓指明。 2.置置0功能功能3.保持功能保持功能Qn+1 =Qn保持即觸發(fā)器具有的存儲(chǔ)功能。即觸發(fā)器具有的存儲(chǔ)功能。4.禁止輸入禁止輸入禁止禁止R=S=0輸入。輸入。 邏輯功能歸納：邏輯功能歸納：S與與R相同，相同， R=S=0，禁用；，禁用； R=S=1，保持；保持； S與與R不同，不同， R S ，Q 隨隨 R 變。變。次態(tài)次態(tài)Qn+1的卡諾圖的卡諾圖約束條件 11SRRQSQnn特性方程特性方程觸發(fā)器的特性方

7、程觸發(fā)器的特性方程: : 觸發(fā)器次態(tài)觸發(fā)器次態(tài)Qn+1與輸入、現(xiàn)態(tài)與輸入、現(xiàn)態(tài)Qn之間的邏輯關(guān)系式。之間的邏輯關(guān)系式。1 110 001110011010000100功能功能Qn+1QnSR 基本RS觸發(fā)器特性表110Qn+1=1 置置10Qn+1=0 置置0 禁用禁用（不定）（不定）Qn+1 =Qn保持保持S RQn1=+,0=+0=SRSRSR. .觸發(fā)器的特性方程觸發(fā)器的特性方程觸發(fā)特點(diǎn)觸發(fā)特點(diǎn): 輸入信號(hào)輸入信號(hào)R和和S直接改變觸發(fā)器的狀態(tài)，稱為直接觸發(fā)。直接改變觸發(fā)器的狀態(tài)，稱為直接觸發(fā)。 輸入信號(hào)的任何一次改變，都可能引起觸發(fā)器狀態(tài)變化。輸入信號(hào)的任何一次改變，都可能引起觸發(fā)器狀態(tài)

8、變化。3. 3. 觸發(fā)特點(diǎn)和工作波形圖觸發(fā)特點(diǎn)和工作波形圖 在忽略門(mén)電路的傳輸延時(shí)的情況下，繪制觸發(fā)器工作波在忽略門(mén)電路的傳輸延時(shí)的情況下，繪制觸發(fā)器工作波形的步驟是：形的步驟是： 1)根據(jù)輸入信號(hào)確定觸發(fā)時(shí)刻根據(jù)輸入信號(hào)確定觸發(fā)時(shí)刻tn（任何輸入信號(hào)的變化（任何輸入信號(hào)的變化沿都是可能的觸發(fā)時(shí)刻）；沿都是可能的觸發(fā)時(shí)刻）； 2)將時(shí)間區(qū)間將時(shí)間區(qū)間tn,tn+1）的輸入信號(hào)值和前一時(shí)間區(qū)間）的輸入信號(hào)值和前一時(shí)間區(qū)間 （tn-1,tn）觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)代入觸發(fā)器功能方程計(jì)算，或狀態(tài)表，）觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)代入觸發(fā)器功能方程計(jì)算，或狀態(tài)表，得到時(shí)間區(qū)間（得到時(shí)間區(qū)間（tn,tn+1）上的）上的次態(tài)次態(tài)，

9、畫(huà)出波形圖。，畫(huà)出波形圖。工作波形圖(時(shí)序圖）可直觀反映觸發(fā)器的觸發(fā)特點(diǎn)。工作波形圖及時(shí)序圖工作波形圖及時(shí)序圖保持保持置置0保持保持 11SRRQSQnnRSQQ置置1禁止禁止保持保持置置0RS0000010100011100110111001111nQ1nQ直接觸發(fā)抗干擾能力差直接觸發(fā)抗干擾能力差!例如例如,R的負(fù)窄脈沖。的負(fù)窄脈沖。 輸入信號(hào)的任何一次改變，輸入信號(hào)的任何一次改變，都可能引起觸發(fā)器狀態(tài)變化！都可能引起觸發(fā)器狀態(tài)變化！6.1.2或非門(mén)基本或非門(mén)基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器.電路組成邏、輯符號(hào)和工作原理電路組成邏、輯符號(hào)和工作原理表表6.1.2 或門(mén)基本或門(mén)基本RS觸發(fā)器的狀態(tài)表觸發(fā)器

10、的狀態(tài)表nQ1nQRS功能說(shuō)明功能說(shuō)明000011010101101000101101Qn+1=Qn保持保持1101 011Qn+1=1置置1Qn+1=0置置0100100禁止禁止101 01.置置1功能功能 R=0，S=1 時(shí)，時(shí)，置置1或置位或置位；2.置置0功能功能 當(dāng)當(dāng)R=1、S=0時(shí)，置時(shí)，置0或或復(fù)位復(fù)位；R（Reset）端稱為置）端稱為置0（復(fù)位（復(fù)位）輸入端，復(fù)位輸入信號(hào)（）輸入端，復(fù)位輸入信號(hào)（R）高高電平有效，符號(hào)中電平有效，符號(hào)中無(wú)無(wú)小圓。小圓。 3.保持功能保持功能R=S=0時(shí)，保持不變，即觸發(fā)時(shí)，保持不變，即觸發(fā)器的存儲(chǔ)功能。器的存儲(chǔ)功能。 4.禁止輸入禁止輸入破壞輸

11、出端的互補(bǔ)狀態(tài)破壞輸出端的互補(bǔ)狀態(tài) S（Set）端稱為置）端稱為置1（置位置位）端，）端，置位輸入信號(hào)（置位輸入信號(hào)（S）高高電平有效，在電平有效，在邏輯符號(hào)中邏輯符號(hào)中無(wú)無(wú)小圓。小圓。 次態(tài)次態(tài)Qn+1的卡諾圖的卡諾圖約束條件 01RSQRSQnn特性方程特性方程表表6.1.2 或門(mén)基本或門(mén)基本RS觸發(fā)器的狀態(tài)表觸發(fā)器的狀態(tài)表nQ1nQRS功能說(shuō)明功能說(shuō)明000011010101101011Qn+1=Qn保持保持11Qn+1=1置置1Qn+1=0置置000禁止禁止SRQn邏輯功能歸納：邏輯功能歸納：S與與R相同，相同， R=S=0，保持；，保持； R=S=1，禁用；禁用； S與與R不同，不同

12、， R S ，Q 隨隨 S變。變。P19. .觸發(fā)器的特性方程觸發(fā)器的特性方程觸發(fā)特點(diǎn)觸發(fā)特點(diǎn): 輸入信號(hào)輸入信號(hào)R和和S直接改變觸發(fā)器的狀態(tài)，稱為直接觸發(fā)。直接改變觸發(fā)器的狀態(tài)，稱為直接觸發(fā)。 輸入信號(hào)的任何一次改變，都可能引起觸發(fā)器狀態(tài)變化。輸入信號(hào)的任何一次改變，都可能引起觸發(fā)器狀態(tài)變化。3. 3. 觸發(fā)特點(diǎn)和工作波形圖觸發(fā)特點(diǎn)和工作波形圖01RSQRSQnnRSQQ置置0置置1保持保持禁止禁止置置0保持保持直接觸發(fā)抗干擾能力差直接觸發(fā)抗干擾能力差!如如R的窄脈沖的窄脈沖基本基本RS觸發(fā)器的特點(diǎn)觸發(fā)器的特點(diǎn)（1）觸發(fā)器的）觸發(fā)器的次態(tài)次態(tài)不僅與輸入信號(hào)狀態(tài)有關(guān)，而且與觸不僅與輸入信號(hào)狀態(tài)

13、有關(guān)，而且與觸發(fā)器的發(fā)器的現(xiàn)態(tài)現(xiàn)態(tài)(原態(tài)）原態(tài)）有關(guān)。有關(guān)。（2）電路具有）電路具有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，在無(wú)外來(lái)觸發(fā)信號(hào)作用時(shí)，在無(wú)外來(lái)觸發(fā)信號(hào)作用時(shí)，電路將保持原狀態(tài)不變。電路將保持原狀態(tài)不變。（3）在）在外加觸發(fā)信號(hào)有效時(shí)外加觸發(fā)信號(hào)有效時(shí)，電路可以觸發(fā)，電路可以觸發(fā)翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)置置0或置或置1。（4）在穩(wěn)定狀態(tài)下兩個(gè)輸出端的狀態(tài)，必須是互補(bǔ)關(guān)系，）在穩(wěn)定狀態(tài)下兩個(gè)輸出端的狀態(tài)，必須是互補(bǔ)關(guān)系，且且有約束條件有約束條件。在數(shù)字電路中，凡根據(jù)輸入信號(hào)在數(shù)字電路中，凡根據(jù)輸入信號(hào)R、S情況情況的不同，具有置的不同，具有置0、置、置1和保持功能的電路，和保持功能的電路，都稱為都稱為

14、RS觸發(fā)器。觸發(fā)器。集成基本集成基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器EN1時(shí)工作時(shí)工作EN0時(shí)禁止時(shí)禁止1S3S傳輸門(mén)的另一控傳輸門(mén)的另一控制端制端EN的反的反 (a) 74LS279的引腳圖 16 15 14 13 12 11 10 9 74LS279 1 2 3 4 5 6 7 8 VCC 4S 4R 4Q 3SA 3SB 3R 3Q 1R 1 SA 1SB 1Q 2R 2S 2Q GND 內(nèi)內(nèi)4個(gè)個(gè)RS (b) CC4044 的引腳圖 16 15 14 13 12 11 10 9 CC4044 1 2 3 4 5 6 7 8 VDD 4S 4R 1Q 3R 3 S 3Q 2Q 4Q EN 1S 1R E

15、N 2R 2S VSS 內(nèi)內(nèi)4個(gè)個(gè)RS基本基本RS觸發(fā)器：觸發(fā)器：直接觸發(fā)直接觸發(fā)(R、信號(hào)直接改變輸出狀態(tài)）、信號(hào)直接改變輸出狀態(tài)） 改變時(shí)間受同步信號(hào)控制的觸發(fā)方式統(tǒng)稱為改變時(shí)間受同步信號(hào)控制的觸發(fā)方式統(tǒng)稱為同步觸發(fā)同步觸發(fā)（廣義）。（廣義）。多數(shù)數(shù)字系統(tǒng)的工作都是在一個(gè)控制脈沖的作用下運(yùn)行的。多數(shù)數(shù)字系統(tǒng)的工作都是在一個(gè)控制脈沖的作用下運(yùn)行的。這個(gè)控制脈沖稱為這個(gè)控制脈沖稱為時(shí)鐘脈沖時(shí)鐘脈沖CPCP（ Clock PulseClock Pulse），一般為周期），一般為周期性矩形脈沖。性矩形脈沖。6.2 6.2 同步同步RSRS觸發(fā)器觸發(fā)器 可用同步信號(hào)的可用同步信號(hào)的邊緣邊緣（上升沿、

16、下降沿）或（上升沿、下降沿）或電平電平（高、低電（高、低電平）實(shí)現(xiàn)同步觸發(fā)，前者稱為平）實(shí)現(xiàn)同步觸發(fā)，前者稱為邊沿觸發(fā)邊沿觸發(fā)；后者稱為；后者稱為電平觸發(fā)電平觸發(fā)，習(xí)慣上稱為習(xí)慣上稱為同步觸發(fā)（狹義）同步觸發(fā)（狹義）。1) 1) 電路的組成及工作原理電路的組成及工作原理CP0時(shí)，時(shí)，R=S=1，觸發(fā)器保持原來(lái)狀態(tài)不變。，觸發(fā)器保持原來(lái)狀態(tài)不變。CP1時(shí)，工作情況與與非門(mén)基本時(shí)，工作情況與與非門(mén)基本RS觸發(fā)器相同。觸發(fā)器相同。同步脈沖同步脈沖無(wú)非圈，高無(wú)非圈，高電平有效電平有效C(ControlC(Control) )控制控制信號(hào)，信號(hào)，1 1表示控表示控制制1R1R和和1S1S特特性性表表特性

17、特性方程方程 01RSQRSQnnCP=1期間有效期間有效CP R S QnQn+1功能0 Qn 保持1 0 0 01 0 0 101 保持保持1 0 1 01 0 1 111 置置11 1 0 01 1 0 100 置置01 1 1 01 1 1 1不用不用不用不用不允許不允許nnQQ1nnQQ111nQ01nQP13邏輯功能歸納：邏輯功能歸納：S與與R相同，相同， R=S=0，保持；，保持； R=S=1，禁用；禁用； S與與R不同，不同， R S ，Q 隨隨 S變。變。主主要要特特點(diǎn)點(diǎn)波波形形圖圖（1）時(shí)鐘控制。在）時(shí)鐘控制。在CP1期間接收輸入信號(hào)，期間接收輸入信號(hào)，CP0時(shí)狀態(tài)保持不變

18、。這是與基本時(shí)狀態(tài)保持不變。這是與基本RS觸發(fā)器的顯著不同。觸發(fā)器的顯著不同。（2）R、S之間有約束。不能允許出現(xiàn)之間有約束。不能允許出現(xiàn)R和和S同時(shí)為同時(shí)為1的的情況，否則會(huì)使觸發(fā)器處于不確定的狀態(tài)。情況，否則會(huì)使觸發(fā)器處于不確定的狀態(tài)。C PRSQQ不不變變不不變變不不變變不不變變不不變變不不變變置置1置置0置置1置置0不不變變CP=1, 由由RS決定決定CP=0, 不不變變 例例 已知同步已知同步RS觸發(fā)器的觸發(fā)器的CP、R、S的波形及的波形及觸發(fā)器的初態(tài)，畫(huà)出輸出端的波形。觸發(fā)器的初態(tài)，畫(huà)出輸出端的波形。 問(wèn)題問(wèn)題:在在CP=1期間，期間，R、S狀態(tài)改變，或者引入了干擾，輸出狀態(tài)改變，

19、或者引入了干擾，輸出Q是否變化？是否變化？答答:都可能改變輸出都可能改變輸出Q，此時(shí)，時(shí)鐘控制無(wú)效。，此時(shí)，時(shí)鐘控制無(wú)效。0010010010 0011例例6.2.1試分析圖試分析圖6.2.3所示的所示的4位二進(jìn)制數(shù)碼寄存器的工作原理。位二進(jìn)制數(shù)碼寄存器的工作原理。解：數(shù)碼從數(shù)據(jù)端解：數(shù)碼從數(shù)據(jù)端D3D2D1D0輸入，從觸發(fā)器的輸入，從觸發(fā)器的Q3Q2Q1Q0輸出，輸出，LD（Laod）是寄存器裝載控制信號(hào)，即同步信號(hào)。）是寄存器裝載控制信號(hào)，即同步信號(hào)。3 , 2 , 1 , 01iDQRSQDRDSiniiiniiiii當(dāng)當(dāng)LD=0時(shí)，時(shí)，4個(gè)同步個(gè)同步RS觸發(fā)器的觸發(fā)器的Q不變，存儲(chǔ)已裝

20、入的數(shù)據(jù)。不變，存儲(chǔ)已裝入的數(shù)據(jù)。 當(dāng)當(dāng)LD=1時(shí)，時(shí)，輸入數(shù)據(jù)裝載入同步輸入數(shù)據(jù)裝載入同步RS觸發(fā)器。觸發(fā)器。1 0同步觸發(fā)器的另一個(gè)缺點(diǎn)是直通現(xiàn)象。同步觸發(fā)器的另一個(gè)缺點(diǎn)是直通現(xiàn)象。例如，圖例如，圖6.2.4電路中的電路中的3個(gè)同步個(gè)同步RS觸發(fā)器級(jí)聯(lián)。觸發(fā)器級(jí)聯(lián)。當(dāng)當(dāng)CP=1時(shí)，時(shí)，3個(gè)觸發(fā)器的輸出完全相同個(gè)觸發(fā)器的輸出完全相同；為了消除直通現(xiàn)象，級(jí)聯(lián)觸發(fā)器必須是邊沿觸發(fā)器（見(jiàn)為了消除直通現(xiàn)象，級(jí)聯(lián)觸發(fā)器必須是邊沿觸發(fā)器（見(jiàn)6.3節(jié)）。節(jié)）。當(dāng)當(dāng)CP=0時(shí)，時(shí)，3個(gè)觸發(fā)器存儲(chǔ)相同的值。個(gè)觸發(fā)器存儲(chǔ)相同的值。1101110 邊沿觸發(fā)器邊沿觸發(fā)器: 利用同步信號(hào)的利用同步信號(hào)的邊沿邊沿（上升

21、沿或下降（上升沿或下降沿）實(shí)現(xiàn)同步的觸發(fā)器。沿）實(shí)現(xiàn)同步的觸發(fā)器。6.3 6.3 邊沿觸發(fā)器邊沿觸發(fā)器 實(shí)現(xiàn)邊沿觸發(fā)的方式有實(shí)現(xiàn)邊沿觸發(fā)的方式有: 主從型、主從型、 傳輸延時(shí)型傳輸延時(shí)型 維持阻塞型。維持阻塞型。 各種觸發(fā)方式都可以實(shí)現(xiàn)不同功能的觸發(fā)器，即各種觸發(fā)方式都可以實(shí)現(xiàn)不同功能的觸發(fā)器，即: RS觸發(fā)器、觸發(fā)器、 JK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。 6.3.1 6.3.1 主從型主從型RS觸發(fā)器觸發(fā)器1）電路組成及工作原理）電路組成及工作原理（1）接收輸入信號(hào)過(guò)程接收輸入信號(hào)過(guò)程CP=1CP=1期間：期間：主（主（M,masterM,maste

22、r）觸發(fā)器）觸發(fā)器控制門(mén)打開(kāi)，接收輸入信號(hào)控制門(mén)打開(kāi)，接收輸入信號(hào)R R、S S。 從（從（S,slaveS,slave）觸發(fā)器）觸發(fā)器控制門(mén)封鎖，其狀態(tài)保持不變?？刂崎T(mén)封鎖，其狀態(tài)保持不變。0=+=1+RSQRSQnmnm主（主（mastermaster）觸發(fā)器）觸發(fā)器從（從（slaveslave）觸發(fā)器）觸發(fā)器主從觸發(fā)器的主從觸發(fā)器的CPCP反相，消除了直通。反相，消除了直通。1 10 0（2）輸出信號(hào)過(guò)程輸出信號(hào)過(guò)程 CPCP下降沿（下降沿（ ）到來(lái)時(shí)，）到來(lái)時(shí)，主觸發(fā)器主觸發(fā)器控制門(mén)封鎖，在控制門(mén)封鎖，在CP=1CP=1期間接收的內(nèi)容被存儲(chǔ)起來(lái)。期間接收的內(nèi)容被存儲(chǔ)起來(lái)。 同時(shí)，同時(shí)，

23、從觸發(fā)器從觸發(fā)器控制門(mén)被打開(kāi)，接收主觸發(fā)器的輸入信控制門(mén)被打開(kāi)，接收主觸發(fā)器的輸入信號(hào)，號(hào)，輸出端隨之改變狀態(tài)輸出端隨之改變狀態(tài)。 在在CP=0CP=0期間，由于主觸發(fā)器保持狀態(tài)不變，因此從觸發(fā)期間，由于主觸發(fā)器保持狀態(tài)不變，因此從觸發(fā)器的狀態(tài)即器的狀態(tài)即Q Q的值當(dāng)然不變的值當(dāng)然不變。01RSQRSQnnCP時(shí)時(shí)有效有效特性特性方程方程0 01 1表表6.3.1 主從主從RS觸發(fā)器的狀態(tài)表觸發(fā)器的狀態(tài)表nQ1nQCPRS功能功能0000保持保持110101置置1111000置置010110禁止禁止12）觸發(fā)特點(diǎn)）觸發(fā)特點(diǎn)CP=1CP=1期間接收輸入信號(hào)；期間接收輸入信號(hào)；CPCP下降沿到來(lái)時(shí)

24、下降沿到來(lái)時(shí)輸出狀態(tài)發(fā)生輸出狀態(tài)發(fā)生改變。即改變。即：主從主從RSRS觸發(fā)器的輸入數(shù)據(jù)是觸發(fā)器的輸入數(shù)據(jù)是CP=1CP=1期間的期間的R R、S S值，值，觸發(fā)器的輸出則相對(duì)于輸入信號(hào)延遲到觸發(fā)器的輸出則相對(duì)于輸入信號(hào)延遲到CPCP的下降沿變化。的下降沿變化。 采樣采樣觸發(fā)觸發(fā)2 2個(gè)階段個(gè)階段當(dāng)干擾出現(xiàn)在當(dāng)干擾出現(xiàn)在CP=1CP=1期間，則仍會(huì)影響觸發(fā)器的狀態(tài)。期間，則仍會(huì)影響觸發(fā)器的狀態(tài)。表示這種延遲作用。表示這種延遲作用。“三角三角”表示邊沿觸發(fā)。表示邊沿觸發(fā)。小圓則進(jìn)一步指明是小圓則進(jìn)一步指明是下降沿觸發(fā)。下降沿觸發(fā)。 圖圖6.3.26.3.2主從主從RSRS觸發(fā)器的波形圖觸發(fā)器的波形

25、圖QQRSCP 雖然主從觸發(fā)器克服了觸發(fā)器間的直通，但由于它們雖然主從觸發(fā)器克服了觸發(fā)器間的直通，但由于它們?cè)谠贑P=1CP=1期間接收輸入信號(hào)，導(dǎo)致期間接收輸入信號(hào)，導(dǎo)致抗干擾能力差抗干擾能力差。 0010010001116.3.2 6.3.2 傳輸延時(shí)型傳輸延時(shí)型JKJK觸發(fā)器觸發(fā)器 在傳輸延時(shí)（在傳輸延時(shí)（tpd）內(nèi)門(mén)電路的輸出不能跟隨其輸入變化，）內(nèi)門(mén)電路的輸出不能跟隨其輸入變化，即其即其輸出具有保持作用輸出具有保持作用。利用門(mén)電路的這一保持作用可構(gòu)成。利用門(mén)電路的這一保持作用可構(gòu)成傳輸延時(shí)型邊沿觸發(fā)器傳輸延時(shí)型邊沿觸發(fā)器。 1）電路組成及工作原理）電路組成及工作原理RS（2 2）時(shí)鐘

26、）時(shí)鐘CP=1(CP=1(包括上升沿包括上升沿) )瞬時(shí)瞬時(shí)，觸發(fā)器仍然保持不變觸發(fā)器仍然保持不變工作原理：工作原理：（1 1）CP=0CP=0時(shí)，時(shí)，觸發(fā)器保持不觸發(fā)器保持不變變L L1 1=L=L2 2=1 1, ,并且第二級(jí)的并且第二級(jí)的2 2個(gè)個(gè)與或非門(mén)與或非門(mén)等效為等效為1 1個(gè)個(gè)與非門(mén)與非門(mén)基本基本RSRS觸發(fā)器，其觸發(fā)器，其復(fù)位端為復(fù)位端為L(zhǎng) L1 1, , 置位置位端為端為L(zhǎng) L2 2，輸入低電平有效。，輸入低電平有效。從時(shí)鐘從時(shí)鐘CP的上升沿開(kāi)始，的上升沿開(kāi)始，超過(guò)超過(guò)1個(gè)與非門(mén)的傳輸延時(shí)個(gè)與非門(mén)的傳輸延時(shí)（tpd）之后）之后，01110tpd與非門(mén)輸出改變，但觸發(fā)器輸出保持

27、。與非門(mén)輸出改變，但觸發(fā)器輸出保持。1RS如：如：L L1 1=0,=0,與或非門(mén)的下與非門(mén)輸出為與或非門(mén)的下與非門(mén)輸出為0,0,但上與非門(mén)輸出為但上與非門(mén)輸出為1 1,Q,Q與與QQ均不變均不變. .CP=0,CP=0,等效為等效為1 1個(gè)與非門(mén)個(gè)與非門(mén)000(3)(3)時(shí)鐘時(shí)鐘CPCP下降沿到（下降沿到（ ），觸發(fā)器狀態(tài)變化觸發(fā)器狀態(tài)變化112121LLRSQLLRQSQnnn從從CPCP的下降沿開(kāi)始的下降沿開(kāi)始（1 100瞬間）瞬間），在，在1 1個(gè)與非門(mén)個(gè)與非門(mén)的傳輸延時(shí)的傳輸延時(shí)（t tpdpd）內(nèi)）內(nèi)，2 2個(gè)與個(gè)與非門(mén)保持其輸出非門(mén)保持其輸出 ,與或非門(mén)為與或非門(mén)為與非門(mén)基本與非

28、門(mén)基本RSRS觸發(fā)器：觸發(fā)器： 超過(guò)超過(guò)1個(gè)與非門(mén)的傳輸延時(shí)（個(gè)與非門(mén)的傳輸延時(shí)（tpd）之后）之后，L1=L2=1,觸發(fā)觸發(fā)器保持前述變化的結(jié)果。器保持前述變化的結(jié)果。1RS0QLnK=1QLnJ=2nnnQKQJQ+=1+JKJK可以任意取值，沒(méi)有約可以任意取值，沒(méi)有約束束. .因因QQn n與與QQn n互補(bǔ)，且互補(bǔ)，且引入引入J J、K K門(mén)，門(mén)，無(wú)論無(wú)論JKJK如如何取值，不會(huì)出現(xiàn)何取值，不會(huì)出現(xiàn)R=S=0R=S=00101110CP=0,CP=0,等效為等效為1 1個(gè)與非門(mén)個(gè)與非門(mén)00特性方程：特性方程： nnnQKQJQ1J、K是距是距CP下降沿之前下降沿之前tpd秒的任意邏輯值

29、。秒的任意邏輯值。tpd是納秒級(jí)，可以認(rèn)為是納秒級(jí)，可以認(rèn)為J、K是是CP下降沿前瞬時(shí)的任意下降沿前瞬時(shí)的任意邏輯值邏輯值。表表6.3.2 JK觸發(fā)器的狀態(tài)表觸發(fā)器的狀態(tài)表nQ1nQCPJK功能功能000011001001110110邏輯功能歸納：邏輯功能歸納：J與與K相同，相同， J=K=0，保持；，保持； J=K=1，翻轉(zhuǎn)；翻轉(zhuǎn)； J與與K不同，不同， Q 隨隨J變。變。保持保持QQnn101置置001Qn10置置111Qn11QQnn1翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)電路特點(diǎn)電路特點(diǎn)時(shí)序圖時(shí)序圖 只要窄脈沖干擾只要窄脈沖干擾不出現(xiàn)在不出現(xiàn)在CP的下降的下降沿，則不影響觸發(fā)沿，則不影響觸發(fā)器的輸出狀態(tài)。器的輸出狀

30、態(tài)。 由本例推廣，由本例推廣，傳傳輸延時(shí)型邊沿觸發(fā)輸延時(shí)型邊沿觸發(fā)器抗干擾能力強(qiáng)器抗干擾能力強(qiáng)。狀態(tài)圖狀態(tài)圖 狀態(tài)圖是反映時(shí)序數(shù)字電路狀態(tài)圖是反映時(shí)序數(shù)字電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換及狀態(tài)轉(zhuǎn)換條狀態(tài)轉(zhuǎn)換及狀態(tài)轉(zhuǎn)換條件件的圖形，它可以描述時(shí)序電路的功能。的圖形，它可以描述時(shí)序電路的功能。 觸發(fā)器有觸發(fā)器有2個(gè)狀態(tài)：個(gè)狀態(tài)：0和和1，用圓圈表示；箭頭表示狀態(tài)轉(zhuǎn)，用圓圈表示；箭頭表示狀態(tài)轉(zhuǎn)換的方向和一個(gè)有效的時(shí)鐘（例如，邊沿?fù)Q的方向和一個(gè)有效的時(shí)鐘（例如，邊沿JK觸發(fā)器的下降觸發(fā)器的下降沿），旁邊注明狀態(tài)轉(zhuǎn)換條件。沿），旁邊注明狀態(tài)轉(zhuǎn)換條件。 例如，觸發(fā)器由例如，觸發(fā)器由0態(tài)轉(zhuǎn)換態(tài)轉(zhuǎn)換為為1態(tài)的條件是：態(tài)的條件是：

31、J=1，K=（0或或1）。）。 0 J=1 K=1 J= K=1 1 J=0 0 K= J= K= 0 0nQ1nQCPJK功能功能0000保持保持110100置置0101001置置1111101翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)10&G1&G2&G4&G3&G5&G6置置0維持線維持線CPABRSQQRDSDD置置1維持線維持線置置1阻塞線阻塞線置置0阻塞線阻塞線0101111n1nQQ1）CP=0時(shí)，時(shí)，1.電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)2.工作原理工作原理6.3.3 6.3.3 維持阻塞維持阻塞D觸發(fā)器觸發(fā)器&G1&G2&G4&G3&G5&G6置置0維持線維持線CPABRSQQRDSDD置置1維持線維持線置置1阻塞線阻塞線置置

32、0阻塞線阻塞線0101111DDQDQRSnn1nQ1100 D=0, G3=0，有3個(gè)作用。 (1)置0 ：使Q=0。 (2)置0維持： G3=0通過(guò) 線，D無(wú)論如何變化維持Q=0。 (3)阻塞置1： G5=1，使G6=0，阻塞了G4=0，也就阻塞了Q=1。2）在CP=1的前端（上跳沿）（ ）設(shè)D=0Q=0&G1&G2&G4&G3&G5&G6置置0維持線維持線CPABRSQQRDSDD 置置1維持線維持線置置1阻塞線阻塞線置置0阻塞線阻塞線設(shè)D=1.11(1)置1：使Q=1。111101G4=0，也有3個(gè)作用。001010(2)置1維持： G4=0通過(guò) 線，使G6維持置1。D無(wú)論如何變化維持

33、Q=1。(3)阻塞置0： G4=0，阻塞了G3置0，也阻塞了Q=0。&G1&G2&G4&G3&G5&G6置置0維持線維持線CPABRSQQRDSDD置置1維持線維持線置置1阻塞線阻塞線置置0阻塞線阻塞線01011111003）在）在CP=1的后端（的后端（ ）,維持阻塞保證基本維持阻塞保證基本RS觸發(fā)器的觸發(fā)器的RS端不隨端不隨D端變化，因此端變化，因此Q端不端不變化。變化。11DQn1上升沿時(shí)刻有效上升沿時(shí)刻有效上升沿時(shí)上升沿時(shí),無(wú)圈無(wú)圈特特 點(diǎn)點(diǎn):抗干擾能力極強(qiáng)，工作速度很高?？垢蓴_能力極強(qiáng)，工作速度很高。表表6.3.3維持阻塞型維持阻塞型D觸發(fā)器的狀態(tài)表觸發(fā)器的狀態(tài)表nQ表中表中“”表示

34、表示CP由由0跳變?yōu)樘優(yōu)?的上升沿的上升沿;D是是CP上升沿前上升沿前瞬時(shí)的輸入邏輯值。瞬時(shí)的輸入邏輯值。1nQCPD功能功能000置置01101置置11 在時(shí)鐘脈沖在時(shí)鐘脈沖CP作用下，作用下，D觸發(fā)器僅具有置觸發(fā)器僅具有置0和置和置1功能，功能，常用于存儲(chǔ)常用于存儲(chǔ)1位二進(jìn)制碼，故稱為位二進(jìn)制碼，故稱為數(shù)碼（數(shù)碼（Digit）觸發(fā)器。觸發(fā)器。異步復(fù)位和置位異步復(fù)位和置位 表表6.3.4維持阻塞型維持阻塞型D觸發(fā)器的狀態(tài)表觸發(fā)器的狀態(tài)表nQ1nQRdSdCPD功能功能00禁止禁止010異步復(fù)位異步復(fù)位101異步置位異步置位11000置置0111101置置110101 0110異步：其作用與

35、異步：其作用與CP無(wú)關(guān)，故無(wú)關(guān)，故名異步。名異步。如圖，異步復(fù)位如圖，異步復(fù)位Sd和置位和置位Rd是低電平有效控制，其作用優(yōu)是低電平有效控制，其作用優(yōu)先，不受時(shí)鐘控制。先，不受時(shí)鐘控制。 同樣，其他功能的觸發(fā)器也可以有多個(gè)同步輸入和異步復(fù)同樣，其他功能的觸發(fā)器也可以有多個(gè)同步輸入和異步復(fù)位、異步置位信號(hào)。位、異步置位信號(hào)。 只要窄脈沖干擾不出現(xiàn)在只要窄脈沖干擾不出現(xiàn)在CP的上升沿，則不影響觸發(fā)器的輸出的上升沿，則不影響觸發(fā)器的輸出狀態(tài)。此外，異步輸入端的作用優(yōu)先（見(jiàn)狀態(tài)。此外，異步輸入端的作用優(yōu)先（見(jiàn)Sd=0處）。處）。由本例推廣，維持阻塞型邊沿觸發(fā)器抗干擾能力強(qiáng)。由本例推廣，維持阻塞型邊沿觸

36、發(fā)器抗干擾能力強(qiáng)。觸發(fā)特點(diǎn)：觸發(fā)特點(diǎn)： 14 13 12 11 10 9 874LS74 1 2 3 4 5 6 7VCC 2RD 2D 2CP 2SD 2Q 2Q1RD 1D 1CP 1SD 1Q 1Q GND 14 13 12 11 10 9 8CC4013 1 2 3 4 5 6 7VCC 2Q 2Q 2CP 2RD 2D 2SD1Q 1Q 1CP 1RD 1D 1SD VSS (a) 74LS74引腳排列圖 (b) CC4013引腳排列圖集成邊沿集成邊沿D觸發(fā)器觸發(fā)器：CC4013的異步輸入端的異步輸入端RD和和SD為高電平有效。為高電平有效。CP上升沿觸發(fā)上升沿觸發(fā)6.4.1 D觸發(fā)

37、器轉(zhuǎn)換為觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為T(mén)和和T觸發(fā)器觸發(fā)器 T觸發(fā)器：觸發(fā)器：在有效時(shí)鐘作用下，具有觸發(fā)在有效時(shí)鐘作用下，具有觸發(fā)翻轉(zhuǎn)和保持翻轉(zhuǎn)和保持2種功能種功能的觸發(fā)器；的觸發(fā)器；用用1個(gè)維持阻塞個(gè)維持阻塞D觸發(fā)器和觸發(fā)器和1個(gè)異或門(mén)可組成維持阻塞個(gè)異或門(mén)可組成維持阻塞T觸發(fā)器。觸發(fā)器。 nnQTDQ16.4 觸發(fā)器邏輯功能的轉(zhuǎn)換觸發(fā)器邏輯功能的轉(zhuǎn)換令已有觸發(fā)器和待求觸發(fā)器的令已有觸發(fā)器和待求觸發(fā)器的特性方程相等特性方程相等，求出，求出轉(zhuǎn)換邏輯電路。轉(zhuǎn)換邏輯電路。下下P481DC1Q=1T1TC1QQnnQTQ=1+當(dāng)當(dāng)T恒為恒為1時(shí)，時(shí)，D觸發(fā)器轉(zhuǎn)化為觸發(fā)器轉(zhuǎn)化為T(mén)觸發(fā)器觸發(fā)器可見(jiàn)，可見(jiàn)，T觸發(fā)器僅具有翻

38、轉(zhuǎn)功能。觸發(fā)器僅具有翻轉(zhuǎn)功能。 nnnQQQ1=1+T特性方程特性方程DQQnn=1+nnQQ11T觸發(fā)器：觸發(fā)器：僅具有觸發(fā)僅具有觸發(fā)翻轉(zhuǎn)功能翻轉(zhuǎn)功能的觸發(fā)器稱為的觸發(fā)器稱為T(mén)觸發(fā)器。觸發(fā)器。6.4.2 觸發(fā)器的邏輯功能轉(zhuǎn)換方法觸發(fā)器的邏輯功能轉(zhuǎn)換方法邏輯功能RSJKDTT特性方程特性方程6.4.2 6.4.2 觸發(fā)器的觸發(fā)器的邏輯功能QQQnnnKJ+=1+0=+=1+RSRSQQnnDQn=1+QQQnnnTT+=1+QQnn=1+令已有觸發(fā)器和待求觸發(fā)器的特性方程相等，求出令已有觸發(fā)器和待求觸發(fā)器的特性方程相等，求出轉(zhuǎn)換邏輯電路。轉(zhuǎn)換邏輯電路。上上P46例如，將維持阻塞例如，將維持阻塞

39、D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為維持阻塞觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為維持阻塞JK觸發(fā)器觸發(fā)器 nnQKQJDQQQnnnKJ+=1+DQn=1+T觸發(fā)器特性方程：觸發(fā)器特性方程：nnnnQTQTQTQ1與與JK觸發(fā)器的特性方程比較，得：觸發(fā)器的特性方程比較，得：TKTJ電電路路圖圖1J C11KTQQCPJK觸發(fā)器觸發(fā)器T觸發(fā)器觸發(fā)器將將JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為T(mén)和和T觸發(fā)器觸發(fā)器JK觸發(fā)器的特性方程觸發(fā)器的特性方程:nnnQKQJQ1nQ1nQ011011100100110000功能功能KJCP保持保持QQnn110置置001Qn01置置111Qn11QQnn1翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)TKJ=T 觸發(fā)器特性方程：觸發(fā)器特性方程：與與JK

40、觸發(fā)器的特性方程比較，得：觸發(fā)器的特性方程比較，得：11KJ電電路路圖圖1J C11K1QQCPnnQQ1變換變換T觸發(fā)器的特性方程：觸發(fā)器的特性方程：nnnnQQQQ111JK觸發(fā)器觸發(fā)器T觸發(fā)器觸發(fā)器JK觸發(fā)器的特性方程觸發(fā)器的特性方程:nnnQKQJQ1TKTJ1.JK觸發(fā)器觸發(fā)器T觸發(fā)器觸發(fā)器11KJ2.JK觸發(fā)器觸發(fā)器T觸發(fā)器觸發(fā)器5.D觸發(fā)器觸發(fā)器T觸發(fā)器觸發(fā)器nQTD6.D觸發(fā)器觸發(fā)器T觸發(fā)器觸發(fā)器nQD DKDJ3.JK觸發(fā)器觸發(fā)器D觸發(fā)器觸發(fā)器RKSJ4.JK觸發(fā)器觸發(fā)器RS觸發(fā)器觸發(fā)器7. D觸發(fā)器觸發(fā)器JK觸發(fā)器觸發(fā)器8.D觸發(fā)器觸發(fā)器RS觸發(fā)器觸發(fā)器nnQKQJDnQR

41、SDTKTJ11KJ9.RS觸發(fā)器觸發(fā)器T觸發(fā)器觸發(fā)器10.RS觸發(fā)器觸發(fā)器T觸發(fā)器觸發(fā)器11. RS觸發(fā)器觸發(fā)器JK觸發(fā)器觸發(fā)器12.RS觸發(fā)器觸發(fā)器D觸發(fā)器觸發(fā)器DRDSnnTQQTRSnnQQRSnnKQQJRS*6.5觸發(fā)器的觸發(fā)器的動(dòng)態(tài)特性動(dòng)態(tài)特性觸發(fā)器由門(mén)電路組成，每個(gè)門(mén)都存在傳輸延時(shí)。因此，觸觸發(fā)器由門(mén)電路組成，每個(gè)門(mén)都存在傳輸延時(shí)。因此，觸發(fā)器的輸入信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)必須在時(shí)間順序上恰當(dāng)配合，才能發(fā)器的輸入信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)必須在時(shí)間順序上恰當(dāng)配合，才能保證觸發(fā)器穩(wěn)定可靠地實(shí)現(xiàn)其邏輯功能。保證觸發(fā)器穩(wěn)定可靠地實(shí)現(xiàn)其邏輯功能。設(shè)每個(gè)與非門(mén)的傳輸時(shí)間為設(shè)每個(gè)與非門(mén)的傳輸時(shí)間為tpd。 觸發(fā)

42、器觸發(fā)器同步輸入信號(hào)與時(shí)鐘信號(hào)之間的時(shí)間關(guān)系同步輸入信號(hào)與時(shí)鐘信號(hào)之間的時(shí)間關(guān)系稱為觸發(fā)稱為觸發(fā)器的動(dòng)態(tài)特性。器的動(dòng)態(tài)特性。 一、一、輸入信號(hào)的建立時(shí)間和保持時(shí)間輸入信號(hào)的建立時(shí)間和保持時(shí)間( (一一) ) 建立時(shí)間建立時(shí)間 tset要求觸發(fā)器輸入信號(hào)要求觸發(fā)器輸入信號(hào) 先于先于 CP 信號(hào)的時(shí)間。信號(hào)的時(shí)間。( (二二) ) 保持時(shí)間保持時(shí)間 th 指保證觸發(fā)器可靠翻轉(zhuǎn)，指保證觸發(fā)器可靠翻轉(zhuǎn)， CP 到來(lái)后輸入信號(hào)需保到來(lái)后輸入信號(hào)需保持的時(shí)間。持的時(shí)間。邊沿邊沿 D 觸發(fā)器的觸發(fā)器的 tset 和和 th 均在均在 10 ns 左右。左右。setthtsettht0 1 01 0 1二、時(shí)

43、鐘觸發(fā)器的傳輸延遲時(shí)間二、時(shí)鐘觸發(fā)器的傳輸延遲時(shí)間 指從指從 CP 觸發(fā)沿到達(dá)開(kāi)始，到輸出端觸發(fā)沿到達(dá)開(kāi)始，到輸出端 Q、Q 完成狀態(tài)改變完成狀態(tài)改變所經(jīng)歷的時(shí)間。所經(jīng)歷的時(shí)間。(一一) tCPLHCPCP有效沿后，輸出端由低電有效沿后，輸出端由低電平變?yōu)楦唠娖降膫鬏斞舆t時(shí)平變?yōu)楦唠娖降膫鬏斞舆t時(shí)間。間。QtCPLHtCPHLQTTL 邊沿邊沿 D 觸發(fā)器觸發(fā)器7474， tCPLH =2tpd 。0&G1&G2&G4&G3&G5&G6置置0維持線維持線CPABRSQQRDSDD 置置1維持線維持線置置1阻塞線阻塞線置置0阻塞線阻塞線11111101001010一一 由于每一級(jí)門(mén)電路的傳輸延遲

44、，使時(shí)鐘觸發(fā)器的由于每一級(jí)門(mén)電路的傳輸延遲，使時(shí)鐘觸發(fā)器的最高工作頻率受到限制。最高工作頻率受到限制。7474， fmax 15 MHz。三、時(shí)鐘觸發(fā)器的最高時(shí)鐘頻率三、時(shí)鐘觸發(fā)器的最高時(shí)鐘頻率 fmax(二二) tCPHLCPCP有效沿后，輸出有效沿后，輸出端由高電平端由高電平變?yōu)榈碗娖阶優(yōu)榈碗娖降膫鬏斞舆t時(shí)間。的傳輸延遲時(shí)間。TTL 邊沿邊沿 D 觸發(fā)器觸發(fā)器7474， tCPHL =3tpd 。(三三)觸發(fā)器傳輸延遲時(shí)間觸發(fā)器傳輸延遲時(shí)間tfCPCP有效沿后，輸出狀態(tài)到達(dá)穩(wěn)有效沿后，輸出狀態(tài)到達(dá)穩(wěn)定需要的時(shí)間。定需要的時(shí)間。tf=maxtCPLH, tCPHL D 觸發(fā)器觸發(fā)器7474，

45、 tf =3tpd&G1&G2&G4&G3&G5&G6CPABRSQQRDSDD置置1維持線維持線置置1阻塞線阻塞線置置0阻塞線阻塞線0101110111小小 結(jié)結(jié)觸發(fā)器是數(shù)字電路的極其重要的基本單元。觸發(fā)器有兩個(gè)觸發(fā)器是數(shù)字電路的極其重要的基本單元。觸發(fā)器有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，在外界信號(hào)作用下，可以從一個(gè)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，在外界信號(hào)作用下，可以從一個(gè)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€(gè)穩(wěn)態(tài)；無(wú)外界信號(hào)作用時(shí)狀態(tài)保持不變。因此，觸發(fā)器可以作穩(wěn)態(tài)；無(wú)外界信號(hào)作用時(shí)狀態(tài)保持不變。因此，觸發(fā)器可以作為二進(jìn)制存儲(chǔ)單元使用。為二進(jìn)制存儲(chǔ)單元使用。觸發(fā)器的邏輯功能可以用觸發(fā)器的邏輯功能可以用真值表、卡諾圖、特性方程、狀真值

46、表、卡諾圖、特性方程、狀態(tài)圖和波形圖態(tài)圖和波形圖等等5種方式來(lái)描述。種方式來(lái)描述。 觸發(fā)器的觸發(fā)器的特性方程特性方程是表示其邏輯功能的重要邏輯函數(shù)，時(shí)是表示其邏輯功能的重要邏輯函數(shù)，時(shí)常用來(lái)作為判斷電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換的依據(jù)。常用來(lái)作為判斷電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換的依據(jù)。 同一種功能的觸發(fā)器，可以用不同的電路結(jié)構(gòu)形式來(lái)實(shí)現(xiàn)；同一種功能的觸發(fā)器，可以用不同的電路結(jié)構(gòu)形式來(lái)實(shí)現(xiàn)；反過(guò)來(lái)，同一種電路結(jié)構(gòu)形式，可以構(gòu)成具有不同功能的各種反過(guò)來(lái)，同一種電路結(jié)構(gòu)形式，可以構(gòu)成具有不同功能的各種類型觸發(fā)器。類型觸發(fā)器。 各種不同邏輯功能的觸發(fā)器的特性方程為：各種不同邏輯功能的觸發(fā)器的特性方程為： RS：Qn+1=S+RQn，其

47、約束條件為：，其約束條件為：RS0 0 JK： Qn+1=JQn+KQn D： Qn+1=D T： Qn+1=TQn+TQn T： Qn+1=Qn 555定時(shí)器是一多用途的數(shù)字模擬混合集成電定時(shí)器是一多用途的數(shù)字模擬混合集成電路，最大的優(yōu)點(diǎn)是電源電壓范圍大，為路，最大的優(yōu)點(diǎn)是電源電壓范圍大，為3V18V. 可以和可以和TTL和和CMOS器件兼容，同時(shí)驅(qū)動(dòng)電流器件兼容，同時(shí)驅(qū)動(dòng)電流大約為大約為200mA. 可以構(gòu)成可以構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、 多諧振蕩器多諧振蕩器、 壓控振蕩器壓控振蕩器等多種應(yīng)用電路，并直接等多種應(yīng)用電路，并直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載。驅(qū)動(dòng)負(fù)載。 6.6 6.6 555定時(shí)器定時(shí)器電阻

48、分壓器電阻分壓器2個(gè)電壓個(gè)電壓比較器比較器RS觸發(fā)器觸發(fā)器反相器反相器CH7555定時(shí)器電路框圖定時(shí)器電路框圖放電管放電管VDD32VDD31555555定時(shí)器的構(gòu)成定時(shí)器的構(gòu)成電壓比較器的功能： v+ v-，vO=1 v+2VDD/3VDD/32VDD/3VDD/3CC31VCC32V100110高電平高電平高電平高電平高電平高電平10低電平低電平導(dǎo)通導(dǎo)通VDD/32VDD/32VDD/30保持保持保持保持VDD/3高電平高電平VDD/310101截止截止555555定時(shí)器的工作原理定時(shí)器的工作原理6.6.2 由由555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器 施密特觸發(fā)器是一種能夠

49、把輸入波形施密特觸發(fā)器是一種能夠把輸入波形整形整形成為適合于成為適合于數(shù)字電路需要的數(shù)字電路需要的矩形脈沖矩形脈沖的電路。由集成運(yùn)放構(gòu)成的施密的電路。由集成運(yùn)放構(gòu)成的施密特觸發(fā)器（滯環(huán)比較器）的特觸發(fā)器（滯環(huán)比較器）的傳輸特性傳輸特性如下。如下。vIvO1vIvOuoui0VT+VT-傳輸特性傳輸特性+6V-6V上閾值電壓上閾值電壓2VDD/3下閾值電壓下閾值電壓VDD/3反相傳輸特性反相傳輸特性同相傳輸特性同相傳輸特性反相施密特觸發(fā)器的傳輸特性反相施密特觸發(fā)器的傳輸特性 6.6.2 由由555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器反相施密特觸發(fā)器的構(gòu)成反相施密特觸發(fā)器的構(gòu)成vovi

50、08V4V傳輸特性傳輸特性VDD上閾值電壓上閾值電壓下閾值電壓下閾值電壓VDD=12V時(shí)時(shí)施密特觸發(fā)器的工作原理施密特觸發(fā)器的工作原理 0電源vi1/3VDD2/3VDDCC5k5k5k12VDDV-C(2)(6)(5)(8)1111RSGvO(4)(3)(7)(1)DISO1vTHTRIGRRD1vovi0VT+VT-100101011010002/3VDD100112VDD/3VDD/3高電平高電平高電平高電平高電平高電平低電平低電平導(dǎo)通導(dǎo)通VDD/32VDD/3保持保持保持保持VDD/3高電平高電平截止截止VDD32VDD31圖圖6.6.3 脈沖幅度和邊沿整形脈沖幅度和邊沿整形圖圖6.6

51、.4 三角波變換成矩形波三角波變換成矩形波vItO1vt1/3VDD2/3VDD(a) 整形電路的輸入、輸出波形整形電路的輸入、輸出波形輸入輸出UT+UT1輸入輸出UT+UT(b) 幅度鑒別的輸入、輸出波形(c) 多諧振蕩器CRucuouoUiUi0 0t t0 0UoUot tT+T+U UT-T-U U單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在數(shù)字電路中一般用于單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在數(shù)字電路中一般用于（產(chǎn)生一（產(chǎn)生一定寬度的矩形波）、定寬度的矩形波）、（把不規(guī)則的波形轉(zhuǎn)換成寬度、（把不規(guī)則的波形轉(zhuǎn)換成寬度、幅度都相等的波形）以及幅度都相等的波形）以及（把輸入信號(hào)延遲一定時(shí)（把輸入信號(hào)延遲一定時(shí)間后輸出）等。間后輸出）等。（1

52、）電路有一個(gè)穩(wěn)態(tài)和一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。）電路有一個(gè)穩(wěn)態(tài)和一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。（2）在外來(lái)觸發(fā)脈沖作用下，電路由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)）在外來(lái)觸發(fā)脈沖作用下，電路由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)。態(tài)。（3）暫穩(wěn)態(tài)是一個(gè)不能長(zhǎng)久保持的狀態(tài)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)）暫穩(wěn)態(tài)是一個(gè)不能長(zhǎng)久保持的狀態(tài)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，電路會(huì)自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài)。間后，電路會(huì)自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài)。 暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間與觸發(fā)脈沖無(wú)關(guān)，僅決定于電路暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間與觸發(fā)脈沖無(wú)關(guān)，僅決定于電路本身的參數(shù)。本身的參數(shù)。特點(diǎn)：特點(diǎn)：6.6.3 由由555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路構(gòu)成電路構(gòu)成 （1）接電源穩(wěn)態(tài)時(shí)）接電源穩(wěn)態(tài)時(shí) 當(dāng)無(wú)輸入時(shí)，當(dāng)無(wú)輸入時(shí)，即即VI=VDD，如

53、，如 NMOS管截止，管截止，C充充電。當(dāng)電。當(dāng)VC上升到上升到2/3VDD時(shí)，時(shí)，NMOS管導(dǎo)通，管導(dǎo)通， C放電到放電到0，輸出低電平。輸出低電平。工作原理工作原理2Ov3C COtVOtCvOItv圖7.4.5 單穩(wěn)態(tài)電路波形圖TTWVDDDISvoTH放電管(NMOS)輸出閾值輸入閾值輸入復(fù)位導(dǎo)通00導(dǎo)通01 /3VDD2 /3VDD1不變不變1 /3VDD 2 /3VDD1截止1 1 /3VDD1RDTRIG穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)0 （2）當(dāng)輸入）當(dāng)輸入負(fù)負(fù)跳變時(shí)，則輸出跳變時(shí)，則輸出1， NMOS管截止，管截止， C充電，電路充電，電路進(jìn)入暫穩(wěn)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)。態(tài)。當(dāng)當(dāng)VC上升到上升到2/3VDD時(shí)

54、，時(shí)，NMOS管導(dǎo)通，管導(dǎo)通， C放電到放電到0，輸出低電平。，輸出低電平。1001RviCC5k5k5k12VDDV-C(2)(6)(5)(8)1111RSGvO(4)(3)(7)(1)DISO1vTHTRIGRDR1CvC110110 電路要求：電路要求： TITW ,否則電否則電路轉(zhuǎn)化為反相器。路轉(zhuǎn)化為反相器。TI C R ui 8 4 7 3 6 555 2 5 1 0.01F uo VDD ui uo t t Tw 0 0 (a) 電路 (b) 工作波形 uc t 0 2VDD/3 暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時(shí)間（暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時(shí)間（TW）的計(jì)算）的計(jì)算起始值起始值 Vc(0+)=0, VC()=VDD

55、， VC(t)=VDD2/3, =RCeVVVVtCCCC)()0()() t (因?yàn)橐驗(yàn)?0()() t ()(VVVVeCCCCteVVVVtCCCC) t ()()0()(tVVVDDDDDD=3ln=32ln0-) t ()()()0(VVeVVCCtCCRCVVVRCTDDDDDDW1 .1320lnRCTW1 . 1VDD單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用 圖圖6.6.7 脈沖延遲脈沖延遲 圖圖6.6.8 脈沖鑒寬脈沖鑒寬 2.脈沖延時(shí)脈沖延時(shí) 3.脈沖寬度鑒別脈沖寬度鑒別 4.定時(shí)定時(shí) 1.脈沖整形脈沖整形 11C充電充電+001RCRC微分電路微分電路, ,對(duì)輸對(duì)輸入的上跳沿

56、產(chǎn)入的上跳沿產(chǎn)生脈沖生脈沖01延時(shí)為延時(shí)為1級(jí)的級(jí)的TW=TW-TI00111101010應(yīng)用舉例：觸摸定時(shí)控制開(kāi)關(guān)應(yīng)用舉例：觸摸定時(shí)控制開(kāi)關(guān) 手觸摸一下金屬片手觸摸一下金屬片P，由于人體感應(yīng)電壓相當(dāng)于在觸發(fā)，由于人體感應(yīng)電壓相當(dāng)于在觸發(fā)輸入端（管腳輸入端（管腳2）加入一個(gè)）加入一個(gè)負(fù)脈沖負(fù)脈沖， 555輸出端輸出高電平，輸出端輸出高電平， 燈泡（燈泡（RL）發(fā)光。）發(fā)光。84762153555+VCCRLR100kC100C10.01(+6V)P 當(dāng)暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間（當(dāng)暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間（tW）結(jié)束）結(jié)束時(shí)，時(shí)，555輸出端恢復(fù)低電平，輸出端恢復(fù)低電平，燈泡熄滅。燈泡熄滅。該觸摸開(kāi)關(guān)可用于該觸摸開(kāi)關(guān)可用于夜間定時(shí)照明，定時(shí)時(shí)間可由夜間定時(shí)照明，定時(shí)時(shí)間可由RC參數(shù)調(diào)節(jié)。參數(shù)調(diào)節(jié)。RCTW1 . 1秒11=1001001 .1=101063-uo&uiuAuo(a) 電路示意圖(b) 波形圖單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器uououiuAtpuiuotp電機(jī)轉(zhuǎn)速的電機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)定測(cè)定tp1S計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用 電機(jī)的轉(zhuǎn)速電機(jī)的轉(zhuǎn)速秒脈沖秒脈沖6.6.4由由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器能產(chǎn)生矩形脈沖的自激振蕩電路叫做能產(chǎn)生矩形脈沖的自激振蕩電路叫做多