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(jìn)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?；鹃T。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

5、邏輯功能邏輯功能分為：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

6、平信號E，E為為有效電平時，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(dāng)控制條件滿足時，觸發(fā)器當(dāng)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)

7、5.1 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(dāng)控制條件滿足時，觸發(fā)器的新狀態(tài)可以是：當(dāng)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)

8、器觸發(fā)器Q =0, Q = 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)

9、0101一、工作原理一、工作原理(0觸發(fā)有效觸發(fā)有效)16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，

10、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

11、1 0 1 1 5.2.1 基本基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器21四、動作特點四、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

12、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 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

13、 11 11 10 00 01 11 10 01 10 00 01 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

14、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(biāo)作腳標(biāo)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

15、本基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器(Basic RS Flip-Flop)例例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(jìn)行工作的觸發(fā)器稱為：這種利用同步信號同時進(jìn)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

16、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。

17、 CP=1, 在在 S 端觸發(fā)時端觸發(fā)時, Q=1 CP=1, 在在 R 端端 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 n

18、X 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01RSQRSQnn4. 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(dāng)端同時觸發(fā)，則當(dāng) 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

19、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)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

20、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 = 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。1nQ

21、Q38二、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(biāo)符號的慣用符號和國標(biāo)符號 同步同步D-FF的邏輯功能是的邏輯功能是：C

22、P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

23、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(dāng)于置端相當(dāng)于置“1”(S)端，端，K端相當(dāng)于置端相當(dāng)于置“0” (R)端。端。41同步同步JK-FF的慣用符號和國標(biāo)符號的慣用符號和國標(biāo)符號 由同步由同步JK-FF的特性表可知：的特性表可知： 1、當(dāng)、當(dāng)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

24、：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 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(biāo)符號的慣用符號和國標(biāo)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-F

25、F 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

26、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

27、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

28、。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 5.2.3 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

29、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 01100101010

30、1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-FF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

31、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

32、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