第4章觸發(fā)器

1、第四章第四章 觸發(fā)器觸發(fā)器4.1 概述概述4.2 基本基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器4.3 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4.5觸發(fā)器的邏輯功能分類及相互轉換觸發(fā)器的邏輯功能分類及相互轉換*4.6觸發(fā)器的動態(tài)特性觸發(fā)器的動態(tài)特性基本要求（掌握）：1.基本觸發(fā)器、同步觸發(fā)器、邊沿觸發(fā)器的邏輯功能，及它們各自次態(tài)輸出與現(xiàn)態(tài)和輸入之間的邏輯關系。2.表示觸發(fā)器邏輯功能的基本方法?；疽螅ɡ斫猓?.基本觸發(fā)器、同步觸發(fā)器和邊沿觸發(fā)器的基本工作原理。2.次態(tài)輸出、現(xiàn)態(tài)輸出、觸發(fā)器存儲信號的概念。3.輸入信號電平控制、時鐘脈沖CP電平控制、時鐘脈沖CP邊沿控制的概念。4.觸發(fā)器電路結構和邏輯功能

2、兩個概念的區(qū)別和聯(lián)系。5.觸發(fā)器傳輸延遲時間的概念。重點：1.觸發(fā)器次態(tài)、現(xiàn)態(tài)的概念。觸發(fā)器的邏輯功能，即次態(tài)輸出與現(xiàn)態(tài)和輸入之間的邏輯關系。2.觸發(fā)器的邏輯功能表示方法特性表、特性方程、狀態(tài)轉換卡諾圖、狀態(tài)圖、時序圖。難點：1.基本RS觸發(fā)器的工作原理，次態(tài)、現(xiàn)態(tài)概念的建立。2.觸發(fā)器的電路結構與邏輯功能，這是兩個既有區(qū)別又有聯(lián)系的概念。4.1 概述1.特點特點 2.分類分類 4.2 基本RS觸發(fā)器4.2.1 基本基本RS觸發(fā)器的電路結構與觸發(fā)器的電路結構與 工作原理工作原理 1.電路結構電路結構 基本基本RS觸發(fā)器的邏輯圖及邏輯符號觸發(fā)器的邏輯圖及邏輯符號 4.2 基本RS觸發(fā)器4.2.1

3、 基本基本RS觸發(fā)器的電路結構與觸發(fā)器的電路結構與 工作原理工作原理 或非門組成的基本或非門組成的基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器的邏輯圖及邏輯符號的邏輯圖及邏輯符號 2.工作原理1,0QQ0,1QQ兩個與非門接成反饋，引出輸入端用來置0、1。定義： 為“1”狀態(tài) 為“0”狀態(tài) 為置0輸入端， 為置1輸入端RS波形圖基本基本RS觸發(fā)器的時序圖觸發(fā)器的時序圖0SR1QQ1S 0SR1QQ1SRt1到到t2之間出現(xiàn)輸入信號之間出現(xiàn)輸入信號 不在互補。不在互補。t2時刻時刻 ，（率先撤銷），觸發(fā)器回到，（率先撤銷），觸發(fā)器回到 ，但由于，但由于t4時刻時刻，輸出端，輸出端，正常狀態(tài)。正常狀態(tài)。t3到到t4之間出

4、現(xiàn)輸入信號之間出現(xiàn)輸入信號，輸出端，輸出端觸發(fā)器出現(xiàn)不定狀態(tài)。觸發(fā)器出現(xiàn)不定狀態(tài)。（二者同時撤銷），（二者同時撤銷），4.2.2 觸發(fā)器功能的描述方法1. 特性表基本基本RS觸發(fā)器的特性表觸發(fā)器的特性表SRnQn 1Q輸入輸出功能1100保持11110101置101111000置010100001*不允許0011*根據(jù)工作原理得到特性表根據(jù)工作原理得到特性表因為如果輸入因為如果輸入 的的 “0”信號同時撤銷，導致輸出信號同時撤銷，導致輸出端狀態(tài)不確定，所以在正端狀態(tài)不確定，所以在正常工作時，應遵循常工作時，應遵循RS=0的約束條件的約束條件SR和2. 特性方程 由特性表可作出基本RS觸發(fā)器的卡

5、諾圖并化簡由卡諾圖，得其特性方程由卡諾圖，得其特性方程n 1n0QSRQRS（約束條件）基本基本RS觸發(fā)器的卡諾圖觸發(fā)器的卡諾圖3.狀態(tài)轉換圖基本基本RS觸發(fā)器的狀態(tài)轉換圖觸發(fā)器的狀態(tài)轉換圖4.時序圖基本基本RS觸發(fā)器的時序圖觸發(fā)器的時序圖0SR1QQ1S 0SR1QQ1SRt1到到t2之間出現(xiàn)輸入信號之間出現(xiàn)輸入信號 不在互補。不在互補。t2時刻時刻 ，（率先撤銷），觸發(fā)器回到，（率先撤銷），觸發(fā)器回到 ，但由于，但由于t4時刻時刻，輸出端，輸出端，正常狀態(tài)。正常狀態(tài)。t3到到t4之間出現(xiàn)輸入信號之間出現(xiàn)輸入信號，輸出端，輸出端觸發(fā)器出現(xiàn)不定狀態(tài)。觸發(fā)器出現(xiàn)不定狀態(tài)。（二者同時撤銷），（二者

6、同時撤銷），4.3 同步觸發(fā)器4.3.1 同步同步RS觸發(fā)器觸發(fā)器 1. 電路結構電路結構同步同步RS觸發(fā)器的邏輯圖及邏輯符號觸發(fā)器的邏輯圖及邏輯符號 輸入控制門輸入控制門+基本基本RS觸發(fā)觸發(fā)器，只有同步信號器，只有同步信號CP到到達，達，S和和R才起作用才起作用CPRSQnQn+1注0XXXQn保持10000保持1001110101置11011111000置0110101110不用不允許1111不用2. 特性表同步同步RS觸發(fā)器的特性表觸發(fā)器的特性表特性方程特性方程n 1n0QSRQRS（約束條件）CP=1期間有效例 畫出同步RS觸發(fā)器輸出端波形。已知同步RS觸發(fā)器的輸入信號波形如圖所示，

7、設觸發(fā)器的初始狀態(tài)為0，試畫出輸出端波形圖。解：解：在在CP=1期間期間R、S的狀態(tài)決定觸的狀態(tài)決定觸發(fā)器的輸出，發(fā)器的輸出，CP=0期間期間R、S對輸出無對輸出無影響影響，由此可得其，由此可得其輸出端波形。輸出端波形。波形圖波形圖4.3.2 同步D觸發(fā)器1. 電路結構電路結構 同步同步D觸發(fā)器的邏輯圖及邏輯符號觸發(fā)器的邏輯圖及邏輯符號SDRD，2. 特性表SD同步同步D觸發(fā)器的特性表觸發(fā)器的特性表CPDnQ1nQ時鐘輸入輸出功能00 0保持01 1100 0101 0110 1111 13. 特性方程將將RD帶入同步帶入同步RS觸發(fā)器的特性方程，得觸發(fā)器的特性方程，得n+1QDn+1QD3.

8、 特性方程將將SDRD代入同步代入同步RS觸發(fā)器的特性方程，得觸發(fā)器的特性方程，得n+1QD4. 狀態(tài)轉換圖同步同步D觸發(fā)器的狀態(tài)轉換圖觸發(fā)器的狀態(tài)轉換圖5. 時序圖同步同步D觸發(fā)器的時序圖觸發(fā)器的時序圖6. 主要特點1.時鐘控制，無約束問題2.CP=1時跟隨，下降沿到來時才鎖存7.同步觸發(fā)器的空翻現(xiàn)象由于在CP=1期間，同步觸發(fā)器的觸發(fā)引導門都是開放的，觸發(fā)器都可以接收輸入信號而翻轉，所以在CP=1期間，如果輸入信號發(fā)生多次變化，觸發(fā)器的狀態(tài)也會發(fā)生相應的改變，如下圖所示。這種在CP=1期間，由于輸入信號變化而引起的觸發(fā)器翻轉的現(xiàn)象，稱為觸發(fā)器的空翻現(xiàn)象。 7.同步觸發(fā)器的空翻現(xiàn)象由于同步觸

9、發(fā)器存在空翻問題，其應用范圍也就受到了限制。它不能用來構成移位寄存器(register)和計數(shù)器(counter)，因為在這些部件中，當CP=1時，不可避免地會使觸發(fā)器的輸入信號發(fā)生變化，從而出現(xiàn)空翻，使這些部件不能按時鐘脈沖的節(jié)拍正常工作。此外，這種觸發(fā)器在CP=1期間，如遇到一定強度的正向脈沖干擾，使S、R或D信號發(fā)生變化時，也會引起空翻現(xiàn)象，所以它的抗干擾能力也差。 4.4 邊沿觸發(fā)器 4.4.1 邊沿D觸發(fā)器 兩個同步D觸發(fā)器級聯(lián)起來構成的邊沿D觸發(fā)器，是一種具有主從結構形式的邊沿控制電路。邊沿D觸發(fā)器的邏輯電路、曾用符號、國標符號工作原理工作原理（1）CP=0時，時，G7、G8封鎖，

10、封鎖，G3、G4均打開從觸發(fā)均打開從觸發(fā)器的狀態(tài)決定于主觸發(fā)器，器的狀態(tài)決定于主觸發(fā)器， Q= QM ，4.4.1 邊沿D觸發(fā)器MQQ 工作原理工作原理（2）CP=1時，時， G7 、 G8打開，打開， G3、G4鎖定鎖定,從觸發(fā)從觸發(fā)器保持原來狀態(tài)不變，器保持原來狀態(tài)不變，D信號進入主觸發(fā)器。但主信號進入主觸發(fā)器。但主觸發(fā)器只跟隨而不鎖存，即觸發(fā)器只跟隨而不鎖存，即QM跟隨跟隨D變化。變化。4.4.1 邊沿D觸發(fā)器工作原理工作原理（3）CP下降沿到來的時刻，下降沿到來的時刻，G7、G8封鎖，封鎖，G3、G4打打開，主觸發(fā)器鎖存開，主觸發(fā)器鎖存CP下降沿時刻下降沿時刻D的值即的值即QM = D

11、 ,隨隨后將該值送入從觸發(fā)器，使后將該值送入從觸發(fā)器，使Q= D ，4.4.1 邊沿D觸發(fā)器DQ 工作原理工作原理（4）CP下降沿過后，主觸發(fā)器鎖存的下降沿過后，主觸發(fā)器鎖存的CP下降沿時刻下降沿時刻D的值保持不變，而從觸發(fā)器的狀態(tài)也不發(fā)生改變。的值保持不變，而從觸發(fā)器的狀態(tài)也不發(fā)生改變。綜上所述，綜上所述， Qn+1 =D CP下降沿時刻有效下降沿時刻有效4.4.1 邊沿D觸發(fā)器4.4.1 邊沿D觸發(fā)器帶異步輸入端的邊沿D觸發(fā)器帶異步輸入端的邊沿D觸發(fā)器的邏輯電路、曾用符號、國標符號4.4.1 邊沿D觸發(fā)器（1）同步輸入端：D叫做同步輸入端，因為加在D端的輸入信號能否進入觸發(fā)器而被接收，是受

12、時鐘脈沖同步控制的。異步輸入端的作用4.4.1 邊沿D觸發(fā)器（2） 叫做異步輸入端，也稱之為直接復位和置位端。 =0時 ，觸發(fā)器被復位到0狀態(tài)， =0時 ，觸發(fā)器被置位到1狀態(tài)。其作用與時鐘脈沖CP無關，故名位異步輸入端。異步輸入端的作用DRDDSR ,DS4.4.1邊沿D觸發(fā)器（1） 端：在 =0時 ， 為了可靠地將觸發(fā)器復位到0狀態(tài)，其既接到G2、G6的輸入端，也接到G7的輸入端。能在主從觸發(fā)器都同時直接復位到0狀態(tài)，還封住了G7，使得D即便是CP=1也不起作用。異步輸入端的工作原理DRDR4.4.1 邊沿D觸發(fā)器（2） 端：分別接到G1、G5、G8的輸入端。因此，無論CP為何值，加在其上

13、邊的低電平或負脈沖，都能可靠地把觸發(fā)器置位到1狀態(tài)。這是由于G8被封鎖，D信號無法進入主觸發(fā)器。異步輸入端的工作原理DS特性表特性表 CPD1nQ時鐘輸入輸出1100特性表特性表4.4.1 邊沿D觸發(fā)器4.4.1 邊沿D觸發(fā)器在邏輯符號中， RD、SD之間是有約束的，約束條件是RDSD=0，如果違反了約束條件，那么將會出現(xiàn)Q端 和端都是高電平的不正常情況。Q特性方程： Qn+1=D4.4.1 邊沿D觸發(fā)器主要特點：1.CP邊沿（上升沿或者下降沿）觸發(fā)。2.抗干擾能力極強。3.只具有置1、置0功能，在某些情況下使用不方便。4.4.2 邊沿邊沿JK觸發(fā)器觸發(fā)器1. 電路結構電路結構邊沿邊沿JK觸發(fā)

14、器的邏輯圖及邏輯符號觸發(fā)器的邏輯圖及邏輯符號在邊沿D觸發(fā)器的基礎上，增加了G1、G2、G3，把輸出Q饋送回G1、G3 ，便構成了左圖的邊沿JK觸發(fā)器。nnnnKQQJKQQJD)(KJQKQJQKQJnnnn)()(nnQKQJ2. D的邏輯表達式的邏輯表達式3. 特性表特性表CPJK1nQnQnQ時鐘輸入輸出功能00保持101置1010置011翻轉邊沿邊沿JK觸發(fā)器的特性表觸發(fā)器的特性表3. 特性表特性表4. 邊沿邊沿JK觸發(fā)器的特性方程觸發(fā)器的特性方程邊沿D觸發(fā)器的特性方程：Qn+1=D將nnQKQJD代入其中得：nnnQKQJDQ1CP下降沿時刻有效上式準確表達了次態(tài)Qn+1與現(xiàn)態(tài)Qn和

15、輸入J、K之間的邏輯關系。（具有置（具有置0、置、置1、保持、翻轉的全功能）、保持、翻轉的全功能）特性表特性表狀態(tài)轉換圖狀態(tài)轉換圖5. 邊沿邊沿JK觸發(fā)器的狀態(tài)圖觸發(fā)器的狀態(tài)圖6. 邊沿邊沿JK觸發(fā)器的主要特點觸發(fā)器的主要特點1.時鐘脈沖邊沿控制。2.抗干擾能力極強，工作速度很高。3.功能齊全，使用靈活方便?！纠恳阎呇匦汀纠恳阎呇匦蚃K觸發(fā)器觸發(fā)器CP、J、K輸入波形輸入波形如下圖所示，試分別按上升沿觸發(fā)和下降沿觸發(fā)如下圖所示，試分別按上升沿觸發(fā)和下降沿觸發(fā)畫出其輸出端畫出其輸出端Q波形（設波形（設Q初態(tài)為初態(tài)為0）。）。4.4.3 觸發(fā)器的觸發(fā)方式觸發(fā)器的觸發(fā)方式 觸發(fā)器的觸發(fā)方式可

16、有三種：電平觸發(fā)、脈沖觸發(fā)和邊沿觸發(fā)器的觸發(fā)方式可有三種：電平觸發(fā)、脈沖觸發(fā)和邊沿觸發(fā)。觸發(fā)。 電平觸發(fā)電平觸發(fā)在在CP脈沖電平有效期間，輸出狀態(tài)跟隨輸入信號變化而變化。脈沖電平有效期間，輸出狀態(tài)跟隨輸入信號變化而變化。特征：在特征：在CP=1時，可多次翻轉，有時，可多次翻轉，有“空翻空翻”現(xiàn)象?，F(xiàn)象。例如：鐘控例如：鐘控RS觸發(fā)器。觸發(fā)器。 脈沖觸發(fā)脈沖觸發(fā)在在CP脈沖有效期間，輸出狀態(tài)跟隨輸入信號變化而變化，但脈沖有效期間，輸出狀態(tài)跟隨輸入信號變化而變化，但一個脈沖周期內(nèi)，輸出狀態(tài)只能變化一次，且在一個脈沖周期內(nèi)，輸出狀態(tài)只能變化一次，且在CP脈沖下降脈沖下降沿翻轉變化。沿翻轉變化。主從型

17、主從型RS觸發(fā)器是跟隨觸發(fā)器是跟隨CP=1期間的最后一個輸入有效信號期間的最后一個輸入有效信號變化；變化； 邊沿觸發(fā)邊沿觸發(fā)邊沿觸發(fā)是輸出狀態(tài)跟隨邊沿觸發(fā)是輸出狀態(tài)跟隨CP脈沖的上升沿或下降沿時刻脈沖的上升沿或下降沿時刻的輸入信號變化。的輸入信號變化。 觸發(fā)器的觸發(fā)方式與電路的結構形式關系觸發(fā)器的觸發(fā)方式與電路的結構形式關系觸發(fā)器的觸發(fā)方式是由電路的結構形式?jīng)Q定的，有固定的觸發(fā)器的觸發(fā)方式是由電路的結構形式?jīng)Q定的，有固定的對應關系。對應關系。凡是采用鐘控凡是采用鐘控RS結構的觸發(fā)器，無論其邏輯功能如何，一結構的觸發(fā)器，無論其邏輯功能如何，一定是電平觸發(fā)方式；定是電平觸發(fā)方式；凡是采用主從凡是采

18、用主從RS結構的觸發(fā)器，無論其邏輯功能如何，一結構的觸發(fā)器，無論其邏輯功能如何，一定是脈沖觸發(fā)方式；定是脈沖觸發(fā)方式；凡是采用兩個電平觸發(fā)凡是采用兩個電平觸發(fā)D觸發(fā)器結構的觸發(fā)器，無論其邏輯觸發(fā)器結構的觸發(fā)器，無論其邏輯功能如何，一定是邊沿觸發(fā)方式。功能如何，一定是邊沿觸發(fā)方式。 觸發(fā)器還可按照邏輯功能的不同特點，觸發(fā)器還可按照邏輯功能的不同特點，把把時鐘控制的觸發(fā)器時鐘控制的觸發(fā)器分為分為RS觸發(fā)器、觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、觸發(fā)器、T觸發(fā)器、觸發(fā)器、T 觸發(fā)器和觸發(fā)器和D觸發(fā)器觸發(fā)器等幾種類型。等幾種類型。觸發(fā)器描述方法：觸發(fā)器描述方法：特性表、特性方程、特性表、特性方程、狀態(tài)轉換圖狀態(tài)轉換圖。

19、 4.5 觸發(fā)器邏輯功能分類 及相互轉換4.5 觸發(fā)器邏輯功能分類 及相互轉換 n 1nn 1nnn 1n 1nnnn 1n 0 QSRQR SQJQKQQDQTQTQTQQQ4.5.1 觸發(fā)器邏輯功能分類觸發(fā)器邏輯功能分類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： 1. RS 觸發(fā)器觸發(fā)器（具有置（具有置0、置、置1、保持功能）、保持功能）2. 2. 特性方程特性方程: :1. 1. 特性表特性表3. 3. 狀態(tài)轉換圖狀態(tài)轉換圖2. JK 觸發(fā)器觸發(fā)器（具有置（具有置0、置、置1、保持、翻轉的全功能）、保持、翻轉的全功能）1. 1. 特性表

20、特性表3. 3. 狀態(tài)轉換圖狀態(tài)轉換圖2. 2. 特性方程特性方程: :n+1nnQQQJK（具有置（具有置0、置、置1功能）功能）Qn+1=D1. 1. 特性表特性表3. 3. 狀態(tài)轉換圖狀態(tài)轉換圖2. 2. 特性方程特性方程: :（1）T觸發(fā)器觸發(fā)器（具有保持、翻轉功能）（具有保持、翻轉功能）保持保持翻轉翻轉2. 2. 特性方程特性方程: :n+1nnQQQTT1. 1. 特性表特性表3. 3. 狀態(tài)轉換圖狀態(tài)轉換圖T觸發(fā)器邏輯符號觸發(fā)器邏輯符號（2）T觸發(fā)器觸發(fā)器（具有翻轉功能）（具有翻轉功能）T觸發(fā)器的輸入端接邏輯觸發(fā)器的輸入端接邏輯“1”時構成時構成T 觸發(fā)器。觸發(fā)器。僅具有僅具有計

21、數(shù)功能計數(shù)功能（翻轉功能）。（翻轉功能）。n+1nnQQQTTT T觸發(fā)器特性方程觸發(fā)器特性方程n+1nQQ4.5.2 不同類型觸發(fā)器之間的轉換不同類型觸發(fā)器之間的轉換1. 轉換方法轉換方法（1 1）寫出已有觸發(fā)器和待求觸發(fā)器的特性方程；）寫出已有觸發(fā)器和待求觸發(fā)器的特性方程；（2 2）變換待求觸發(fā)器的特性方程，使其在形式上與）變換待求觸發(fā)器的特性方程，使其在形式上與 已有觸發(fā)器的特性方程一致；已有觸發(fā)器的特性方程一致；（3 3）比較兩種觸發(fā)器的特性方程，根據(jù)）比較兩種觸發(fā)器的特性方程，根據(jù)“變量相同，變量相同， 對應系數(shù)相等，則方程一定相等對應系數(shù)相等，則方程一定相等”的原則，求出轉的原則，

22、求出轉 換邏輯。換邏輯。（4 4）畫電路圖）畫電路圖2. 轉換實例轉換實例（1 1）JK觸發(fā)器到觸發(fā)器到D、T、T和和RS觸發(fā)器的轉換觸發(fā)器的轉換、nn 1nnnn 1nn (),QJQKQQDD QQDQDQJD KDJK觸發(fā)器轉換成觸發(fā)器轉換成D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：則則轉換實例轉換實例（1 1）JK觸發(fā)器到觸發(fā)器到D、T、T和和RS觸發(fā)器的轉換觸發(fā)器的轉換、nn 1nnn 1n QJQKQQTQTQJKTJK觸發(fā)器轉換成觸發(fā)器轉換成T T觸發(fā)器觸發(fā)器JK觸發(fā)器：觸發(fā)器：T觸發(fā)器：觸發(fā)器：則則轉換實例轉換實例（1 1）JK觸發(fā)器到觸發(fā)器到D、T、T和和RS觸發(fā)器的轉換觸發(fā)