數(shù)字電子技術(shù)第4章課件

1、4.1 觸發(fā)器概述 觸發(fā)器必須具備以下3個特點(diǎn)：1）具有兩個能自保持的穩(wěn)定狀態(tài)，用來存儲數(shù)據(jù)0和1。2）在輸入信號作用下，觸發(fā)器的0和1兩個邏輯狀態(tài)之間可以相互轉(zhuǎn)換。3）輸入信號不變或撤去后，觸發(fā)器能將長久保存。 對觸發(fā)器的一對互補(bǔ)輸出狀態(tài)約定如下：Q1、0為1態(tài)； 接收信號前所處的狀態(tài)記為現(xiàn)態(tài)Qn，則觸發(fā)器接收信號之后所建立的新的穩(wěn)定狀態(tài)就是次態(tài)Qn+1 Q0、1為0態(tài)。4.2 基本RS觸發(fā)器 4.2.1 用與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器1. 電路組成 圖 4 1 與非門 構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器&RdQQQQSdSdRdSRFFG1G2邏輯電路邏輯符號2. 工作原理 當(dāng)0、無論現(xiàn)態(tài)Qn是1還是0，

2、次態(tài)Qn+1均為1態(tài)；1， 1時，1、現(xiàn)態(tài)Qn是1，次態(tài) 亦為1；Qn為0，Qn+1亦為0；1時，當(dāng)0、無論現(xiàn)態(tài)Qn是1態(tài)還是0態(tài)，次態(tài)0時，當(dāng)1&RdQQSd1、無論現(xiàn)態(tài)Qn是1還是0，次態(tài)Qn+1均為0態(tài)；當(dāng)0時，G1G2特性方程 描述FF邏輯功能的函數(shù)表達(dá)式稱為特征方程或狀態(tài)方程 (約束條件) 圖4-2 次態(tài)卡諾圖=+=+11dnnRSQRSQd= 0dRSdRDSDQ0001111001111Qn+1nddSdRdQnQn+10 00011110011001101010101會不定會不定110001表4- 基本RSFF的功能表置0置保持3. 觸發(fā)器邏輯功能的描述 SdRdQnQn+10

3、 00011110011001101010101會不定會不定110001置0置保持表4- 基本RSFF的功能表01Sd=0 Rd=1Sd=1 Rd=0Sd=0 Rd=Sd= Rd=1 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖(狀態(tài)圖) 用圖形方式來描述FF的狀態(tài)轉(zhuǎn)移規(guī)律。Qn Qn+1SdRd 0 0 0 1 1 0 1 110 1 1 0 1表4-2 基本RSFF的激勵表RdSdQQ圖4-4 例4-1波形圖0101例4-1 在圖4-1b所示基本RS觸發(fā)器中，已知輸入信號波形如圖4-4上方所示，設(shè)基本RS觸發(fā)器的初始狀態(tài)Q初0，試畫出其輸出端Q及的波形圖。 未定義狀態(tài)解： 補(bǔ)例已知邏輯電路圖及輸入信號A、B、C波形，Q初0

4、， 試畫出Q、Q波形。QQSdRdSRFF&GABCABCAB(Rd)(Sd)QQ“0”“1”圖4-6集成基本RS觸發(fā)器CC4043、CC4044TGENSRENQ&TGEN&RSENQ4367121114155291011S1R1S2R2S3R4S4R4ENQ1Q2Q2Q2+VDD168VSSCC4043CC40444367121114155291011R1S1R2S2R3S4R4S4ENQ1Q2Q2Q2+VDD168VSSQQQQ4.2.2 由或非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器 TGENSRENQ&TGEN&RSENQCC4043CC4044R(R) S(S) EN40434044Qn+1Qn+1

5、 高阻高阻 00 1Qn不定 01 11010 10111 1不定QnS+5Vuo圖4-7機(jī)械開關(guān)的工作情況圖4-8利用基本RS觸發(fā)器消抖&RSQQSAB+5V+5VS | BAS | ABuAuBQ例4-2 運(yùn)用基本RS觸發(fā)器，消除由于機(jī)械開關(guān)振動所引起的干擾脈沖。 &SRCPG3G1QQG4G2Q3Q4圖4-9 由與非門構(gòu)成的同步RS觸發(fā)器 SRCP1S1RC1邏輯符號QQ邏輯電路圖4.3 時鐘觸發(fā)器4.3.1 同步RS觸發(fā)器1. 電路組成2. 工作原理 SRQnQn+10 00011110011001101010101010011會不定會不定表4-4 同步RS觸發(fā)器的功能表SRCP1S1

6、RC1QQ&SRCPG3G1QQG4G2QQSdRdSdRd3. 邏輯功能描述 圖4-9 由與非門構(gòu)成的同步RS觸發(fā)器 例4-3 對于圖4-9所示的同步RS觸發(fā)器，已知CP，R，S波形如圖4-10上方所示，設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)Q初=0，試畫出其輸出端Q及Q的波形圖。 同步RS觸發(fā)器的觸發(fā)輸入和狀態(tài)轉(zhuǎn)換均發(fā)生在每個周期時鐘脈沖CP=1期間 故稱之為受CP控制的電平觸發(fā)式RS觸發(fā)器CPRSQQ 特點(diǎn): 克服了空翻，屬電平觸發(fā)，約束條件SR=0，有不定態(tài)主觸發(fā)器從觸發(fā)器&1SRCPQQQQG1G2G3G4G5G6G7G8G9&.CPQQ1S1RC1 S RCP4.3.2 主從觸發(fā)器1. 主從RS觸發(fā)器

7、圖4-12 主從RS觸發(fā)器圖4-13 主從JK觸發(fā)器.QQ1J1KC1 J KCP主觸發(fā)器從觸發(fā)器&1CPQQQQG1G2G3G4G5G6G7G8G9&CPJ K2. 主從JK觸發(fā)器（1）電路組成（2）工作原理表4-6 主從JK觸發(fā)器特性表 Qn CP 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0Qn+1Qn K J保持置 0置 1翻轉(zhuǎn)（3） 邏輯功能描述 例主從JK觸發(fā)器J、K的波形如圖，設(shè)初態(tài)為0，畫出Q波形圖。CPJKQ 主從JK觸發(fā)器在CP=1期間，主觸發(fā)器只變化（翻轉(zhuǎn)）一次，這種現(xiàn)象稱為一次變化現(xiàn)象。

8、如CP=1期間，輸入端出現(xiàn)干擾信號，就可能造成觸發(fā)器的誤動作。為了避免發(fā)生一次變化現(xiàn)象，在使用主從JK觸發(fā)器時，要保證在CP=1期間，J、K保持狀態(tài)不變。3. 主從JK觸發(fā)器的一次變化問題 解決的方法： 從電路結(jié)構(gòu)入手，讓FF只接收CP觸發(fā)沿到來前瞬間的輸入信號，即采用邊沿觸發(fā)器。例4-4 在圖4-13所示的主從JK觸發(fā)器電路中，若CP、J、K的波形如圖4-15上方所示，試畫出Q、 端對應(yīng)的波形圖。設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為Q初0。 帶清零端和預(yù)置端的主從JK觸發(fā)器RD=0，直接置001111001SD=0，直接置110001111（2）Rd(3)J1(4)J2(5)J3(12)CP(11)K3(1

9、0)K2(9)K1(13)Sd&=1=1V1V2&G3G4Q QG5G6&G1G2(8)(6)QQ圖4-16 CT74H72 a)邏輯電路圖圖4-17 維持阻塞D觸發(fā)器&QQDG5G3G1G6G4G2SdCPRd4.3.3 邊沿觸發(fā)器1. 幾種典型的邊沿觸發(fā)器（1）維持阻塞D觸發(fā)器SC11DRQQ邏輯符號 D Qn Qn+1 注 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1表4-8 D觸發(fā)器的功能表CPDQ圖4-18 D觸發(fā)器的波形圖置0置1圖4-19 D觸發(fā)器的波形圖CPDQ1234RDSD例4-5 在圖4-17a所示的維持阻塞D觸發(fā)器中，已知CP、 、 D的波形如圖4-19上方所示，試畫

10、出與之對應(yīng)的輸出波形圖。設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為0。解： &=1=1&B1G1G2Q(5/9)Q(6/8)A1A2B2G3P1P2G4(3/11)J(1/13)CP(2/12)K(4/10)Sd（2）利用傳輸延遲時間的邊沿JK觸發(fā)器 TG1CPDCP1TG2CP Qm G2 QmCPCP1 1G3 1CPTG4 CPQQ1圖4-25 CMOS主從結(jié)構(gòu)邊沿D觸發(fā)器CPG1CPCP1TG3G4主觸發(fā)器從觸發(fā)器（3）CMOS主從結(jié)構(gòu)邊沿觸發(fā)器 圖4-26 實(shí)際的CMOS邊沿D觸發(fā)器邏輯電路TG1CP1TG2 QCPCPQG1CPCPTG3G4CP1Sd1TG2CPCP1Q1GRdG2 Q111&JKG7G8G9D4.4 T觸發(fā)器和T觸發(fā)器4.4.1 T觸發(fā)器 TQ nQ n+1001101010110表4-10 T觸發(fā)器的功能表 4.4.2 T觸發(fā)器 CPT1TC1QQ例4-6 兩個維持阻塞D觸發(fā)器組成圖4-29a所示電路，已知CP、D1波形如圖4-29