數(shù)電觸發(fā)器PPT演示課件(PPT 113頁)

1、 第五章 觸發(fā)器5.2 鐘控觸發(fā)器5.4 邊沿觸發(fā)器5.1 基本觸發(fā)器5.3 主從觸發(fā)器1第1頁，共113頁。 5.1 基本觸發(fā)器5.1.1、基本觸發(fā)器電路組成和工作原理 1用與非門組成的基本RS觸發(fā)器 （1）電路結(jié)構(gòu):由兩個門電路交叉連接而成。置1端置0端信號輸入端信號輸出端2第2頁，共113頁。（2）邏輯功能觸發(fā)器有兩個互補(bǔ)的輸出端，當(dāng)Q=1， =0時，稱為觸發(fā)器的1狀態(tài)。當(dāng) =1，Q=0時，稱為觸發(fā)器的0狀態(tài)。Qn+1/RD /SD功能Qn功能表 0 1100011置0001/RD稱為置0輸入端低電平有效01現(xiàn)態(tài)：觸發(fā)器接收輸入信號之前的狀態(tài)，也就是觸發(fā)器原來的穩(wěn)定狀態(tài)。次態(tài)：觸發(fā)器接收

2、輸入信號之后所處的新的穩(wěn)定狀態(tài)。3第3頁，共113頁。（2）邏輯功能觸發(fā)器有兩個互補(bǔ)的輸出端，當(dāng)Q=1， =0時，稱為觸發(fā)器的1狀態(tài)。當(dāng) =1，Q=0時，稱為觸發(fā)器的0狀態(tài)。Qn+1/RD /SD功能Qn功能表 0 1011100置0001/SD稱為置0輸入端低電平有效011 0置110114第4頁，共113頁。（2）邏輯功能觸發(fā)器有兩個互補(bǔ)的輸出端，當(dāng)Q=1， =0時，稱為觸發(fā)器的1狀態(tài)。當(dāng) =1，Q=0時，稱為觸發(fā)器的0狀態(tài)。Qn+1/RD /SD功能Qn功能表 0 1110011置0000011 0置110111 1保持0011觸發(fā)器保持原有狀態(tài)不變，即原來的狀態(tài)被觸發(fā)器存儲起來，這體現(xiàn)

3、了觸發(fā)器具有記憶能力。5第5頁，共113頁。（2）邏輯功能觸發(fā)器有兩個互補(bǔ)的輸出端，當(dāng)Q=1， =0時，稱為觸發(fā)器的1狀態(tài)。當(dāng) =1，Q=0時，稱為觸發(fā)器的0狀態(tài)。Qn+1/RD /SD功能Qn功能表 0 1置000011 0置110111 1保持00110 0不定010011111100Q=Q，不符合觸發(fā)器的邏輯關(guān)系。并且由于與非門延遲時間不可能完全相等，在兩輸入端的01，將不能確定觸發(fā)器是處于1狀態(tài)還是0狀態(tài)。所以觸發(fā)器不允許出現(xiàn)這種情況，這就是基本RS觸發(fā)器的約束條件。？6第6頁，共113頁。（3）波形分析反映觸發(fā)器輸入信號取值和狀態(tài)之間對應(yīng)關(guān)系的圖形稱為波形圖例5.1.1 在用與非門組

4、成的基本RS觸發(fā)器中，設(shè)初始狀態(tài)為1，已知輸入R、S的波形圖，畫出兩輸出端的波形圖。RDSDQQ置1置0置1置1置1保持不允許7第7頁，共113頁。邏輯功能：1000110Qn+1RD SD功能Qn功能表 0 1置111011 0置000011 101不定0 0保持01012用或非門組成的基本RS觸發(fā)器SD仍然稱為置1輸入端，但為高電平有效。RD仍然稱為置0輸入端，也為高電平有效。SDRDQG21GQ118第8頁，共113頁。基本觸發(fā)器的特點總結(jié)：（1）有兩個互補(bǔ)的輸出端，有兩個穩(wěn)定的狀態(tài)。（2）有復(fù)位（Q=0）、置位（Q=1）、保持原狀態(tài)三種功能。（3）/RD為復(fù)位輸入端，/SD為置位輸入端

5、，可以是低電平有效，也可以是高電平有效，取決于觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)。（4）由于反饋線的存在，無論是復(fù)位還是置位，有效信號只需要作用很短的一段時間，即“一觸即發(fā)”。9第9頁，共113頁。5.1.2、基本觸發(fā)器功能的描述觸發(fā)器的功能主要有三種方法： （1）狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表（功能表）Qn+1/RD /SD功能Qn狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表 0 1置000011 0置110111 1保持00110 0不定01Qn+1/RD /SD功能簡化真值表 0 1置001 0置111 1保持Qn0 0不定10第10頁，共113頁。 （2）特性方程由功能表畫出卡諾圖得特性方程：Qn+1/RD /SD功能Qn狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表 0 1置000

6、011 0置110111 1保持00110 0不定01次態(tài)Qn+1的卡諾圖特性方程觸發(fā)器的特性方程就是觸發(fā)器次態(tài)Qn+1與輸入及現(xiàn)態(tài)Qn之間的邏輯關(guān)系式11第11頁，共113頁。（3）狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和激勵表 A 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖表示觸發(fā)器從一個狀態(tài)變化到另一個狀態(tài)或保持原狀不變時，對輸入信號的要求。01/RD= / SD=1/RD=1 /SD=/RD=1 /SD=0/RD=0 /SD=1當(dāng)觸發(fā)器處在0狀態(tài)，即Qn=0時，若輸入信號 01或11，觸發(fā)器仍為0狀態(tài)；RDSD當(dāng)觸發(fā)器處在1狀態(tài)，即Qn=1時，若輸入信號 10或11，觸發(fā)器仍為1狀態(tài)；RDSDRDSD若 10，觸發(fā)器就會翻轉(zhuǎn)成為1狀態(tài)。RDSD

7、若 01，觸發(fā)器就會翻轉(zhuǎn)成為0狀態(tài)。Qn+1/RD /SD功能簡化真值表 0 1置001 0置111 1保持Qn0 0不定12第12頁，共113頁。B、激勵表是用表格的方式表示觸發(fā)器從一個狀態(tài)變化到另一個狀態(tài)或保持原狀態(tài)不變時，對輸入信號的要求。0 00 11 01 1 11 00 11 01/RD= / SD=1/RD=1 /SD=/RD=1 /SD=0/RD=0 /SD=1Qn Qn+1/R D /SD RS觸發(fā)器的激勵表 低電平有效13第13頁，共113頁。 5.2 鐘控觸發(fā)器 基本觸發(fā)器具有保持功能，輸出與輸入不象組合電路那樣一一對應(yīng)，輸入同為1，輸出可為狀態(tài)0，也可為狀態(tài)1。 但基本

8、觸發(fā)器又與組合電路類似，輸入任意時刻發(fā)生變化，輸出馬上跟著改變。 在時序電路中，常常希望輸入信號只作為輸出變化的條件，何時開始翻轉(zhuǎn)要由節(jié)拍器（時鐘）來決定。顯然基本觸發(fā)器不具有這樣的功能。 給觸發(fā)器加一個時鐘控制端CP，只有在CP端上出現(xiàn)時鐘脈沖時，觸發(fā)器的狀態(tài)才能改變。這種觸發(fā)器稱為鐘控觸發(fā)器。 鐘控觸發(fā)器具有按時鐘拍節(jié)工作的特點，下面我們看看幾種鐘控觸發(fā)器的工作原理。 14第14頁，共113頁。1鐘控RS觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu) 5.2.1 鐘控RS觸發(fā)器國標(biāo)符號 信號輸入端信號輸出端RDSD15第15頁，共113頁。2邏輯功能當(dāng)CP0時，控制門G3、G4關(guān)閉， ,觸發(fā)器的狀態(tài)保持不變。當(dāng)CP1時

9、，G3、G4打開， ,輸出狀態(tài)由R、S端的輸入信號決定。鐘控RS觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換分別由R、S和CP控制，其中，R、S控制狀態(tài)轉(zhuǎn)換的方向；CP控制狀態(tài)轉(zhuǎn)換的時刻。Qn+1R S功能Qn功能表 0 1 0 1置11101 1 0 1 0置000011 11 101不定0 00 0保持0101100101101RDSD 注意：只有當(dāng)R和S同時由1變?yōu)?時，Q 的狀態(tài)不定。16第16頁，共113頁。3特性方程當(dāng)CP1時， 。Qn+1R S功能Qn功能表 0 1 0 1置11101 1 0 1 0置000011 11 101不定0 00 0保持0101RDSD基本觸發(fā)器特性方程特性方程CP=1期間有效（

10、約束條件）17第17頁，共113頁。4狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表Qn+1R S功能Qn功能表 0 1 0 1置11101 1 0 1 0置000011 11 101不定0 00 0保持0101Qn+1R S 功能簡化真值表 0 1置111 0置001 1不定 0 0保持Qn18第18頁，共113頁。5狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖及激勵表 根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表作出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖和激勵表Qn+1R S 功能簡化真值表 0 1置111 0置001 1不定 0 0保持Qn01R= S=0R=0 S=R=0 S=1R=1 S=0當(dāng)觸發(fā)器處在0狀態(tài)，即Qn=0時，若輸入信號 00或10，觸發(fā)器仍為0狀態(tài)；RS當(dāng)觸發(fā)器處在1狀態(tài)，即Qn=1時

11、，若輸入信號RS00或01，觸發(fā)器仍為1狀態(tài)；若RS01，觸發(fā)器就會翻轉(zhuǎn)成為1狀態(tài)。若RS10，觸發(fā)器就會翻轉(zhuǎn)成為0狀態(tài)。19第19頁，共113頁。5狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖及激勵表 根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表作出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖和激勵表Qn+1R S 功能簡化真值表 0 1置111 0置001 1不定 0 0保持Qn01R= S=0R=0 S=R=0 S=1R=1 S=00 00 11 01 1 00 11 00 Qn Qn+1R S鐘控RS觸發(fā)器的激勵表 20第20頁，共113頁。主要特點（1）時鐘電平控制。在CP1期間接收輸入信號，CP0時狀態(tài)保持不變，與基本RS觸發(fā)器相比，對觸發(fā)器狀態(tài)的轉(zhuǎn)變增加了時間控制。（2）

12、R、S之間有約束。不能允許出現(xiàn)R和S同時為1的情況，否則會使觸發(fā)器處于不確定的狀態(tài)。例：鐘控R-S觸發(fā)器的輸入波形如圖，畫出輸出端Q的波形。 禁止不定置0CPRS置0Q置1置1置1保持保持21第21頁，共113頁。1鐘控D觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu) 5.2.2 鐘控D觸發(fā)器當(dāng)CP=0時， ，Q保持不變；當(dāng)CP=1時， ，Q將發(fā)生轉(zhuǎn)移，狀態(tài)方程為：CP=1期間有效22第22頁，共113頁。2狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表由CP=1時的特征方程Qn+1=D,可以得到CP=1時的狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表 3狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖及激勵表23第23頁，共113頁。例 已知D觸發(fā)器的輸入波形，畫出輸出波形圖。在數(shù)字電路中，凡在CP時鐘脈沖控制下，根據(jù)

13、輸入信號D情況的不同，具有置0、置1功能的電路，都稱為D觸發(fā)器。24第24頁，共113頁。1鐘控J-K觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu) 5.2.3 鐘控J-K觸發(fā)器當(dāng)CP=0時， ，Q保持不變；當(dāng)CP=1時， ，Q將發(fā)生轉(zhuǎn)移，狀態(tài)方程為：CP=1期間有效25第25頁，共113頁。2狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表由CP=1時的特征方程 ,可以得到CP=1時的狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表 3狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖及激勵表保持置0置1翻轉(zhuǎn)26第26頁，共113頁。波形圖在數(shù)字電路中，凡在CP時鐘脈沖控制下，根據(jù)輸入信號J、K情況的不同，具有置0、置1、保持和翻轉(zhuǎn)功能的電路，都稱為JK觸發(fā)器。CPJKQQ27第27頁，共113頁。1鐘控T觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu) 5

14、24 鐘控T觸發(fā)器當(dāng)CP=0時， ，Q保持不變；當(dāng)CP=1時， ，Q將發(fā)生轉(zhuǎn)移，狀態(tài)方程為：CP=1期間有效28第28頁，共113頁。2狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表由CP=1時的特征方程 ,可以得到CP=1時的狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表 3狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖及激勵表29第29頁，共113頁。 電位觸發(fā)方式當(dāng)鐘控信號CP為低（高）電平時，觸發(fā)器不接受輸入激勵信號，觸發(fā)器狀態(tài)保持不變；當(dāng)鐘控信號CP為高（低）電平時，觸發(fā)器接受輸入激勵信號，狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)移。5.2.5 電位觸發(fā)方式的工作特性 電位觸發(fā)方式的特點： 在約定鐘控信號電平（CP=1或CP=0）期間，輸入激勵信號的變化都會引起觸發(fā)器狀態(tài)的改變； 在非約定鐘控信號電平（CP=0

15、或CP=1）期間，無論輸入激勵信號如何變化，觸發(fā)器狀態(tài)保持不變。30第30頁，共113頁。 例 由于在CP=1期間，G3、G4門都是開著的，都能接收R、S信號，所以，如果在CP=1期間R、S發(fā)生多次變化，則觸發(fā)器的狀態(tài)也可能發(fā)生多次翻轉(zhuǎn)。在一個時鐘脈沖周期中，觸發(fā)器發(fā)生多次翻轉(zhuǎn)的現(xiàn)象叫做空翻。 有效翻轉(zhuǎn) 空翻31第31頁，共113頁。5.3 主從觸發(fā)器由兩級同步RS觸發(fā)器串聯(lián)組成。G1G4組成從觸發(fā)器，G5G8組成主觸發(fā)器。CP 與CP互補(bǔ)，使兩個觸發(fā)器工作在兩個不同的時區(qū)內(nèi)。5.3.1、 主從RS觸發(fā)器 1電路結(jié)構(gòu)32第32頁，共113頁。2工作原理主從觸發(fā)器的觸發(fā)翻轉(zhuǎn)分為兩個節(jié)拍： （1）

16、當(dāng)CP1時，CP0，”從“保持。”主”工作，接收R和S端的輸入信號。（2）當(dāng)CP 時，即CP=0、CP1。 ”主“保持，不再接收R、S信號；”從”工作，接收主觸發(fā)器輸出端的狀態(tài)。 G9&GCP器G&6GQ主G1&2觸觸G&器主G發(fā)發(fā)4G3CPQ主RQ從&S8Q57G133第33頁，共113頁。2工作原理Qn+1R S功能Qn功能表 0 1 0 1輸出狀態(tài)同S狀態(tài)1101 1 0 1 0輸出狀態(tài)同S狀態(tài)00011 11 101不定0 00 0保持0101主從觸發(fā)器的觸發(fā)翻轉(zhuǎn)分為兩個節(jié)拍： （1）當(dāng)CP1時，CP0，”從“保持?！敝鳌惫ぷ?，接收R和S端的輸入信號。（2）當(dāng)CP 時，即CP=0、CP

17、1。 ”主“保持，不再接收R、S信號； ”從”工作，接收主觸發(fā)器輸出端的狀態(tài)。 100101101010110134第34頁，共113頁。波形圖CPRSQ主Q35第35頁，共113頁。主從觸發(fā)器的特點：在CP的一個周期中觸發(fā)器的輸出狀態(tài)只能改變一次。（1）主從觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)是在CP由1變0時刻（CP下降沿）發(fā)生的。（2）CP一旦變?yōu)?后，主觸發(fā)器被封鎖，其狀態(tài)不再受R、S影響，因此不會有空翻現(xiàn)象。主從RS觸發(fā)器的符號： 36第36頁，共113頁。5.3.2、 主從JK觸發(fā)器主從RS觸發(fā)器的缺點：使用時有約束條件 RS=01電路結(jié)構(gòu) 為此，將觸發(fā)器的兩個互補(bǔ)的輸出端信號通過兩根反饋線分別引到輸入端

18、的G7、G8門，這樣，就構(gòu)成了JK觸發(fā)器。&GCP器G&G6G9G1&2觸觸G&器主G發(fā)發(fā)4G3Q主CPQ主RQ從&S8Q57G1器Q9發(fā)觸&主Q2G3從G觸Q主1G器Q主發(fā)1GGG&G5&4&6GCP8G&7K&J37第37頁，共113頁。器Q9發(fā)觸&主Q2G3從G觸Q主1G器Q主發(fā)1GGG&G5&4&6GCP8G&7K&J2工作原理（1）當(dāng)CP1時，CP0，”從“保持，”主”工作，接收輸入信號。（2）當(dāng)CP 時，即CP=0、CP1。 ”主“保持，不再接收輸入信號；”從”工作，接收主觸發(fā)器輸出端的狀態(tài)。 CPR SR S38第38頁，共113頁。器Q9發(fā)觸&主Q2G3從G觸Q主1G器Q主發(fā)1

19、GGG&G5&4&6GCP8G&7K&J3主從JK觸發(fā)器的一次翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象如果CP=1期間，J、K變化引起主觸發(fā)器發(fā)生狀態(tài)發(fā)生第一次翻轉(zhuǎn)，即（1）當(dāng)CP=0時，CP（2）當(dāng)CP=1時，將次態(tài)作為現(xiàn)態(tài)，求出新的次態(tài)，此時注意：在主觸發(fā)器狀態(tài)變化之前，即CP=0時， 則此后無論J、K如何變化，都不會使Q主再次翻轉(zhuǎn)。直到CP=0后，再次為1，才可產(chǎn)生新的翻轉(zhuǎn)。39第39頁，共113頁。器Q9發(fā)觸&主Q2G3從G觸Q主1G器Q主發(fā)1GGG&G5&4&6GCP8G&7K&JQn+1J K功能QnJK觸發(fā)器功能表 0 1 0 1輸出狀態(tài)同J狀態(tài)0001 1 0 1 0輸出狀態(tài)同J狀態(tài)11011 11 1011

20、00 00 0保持0101Qn=Qn11010110101011011040第40頁，共113頁。例 已知主從JK觸發(fā)器J、K的波形如圖所示，畫出輸出Q的波形圖（設(shè)初始狀態(tài)為0）。0101011101101101001101由此看出，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)象稱為一次翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象。41第41頁，共113頁。CPJKQQ主例1 已知主從JK觸發(fā)器J、K的波形如圖所示，畫出輸出Q的波形圖（設(shè)初始狀態(tài)為0）。CP=1,若J、K變化，觸發(fā)器的狀態(tài)與真值表、特征方程不對應(yīng)，存在一次變化現(xiàn)象。42第42頁，共113頁。例2 已知主從JK觸發(fā)器J、K的波形如圖所示，畫出輸

21、出Q的波形圖（設(shè)初始狀態(tài)為0）。在畫主從觸發(fā)器的波形圖時，應(yīng)注意以下幾點：（1）觸發(fā)器的觸發(fā)翻轉(zhuǎn)發(fā)生在時鐘脈沖的觸發(fā)沿（這里是下降沿）（2）判斷觸發(fā)器次態(tài)的依據(jù)是時鐘脈沖下降沿前一瞬間輸入端的狀態(tài)。61KCPJ54237（3）一次翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象43第43頁，共113頁。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11000111144第44頁，共113頁。帶清零端和預(yù)置端的主從JK觸發(fā)器的邏輯符號45第45頁，共113頁。集成主從JK觸發(fā)器低電平有效低電平有效CP下降沿觸發(fā)46第46頁，共113頁。與輸入主從JK觸發(fā)器的邏輯符號主從JK觸發(fā)器功能完善，并且輸入信

22、號J、K之間沒有約束。但主從JK觸發(fā)器還存在著一次變化問題，即主從JK觸發(fā)器中的主觸發(fā)器，在CP1期間其狀態(tài)能且只能變化一次，這種變化可以是J、K變化引起，也可以是干擾脈沖引起，因此其抗干擾能力尚需進(jìn)一步提高。47第47頁，共113頁。例：給出主-從J-K觸發(fā)器CP、J、K、RD及SD端的信號波形圖，試?yán)L出Q端的波形圖。/RD、 /SD- 直接復(fù)位、置位端1. 當(dāng)/RD=0 /SD=1時 Q=02. 當(dāng)/RD=1 /SD=0時 Q=13. 當(dāng)/RD=1 /SD=1時 觸發(fā)器正常工作此時當(dāng)CP脈沖有效跳變沿到來時，觸發(fā)器的次態(tài)輸出Qn+1取決于J、K及Qn當(dāng)J、K不同時，觸發(fā)器的次態(tài)輸出Qn+1

23、與J相同當(dāng)J、K同為 0 時，Qn+1=Qn當(dāng)J、K同為 1 時，Qn+1=Qn保持狀態(tài)計數(shù)狀態(tài)48第48頁，共113頁。101101111111111000001149第49頁，共113頁。圖5-3-5 集成主從J-K觸發(fā)器KJCP&AQQ11&RDSDBDCQ主FGHEQ主T1T2QQ電路結(jié)構(gòu)直接置0端直接置1端50第50頁，共113頁。QnQn1111010111101011QnQn001101011010QQKJCPSDRD表5-3-1 主從J-K觸發(fā)器功能表邏輯符號及功能說明Q&K&JQSDRDCP圖5-3-5 J-K觸發(fā)器邏輯符號CP端的小圓圈表示CP下降沿時觸發(fā)器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。直接置

24、0端和直接置1端的小圓圈表示低電平或負(fù)脈沖有效。51第51頁，共113頁。脈沖工作特性：觸發(fā)器正常工作時，對時鐘信號及輸入信號的要求。時鐘CP由0變1及CP=1的準(zhǔn)備階段，要完成主觸發(fā)器狀態(tài)的正確轉(zhuǎn)移。因此要求：(1) 在CP上升沿到達(dá)時，J、K信號已處于穩(wěn)定狀態(tài)，并且在CP=1期間， J、K信號不發(fā)生變化；5.3.4集成主從J-K觸發(fā)器的脈沖工作特性KJCP&AQQ11&RDSDBDCQ主GHEQ主T1T2QQF52第52頁，共113頁。(2) 主觸發(fā)器狀態(tài)發(fā)生變化從CP上升沿開始至最后穩(wěn)定，需經(jīng)歷兩級與或非門的延遲時間。若一級與或非門的延遲時間為1.4tpd（tpd為與非門的平均延遲時間）

25、，則要求CP=1持續(xù)期為：5.3.4集成主從J-K觸發(fā)器的脈沖工作特性KJCP&AQQ11&RDSDBDCQ主GHEQ主T1T2QQ53第53頁，共113頁。CP由1變0時，從觸發(fā)器接受主觸發(fā)器的狀態(tài)。設(shè)三極管T1和T2開關(guān)的延遲時間為0.5tpd，則從CP由1變0直到觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)移完成，需2.5tpd時間，這就要求CP=0的持續(xù)時間滿足：KJCP&AQQ11&RDSDBDCQ主GHEQ主T1T2QQ54第54頁，共113頁。CP由1變0時，從觸發(fā)器接受主觸發(fā)器的狀態(tài)。設(shè)三極管T1和T2開關(guān)的延遲時間為0.5tpd，則從CP由1變0直到觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)移完成，需2.5tpd時間，這就要求CP=0的

26、持續(xù)時間滿足：觸發(fā)器的工作頻率：時鐘信號的最高工作頻率為主從J-K觸發(fā)器主觸發(fā)器有一次翻轉(zhuǎn)特性，為了提高抗干擾能力，在滿足對tCPH要求的條件下，盡可能使CP=1的持續(xù)時間縮短，采用窄脈沖觸發(fā)。主從J-K觸發(fā)器是一種脈沖觸發(fā)方式，由脈沖的下降沿觸發(fā)，有時將觸發(fā)器的狀態(tài)方程寫成：55第55頁，共113頁。主從觸發(fā)器小結(jié)主從觸發(fā)器由主觸發(fā)器和從觸發(fā)器兩部分級聯(lián)而成，分別受兩個互補(bǔ)的時鐘信號控制。主觸發(fā)器和從觸發(fā)器在時鐘信號的驅(qū)動下，交替工作；狀態(tài)的轉(zhuǎn)移發(fā)生在時鐘信號的下降沿。主從觸發(fā)器和相同類型的鐘控觸發(fā)器具有相同的狀態(tài)方程，但觸發(fā)方式和時機(jī)不同。主從J-K觸發(fā)器的主觸發(fā)器具有一次翻轉(zhuǎn)特性，因此該

27、觸發(fā)器的抗干擾能力較弱。56第56頁，共113頁。5.4 邊沿觸發(fā)器一、維持阻塞觸發(fā)器基本原理1、維持阻塞R-S觸發(fā)器電路組成置0維持線置1維持線置0阻塞線置1阻塞線分析：（1）當(dāng)CP0，S0，R=1時， 觸發(fā)器保持， a=0，b=1。0011110（2）當(dāng)CP 時，11110Q=1，置11封鎖C門， ，阻塞置0 0b=1， ，維持置1 11015.4.1維持阻塞觸發(fā)器57第57頁，共113頁。5.4 邊沿觸發(fā)器一、維持阻塞觸發(fā)器基本原理1、維持阻塞R-S觸發(fā)器電路組成置0維持線置1維持線置0阻塞線置1阻塞線分析： 置0阻塞線、置1維持線的作用下，當(dāng)CP=1時，觸發(fā)器不發(fā)生變化，當(dāng)CP由10或

28、CP=0時，觸發(fā)器也不發(fā)生變化。 0011110111101011015.4.1維持阻塞觸發(fā)器58第58頁，共113頁。5.4 邊沿觸發(fā)器一、維持阻塞觸發(fā)器基本原理1、維持阻塞R-S觸發(fā)器電路組成置0維持線置1維持線置0阻塞線置1阻塞線分析：（1）當(dāng)CP0，S1，R=0時， 觸發(fā)器保持， a=1，b=0。010111（2）當(dāng)CP 時，1011Q=0，置00封鎖E門， ，阻塞置1 1a=1， ，維持置0 015.4.1維持阻塞觸發(fā)器59第59頁，共113頁。5.4. 邊沿觸發(fā)器一、維持阻塞觸發(fā)器基本原理1、維持阻塞R-S觸發(fā)器電路組成置0維持線置1維持線置0阻塞線置1阻塞線分析：01011110

29、110101 置1阻塞線、置0維持線的作用下，當(dāng)CP=1時，觸發(fā)器不發(fā)生變化，當(dāng)CP由10或CP=0時，觸發(fā)器也不發(fā)生變化。 綜合之：由于維持阻塞的作用，觸發(fā)器僅在CP由01上升沿時刻發(fā)生狀態(tài)轉(zhuǎn)移。5.4.1維持阻塞觸發(fā)器60第60頁，共113頁。1維持阻塞D觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)及工作原理（1）D觸發(fā)器：該電路滿足D觸發(fā)器的邏輯功能，但有空翻現(xiàn)象。設(shè)：D=1011001101二、維持阻塞D觸發(fā)器61第61頁，共113頁。（2）維持阻塞D觸發(fā)器 為了克服空翻，在原電路的基礎(chǔ)上引入三根反饋線。011001101置1。設(shè)：D=101100L1稱為置1維持線。L2稱為置0阻塞線。162第62頁，共113頁。0

30、（2）維持阻塞D觸發(fā)器10011001置0。設(shè)：D=0111L3稱為置0維持線。01 可見，引入了維持線和阻塞線后，將觸發(fā)器的觸發(fā)翻轉(zhuǎn)控制在CP上跳沿到來的一瞬間，并接收CP上跳沿到來前一瞬間的D信號。63第63頁，共113頁。例5.4.1 已知維持阻塞D觸發(fā)器的輸入波形， 畫出輸出波形圖。解：在波形圖時，應(yīng)注意以下兩點：（1）觸發(fā)器的觸發(fā)翻轉(zhuǎn)發(fā)生在CP的上升沿。（2）判斷觸發(fā)器次態(tài)的依據(jù)是CP上升沿前一瞬間輸入端D的狀態(tài)。64第64頁，共113頁。（3）觸發(fā)器的直接置0和置1端SDRD010觸發(fā)器直接置“0”0101100165第65頁，共113頁。（3）觸發(fā)器的直接置0和置1端SDRD01

31、0101觸發(fā)器直接置“1”觸發(fā)器正常工作，沒有影響。不允許出現(xiàn)。置0、置1輸入約束條件：觸發(fā)器直接置“0”10101101100166第66頁，共113頁。SDRD工作原理假定CP到來：10111當(dāng)CP=0,初態(tài)Q=011狀態(tài)不變D=1010Q由01100a=0 維持Q=1, /Q=0。置1維持線作用。保證b門不輸出0脈沖。置0阻塞線作用。由于置1維持線和置0阻塞線的作用，使觸發(fā)器被置1后，在CP=1期間狀態(tài)維持不變。假如輸入D此時有變化，（由10）對觸發(fā)器狀態(tài)無影響。ab用同樣分析方法，可以分析D=0時，觸發(fā)器工作過程。67第67頁，共113頁。分析結(jié)論： 維持阻塞D觸發(fā)器是在CP脈沖的前沿

32、翻轉(zhuǎn)。觸發(fā)器的狀態(tài)只取決于CP脈沖到來前一瞬間輸入信號D的狀態(tài)。在CP上跳沿到來時：Qn+1=D 在CP=1期間，如果輸入信號發(fā)生變化，由于維持阻塞線的作用，對觸發(fā)器狀態(tài)無影響。維持阻塞D觸發(fā)器邏輯符號及功能表:CPDQn+101XX010XX111001111特征方程：68第68頁，共113頁。維持阻塞D觸發(fā)器工作波形 Q69第69頁，共113頁。(1) 時鐘CP由0變1之前，門F和G的輸出端a和b應(yīng)建立起穩(wěn)定狀態(tài)。這段時間稱為建立時間：在建立時間內(nèi)，輸入信號不能發(fā)生變化，所以：(2) 脈沖上升沿到達(dá)后，要達(dá)到維持阻塞作用，必須使SD或RD由1變0。所經(jīng)歷的這段時間稱為保持時間：th=1tp

33、d在這段時間內(nèi)，輸入信號也不能變化。tsetth圖5-4-4 D 觸發(fā)器的建立時間和保持時間維持阻塞D觸發(fā)器的脈沖工作特性tCPLtset=2tpd70第70頁，共113頁。1)D信號是提前2 tpd 建立時間2)D信號保持一個tpd 保持時間3）基本RSFF翻轉(zhuǎn)要 12 tpd cp=0: tcp=0 2 tpd cp=1: tcp13 tpd3.維持阻塞D觸發(fā)器脈沖工作特性cpDQQtthsetT 5tpd f 1/(5tpd) = fcpmax 4.維阻FF特點 cp前接收信號;后輸出信號 71第71頁，共113頁。1、下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器電路組成5.4.2 下降沿觸發(fā)的邊沿觸發(fā)器特點

34、：門G和H的平均延遲時間比基本觸發(fā)器的平均延遲時間長。圖5-4-6 下降沿觸發(fā)的J-K觸發(fā)器邏輯圖JKCPAQQ1&RDSDBDC1&FE&HG72第72頁，共113頁。2、工作原理（1）、/RD=0、/SD =1時，置0；（2）、/RD=1、/SD =0時，置1；（3）、/RD=1、/SD =1， 當(dāng)CP=1時，觸發(fā)器保持；圖5-4-6 下降沿觸發(fā)的J-K觸發(fā)器邏輯圖JKCPAQQ1&RDSDBDC1&FE&HG73第73頁，共113頁。2、工作原理（3）、/RD=1、/SD =1，當(dāng)CP由10時，由于門G和H平均延遲時間比基本觸發(fā)器平均延遲時間長，所以CP=0首先封鎖門C和門F，這樣由門A

35、、B、D、E構(gòu)成基本觸發(fā)器，所以圖5-4-6 下降沿觸發(fā)的J-K觸發(fā)器邏輯圖JKCPAQQ1&RDSDBDC1&FE&HG74第74頁，共113頁。3、后沿觸發(fā)JK觸發(fā)器功能表及邏輯符號CPJKQn+101XXX010XXX1110011010111011111 CP=0及CP=1期間觸發(fā)器狀態(tài)維持不變，只有CP到來，觸發(fā)器的狀態(tài)只取決于CP脈沖到來前一瞬間輸入信號JK的狀態(tài)。二、后沿觸發(fā)的邊沿觸發(fā)器75第75頁，共113頁。4、特征方程及工作波形JKQCP初態(tài)為176第76頁，共113頁。 對于維持阻塞觸發(fā)器：在CP信號的到來前一個極短的時間內(nèi)，外部激勵信號已取樣進(jìn)入觸發(fā)器，當(dāng)CP到來，取樣

36、信號逐級傳輸引起觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)移，與此同時，維持阻塞邏輯立即起作用，隔離了外部激勵信號。即正跳轉(zhuǎn)移 對于邊沿型觸發(fā)器：狀態(tài)僅在CP信號的或到來時刻進(jìn)行轉(zhuǎn)移，而狀態(tài)的變化則取決于CP邊沿到來前一瞬間對外部激勵信號的取樣值。事實上維持阻塞型觸發(fā)器是一種正邊沿觸發(fā)器。77第77頁，共113頁。 目前大多數(shù)使用D、JK觸發(fā)器，在需要使用其它類型觸發(fā)器時，可以通過邏輯功能轉(zhuǎn)換的方法，把D、JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為需要的觸發(fā)器。一、D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為JK、RS、T、T觸發(fā)器。轉(zhuǎn)換方法：用特征方程法1、DJK把單端輸入觸發(fā)器，通過轉(zhuǎn)換電路變換為雙端輸入觸發(fā)器。轉(zhuǎn)換D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換電路JK邏輯功能。D觸發(fā)器特征方程：JK觸發(fā)器

37、特征方程：兩個特征方程相比較，令其相等。觸發(fā)器類型轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換DKJCP78第78頁，共113頁。2、DRSD觸發(fā)器特征方程：RS觸發(fā)器特征方程： JK觸發(fā)器是下降沿翻轉(zhuǎn)，D 觸發(fā)器是上升沿翻轉(zhuǎn)，若轉(zhuǎn)換后還用下降沿翻轉(zhuǎn)，則在CP端加反相器。令兩個特征方程相等： 形成用與非門實現(xiàn)的轉(zhuǎn)換電路和D觸發(fā)器一起構(gòu)成新的RS觸發(fā)器。觸發(fā)器類型轉(zhuǎn)換79第79頁，共113頁。3、DT、TD觸發(fā)器特征方程：T觸發(fā)器特征方程：同樣令兩個特征方程相等：轉(zhuǎn)換電路邏輯表達(dá)式為：T觸發(fā)器特征方程： 所以只要令D觸發(fā)器的輸入D = / Q n 即可得到用D觸發(fā)器實現(xiàn)T觸發(fā)器邏輯功能。觸發(fā)器類型轉(zhuǎn)換80第80頁，共113頁。二、

38、JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為RS，D，T，T觸發(fā)器。轉(zhuǎn)換方法：用激勵表法1、JKRSRSQ nQ n+1000000110101011110001010110X111X先列出RS狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表： 由于要用JK觸發(fā)器實現(xiàn)RS觸發(fā)器功能，所以應(yīng)根據(jù)JK觸發(fā)器激勵表寫出J、K輸入信號。QnQn+1JK000X011X10X111X0JK即：已知QnQn+1,求JK=?0XX01XX00XX1XXXX= S = R 畫出轉(zhuǎn)換電路圖。用JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為RS觸發(fā)器后，R=S=1，不是不定狀態(tài)觸發(fā)器類型轉(zhuǎn)換81第81頁，共113頁。2、JKD轉(zhuǎn)換方法：比較法D觸發(fā)器特征方程：JKQn+100Q n01010111/Q

39、n 比較D觸發(fā)器特征方程及JK觸發(fā)器真值表，可以發(fā)現(xiàn)一個特點：J K 時：Q n+1 = J,且K的取值正好與J相反。觸發(fā)器類型轉(zhuǎn)換82第82頁，共113頁。3、JKT、TT觸發(fā)器特征方程：JK 觸發(fā)器特征方程： 比較兩個觸發(fā)器特征方程，只要令J = K = T即可。T觸發(fā)器特征方程：JKQn+100Q n01010111/Q n只有當(dāng) J = K = 1 時，所以令：J = K = 1觸發(fā)器類型轉(zhuǎn)換83第83頁，共113頁。 RS觸發(fā)器特征方程： D觸發(fā)器特征方程：幾種觸發(fā)器計數(shù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換方法84第84頁，共113頁。 JK觸發(fā)器特征方程：令：J=K=1 T觸發(fā)器特征方程：令：T=1幾種觸發(fā)器

40、計數(shù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換方法85第85頁，共113頁。本章小結(jié)1觸發(fā)器有兩個基本性質(zhì)：（1）在一定條件下，觸發(fā)器可維持在兩種穩(wěn)定狀態(tài)（0或1狀態(tài)）之一而保持不變；（2）在一定的外加信號作用下，觸發(fā)器可從一個穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變到另一個穩(wěn)定狀態(tài)。2描寫觸發(fā)器邏輯功能的方法主要有特性表、特性方程、驅(qū)動表、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和波形圖(又稱時序圖)等。3按照結(jié)構(gòu)不同，觸發(fā)器可分為： (1) 基本RS觸發(fā)器，為電平觸發(fā)方式。 (2) 同步觸發(fā)器，為脈沖觸發(fā)方式。 (3) 主從觸發(fā)器，為脈沖觸發(fā)方式。 (4) 邊沿觸發(fā)器，為邊沿觸發(fā)方式。4根據(jù)邏輯功能的不同，觸發(fā)器可分為： (1) RS觸發(fā)器 (2) JK觸發(fā)器 (3) D觸發(fā)器

41、(4) T觸發(fā)器5同一電路結(jié)構(gòu)的觸發(fā)器可以做成不同的邏輯功能；同一邏輯功能的觸發(fā)器可以用不同的電路結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。6利用特性方程可實現(xiàn)不同功能觸發(fā)器間邏輯功能的相互轉(zhuǎn)換。86第86頁，共113頁。類型 特性方程 邏輯功能RS觸發(fā)器 具有置0、置1、保持 J-K觸發(fā)器 置0、置1、保持、計數(shù)D觸發(fā)器 置0、置1、鎖存T觸發(fā)器 保持、計數(shù)T觸發(fā)器 計數(shù)觸發(fā)方式：電位觸發(fā)方式、主從觸發(fā)方式及邊沿觸發(fā)方式87第87頁，共113頁?？偨Y(jié)88第88頁，共113頁。89第89頁，共113頁。工作波形不定不變不定置1不變置1不變置0不變基本RS觸發(fā)器90第90頁，共113頁。鐘控 RS 觸發(fā)器的工作波形置0置1禁

42、止不定保持置1置0置1保持CPRSQ91第91頁，共113頁。例 鐘控RS觸發(fā)器及邏輯門組成如下時序電路，其輸入CP、D端波形如圖所示，設(shè)觸發(fā)器初態(tài)為0，試畫出觸發(fā)器Q 端的輸出波形。 解：時鐘RS觸發(fā)器S=D，R= D, 電路只有置0、置1兩種邏輯動作。 S(R)鐘控RS觸發(fā)器應(yīng)用分析92第92頁，共113頁。在CP的高電平期間，R、S可多次變化，觸發(fā)器的狀態(tài)也隨著變化多次。對信號的敏感時間長，抗干擾能力差鐘控RS觸發(fā)器存在的空翻現(xiàn)象解決思路：主從結(jié)構(gòu) 邊沿型93第93頁，共113頁。主從RS觸發(fā)器工作波形94第94頁，共113頁。圖 主從JK觸發(fā)器的一次翻轉(zhuǎn) CPJKQ主Q主QQt1t2t395第95頁，共113頁。主從 J-K 觸發(fā)器集成單元主從 J-K 觸發(fā)器邏輯符號96第96頁，共113頁。例 已知維持阻塞D觸發(fā)器的輸入波形，畫出輸出波形圖。解：在波形圖時，應(yīng)注意以下兩點：（1）觸發(fā)器的觸發(fā)翻轉(zhuǎn)發(fā)生在CP的上升沿。（2）判斷觸發(fā)