第五章觸發(fā)器-PPT精選精品教育課件

1、 第五章 觸發(fā)器5.1 基本觸發(fā)器 一、基本RS觸發(fā)器 1用與非門組成的基本RS觸發(fā)器 （1）電路結(jié)構(gòu):由門電路組成的，它與組合邏輯電路的根本區(qū)別在于，電路中有反饋線，即門電路的輸入、輸出端交叉耦合。觸發(fā)器有兩個(gè)互補(bǔ)的輸出端，（2）邏輯功能（3）波形分析例5.1.1 在用與非門組成的基本RS觸發(fā)器中，設(shè)初始狀態(tài)為0，已知輸入R、S的波形圖，畫出兩輸出端的波形圖。解：由表5.1.1知，當(dāng)R、S都為高電平時(shí)，觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變；當(dāng)S 變低電平時(shí)，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)為1狀態(tài)；當(dāng)R 變低電平時(shí)，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)為0狀態(tài)；不允許R、S同時(shí)為低電平。2用或非門組成的基本RS觸發(fā)器這種觸發(fā)器的觸發(fā)信號是高電平有效，因此

2、在邏輯符號的輸入端處沒有小圓圈。波形分析：基本觸發(fā)器的特點(diǎn)總結(jié)：（1）有兩個(gè)互補(bǔ)的輸出端，有兩個(gè)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）R為復(fù)位輸入端，S為置位輸入端，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(shí)間，即“一觸即發(fā)”。二、 同步RS觸發(fā)器給觸發(fā)器加一個(gè)時(shí)鐘控制端CP，只有在CP端上出現(xiàn)時(shí)鐘脈沖時(shí)，觸發(fā)器的狀態(tài)才能變化。這種觸發(fā)器稱為同步觸發(fā)器。1同步RS觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)2邏輯功能當(dāng)CP0時(shí)，控制門G3、G4關(guān)閉，觸發(fā)器的狀態(tài)保持不變。當(dāng)CP1時(shí)，G3、G4

3、打開，其輸出狀態(tài)由R、S端的輸入信號決定。同步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(shí)刻。3觸發(fā)器功能的幾種表示方法觸發(fā)器的功能除了可以用功能表表示外，還有幾種表示方法： （1）特性方程由功能表畫出卡諾圖得特性方程：（2）狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖表示觸發(fā)器從一個(gè)狀態(tài)變化到另一個(gè)狀態(tài)或保持原狀不變時(shí)，對輸入信號的要求。 （3）驅(qū)動(dòng)表 驅(qū)動(dòng)表是用表格的方式表示觸發(fā)器從一個(gè)狀態(tài)變化到另一個(gè)狀態(tài)或保持原狀態(tài)不變時(shí)，對輸入信號的要求。 （4）波形圖 觸發(fā)器的功能也可以用輸入輸出波形圖直觀地表示出來。 4同步觸發(fā)器存在的問題空翻由于在CP=1期間，G3、

4、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(gè)時(shí)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。5.2 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(gè)觸發(fā)器工作在兩個(gè)不同的時(shí)區(qū)內(nèi)。一、 主從RS觸發(fā)器 1電路結(jié)構(gòu)2工作原理主從觸發(fā)器的觸發(fā)翻轉(zhuǎn)分為兩個(gè)節(jié)拍：（1）當(dāng)CP1時(shí)，CP0，從觸發(fā)器被封鎖，保持原狀態(tài)不變：主觸發(fā)器工作，接收R和S端的輸入信號。（2）當(dāng)CP由1躍變到0時(shí)，即CP=0、CP1。主觸發(fā)器被封鎖，輸入信號R、S不再影響主觸發(fā)器的狀態(tài)；從觸發(fā)器

5、工作，接收主觸發(fā)器輸出端的狀態(tài)。 特點(diǎn)：（1）主從觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)是在CP由1變0時(shí)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(huì)有空翻現(xiàn)象。二、 主從JK觸發(fā)器主從RS觸發(fā)器的缺點(diǎn)：使用時(shí)有約束條件RS=0。1電路結(jié)構(gòu) 為此，將觸發(fā)器的兩個(gè)互補(bǔ)的輸出端信號通過兩根反饋線分別引到輸入端的G7、G8門，這樣，就構(gòu)成了JK觸發(fā)器。2邏輯功能(1）功能表：（2）特性方程：（3）狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖（4）驅(qū)動(dòng)表例5.2.1 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）。在畫主從觸發(fā)器的波形圖時(shí)，應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：（1）觸發(fā)器的觸發(fā)翻轉(zhuǎn)發(fā)

6、生在時(shí)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(shí)鐘脈沖下降沿前一瞬間輸入端的狀態(tài)。3主從T觸發(fā)器和T觸發(fā)器如果將JK觸發(fā)器的J和K相連作為T輸入端就構(gòu)成了T觸發(fā)器。T觸發(fā)器特性方程： 當(dāng)T觸發(fā)器的輸入控制端為T=1時(shí)，稱為T觸發(fā)器。 T觸發(fā)器的特性方程為：4主從JK觸發(fā)器存在的問題一次變化現(xiàn)象例5.2.2 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）。解：畫出輸出波形如圖示。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)象稱為一次變化現(xiàn)象。5.3 邊沿觸發(fā)器一、維持阻塞邊沿D觸發(fā)器 1D觸發(fā)器的邏輯功能D觸發(fā)器只有一

7、個(gè)觸發(fā)輸入端D，因此，邏輯關(guān)系非常簡單；D觸發(fā)器的特性方程為：Qn+1=DD觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖：D觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)表：2維持阻塞邊沿D觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)及工作原理（1）同步D觸發(fā)器：該電路滿足D觸發(fā)器的邏輯功能，但有同步觸發(fā)器的空翻現(xiàn)象。（2）維持阻塞邊沿D觸發(fā)器 為了克服空翻，并具有邊沿觸發(fā)器的特性，在原電路的基礎(chǔ)上引入三根反饋線L1、L2、L3。例5.3.1 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(shí)，應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：（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)。根據(jù)D觸發(fā)器的功能表，可畫出輸出端Q的波形圖。（3）觸發(fā)器的

8、直接置0和置1端 RD直接置0端，低電平有效；SD直接置1端；低電平有效。RD和SD不受CP和D信號的影響，具有最高的優(yōu)先級。二、CMOS主從結(jié)構(gòu)的邊沿觸發(fā)器1電路結(jié)構(gòu):由CMOS邏輯門和CMOS傳輸門組成主從D觸發(fā)器。由于引入了傳輸門，該電路雖為主從結(jié)構(gòu)，卻沒有一次變化問題，具有邊沿觸發(fā)器的特性。2工作原理觸發(fā)器的觸發(fā)翻轉(zhuǎn)分為兩個(gè)節(jié)拍：（1）當(dāng)CP變?yōu)?時(shí)，TG1開通，TG2關(guān)閉。主觸發(fā)器接收D信號。同時(shí)，TG3關(guān)閉，TG4開通，從觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變。（2）當(dāng)CP由1變?yōu)?時(shí)，TG1關(guān)閉，TG2開通，主觸發(fā)器自保持。同時(shí)，TG3開通，TG4關(guān)閉，從觸發(fā)器接收主觸發(fā)器的狀態(tài)。3 具有直接置0

9、端RD和直接置1端SD的CMOS邊沿D觸發(fā)器5.4 集成觸發(fā)器一、集成觸發(fā)器舉例1TTL主從JK觸發(fā)器74LS72特點(diǎn)：（1）有3個(gè)J端和3個(gè)K端，它們之間是與邏輯關(guān)系。（2）帶有直接置0端RD和直接置1端SD，都為低電平有效，不用時(shí)應(yīng)接高電平。（3）為主從型結(jié)構(gòu)，CP下跳沿觸發(fā)。2高速CMOS邊沿D觸發(fā)器74HC74 特點(diǎn)：（1）單輸入端的雙D觸發(fā)器。（2）它們都帶有直接置0端RD和直接置1端SD，為低電平有效。（3）為CMOS邊沿觸發(fā)器，CP上升沿觸發(fā)。二、觸發(fā)器功能的轉(zhuǎn)換1.用JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成其他功能的觸發(fā)器（1）JKD分別寫出JK觸發(fā)器和D觸發(fā)器的特性方程比較得：畫出邏輯圖：（2）JK

10、T（T）寫出T觸發(fā)器的特性方程：與JK觸發(fā)器的特性方程比較，得：J=T，K=T。令T=1，即可得T觸發(fā)器。2用D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成其他功能的觸發(fā)器（1）DJK寫出D觸發(fā)器和JK觸發(fā)器的特性方程： 比較兩式，得： 畫出邏輯圖。 （2）DT圖（b）（3）DT圖（c） 三、觸發(fā)器應(yīng)用舉例 例5.4.1 設(shè)計(jì)一個(gè)3人搶答電路。3人A、B、C各控制一個(gè)按鍵開關(guān)KA、KB、KC和一個(gè)發(fā)光二極管DA、DB、DC。誰先按下開關(guān)，誰的發(fā)光二極管亮，同時(shí)使其他人的搶答信號無效。 利用觸發(fā)器的“記憶”作用，使搶答電路工作更可靠、穩(wěn)定。本章小結(jié)1觸發(fā)器有兩個(gè)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(gè)穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變到另一個(gè)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(dòng)表、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和波形圖(又稱時(shí)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