觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理

5觸發(fā)器5.1觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理

5.2觸發(fā)器的功能

觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理教學(xué)基本要求:1、熟練掌握不同結(jié)構(gòu)觸發(fā)器的工作原理及其觸發(fā)方式。2、熟練掌握不同功能的觸發(fā)器的邏輯功能。3、正確理解觸發(fā)器的脈沖工作特性。5觸發(fā)器觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理從電路結(jié)構(gòu)形式的角度，要求熟練掌握各觸發(fā)器的動(dòng)作特點(diǎn)，如果給出輸入波形，要求能夠正確地畫出輸出波形。從邏輯功能的角度，要求熟練掌握各觸發(fā)器的邏輯符號(hào)（含義）、特性表、特性方程及狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。同樣，如果給出輸入波形，要求能夠正確地畫出輸出波形。5觸發(fā)器教學(xué)重點(diǎn):觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理建立起兩個(gè)概念：①現(xiàn)態(tài)和次態(tài)的概念；②觸發(fā)器的邏輯功能和電路結(jié)構(gòu)并沒有固定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。5觸發(fā)器教學(xué)重點(diǎn):觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理5觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)：觸發(fā)器接收輸入信號(hào)之前的狀態(tài)，叫做現(xiàn)態(tài)，用Qn表示。次態(tài)：觸發(fā)器接收輸入信號(hào)之后的狀態(tài)，叫做次態(tài)， 用Qn+1

表示。

觸發(fā)器次態(tài)輸出Qn+1與現(xiàn)態(tài)Qn和輸入信號(hào)之間的邏輯關(guān)系，是貫穿本章始終的基本問題。如何獲得、描述和理解這種邏輯關(guān)系，是本章學(xué)習(xí)的中心任務(wù)。觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理5觸發(fā)器5.1觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理

5.2集成觸發(fā)器5.3觸發(fā)器功能的轉(zhuǎn)換5.4觸發(fā)器“記憶”功能的舉例本章講授思路：觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理1、時(shí)序邏輯電路：數(shù)字電路中除組合邏輯電路外，還包括另一類具有記憶功能的電路-----時(shí)序邏輯電路。

時(shí)序邏輯電路任意時(shí)刻的輸出狀態(tài)不僅與該當(dāng)前的輸入信號(hào)有關(guān)，而且與此前電路的狀態(tài)有關(guān)。2、觸發(fā)器：觸發(fā)器是構(gòu)成時(shí)序邏輯電路的基本邏輯單元。概述

能夠存儲(chǔ)一位二值信息的基本單元電路觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理基本概念觸發(fā)器特點(diǎn)：1.具有兩個(gè)能夠自行保持的穩(wěn)定狀態(tài)，用來表示邏輯狀態(tài)0和12.根據(jù)不同的輸入信號(hào)，可將輸出置成0

或1

。3.輸入信號(hào)消失后，能將獲得的狀態(tài)保存下來。重點(diǎn)：觸發(fā)器外部邏輯功能、觸發(fā)方式。

我們?cè)趯W(xué)習(xí)過程中，只需了解各種觸發(fā)器的基本工作原理，但要重點(diǎn)掌握它們的邏輯功能，以便能正確使用它們。觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理3、觸發(fā)器的分類按電路結(jié)構(gòu)分：基本RS觸發(fā)器同步RS觸發(fā)器主從觸發(fā)器邊沿觸發(fā)器按邏輯特性分：RS觸發(fā)器：置0、置1、保持、不定JK觸發(fā)器：置0、置1、計(jì)數(shù)、保持D觸發(fā)器：置0、置1T觸發(fā)器：計(jì)數(shù)、保持時(shí)鐘觸發(fā)器概述

觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理5.1觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理5.1.1基本RS觸發(fā)器5.1.2同步RS觸發(fā)器5.1.3主從觸發(fā)器5.1.4邊沿觸發(fā)器觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理5.1.1基本RS觸發(fā)器反饋輸入端輸出端由兩個(gè)與非門組成邏輯符號(hào)

電路結(jié)構(gòu)與邏輯符號(hào)各種觸發(fā)器組成的基本單元電路

觸發(fā)器由邏輯門加反饋電路構(gòu)成，電路有兩個(gè)互補(bǔ)的輸出端Q和,其中Q的狀態(tài)稱為觸發(fā)器的狀態(tài)。觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理

2、工作原理1)無有效電平輸入（S=R=1）時(shí)，觸發(fā)器保持穩(wěn)定狀態(tài)不變11若初態(tài)Qn=1若初態(tài)

Qn=0101010115.1.1基本RS觸發(fā)器

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(chǔ)起來，這體現(xiàn)了觸發(fā)器具有記憶能力。觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理2)在有效電平作用下（S=0、R=1），無論初態(tài)Qn為0或1，觸發(fā)器都會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)?態(tài)。

01若初態(tài)Qn=1若初態(tài)Qn=01010101105.1.1基本RS觸發(fā)器2、工作原理

這種情況稱將觸發(fā)器置1或置位。S端稱為觸發(fā)器的置1端或置位端。觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理3)在有效電平作用下（S=1、R=0

），無論初態(tài)Qn為0或1，觸發(fā)器都會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)?態(tài)。10初態(tài)Qn=xx105.1.1基本RS觸發(fā)器

這種情況稱將觸發(fā)器置0或復(fù)位。R端稱為觸發(fā)器的置0端或復(fù)位端。2、工作原理觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理4)當(dāng)（S=0、R=0）時(shí)，無論初態(tài)Qn為0或1，觸發(fā)器狀態(tài)不定。

00初態(tài)Qn=x115.1.1基本RS觸發(fā)器

R=0、S=0時(shí)：Q=Q=1，不符合觸發(fā)器的邏輯關(guān)系。并且由于與非門延遲時(shí)間不可能完全相等，在兩輸入端的0同時(shí)撤除后，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。此狀態(tài)為不定狀態(tài)。為避免不定狀態(tài)，對(duì)輸入信號(hào)應(yīng)加S+R=1的約束條件。2、工作原理觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理3、觸發(fā)方式011010置1端置0端基本觸發(fā)器的觸發(fā)方式屬電平觸發(fā)。

5.1.1基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理S

R

1

1

0

0

1

1

1

1

0

1

0

1

0

1

1

1

1

0

0

0

1

0

1

0

0

0

0

不定

0

0

1

不定

4、邏輯功能邏輯功能表R+S=1保持置1置零不定5.1.1基本RS觸發(fā)器

觸發(fā)器的新狀態(tài)Qn+1（也稱次態(tài)）不僅與輸入狀態(tài)有關(guān)，也與觸發(fā)器原來的狀態(tài)Qn（也稱現(xiàn)態(tài)或初態(tài)）有關(guān)。觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理5.1.1基本RS觸發(fā)器特點(diǎn)：①有兩個(gè)互補(bǔ)的輸出端，有兩個(gè)穩(wěn)態(tài)。②有復(fù)位（Q=0）、置位（Q=1）、保持原狀態(tài)三種功能。③R為復(fù)位輸入端，S為置位輸入端，該電路為低電平有效。④由于反饋線的存在，無論是復(fù)位還是置位，有效信號(hào)只須作用很短的一段時(shí)間。即“一觸即發(fā)”。4、邏輯功能觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理畫工作波形的方法：1.根據(jù)觸發(fā)器動(dòng)作特征確定狀態(tài)變化的時(shí)刻；

2.根據(jù)觸發(fā)器的邏輯功能確定Qn+1。

011101110111011100不定

不變

不定

置1

不變

置1

不變

置0

不變

工作波形能直觀地表示其輸入信號(hào)與輸出的時(shí)序關(guān)系。

5.1.1基本RS觸發(fā)器4、邏輯功能觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理5.1.1基本RS觸發(fā)器5.用或非門實(shí)現(xiàn)的基本RS觸發(fā)器（a）邏輯圖SRQG1G2≥1≥1QSR（b）邏輯符號(hào)輸入高電平有效由邏輯圖可得邏輯表達(dá)式為：

綜上所述，基本RS觸發(fā)器具有復(fù)位（Q=0）、置位（Q=1）、保持原狀態(tài)三種功能，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)。觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理6、應(yīng)用舉例例1

用基本RS觸發(fā)器和與非門構(gòu)成四位二進(jìn)制數(shù)碼寄存器。高電平有效低電平有效5.1.1基本RS觸發(fā)器數(shù)碼輸入數(shù)碼輸出置數(shù)控制（LD）清零輸入（Cr）觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理工作原理：第一步：清零過程001不變

置0

S=1R=0S=1R=111

1

1

1

0

0

0

0

R=1置1

Qi=1不變

Qi=0第二步：置數(shù)過程Qi=DiD3D2D1D0S=Di當(dāng)S=Di=0當(dāng)S=Di=1101

1

1

1

不變

S=1R=1保持為0置數(shù)前先清零5.1.1基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理

例2消除機(jī)械開關(guān)振動(dòng)引起的抖動(dòng)現(xiàn)象

SRS接BS接A

懸空時(shí)間S接A振動(dòng)S懸空時(shí)間接B振動(dòng)SR5.1.1基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理基本RS觸發(fā)器存在的問題：由與非門組成的基本RS觸發(fā)器可以實(shí)現(xiàn)記憶元件的功能，但是當(dāng)RS端從“00”變化到“11”時(shí)，觸發(fā)器的下一個(gè)狀態(tài)不能確定，在使用中要加以約束，給使用帶來不便。由或非門組成的基本RS觸發(fā)器同樣存在這一問題。因此，要對(duì)觸發(fā)器的輸入加以控制。實(shí)際應(yīng)用的觸發(fā)器是電平型或脈沖型觸發(fā)器，電路的抗干擾能力差。5.1.1基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理5.1.2同步RS觸發(fā)器

在實(shí)際應(yīng)用中，觸發(fā)器的工作狀態(tài)不僅要由R、S端的信號(hào)來決定，而且還希望觸發(fā)器按一定的節(jié)拍翻轉(zhuǎn)。為此，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。具有時(shí)鐘脈沖控制的觸發(fā)器狀態(tài)的改變與時(shí)鐘脈沖同步，所以稱為同步觸發(fā)器。觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理5.1.2同步RS觸發(fā)器邏輯符號(hào)電路結(jié)構(gòu)1、電路結(jié)構(gòu)及邏輯符號(hào)電路結(jié)構(gòu)：由基本RS觸發(fā)器和時(shí)鐘脈沖控制門電路組成。

基本RS觸發(fā)器輸入控制電路觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理2、工作原理S=0，R=0：Qn+1=QnS=1，R=0：Qn+1=1S=0，R=1：Qn+1=0S=1，R=1：Qn+1=ФCP=1：

CP=0：狀態(tài)不變01&

&

&

&

3、觸發(fā)方式：為時(shí)鐘高電平觸發(fā)方式。

狀態(tài)發(fā)生變化。

5.1.2同步RS觸發(fā)器

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。觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理3、觸發(fā)器功能的幾種表示方法1)邏輯功能表

（CP=1）S

R

Qn

Qn+1

說明000001狀態(tài)不變001101狀態(tài)同S

110001狀態(tài)同S111101－－狀態(tài)不定1

1

1

t

y

ü

5.1.2同步RS觸發(fā)器-觸發(fā)器功能的幾種表示方法觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理RS觸發(fā)器次態(tài)卡諾圖2)特性方程（約束條件）5.1.2同步RS觸發(fā)器-觸發(fā)器功能的幾種表示方法

觸發(fā)器次態(tài)Qn+1與輸入狀態(tài)R、S及現(xiàn)態(tài)Qn之間關(guān)系的邏輯表達(dá)式稱為觸發(fā)器的特性方程。觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理

3)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖1

0

S=0R=1

S=1R=0

S=xR=0

S=0R=x

邏輯功能表

S

R

Qn

Qn+1

說明

0

0

0

0

0

1

狀態(tài)不變

0

0

1

1

0

1

狀態(tài)同S1

1

0

0

0

1

狀態(tài)同S1

1

1

1

0

1

－

－

狀態(tài)不定

1

1

1

t

y

ü

任何電路結(jié)構(gòu)的RS觸發(fā)器都有與此相同的功能表、特性方程及狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。5.1.2同步RS觸發(fā)器-觸發(fā)器功能的幾種表示方法

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(duì)輸入信號(hào)的要求。觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理4）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(duì)輸入信號(hào)的要求。Qn+1RS功能Qn功能表0101輸出狀態(tài)同S狀態(tài)11011010輸出狀態(tài)同S狀態(tài)0001111101××不定0000保持010100011011Qn→Qn+1×001100×RS

RS觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)表

5.1.2同步RS觸發(fā)器-觸發(fā)器功能的幾種表示方法

驅(qū)動(dòng)表對(duì)時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)是很有用的。觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理5）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

S R Qn+1

0 0 Qn

0 1 0 1 0 1 1 1 Ф

同步RS觸發(fā)器真值表在CP為低電平期間，觸發(fā)器的狀態(tài)不變。在CP為高電平期間，R、S信號(hào)影響觸發(fā)器的狀態(tài)。5.1.2同步RS觸發(fā)器-觸發(fā)器功能的幾種表示方法觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理4、時(shí)序電路分析舉例例1同步RS觸發(fā)器及邏輯門組成的時(shí)序電路及輸入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端的輸出電壓波形?！餐紻鎖存器（或稱雙穩(wěn)態(tài)鎖存器），適用于單端輸入信號(hào)的場合?！辰猓和絉S觸發(fā)器S=D，R=D,電路只有置0、置1兩種邏輯功能。S(R)5.1.2同步RS觸發(fā)器觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理5.同步RS觸發(fā)器存在的問題：

在一個(gè)時(shí)鐘周期的整個(gè)高電平期間或整個(gè)低電平期間都能接收輸入信號(hào)并改變狀態(tài)的觸發(fā)方式稱為電平觸發(fā)。由此引起的在一個(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?？辗且环N有害的現(xiàn)象，它使得時(shí)序電路不能按時(shí)鐘節(jié)拍工作，造成系統(tǒng)的誤動(dòng)作。5.1.2同步RS觸發(fā)器

造成空翻現(xiàn)象的原因是同步觸發(fā)器結(jié)構(gòu)的不完善，下面將討論的幾種無空翻的觸發(fā)器，都是從結(jié)構(gòu)上采取措施，從而克服了空翻現(xiàn)象。觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理5.同步RS觸發(fā)器存在的問題：

在一個(gè)時(shí)鐘周期的整個(gè)高電平期間或整個(gè)低電平期間都能接收輸入信號(hào)并改變狀態(tài)的觸發(fā)方式稱為電平觸發(fā)。由此引起的在一個(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?？辗且环N有害的現(xiàn)象，它使得時(shí)序電路不能按時(shí)鐘節(jié)拍工作，造成系統(tǒng)的誤動(dòng)作。造成空翻現(xiàn)象的原因是同步觸發(fā)器結(jié)構(gòu)的不完善。5.1.2同步RS觸發(fā)器

若要達(dá)到每來一個(gè)時(shí)鐘只變化一次，對(duì)信號(hào)的要求是：信號(hào)的最小周期大于時(shí)鐘周期。電路對(duì)信號(hào)的敏感時(shí)間長，抗干擾能力差。觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理S

CP

R

G

8

G

7

G

9

G

5

G

6

&

&

&

&

&

&

&

&

1

Q

Q

G

3

G

1

G

2

G

4

（1）電路結(jié)構(gòu)和邏輯符號(hào)

主觸發(fā)器從觸發(fā)器Q’

Q’

1

S

C1

1R

Q

Q

邏輯符號(hào)1、由兩個(gè)同步RS觸發(fā)器組成的主從觸發(fā)器5.1.3主從觸發(fā)器“┐”表示“延遲輸出”直接接收輸入信號(hào)

接收主觸發(fā)器的輸出信號(hào)觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理當(dāng)CP=1時(shí)：CP=11110Q’和Q’的狀態(tài)由S和R決定G7被打開G8被打開11Q和Q的狀態(tài)保持不變5.1.3主從觸發(fā)器（2）工作原理（內(nèi)部原理分析）觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理（2）工作原理1S1RC1┐┐1S1RC1┐┐1SRCP主觸發(fā)器從觸發(fā)器

當(dāng)CP=1時(shí)

兩個(gè)同步RS觸發(fā)器都是在CP=1時(shí)有效。主觸發(fā)器根據(jù)S和R的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，而從觸發(fā)器保持原來的狀態(tài)不變。Q’和Q’的狀態(tài)由S和R決定10有效電平無效電平5.1.3主從觸發(fā)器Q和Q的狀態(tài)保持不變觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理1S1RC1┐┐1S1RC1┐┐1SRCP主觸發(fā)器從觸發(fā)器

當(dāng)CP由1變0時(shí)無論S、R的狀態(tài)如何改變，主觸發(fā)器的狀態(tài)不再改變。而此時(shí)從觸發(fā)器按照與主觸發(fā)器相同的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。1→00→1無效電平有效電平5.1.3主從觸發(fā)器（2）工作原理Q和Q的狀態(tài)按Q’和Q’的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)Q’和Q’的狀態(tài)不變觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理1S1RC1┐┐1S1RC1┐┐1SRCP主觸發(fā)器從觸發(fā)器

當(dāng)CP=0時(shí)

主觸發(fā)器被封鎖，其狀態(tài)保持不變；從觸發(fā)器狀態(tài)因受主觸發(fā)器狀態(tài)影響，此時(shí)主觸發(fā)器狀態(tài)不變，故從觸發(fā)器狀態(tài)也不會(huì)再變。0無效電平1有效電平Q’和Q’的狀態(tài)不變Q和Q的狀態(tài)也不變5.1.3主從觸發(fā)器（2）工作原理觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理（3）RS觸發(fā)器功能分析

1)特性方程（約束條件）2)邏輯功能表

狀態(tài)不定

－

－

0

1

1

1

1

1

狀態(tài)同S

0

1

0

0

1

1

狀態(tài)同R

0

1

1

1

0

0

狀態(tài)不變

0

1

0

0

0

0

說明Qn+1

Qn

R

S

1

1

1

t

y

ü

3)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖

S=0R=1

S=1R=0

S=xR=0

S=0R=x

5.1.3主從觸發(fā)器觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理（4）電路特點(diǎn)①主從RS觸發(fā)器采用主從控制結(jié)構(gòu)，從根本上解決了輸入信號(hào)直接控制的問題。具有CP＝1期間接收輸入信號(hào)，CP下降沿到來時(shí)觸發(fā)翻轉(zhuǎn)的特點(diǎn)。在CP的一個(gè)變化周期中觸發(fā)器輸出端的狀態(tài)只可能改變一次。②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，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，故主從觸發(fā)器對(duì)輸入信號(hào)的敏感時(shí)間大大縮短，只在CP由1變0的時(shí)刻觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，因此不會(huì)有空翻現(xiàn)象。③仍然存在著約束問題。即在CP＝1期間，輸入信號(hào)R和S不能同時(shí)為1。5.1.3主從觸發(fā)器觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理5.1.3主從觸發(fā)器RS觸發(fā)器的特性方程中有一約束條件SR=0，即在工作時(shí)，不允許輸入信號(hào)R、S同時(shí)為1。這一約束條件使得RS觸發(fā)器在使用時(shí)，有時(shí)感覺不方便。如何解決這一問題呢？我們注意到，觸發(fā)器的兩個(gè)輸出端Q、在正常工作時(shí)是互補(bǔ)的，即一個(gè)為1，另一個(gè)一定為0。因此，如果把這兩個(gè)信號(hào)通過兩根反饋線分別引到輸入端的G7、G8門，就一定有一個(gè)門被封鎖，這時(shí)，就不怕輸入信號(hào)同時(shí)為1了。這就是主從JK觸發(fā)器的構(gòu)成思路。

2、主從JK觸發(fā)器

觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理S

CP

R

G

8

G

7

G

9

G

5

G

6

&

&

&

&

&

&

&

&

1

Q

Q

G

3

G

1

G

2

G

4

電路結(jié)構(gòu)5.1.3主從觸發(fā)器JK觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理主從RS觸發(fā)器

SR（2）主從JK觸發(fā)器的功能分析電路結(jié)構(gòu)1）邏輯功能：特性方程R=KQ

將代入上式，得到JK觸發(fā)器的特性方程：5.1.3主從觸發(fā)器觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理3）JK觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖J

K

Qn

Qn+1

說明

0

0

0

0

0

1

狀態(tài)不變

0

0

1

1

0

1

置01

1

0

0

0

1

置1

1

1

1

1

0

1

翻轉(zhuǎn)

1

1

1

t

y

ü

2）JK觸發(fā)器的功能表Qn0

1

t

y

ü

J=XK=1

J=1K=X

J=X

K=0J=0

K=X

任何結(jié)構(gòu)的JK觸發(fā)器都具有與以上相同的功能表、特性方程及狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。J K Qn+1

0 0 Qn

0 1 0 1 0 1 1 1 Qn

（2）功能分析5.1.3主從觸發(fā)器觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理（3）工作波形J K Qn+1

0 0 Qn

0 1 0 1 0 1 1 1 Qn

JK觸發(fā)器真值表已知CP、J、K信號(hào)的波形，觸發(fā)器的初態(tài)為0,畫出輸出端Q的工作波形。低電平觸發(fā)在高電平處接收輸入信號(hào)在CP脈沖的高電平期間將輸入信號(hào)存儲(chǔ)于主觸發(fā)器。在CP脈沖的低電平到來時(shí)發(fā)生狀態(tài)變化。5.1.3主從觸發(fā)器在畫主從觸發(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)生在時(shí)鐘脈沖的觸發(fā)沿（這里是下降沿）。（2）在CP=1期間，如果輸入信號(hào)的狀態(tài)沒有改變，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)。觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理例1主從JK觸發(fā)器的輸入信號(hào)CP、D

的波形分別如圖所示，設(shè)觸發(fā)器的初態(tài)為1，試畫出輸出端L的波形。

CP

D

L

Q

Q

J K Qn+1

0 0 Qn

0 1 0 1 0 1 1 1 Qn

JK觸發(fā)器真值表J(K)解：J=D，K=D,只有置0和置1兩種功能。在CP脈沖的低電平期間將輸入信號(hào)存儲(chǔ)于主觸發(fā)器。在CP脈沖的高電平到來時(shí)發(fā)生狀態(tài)變化。高電平觸發(fā)5.1.3、主從JK觸發(fā)器

觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理

例2設(shè)負(fù)跳沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖和J、K信號(hào)的波形如圖所示，畫出輸出端Q的波形。設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為0。

在CP脈沖的高電平期間信號(hào)存儲(chǔ)于主觸發(fā)器。在CP脈沖的低電平到來時(shí)發(fā)生狀態(tài)變化。

C1

J

CP

1J

1K

Q

Q

K

5.1.3、主從JK觸發(fā)器觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理5.1.3主從T觸發(fā)器和T’觸發(fā)器

只要將JK觸發(fā)器的J、K端連接在一起作為T端(J=K=T)，就構(gòu)成了T觸發(fā)器。

1)特性方程

┌1TC1┌CPTQQ用JK觸發(fā)器構(gòu)成的T觸發(fā)器

（a）邏輯圖（b）邏輯符號(hào)（a）（b）1.T觸發(fā)器觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理5.1.3主從T觸發(fā)器和T’觸發(fā)器

T觸發(fā)器的功能是T為1時(shí)，為計(jì)數(shù)狀態(tài)，T為0時(shí)為保持狀態(tài)。

2)T觸發(fā)器邏輯功能表T觸發(fā)器的功能表TQnQn+1功能說明000101保持原狀態(tài)110110每輸入一個(gè)脈沖輸出狀態(tài)改變一次觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理5.1.3主從T觸發(fā)器和T’觸發(fā)器3)T觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖T觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理5.1.3主從T觸發(fā)器和T’觸發(fā)器

當(dāng)T觸發(fā)器的輸入控制端為T=1時(shí)，則觸發(fā)器每輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖CP，狀態(tài)便翻轉(zhuǎn)一次，這種狀態(tài)的觸發(fā)器稱為T’觸發(fā)器。T’觸發(fā)器的特性方程為：C1┌1KCP┌1J1QQ2.T’觸發(fā)器觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理（a）

C1

J

CP

1J

1K

Q

Q

K

5.1.3主從JK觸發(fā)器存在的問題問題：一次變化

主從JK觸發(fā)器如圖（a）所示，設(shè)初始狀態(tài)為0，已知輸入J、K的波形圖如圖（b），畫出輸出Q的波形圖。CPJKQ=0圖（b)主從JK觸發(fā)器的一次變化波形觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理5.1.3主從JK觸發(fā)器存在的問題

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。一次變化現(xiàn)象也是一種有害的現(xiàn)象，如果在CP=1期間，輸入端出現(xiàn)干擾信號(hào)，就可能造成觸發(fā)器的誤動(dòng)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(shí)，要保證在CP=1期間，J、K保持狀態(tài)不變。要解決一次變化問題，仍應(yīng)從電路結(jié)構(gòu)上入手，讓觸發(fā)器只接收CP觸發(fā)沿到來前一瞬間的輸入信號(hào)。這種觸發(fā)器稱為邊沿觸發(fā)器。CPJKQ=0圖（b)主從JK觸發(fā)器的一次變化波形觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理5.1.4邊沿觸發(fā)器

邊沿觸發(fā)器不僅將觸發(fā)器的觸發(fā)翻轉(zhuǎn)控制在CP觸發(fā)沿到來的一瞬間，而且將接收輸入信號(hào)的時(shí)間也控制在CP觸發(fā)沿到來的前一瞬間。因此，邊沿觸發(fā)器既沒有空翻現(xiàn)象，也沒有一次變化問題，從而大大提高了觸發(fā)器工作的可靠性和抗干擾能力。觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理

D

&

&

&

&

&

&

G5

G6

G3

G4

G1

G2

Q

Q

CP

RS5.1.4邊沿觸發(fā)器

1、電路結(jié)構(gòu)和邏輯符號(hào)

一、維持-阻塞D觸發(fā)器

同步RS觸發(fā)器的基礎(chǔ)上，再加兩個(gè)門G5、G6，將輸入信號(hào)D變成互補(bǔ)的兩個(gè)信號(hào)分別送給R、S端，即R=，S=D，就構(gòu)成了同步D觸發(fā)器。很容易驗(yàn)證，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。觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理D

&

&

&

&

&

&

G5

G6

G3

G4

G1

G2

Q

Q

CP

RS5.1.4邊沿觸發(fā)器

1、電路結(jié)構(gòu)和邏輯符號(hào)

一、維持-阻塞D觸發(fā)器

為了克服空翻，并具有邊沿觸發(fā)器的特性，在下圖電路的基礎(chǔ)上引入三根反饋線L1、L2、L3。L3L2L1觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理5.1.4邊沿觸發(fā)器

1、電路結(jié)構(gòu)和邏輯符號(hào)

邏輯圖邏輯符號(hào)10SD、RD分別為直接置1和置0信號(hào)，低電平有效。基本RS觸發(fā)器一、維持-阻塞D觸發(fā)器

觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理5.1.4邊沿觸發(fā)器

1、電路結(jié)構(gòu)和邏輯符號(hào)

邏輯圖邏輯符號(hào)預(yù)置端清零端10100111111110SD、RD分別為直接置1和置0信號(hào)，低電平有效?；綬S觸發(fā)器一、維持-阻塞D觸發(fā)器

RD和SD的作用主要是用來給觸發(fā)器設(shè)置初始狀態(tài)，或?qū)τ|發(fā)器的狀態(tài)進(jìn)行特殊的控制。在使用時(shí)要注意，任何時(shí)刻，只能一個(gè)信號(hào)有效，不能同時(shí)有效。觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理

2、工作原理

SD=RD=1&&01111Qn+1=Qn&&DDCP=0

5.1.4邊沿觸發(fā)器

CP=0

期間D信號(hào)存于Q6一、維持阻塞D觸發(fā)器

觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理CP由0變1&&DDDDDD在CP脈沖的上升沿到來時(shí)，觸法器的狀態(tài)改變，且與D信號(hào)相同SD=RD=1

2、工作原理

5.1.4邊沿觸發(fā)器

一、維持阻塞D觸發(fā)器觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理

2、工作原理

SD=RD=1CP=1&

DD1若Q3=0，Q4=1

0110置0維持線，置1阻塞線1015.1.4邊沿觸發(fā)器

一、維持阻塞D觸發(fā)器觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理

2、工作原理

CP=1&

DD1若Q3=1，Q4=0

100置1維持線1&

1SD=RD=1

15.1.4邊沿觸發(fā)器

一、維持阻塞D觸發(fā)器置0阻塞線

可見，維持—阻塞觸發(fā)器是利用了維持線和阻塞線，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(hào)。維持—阻塞觸發(fā)器因此而得名。觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理3、觸發(fā)方式維持阻塞D觸發(fā)器在CP脈沖的上升沿產(chǎn)生狀態(tài)變化，屬上升沿觸發(fā)方式。其次態(tài)取決于CP脈沖上升沿到達(dá)前瞬間D端的信號(hào)。5.1.4邊沿觸發(fā)器

邏輯符號(hào)一、維持阻塞D觸發(fā)器觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理

4、邏輯功能

邏輯功能表0

0

0

0

1

0

1

0

1

1

1

1

特性方程Qn+1=D狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖D5.1.4邊沿觸發(fā)器

一、維持阻塞D觸發(fā)器觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理工作波形D觸發(fā)器的邏輯功能表

D

0

0

0

0

1

0

1

0

1

1

1

1

維持阻塞D觸發(fā)器狀態(tài)變化產(chǎn)生在時(shí)鐘脈沖的上升沿，其次態(tài)決定于該時(shí)刻前瞬間輸入信號(hào)D。

5.1.4邊沿觸發(fā)器

一、維持阻塞D觸發(fā)器觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理二、由傳輸門組成的CMOS主從D觸發(fā)器

邏輯符號(hào)

用CMOS邏輯門和CMOS傳輸門組成的主從D觸發(fā)器。圖中，G1、G2和TG1、TG2組成主觸發(fā)器，G3、G4和TG3、TG4組成從觸發(fā)器。CP和為互補(bǔ)的時(shí)鐘脈沖。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。5.1.4邊沿觸發(fā)器

1．電路結(jié)構(gòu)觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理二、由傳輸門組成的CMOS主從D觸發(fā)器

邏輯符號(hào)2.工作原理：

(1)CP正跳變后：

TG1導(dǎo)通，TG2截止——輸入信號(hào)D送入主觸發(fā)器Q，。TG3截止，TG4導(dǎo)通——從觸發(fā)器維持在原來的狀態(tài)不變。5.1.4邊沿觸發(fā)器

觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理二、由傳輸門組成的CMOS主從觸發(fā)器

邏輯符號(hào)2.工作原理：

(2)CP負(fù)跳變后：

TG1截止，TG2導(dǎo)通——主觸發(fā)器維持原態(tài)不變。

TG3導(dǎo)通，TG4截止——主觸發(fā)器的狀態(tài)送入從觸發(fā)器使Q狀態(tài)變化。5.1.4邊沿觸發(fā)器

可見，該觸發(fā)器是在利用4個(gè)傳輸門交替地開通和關(guān)閉將觸發(fā)器的觸發(fā)翻轉(zhuǎn)控制在CP下跳沿到來的一瞬間，并接收CP下跳沿到來前一瞬間的D信號(hào)。觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理3.由傳輸門組成的CMOS主從觸發(fā)器

（2）D觸發(fā)器的邏輯功能

邏輯功能表D000010101111特性方程Qn+1=D狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖觸發(fā)方式：在CP高電平期間存儲(chǔ)信號(hào)，CP的負(fù)跳沿觸發(fā)翻轉(zhuǎn).5.1.4邊沿觸發(fā)器觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理（2）D觸法器的邏輯功能

CP

D

Q

5.1.3主從觸發(fā)器3.由傳輸門組成的CMOS主從觸發(fā)器

工作波形邏輯符號(hào)觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理例1：高速CMOS邊沿D觸發(fā)器74HC74電路及輸入CP、RD、SD和D信號(hào)波形分別如圖所示，設(shè)觸發(fā)器的初態(tài)為1，試對(duì)應(yīng)畫出輸出端Q的波形。直接（異步）輸入端5.1.4邊沿觸發(fā)器觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理1.集成主從RS觸發(fā)器(TTL集成主從RS觸發(fā)器74LS71)邏輯符號(hào)引腳分布圖5.2集成觸發(fā)器74LS71為多輸入端的單RS觸發(fā)器，它有3個(gè)R端和3個(gè)S端，3個(gè)R端之間是與邏輯關(guān)系，3個(gè)S端之間也是與邏輯關(guān)系，1R=R1·R2·R3，1S=S1·S2·S3。使用中如有多余的輸入端，應(yīng)將其接高電平。該觸發(fā)器帶有直接置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。74LS71為主從型觸發(fā)器，CP下跳沿觸發(fā)。觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理主從RS

觸發(fā)器74LS71功能表

邏輯符號(hào)

定不HHHHHLHLHHLHLHHHQnQnLLHHHL×××LHLH×××HLQQ

1R

1S

時(shí)鐘CP

清零RD預(yù)置SD

輸出輸入5.2集成觸發(fā)器觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理76

2.集成主從JK觸發(fā)器---HC76邏輯符號(hào)引腳圖預(yù)置輸入端清零輸入端1）、邏輯符號(hào)和引腳圖高速CMOS雙JK觸發(fā)器屬于負(fù)跳沿觸發(fā)的邊沿觸發(fā)器主從TTL的7476、74H76、邊沿TTL74LS76等，功能都一樣。5.2集成觸發(fā)器觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理2)JK觸發(fā)器HC76的邏輯功能表

輸入輸出CPJKQLH×××HLHL×××LHHHLLQnHHHLHLHHLHLHHHHHQn2.集成主從JK觸發(fā)器---HC765.2集成觸發(fā)器觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理3、集成邊沿D觸發(fā)器

（1）邏輯符號(hào)和引腳圖邏輯符號(hào)引腳圖異步置位端異步清零端1RD5.2集成觸發(fā)器觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理2、邏輯功能表CPDQn+101101111×11Qn××010××101××11不用5.2集成觸發(fā)器觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理5.3觸發(fā)器的功能轉(zhuǎn)換RS觸發(fā)器JK觸發(fā)器T觸發(fā)器D觸發(fā)器RS觸發(fā)器：置0、置1、不變、不定JK觸發(fā)器：置0、置1、翻轉(zhuǎn)、不變D觸發(fā)器：置0、置1T觸發(fā)器：翻轉(zhuǎn)、不變觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理1.用JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成其他功能的觸發(fā)器（1）JK→D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：5.3觸發(fā)器的功能轉(zhuǎn)換觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理（2）JK→T（T’）寫出JK觸發(fā)器和T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。5.3觸發(fā)器的功能轉(zhuǎn)換觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理2．用D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成其他功能的觸發(fā)器（1）D→JK比較得：

畫出邏輯圖。

寫出D觸發(fā)器和JK觸發(fā)器的特性方程：

5.3觸發(fā)器的功能轉(zhuǎn)換觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理（2）D→T

5.3觸發(fā)器的功能轉(zhuǎn)換

寫出D觸發(fā)器和T觸發(fā)器的特性方程：

比較得：

畫出邏輯圖。

觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理（2）D→