數(shù)字與邏輯電路教程江西師范大學(xué)物理與通信電子學(xué)院

第5章觸發(fā)器5.1基本RS觸發(fā)器5.2時鐘控制的觸發(fā)器5.3集成觸發(fā)器5.4觸發(fā)器的邏輯符號及時序圖5.1基本RS觸發(fā)器5.1.1電路結(jié)構(gòu)和工作原理圖5–1基本RS觸發(fā)器基本RS觸發(fā)器是構(gòu)成各種功能觸發(fā)器的基本單元，所以稱為基本觸發(fā)器。它可以用兩個與非門或兩個或非門交叉耦合構(gòu)成。圖5-1(a)是用兩個與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器，它有兩個互補輸出端Q和Q，一般用Q端的邏輯值來表示觸發(fā)器的狀態(tài)。Q=1，Q=0時，稱觸發(fā)器處于1狀態(tài)；Q=0,Q=1時，稱觸發(fā)器處于0狀態(tài)。RD、SD為觸發(fā)器的兩個輸入端(或稱激勵端)。當(dāng)輸入信號RD、SD不變化(即RDSD=11)時，該觸發(fā)器必定處于Q=1或Q=0的某一狀態(tài)保持不變，所以它是具有兩個穩(wěn)定狀態(tài)的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。當(dāng)輸入信號變化時，觸發(fā)器可以從一個穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個穩(wěn)定狀態(tài)。我們把輸入信號作用前的觸發(fā)器狀態(tài)稱為現(xiàn)在狀態(tài)(簡稱現(xiàn)態(tài))，用Qn和Qn(或Q、Q)表示，把在輸入信號作用后觸發(fā)器所進入的狀態(tài)稱為下一狀態(tài)(簡稱次態(tài))，用Qn+1和Qn+1表示。因此根據(jù)圖5-1(a)電路中的與非邏輯關(guān)系，可以得出以下結(jié)果：①當(dāng)RD=0，SD=1時，無論觸發(fā)器原來處于什么狀態(tài)，其次態(tài)一定為0，即Qn+1=0，Qn+1=1，稱觸發(fā)器處于置0(復(fù)位)狀態(tài)。②當(dāng)RD=1，SD=0時，無論觸發(fā)器原來處于什么狀態(tài)，其次態(tài)一定為1，即Qn+1=1，Qn+1=0，稱觸發(fā)器處于置1(置位)狀態(tài)。③當(dāng)RD=1，SD=1時，觸發(fā)器狀態(tài)不變，即Qn+1=Qn，Qn+1=Qn，稱觸發(fā)器處于保持(記憶)狀態(tài)。④當(dāng)RD=0，SD=0時，兩個與非門輸出均為1(高電平)，此時破壞了觸發(fā)器的互補輸出關(guān)系，而且當(dāng)RD、SD同時從0變化為1時，由于門的延遲時間不一致，使觸發(fā)器的次態(tài)不確定，即Qn+1=?，這種情況是不允許的。因此規(guī)定輸入信號RD、SD不能同時為0，它們應(yīng)遵循RD+SD=1的約束條件。

從以上分析可見，基本RS觸發(fā)器具有置0、置1和保持的邏輯功能，通常SD稱為置1端或置位(SET)端，RD稱為置0或復(fù)位(RESET)端，因此該觸發(fā)器又稱為置位—復(fù)位(SetReset)觸發(fā)器或RDSD觸發(fā)器，其邏輯符號如圖5-1(b)所示。因為它是以RD和SD為低電平時被清0和置1的，所以稱RD、SD低電平有效，且在圖5-1(b)中RD、SD的輸入端加有小圓圈。5.1.2基本RS觸發(fā)器的功能描述方法1.狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表(狀態(tài)表)將觸發(fā)器的次態(tài)Qn+1與現(xiàn)態(tài)Qn、輸入信號之間的邏輯關(guān)系用表格形式表示出來，這種表格就稱為狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表，簡稱狀態(tài)表。根據(jù)以上分析，圖5-1(a)基本RS觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表如表5-1(a)所示，表5-1(b)是它的簡化表。它們與組合電路的真值表相似，不同的是觸發(fā)器的次態(tài)Qn+1不僅與輸入信號有關(guān)，還與它的現(xiàn)態(tài)Qn有關(guān)，這正體現(xiàn)了時序電路的特點。表5–1基本RS觸發(fā)器狀態(tài)表圖5–2次態(tài)卡諾圖2.特征方程(狀態(tài)方程)描述觸發(fā)器邏輯功能的函數(shù)表達式稱為特征方程或狀態(tài)方程。對圖5-2次態(tài)卡諾圖化簡，可以求得基本RS觸發(fā)器的特征方程為(約束條件)特征方程中的約束條件表示RD和SD不允許同時為0，即RD和SD總有一個為1。3.狀態(tài)態(tài)轉(zhuǎn)移圖(狀態(tài)圖)與激勵表表狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖圖是用圖形形方式來描描述觸發(fā)器器的狀態(tài)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移規(guī)律。。圖5-3為為基本RS觸發(fā)器的的狀態(tài)轉(zhuǎn)移移圖。圖中中兩個圓圈圈分別表示示觸發(fā)器的的兩個穩(wěn)定定狀態(tài)，箭箭頭表示在在輸入信號號作用下狀狀態(tài)轉(zhuǎn)移的的方向，箭箭頭旁的標(biāo)標(biāo)注表示轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移條件。。圖5––3基基本RS觸發(fā)器的的狀態(tài)圖激勵表(也也稱驅(qū)動表表)是表示示觸發(fā)器由由當(dāng)前狀態(tài)態(tài)Qn轉(zhuǎn)至確定的的下一狀態(tài)態(tài)Qn+1時，對對輸入信號號的要求。。基本RS觸發(fā)器的的激勵表如如表5-2所示。表5––2基基本RS觸發(fā)器的的激勵表QnQn+1RDSD00011011×110011×4.波形形圖工作波形圖圖又稱時序序圖，它反反映了觸發(fā)發(fā)器的輸出出狀態(tài)隨時時間和輸入入信號變化化的規(guī)律，，是實驗中中可觀察到到的波形。。圖5––4基基本RS觸發(fā)器波波形圖5.2時時鐘控制制的觸發(fā)器器5.2.1鐘控RS觸發(fā)器器鐘控RS觸觸發(fā)器是在在基本RS觸發(fā)器基基礎(chǔ)上加兩兩個與非門門構(gòu)成的，，其邏輯電電路及邏輯輯符號分別別如圖5-5(a)、(b)所示。圖圖中C、D門構(gòu)成觸觸發(fā)引導(dǎo)電電路，R為置0端，，S為置1端，，CP為時鐘輸入入端。從圖5-5(a)看出，其其中基本RS觸發(fā)器器的輸入函函數(shù)為當(dāng)CP=0時，C、D門被被封鎖，RD=1，SD=1，由基基本RS觸觸發(fā)器功能能可知，觸觸發(fā)器狀態(tài)態(tài)維持不變變。當(dāng)CP=1時，RD=R,SD=S，觸發(fā)發(fā)器狀態(tài)將將發(fā)生轉(zhuǎn)移移。將RD、SD代入基本RS觸發(fā)器器的特征方方程式(5-1)中，可可得出鐘控控RS觸發(fā)發(fā)器的特征征方程為(約束條件件)其中RS=0表示R與S不能同時為為1。該方方程表明當(dāng)當(dāng)CP=1時，鐘鐘控RS觸發(fā)器的狀狀態(tài)按式(5-2)轉(zhuǎn)移移，即時鐘鐘信號為1時才允許許外輸入信信號起作用用。(5-2)同理還可得得出CP=1時，鐘鐘控RS觸觸發(fā)器的狀狀態(tài)轉(zhuǎn)移真真值表、激激勵表分分別如表5-3和表5-4所示，，狀態(tài)轉(zhuǎn)移移圖、時序序圖分別如如圖5-6(a)、(b)所示。鐘控RS觸觸發(fā)器是在在R和S分別為1時時清“0””和置“1”，稱為為R、S高電平有效效，所以邏邏輯符號的的R、S輸入端不加加小圓圈。。表5––3鐘鐘控RS觸觸發(fā)器狀態(tài)態(tài)轉(zhuǎn)移真值值表RSQn+100011011Qn10×表5––4鐘鐘控RS觸發(fā)器激激勵表QnQn+1RDSD00011011×101100×圖5––6鐘鐘控RS觸發(fā)器的的狀態(tài)圖和和波形圖(a)狀狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖圖；(b)時序序波形5.2.2鐘控D觸發(fā)器為了解決R、S之間有約束束問題，可可以將圖5-5(a)鐘控RS觸發(fā)器的的R端接至D門門的輸出端端，并將S改為D，便構(gòu)成了了圖5-7(a)所示的鐘鐘控D觸發(fā)發(fā)器，其邏邏輯符號如如圖5-7(b)所示。圖圖5-7(a)中，門A和B組成成基本觸發(fā)發(fā)器，門C和D組成成觸發(fā)引導(dǎo)導(dǎo)門?；颈居|發(fā)器的的輸入為當(dāng)CP=0時，SD=1，RD=1，觸發(fā)發(fā)器狀態(tài)維維持不變。。當(dāng)CP=1時，SD=D，，RD=D，代入入基本RS觸發(fā)器的的特征方程程得出鐘控控D觸發(fā)器器的特征方方程為同理，可以以得出鐘控控D觸發(fā)器器在CP=1時的狀狀態(tài)轉(zhuǎn)移真真值表(表表5-5)、激激勵表(表表5-6)和和狀態(tài)圖(圖5-8)。。鐘控D觸發(fā)發(fā)器在時鐘鐘作用下，，其次態(tài)Qn+1始終和D輸輸入一致，，因此常把把它稱為數(shù)數(shù)據(jù)鎖存器器或延遲(Delay)觸發(fā)發(fā)器。由于于D觸發(fā)器器的功能和和結(jié)構(gòu)都很很簡單，因因此目前得得到普遍應(yīng)應(yīng)用。圖5-7D觸發(fā)器(a)邏輯電電路；(b)邏輯符符號圖5-8D觸發(fā)發(fā)器狀態(tài)圖圖表5––5D觸發(fā)器器狀態(tài)轉(zhuǎn)移移真值表DQn+10101QnQn+1D000110110101表5––6ＤＤ觸發(fā)器激激勵表5.2.3鐘控T觸發(fā)器鐘控T觸發(fā)器的邏輯電路及符號分別如圖5-9(a)、(b)所示。從圖中看出，它是將鐘控RS觸發(fā)器的互補輸出Q和Q分別接至原來的R和S輸入端，并在觸發(fā)引導(dǎo)門的輸入端加T輸入信號而構(gòu)成的。這時等效的R、S輸入信號為由于Qn和Qn互補，它不不可能出現(xiàn)現(xiàn)SR=11的情情況，因此此這種結(jié)構(gòu)構(gòu)也解決了了R、S之間的約束束問題。圖5––9T觸發(fā)器(a)邏輯電電路；(b)邏輯符符號由圖5-9(a)可見：當(dāng)CP=0時，SD=1，RD=1，觸發(fā)發(fā)器狀態(tài)維維持不變。。當(dāng)CP=1時，代代入基本RS觸發(fā)器器的特征方方程得出鐘鐘控T觸發(fā)發(fā)器的特征征方程為表5––7T觸發(fā)器狀狀態(tài)轉(zhuǎn)移真真值表TQn+101QnQnQnQn+1T000110110110表5––8T觸發(fā)器激激勵表注：當(dāng)Ｔ輸輸入法為１１時，輸出出端的狀態(tài)態(tài)出現(xiàn)安全全空翻，在在這種條件件下，觸發(fā)發(fā)器也稱這這為觸發(fā)發(fā)器。5.2.4鐘控JK觸發(fā)器器鐘控JK觸發(fā)器的邏輯電路及符號分別如圖5-11(a)、(b)所示。從圖中看出，它是將鐘控RS觸發(fā)器的互補輸出Q和Q分別接至原來的R和S輸入端，并在觸發(fā)引導(dǎo)門的輸入端加J和K輸入信號而構(gòu)成的。這時等效的R、S輸入信號為由于Qn和Qn互補，它不不可能出現(xiàn)現(xiàn)SR=11的情情況，因此此這種結(jié)構(gòu)構(gòu)也解決了了R、S之間的約束束問題。由圖5-11(a)可見：當(dāng)CP=0時，SD=1，RD=1，觸發(fā)發(fā)器狀態(tài)維維持不變。。當(dāng)CP=1時，代代入基本RS觸發(fā)器器的特征方方程得出鐘鐘控T觸發(fā)發(fā)器的特征征方程為圖5-12JK觸發(fā)器狀狀態(tài)圖表5-9JK觸發(fā)器狀狀態(tài)轉(zhuǎn)移真真值表JKQn+100011011Qn01Qn表5-10JK觸發(fā)器激激勵表QnQn+1JK000110110×1××1×0圖5-13JK觸發(fā)器器轉(zhuǎn)換為其其它觸發(fā)器器5.2.5電位觸觸發(fā)方式的的工作特點點電位觸發(fā)方方式的特點點是，在約約定鐘控信信號電平(CP=1)期間間，觸發(fā)器器的狀態(tài)對對輸入信號號敏感，輸輸入信號的的變化都會會引起觸發(fā)發(fā)器的狀態(tài)態(tài)變化。而而在非約定定鐘控信號號電平(CP=0)期間間，不論論輸入信號號如何變化化，都不會會影響輸出出，觸發(fā)器器的狀態(tài)維維持不變。。但是必須須指出，這這種電位觸觸發(fā)方式，，對于T′觸發(fā)器，，其狀態(tài)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移為，，當(dāng)在CP=1且脈沖沖寬度較寬寬時，T′′觸發(fā)器將將在CP=1的期間間一直發(fā)生生翻轉(zhuǎn)，直直至CP=0為止，，這種現(xiàn)象象稱為空翻翻。如果要求每每來一個CP觸發(fā)器僅發(fā)發(fā)生一次翻翻轉(zhuǎn)，則對對鐘控信號號約定電平平(通常CP=1)的寬寬度要求是是極為苛刻刻的。例如如，對T′′觸發(fā)器必必須要求觸觸發(fā)器輸出出端的新狀狀態(tài)返回到到輸入端之之前，CP應(yīng)回到低低電平，就就是CP的寬度tCP不能大于3tpd，而為了保保證觸發(fā)器器能可靠翻翻轉(zhuǎn)，至少少在第一次次翻轉(zhuǎn)過程程中，CP應(yīng)保持在高高電平，亦亦即寬度度不應(yīng)小于于2tpd，因此CP的寬度應(yīng)限限制在2tpd＜tCP＜3tpd范圍內(nèi)。但但TTL門門電路的傳傳輸時間tpd通常在50ns以內(nèi)內(nèi)，產(chǎn)生或或傳送這樣樣的脈沖很很困難，尤尤其是每個個門的延遲遲時間tpd各不相同。。因此在一一個包括許許多觸發(fā)器器的數(shù)字系系統(tǒng)中，實實際上無法法確定時鐘鐘脈沖應(yīng)有有的寬度。。所以，為為了避免空空翻現(xiàn)象，，必須對以以上的鐘控控觸發(fā)器在在電路結(jié)構(gòu)構(gòu)上加以改改進。5.3集集成觸觸發(fā)器器5.3.1主從觸觸發(fā)器圖5-14主從從觸發(fā)器框框圖1.主從從JK觸發(fā)發(fā)器工作原原理主從JK觸觸發(fā)器電路路如圖5-15所示示。它由兩兩個鐘控RS觸發(fā)器構(gòu)成成，其中1門~4門門組成從觸觸發(fā)器，5門~8門門組成主觸觸發(fā)器。當(dāng)當(dāng)CP=1時，CP=0，從觸觸發(fā)器被封封鎖，輸出出狀態(tài)不變變化。此時時主觸發(fā)器器輸入門打打開，接收收J(rèn)、K輸入信息，，代入式(5-1)得得出狀態(tài)方方程為(5-7)圖5-15主從從JK觸發(fā)發(fā)器當(dāng)CP=0時，CP=1，主觸發(fā)器被封鎖，輸入J、K的變化不會引起主觸發(fā)器狀態(tài)變化；從觸發(fā)器輸入門被打開，從觸發(fā)器按照主觸發(fā)器的狀態(tài)(即主觸發(fā)器維持在CP下降沿前一瞬間的狀態(tài))翻轉(zhuǎn)，其中：則即將主觸發(fā)發(fā)器的狀態(tài)態(tài)轉(zhuǎn)移到從從觸發(fā)器的的輸出端，，從觸發(fā)器器的狀態(tài)和和主觸發(fā)器器一致。將將主主代入式(5-7)可得這就是主從從JK觸發(fā)發(fā)器的狀態(tài)態(tài)方程，說說明CP=1時，可可按JK觸觸發(fā)器的特特性來決定定主觸發(fā)器器的狀態(tài)，，然后在CP下降沿沿(1→0時)從觸觸發(fā)器的輸輸出才改變變一次狀態(tài)態(tài)。綜上所述，，主從JK觸發(fā)器防防止了空翻翻，其工作作特點是①輸出狀狀態(tài)變化的的時刻在時時鐘的下降降沿。②輸出狀狀態(tài)如何變變化，則由由時鐘CP下降沿到來來前一瞬間間的J、K值按JK觸觸發(fā)器的特特征方程來來決定。2.主從從JK觸發(fā)發(fā)器的一次次翻轉(zhuǎn)主從JK觸觸發(fā)器器雖然然防止止了空空翻現(xiàn)現(xiàn)象，，但還還存在在一次次翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)現(xiàn)象象，可可能能會使使觸發(fā)發(fā)器產(chǎn)產(chǎn)生錯錯誤動動作，，因而而限制制了它它的使使用。。所謂一一次翻翻轉(zhuǎn)現(xiàn)現(xiàn)象是是指在在CP=1期期間，，主觸觸發(fā)器器接收收了輸輸入激激勵信信號發(fā)發(fā)生一一次翻翻轉(zhuǎn)后后，主主觸發(fā)發(fā)器狀狀態(tài)就就一直直保持持不變變，它它不不再隨隨輸入入激勵勵信號號J、K的變化化而變變化。。例如，，設(shè)，，如如果在在CP=1期期間J、K發(fā)生了了多次次變化化，如如圖5-16所所示。。其中中第一一次變變化發(fā)發(fā)生在在t1，此時時J=K=1，，從觸觸發(fā)器器輸出出Qn=0，，因而而RD主=KQn=1，，，，從從而而主觸觸發(fā)器器發(fā)生生一次次翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，即即。。在在t2瞬間，，J=0,K=1,，，，，主主觸發(fā)發(fā)器狀狀態(tài)不不變。。由于于CP=1期期間Qn=0，，圖5-15中中7門門一直直被封封鎖，，RD主=1，，因此此t3時刻K變化不不起作作用，，一一直直保持持不變變。當(dāng)當(dāng)CP下降沿沿來到到時，，從觸觸發(fā)器器的狀狀態(tài)為為。。這就就是一一次翻翻轉(zhuǎn)情情況，，它和和CP下降沿沿來到到時由由當(dāng)時時的J、K值(J=0,K=1)所確確定的的狀態(tài)態(tài)Qn+1=0不不一致致，即即一次次翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)會使使觸發(fā)發(fā)器產(chǎn)產(chǎn)生錯錯誤動動作。。圖5-16主主從JK觸觸發(fā)器器的一一次翻翻轉(zhuǎn)若是在在CP=1時，，J、K信號發(fā)發(fā)生了了變化化，就就不能能根據(jù)據(jù)CP下降降沿時時的J、K值來決決定輸輸出Q。這時時可按按以下下方法法來處處理：：①①若若CP=1以以前Q=0，，則從從CP的上升升沿時時刻起起J、K信號出出現(xiàn)使使Q變?yōu)?的組組合，，即JK=10或11，，則CP下降沿沿時Q也為1。否否則則Q仍為0。②若若CP=1以以前Q=1，，則從從CP的上升升沿時時刻起起J、K信號出出現(xiàn)使使Q變?yōu)?的組組合，，即JK=01或11，，則CP下降沿沿時Q也為0。否否則則Q仍為1。圖5-17為考考慮了了一次次翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)后主主從JK觸觸發(fā)器器的工工作波波形，，它它僅在在第5個CP時時沒有有產(chǎn)生生一次次翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)。圖5-17主主從從JK觸發(fā)發(fā)器的的工作作波形形圖為了使使CP下降時時輸出出值和和當(dāng)時時的J、K信號一一致，，要求求在CP=1的的期間間J、、K信號號不變變化。。但實實際上上由于于干擾擾信號號的影影響，，主從從觸發(fā)發(fā)器的的一次次翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)現(xiàn)象象仍會會使觸觸發(fā)器器產(chǎn)生生錯誤誤動作作，因因此主主從JK觸觸發(fā)器器數(shù)據(jù)據(jù)輸入入端抗抗干擾擾能力力較弱弱。為為了減減少接接收干干擾的的機會會，應(yīng)應(yīng)使CP=1的的寬度度盡可可能窄窄。3.主主從從觸發(fā)發(fā)器的的脈沖沖工作作特性性①時時鐘CP由0上上跳至至1及及CP=1的的準(zhǔn)備備階段段，要要求完完成主主觸發(fā)發(fā)器狀狀態(tài)的的正確確轉(zhuǎn)移移，則則須：：第一一，在在CP上跳沿沿到達達時，，J、K信號已已處于于穩(wěn)定定狀態(tài)態(tài)，且且在CP=1期期間，，J、K信號不不發(fā)生生變化化；第第二二，從從CP上升沿沿抵達達到主主觸發(fā)發(fā)器狀狀態(tài)變變化穩(wěn)穩(wěn)定，，需要要經(jīng)歷歷三級級與非非門的的延遲遲時間間，即即3tpd，因此此要求求CP=1的的持續(xù)續(xù)期tCPH≥3tpd。②CP由1下下跳至至0時時，主主觸發(fā)發(fā)器的的狀態(tài)態(tài)轉(zhuǎn)移移至從從觸發(fā)發(fā)器。。從CP下跳沿沿開始始，到到從觸觸發(fā)器器狀態(tài)態(tài)轉(zhuǎn)變變完成成，也也需經(jīng)經(jīng)歷三三級與與非門門的延延遲時時間，，即3tpd，因此此要求求CP=0的的持續(xù)續(xù)期tCPL≥3tpd。此間間主觸觸發(fā)器器已被被封鎖鎖，因因而J、K信號可可以變變化。。③為為了保保證觸觸發(fā)器器能可可靠地地進行行狀態(tài)態(tài)變化化，允允許時時鐘信信號的的最高高工作作頻率率為主從觸觸發(fā)器器在CP=1時時為準(zhǔn)準(zhǔn)備階階段。。CP由1下下跳變變至0時觸觸發(fā)器器狀態(tài)態(tài)發(fā)生生轉(zhuǎn)移移，因因此它它是一一種脈脈沖觸觸發(fā)方方式。。而狀狀態(tài)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移發(fā)發(fā)生在在CP下降沿沿時刻刻。5.3.2邊邊沿觸觸發(fā)器器同時具具備以以下條條件的的觸發(fā)發(fā)器稱稱為邊邊沿觸觸發(fā)方方式觸觸發(fā)器器(簡簡稱邊邊沿觸觸發(fā)器器)：：①觸觸發(fā)發(fā)器僅僅在CP某一約約定跳跳變到到來時時，才才接收收輸入入信號號；②②在在CP=0或或CP=1期期間，，輸入入信號號變化化不會會引起起觸發(fā)發(fā)器輸輸出狀狀態(tài)變變化。。因此此，邊邊沿觸觸發(fā)器器不僅僅克服服了空空翻現(xiàn)現(xiàn)象，，而且且大大大提高高了抗抗干擾擾能力力，工工作更更為可可靠。。邊沿觸觸發(fā)方方式的的觸發(fā)發(fā)器有有兩種種類型型：一一種是是維持持—阻阻塞式式觸發(fā)發(fā)器，，它是是利用用直流流反饋饋來維維持翻翻轉(zhuǎn)后后的新新狀態(tài)態(tài)，阻阻塞觸觸發(fā)器器在同同一時時鐘內(nèi)內(nèi)再次次產(chǎn)生生翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)；另另一種種是邊邊沿觸觸發(fā)器器，它它是利利用觸觸發(fā)器器內(nèi)部部邏輯輯門之之間延延遲時時間的的不同同，使使觸發(fā)發(fā)器只只在約約定時時鐘跳跳變時時才接接收輸輸入信信號。。1.維維持持—阻阻塞式式D觸觸發(fā)器器1)電電路路工作作原理理維持——阻塞塞式D觸發(fā)發(fā)器由由鐘控控RS觸發(fā)發(fā)器、、引導(dǎo)導(dǎo)門和和4根根直流流反饋饋線組組成，，如圖圖4-18所示示。圖圖中，，RD、SD為直接接置0、置置1端端，其其操作作不受受CP控制制，因因此也也稱異異步置置0、、置1端。。當(dāng)RDSD=01時，，使得得Q=1;3門、、6門門鎖定定，,由由于，，因因而Q=0，，無論論CP和輸輸入信信號處處于什什么狀狀態(tài)，，都能能保證證觸發(fā)發(fā)器可可靠置置0。。圖5-18維維持持—阻阻塞式式D觸觸發(fā)器器同理，，RDSD=10時，，無論論CP和輸入入信號號處于于什么么狀態(tài)態(tài)，都都能保保證觸觸發(fā)器器可靠靠置1。當(dāng)RDSD=11，CP=0時時，門門3和和門4被封封鎖，，，，觸觸發(fā)器器狀態(tài)態(tài)維持持不變變，Qn+1=Qn。此時時，門門5和和6被被打開開，當(dāng)CP由0變?yōu)闉?時時，，，觸觸發(fā)器器狀態(tài)態(tài)轉(zhuǎn)移移為即觸發(fā)發(fā)器的的輸出出狀態(tài)態(tài)由CP上上升沿沿到達達前瞬瞬間的的輸入入信號號D來來決定定。設(shè)CP上升沿沿到達達前D=0，，則由由于CP=0，，，，因因此此D信信號存存儲在在5、、6門門輸出出，R′S′=10，，當(dāng)CP上升沿沿到達達后，，使Qn+1=0。。如果果此時時D由0→→１，，由于于反饋饋線①①將的信號號反饋饋到6門，，使6門被被封鎖鎖，D信號變變化不不會引引起觸觸發(fā)器器狀態(tài)態(tài)改變變，即即維持持原來來的Qn+1=0狀狀態(tài)，，因此此反饋饋線①①稱置置0維維持線線。維維持置置0信信號經(jīng)經(jīng)6門門反相相后，，再經(jīng)經(jīng)連線線④使使S′保持持0，，從而而封鎖鎖3門門，使使保保持1，這這樣觸觸發(fā)器器不會會再翻翻向1狀態(tài)態(tài)，故故④線線稱阻阻塞置置1線線。同理，，若CP上升沿沿到達達前D=1，，則R′S′=01，，CP上升沿沿到達達后，，使使Qn+1=1。。如如果此此時D由1→→0，，反饋饋線②②將的的信號號反饋饋到5門，，使S′=1，，，即維維持原原來的的Qn+1=1狀狀態(tài)，，因此此反饋饋線②②稱置置1維維持線線。同同時經(jīng)經(jīng)反饋饋線③③送至至4門門，將將4門門封鎖鎖，使使保保持1，這這樣觸觸發(fā)器器不會會再翻翻向0狀態(tài)態(tài)，故故③線線稱阻阻塞置置0線線。綜上所所述，，維持持—阻阻塞式式D觸觸發(fā)器器是在在CP上升沿沿到達達前接接收輸輸入信信號；；上升升沿到到達時時刻觸觸發(fā)器器翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)；上上升沿沿以后后輸入入被封封鎖。。因此此，維維持——阻塞塞式D觸發(fā)發(fā)器具具有邊邊沿觸觸發(fā)的的功能能，并并有有效地地防止止了空空翻。。2)脈脈沖沖工作作特性性由圖5-18可可知，，維持持—阻阻塞式式D觸觸發(fā)器器的工工作分分兩個個階段段：CP=0期期間為為準(zhǔn)備備階段段，CP由0變變至1時為為觸發(fā)發(fā)器的的狀態(tài)態(tài)變化化階段段。為為了使使觸發(fā)發(fā)器可可靠工工作，，必須須要求求：①CP=0期期間，，必須須把輸輸入信信號送送至5、6門的的輸出出，在在CP上升沿沿到達達之前前建立立穩(wěn)定定狀態(tài)態(tài)，它它需要要經(jīng)歷歷兩個個與非非門的的延遲遲時間間，稱稱為建建立時時間tset，tset=2tpd。在tset內(nèi)要求求D信號保保持不不變，，且CP=0的的持續(xù)續(xù)時間間tCPL≥2tpd。②在在CP由0變變至1及CP脈沖前前沿到到達后后，要要達到到維持持-阻阻塞作作用，，必須須使或或由1變?yōu)闉?，，需要要經(jīng)歷歷一個個與非非門延延遲時時間，，在在這段段時間間內(nèi)信信號D不應(yīng)變變化，，這段段時間間稱為為保持持時間間th，th=tpd。③從從CP由0變變至1開始始，直直至觸觸發(fā)器器狀態(tài)態(tài)穩(wěn)定定建立立，需需要經(jīng)經(jīng)歷三三級與與非門門的延延遲時時間，，因此此要求求CP=1的的持續(xù)續(xù)時間間tCPH≥3tpd。④為為使維維持——阻塞塞式D觸發(fā)發(fā)器可可靠工工作，，CP的最高高工作作頻率率為由于維維持——阻塞塞式D觸發(fā)發(fā)器只只要求求輸入入信號號D在CP上升沿沿前后后很短短時間間(tset+th=3tpd)內(nèi)保保持不不變，，而在在CP=0及及CP=1的的其余余時間間內(nèi)，，無論論輸入入信號號如何何變化化，都都不會會影響響輸出出狀態(tài)態(tài)，因因此，，它的的數(shù)據(jù)據(jù)輸入入端具具有較較強的的抗干干擾能能力，，且且工作作速度度快，，故故應(yīng)用用較廣廣泛。。圖5-19維維持持—阻阻塞式式D觸觸發(fā)器器波形形圖圖5-20負(fù)負(fù)邊邊沿JK觸觸發(fā)器器2.邊邊沿沿觸發(fā)發(fā)器圖5-20是利利用門門傳輸輸延遲遲時間間構(gòu)成成的負(fù)負(fù)邊沿沿JK觸發(fā)發(fā)器邏邏輯電電路。。圖中中的兩兩個與與或非非門構(gòu)構(gòu)成基基本RS觸觸發(fā)器器，兩兩個與與非門門(1、2門)作為為輸入入信號號引導(dǎo)導(dǎo)門，，而且且在制制作時時已保保證與與非門門的延延遲時時間大大于基基本RS觸觸發(fā)器器的傳傳輸延延遲時時間。。RD、SD為直接接置0、置置1端端，不不用時時應(yīng)使使SDRD=11。其其原理理如下下：當(dāng)CP=0穩(wěn)穩(wěn)定時時，輸輸入信信號J、K被封鎖鎖，，，觸發(fā)發(fā)器的的狀態(tài)態(tài)保持持不變變；而而當(dāng)CP=1時時，觸觸發(fā)器器的輸輸出也也不會會變，，這這可從從以下下的推推導(dǎo)式式中看看出：：由此可見，在穩(wěn)定的CP=0及CP=1期間，觸發(fā)器狀態(tài)均維持不變，這時觸發(fā)器處于一種“自鎖”狀態(tài)。當(dāng)CP由1變?yōu)?時，由于CP信號是直接加到與或非門的其中一個與門輸入端，首先解除了觸發(fā)器的“自鎖”，但還要經(jīng)過一個與非門延遲時間tpd才能變?yōu)?。在沒有變?yōu)?以前，仍維持CP下降沿前的值，即代入基基本RS觸觸發(fā)器器特征征方程程，有有也就是是說，，在CP由1變變?yōu)?的下下降沿沿時刻刻，觸觸發(fā)器器接收收了輸輸入信信號J、K，并按按JK觸發(fā)發(fā)器的的特征征規(guī)律律變化化。由以上上分析析可知知，在在CP=1時時，J、K信號可可以進進入輸輸入與與非門門，但但仍被被拒于于觸發(fā)發(fā)器之之外。。只只有在在CP由1變變?yōu)?之后后的短短暫時時刻里里，由由于與與非門門對信信號的的延遲遲，在在CP=0前前進入入與非非門的的J、K信號仍仍起作作用，，而此此時觸觸發(fā)器器又解解除了了“自自鎖””，使使得得J、K信號可可以進進入觸觸發(fā)器器，并并引起起觸發(fā)發(fā)器狀狀態(tài)改改變。。因因此，，只只在時時鐘下下降沿沿前的的J、K值才能能對觸觸發(fā)器器起作作用，，從而而實現(xiàn)現(xiàn)了邊邊沿觸觸發(fā)的的功能能。綜上所所述，，負(fù)邊邊沿JK觸觸發(fā)器器是在在CP下降沿沿產(chǎn)生生翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，翻翻轉(zhuǎn)方方向決決定于于CP下降前前瞬間間的J、K輸入信信號。。它只只要求求輸入入信號號在CP下降沿沿到達達之前前，在在與非非門1、2轉(zhuǎn)換換過程程中保保持不不變，，而在在CP=0及及CP=1期期間，，J、K信號的的任何何變化化都不不會影影響觸觸發(fā)器器的輸輸出。。因此此這種種觸發(fā)發(fā)器比比維持持—阻阻塞式式觸發(fā)發(fā)器在在數(shù)據(jù)據(jù)輸入入端具具有更更強的的抗干干擾能能力，，其波波形圖圖如圖圖5-21所示示。圖5-21邊邊沿沿JK觸發(fā)發(fā)器的的理想想波形形圖這種負(fù)負(fù)邊沿沿觸發(fā)發(fā)的JK觸觸發(fā)器器，僅僅要求求在CP下降沿沿到達達之前前有信信號到到達的的建立立時間間tset，即tset=tpd。由于于此過過程在在CP=1期期間進進行，，因此此tCPH≥tpd。CP下下降沿沿到達達時，，CP封鎖鎖了1、2門，，故負(fù)負(fù)邊沿沿觸發(fā)發(fā)器基基本上上不需需要保保持時時間。。但在在CP=0持持續(xù)期期tCPL內(nèi)一定定要保保證基基本RS觸觸發(fā)器器能可可靠翻翻轉(zhuǎn)，，因此此tCPL≥2tpd，因而而觸發(fā)發(fā)器最最高工工作頻頻率為為5.4觸觸發(fā)發(fā)器的的邏輯輯符號號及時時序圖圖5.4.1觸觸發(fā)器器的邏邏輯符符號圖5-22電電位位觸發(fā)發(fā)方式式觸發(fā)發(fā)器的的邏輯輯符號號圖5-22均均為為電電位位觸觸發(fā)發(fā)方方式式觸觸發(fā)發(fā)器器的的邏邏輯輯符符號號，，其其中中圖圖(a)為為基基本本RS觸觸發(fā)發(fā)器器邏邏輯輯符符號號，，它它沒沒有有時時鐘鐘輸輸入入端端，，SD、RD為非非同同步步(或或稱稱異異步步)輸輸入入，，觸觸發(fā)發(fā)器器的的狀狀態(tài)態(tài)直直接接受受SD、RD電位位控控制制。。圖圖(b)、、(c)分分別別為為鐘鐘控控RS觸觸發(fā)發(fā)器器、、鐘鐘控控D觸觸發(fā)發(fā)器器的的邏邏輯輯符符號號。。觸觸發(fā)發(fā)器器的的輸輸出出狀狀態(tài)態(tài)受受時時鐘鐘CP的的電電位位控控制制：：CP=1時時，，觸觸發(fā)發(fā)器器分分別別接接收收輸輸入入信信號號，，輸輸出出狀狀態(tài)態(tài)Q、Q按其其功功能能發(fā)發(fā)生生變變化化；；CP=0時時，，觸觸發(fā)發(fā)器器不不接接收收信信號號，，輸輸出出狀狀態(tài)態(tài)維維持持不不變變。。①傳傳統(tǒng)統(tǒng)的的邏邏輯輯符符號號.圖5-23集集成成觸觸發(fā)發(fā)器器常常用用的的邏邏輯輯符符號號②國國家家標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)(GB4728.12-85)規(guī)規(guī)定定的的邏邏輯輯符符號號圖5-24集集成成觸觸發(fā)發(fā)器器國國標(biāo)標(biāo)規(guī)規(guī)定定的的邏邏輯輯符符號號5.4.2時時序序圖圖時序序圖圖的的畫畫法法一一般般按按以以下下步步驟驟進進行行：：①以以時時鐘鐘CP的作作用用沿沿為為基基準(zhǔn)準(zhǔn)，，劃劃分分時時間間間間隔隔，，CP作用用沿沿來來到到前前為為現(xiàn)現(xiàn)態(tài)態(tài)，，作作用用沿沿來來到到后后為為次次態(tài)態(tài)。。②每每個個時時鐘鐘脈脈沖沖作作用用沿沿來來到到后后，，根根據(jù)據(jù)觸觸發(fā)發(fā)器器的的狀狀態(tài)態(tài)方方程程或或狀狀態(tài)態(tài)表表確確定定其其次次態(tài)態(tài)。。③異異步步直直接接置置0、、置置1端端(RD、SD)的的操操作作不不受受時時鐘鐘CP的控控制制，，畫畫波波形形時時要要特特別別注注意意。?！纠?-1】】邊邊沿沿JK觸觸發(fā)發(fā)器器和和維維持持——阻阻塞塞式式D觸觸發(fā)發(fā)器器分分別別如如圖圖5-25(a)、、(b)所所示示，，其其輸輸入入波波形形見見圖圖5-25(c)，，試試分分別別畫畫出出Q１、Q2端的的波波形形。。設(shè)設(shè)電電路路初初態(tài)態(tài)均均為為0。。圖5-25例例5-1圖圖解：：①從從圖圖中中可可見見，，JK觸觸發(fā)發(fā)器器為為下下降降沿沿觸觸發(fā)發(fā)，，因因此此首首先先以以CP下下降降沿沿為為基基準(zhǔn)準(zhǔn)，，劃劃分分時時間間間間隔隔，，然然后后根根據(jù)據(jù)JK觸觸發(fā)發(fā)器器的的狀狀態(tài)態(tài)方方程程，，由由每每個個CP來到到之之前前的的A、、B和原原態(tài)態(tài)Q1決定定其其次次態(tài)態(tài)。例例如如第第一一個個CP下降降沿沿來來到到前前因因AB=10，，Q1=0，，將將A、、B、、Q1代入入狀狀態(tài)態(tài)方方程程得得，，故故畫畫波波形形時時應(yīng)應(yīng)在在CP下降降沿沿來來到到后后使使Q1為1，，該該狀狀態(tài)態(tài)一一直直維維持持到到第第二二個個CP下降降沿沿來來到到后后才才變變化化。。依依此此類類推推可可畫畫出出Q1的波波形形如如圖圖5-25(c)所所示示。。②圖圖5-25(b)的的D觸觸發(fā)發(fā)器器為為上上升升沿沿觸觸發(fā)發(fā)，，因因此此首首先先以以CP上升升沿沿為為基基準(zhǔn)準(zhǔn)，，劃劃分分時時間間間間隔隔。。由由于于D=A，故故D觸發(fā)發(fā)器器的的狀狀態(tài)態(tài)方方程程為為，，這這里里需需要要注注意意的的是是異異步步置置0端端RD和B相連連，，因因此此該該狀狀態(tài)態(tài)方方程程只只有有當(dāng)當(dāng)B=1時時才才適適用用。。當(dāng)當(dāng)B=0時時，，無無論論CP、A如何何，，，，即即圖圖5-25(c)中中B為0期期間間所所對對應(yīng)應(yīng)的的均均為為0；；只只有有B=1,