數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)(Liu)-Chapter4-觸發(fā)器

教材：數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）

周良權(quán)方向喬第四章觸發(fā)器授課人劉學(xué)柱職稱副教授1基本RS觸發(fā)器第4章集成觸發(fā)器觸發(fā)器的綜合應(yīng)用舉例同步觸發(fā)器時鐘脈沖邊沿觸發(fā)的觸發(fā)器T觸發(fā)器和T’觸發(fā)器2本章教學(xué)基本要求

要知道：觸發(fā)器的工作特點、基本RS觸發(fā)器功能，同步觸發(fā)器特點，脈沖邊沿觸發(fā)器工作特點，T和T’觸發(fā)器的功能。

會畫出：與非門、或非門組成基本RS觸發(fā)器的電路及邏輯符號圖，上升邊沿觸發(fā)的D觸發(fā)器、下邊沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器和邏輯符號圖及其輸出波形圖，用JK和D觸發(fā)器構(gòu)成T’觸發(fā)器的連線圖。

會寫出：RS觸發(fā)器、D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器的狀態(tài)方程式。

會背出：JK觸發(fā)器的輸出Q的次態(tài)在CP下降沿作用下與輸入JK狀態(tài)的關(guān)系。

會使用：集成觸發(fā)器直接置位、復(fù)位端SD、RD和的狀態(tài)在各種情況下的設(shè)置方法。SD、RD3

概述

在數(shù)字電路系統(tǒng)中，經(jīng)常采用觸發(fā)器以及由它們與各種門電路一起組成的時序邏輯電路。時序邏輯電路的特點是：輸出狀態(tài)不僅取決于當時的輸入信號狀態(tài)，而且還與原輸出狀態(tài)有關(guān)。電路結(jié)構(gòu)上存在反饋，使時序邏輯電路具有記憶功能，即在輸入信號作用撤消后，能保持在輸入信號作用時所具有的輸出狀態(tài)。4概述一、觸發(fā)器的基本特性1.有兩個穩(wěn)定的狀態(tài)(0、1)，以用來存儲內(nèi)容；2.能夠接收、保存和輸出信號。二、現(xiàn)態(tài)和次態(tài)1.現(xiàn)態(tài)：觸發(fā)器接收輸入信號之前的狀態(tài)。2.次態(tài)：觸發(fā)器接收輸入信號之后的狀態(tài)。三、分類在輸入信號作用下，觸發(fā)器的兩個穩(wěn)定狀態(tài)可相互轉(zhuǎn)換(稱為狀態(tài)的翻轉(zhuǎn))。輸入信號消失后，新狀態(tài)可長期保持下來，因此具有記憶功能，可存儲1位二進制信息。

1.按有無動作的統(tǒng)一時間節(jié)拍（時鐘脈沖CP）來分:有基本觸發(fā)器（無時鐘觸發(fā)器）和時鐘觸發(fā)器。2.按電路的結(jié)構(gòu)來分:有主從觸發(fā)器、維持阻塞觸發(fā)器、邊沿觸發(fā)器和主從型邊沿觸發(fā)器等。3.按邏輯功能來分:有RS

觸發(fā)器、D

觸發(fā)器、JK

觸發(fā)器、T

觸發(fā)器、T’觸發(fā)器。54.1基本觸發(fā)器G24.1.1由與非門組成一、電路及符號QG1R&&SQQQRSRSQ=0Q=10態(tài)Q=1Q=01態(tài)10010110620160525G2QG1R&&SQ二、工作原理Q=Q“保持”1001Q=0Q=10態(tài)“置0”或“復(fù)位”(Reset)0110Q=1Q=01態(tài)“置1”或“置位”(Set)Q和Q均為UHR

先撤消：1態(tài)S

先撤消：0態(tài)信號同時撤消：狀態(tài)不定

(隨機)7【理解并掌握】簡化波形圖狀態(tài)翻轉(zhuǎn)過程需要一定的延遲時間,如10，延遲時間為tPHL；

01，延遲時間為tPLH。實際中翻轉(zhuǎn)延遲時間相對于脈沖的寬度和周期很小，故可視為0。QG1R&&SQ設(shè)觸發(fā)器初始狀態(tài)為0：QQSRQQ信號同時撤消,出現(xiàn)不確定狀態(tài)信號不同時撤消，狀態(tài)確定8【理解并掌握】三、現(xiàn)態(tài)、次態(tài)、特性表和特性方程1.現(xiàn)態(tài)和次態(tài)現(xiàn)態(tài)Qn：觸發(fā)器接收輸入信號之前的狀態(tài)。次態(tài)Qn+1：觸發(fā)器接收輸入信號之后的新狀態(tài)。2.特性表和特性方程RSQnQ

n+1000001010011100101110111011100不用不用特性表簡化特性表RSQ

n+100011011Q

n保持1置10置0不用失效Q

n+1011100特性方程Q

n+1=S+RQ

n9[例]QQ104.1.2由或非門組成一、電路及符號QQSRSR二、工作原理“保持”“置0”“置1”“失效”若高電平同時撤消，則狀態(tài)不定。G2QG1RSQ>1>11120160529

觸發(fā)器輸出與輸入的邏輯關(guān)系1001設(shè)觸發(fā)器原態(tài)為“1”態(tài)。翻轉(zhuǎn)為“0”態(tài)(1)R=1，S

=01010QQ.G1.G2RS≥1≥112設(shè)原態(tài)為“0”態(tài)1001110觸發(fā)器保持“0”態(tài)不變復(fù)位0

結(jié)論:不論觸發(fā)器原來為何種狀態(tài)，當R=1，

S=0時，

將使觸發(fā)器置“0”或稱為復(fù)位。QQ.G1.G2RS≥1≥1R=1，S

=01301設(shè)原態(tài)為“0”態(tài)011100翻轉(zhuǎn)為“1”態(tài)(2)R=0，S=1QQ.G1.G2RS≥1≥114設(shè)原態(tài)為“1”態(tài)0110001觸發(fā)器保持“1”態(tài)不變置位1

結(jié)論:不論觸發(fā)器原來為何種狀態(tài)，當R=0，

S=1時，

將使觸發(fā)器置“1”或稱為置位。QQ.G1.G2RS≥1≥1R=0，S=11500設(shè)原態(tài)為“0”態(tài)010011保持為“0”態(tài)(3)R=0，S

=0QQ.G1≥1.≥1G2RS16設(shè)原態(tài)為“1”態(tài)0010001觸發(fā)器保持“1”態(tài)不變1

當R=0，

S=0時，觸發(fā)器保持原來的狀態(tài)，

即觸發(fā)器具有保持、記憶功能。QQ.G1.G2RS≥1≥1R=0，S

=0170000110001若G1先翻轉(zhuǎn)，則觸發(fā)器為“1”態(tài)“0”態(tài)(4)R=1，S=1

當信號R=S=1同時變?yōu)?時，由于與非門的翻轉(zhuǎn)時間不可能完全相同，觸發(fā)器狀態(tài)可能是“1”態(tài)，也可能是“0”態(tài)，不能根據(jù)輸入信號確定。QQ.G1.G2RS01若先翻轉(zhuǎn)≥1≥118SRQQ三、特性表和特性方程RSQ

n+100011011Q

n保持置

1置

0失效10禁用G2QG1RSQ>1>1波形圖特性表（下頁說明）19【理解】（或非門）基本RS

觸發(fā)器特性表邏輯符號R

(ResetDirect)-直接置“0”端(復(fù)位端)S(SetDirect)-直接置“1”端(置位端)QQRSRSQ100置0011置100不變保持11同時變0后不確定功能高電平有效輸入都是無效信號，輸出保持不變輸入不同信號，輸出與S端相同輸入都是有效信號，輸出不定20SRQn100Q

n+1=S+RQ

n約束條件2.次態(tài)卡諾圖3.特性方程21四、【總結(jié)】“與非門”、“或非門”構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器主要特點1.優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，具有置0、置1、保持功能。2.問題：（1）輸入電平直接控制輸出狀態(tài)，使用不便，抗干擾能力差；（2）R、S之間須有約束。22例1：用RS觸發(fā)器構(gòu)成無抖動開關(guān)（P129Fig4.1.5）4.1.3應(yīng)用實例

在機械開關(guān)扳動或按動過程中,一般都存在接觸抖動,在幾十毫秒的時間里連續(xù)產(chǎn)生多個脈沖,如圖(a)、(b)所示。這在數(shù)字系統(tǒng)中會造成電路的誤動作。為了克服電壓抖動，可在電源和輸出端之間接入一個基本RS觸發(fā)器，在開關(guān)動作時，使輸出產(chǎn)生一次性的階躍，如圖（c）、（d）所示，這種無抖動開頭稱為邏輯開關(guān)。若將開關(guān)S來回扳動一次，即可在輸出端Q得到無抖動的負的單拍脈沖。如圖（c）輸出端的波形。23例2：用基本RS觸發(fā)器構(gòu)成水位控制電路（P130Fig4.1.9）

如圖所示是一個水位自動控制電路。水箱中放入兩個探測水位的電極Ea和Eb，分別對應(yīng)水位a和b的位置?？刂齐娐酚苫綬S觸發(fā)器（G2、G3）輸入信號引導(dǎo)電路（G1、R1、R2、R3、R4、C1、C2）和繼電器驅(qū)動電路（KA、T、R5、C3、D）構(gòu)成。電容C1、C2、C3在電路中起去耦抗干擾作用。R5為T的基極限流電阻。R1~R4為門電路G1、G3輸入端限流電阻。

兩電極Ea、Eb在不同時入水的情況下應(yīng)有足夠大的絕緣電阻。三極管T選用3DG130作為繼電器KA線圈電流驅(qū)動電路，二極管D構(gòu)成KA斷電瞬間的續(xù)流回路，防止出現(xiàn)過高的感應(yīng)電壓。24工作原理如右：

（1）當水位低于a時，Ea、Eb均不在水中，門G1、G3入端由電源Vcc經(jīng)電阻R3、R4確定，為高電平。門G3入端R=1，門G1出端S=0，基本RS觸發(fā)器輸出端Q置1，三極管T導(dǎo)通，繼電器線圈有電流，其常開觸點閉合，通過接觸器使電動機運轉(zhuǎn)，水泵向水箱注水。

（2）當水位高于a低于b時，Ea在水中，使G1入端為低電平，S變?yōu)?，Eb仍然為高阻，R仍為1，Q的狀態(tài)不變，仍為1，水泵繼續(xù)往水箱中注水。

這種情況下如因用戶用水使水位低于b高于a，又會出現(xiàn)S=R=1的情況，Q保持0不變，仍然不往水箱中注水，待水位降到a以下，再重新啟動電機進行注水。

（3）當水位高于b時，Ea、Eb均在水中，使R=0、S=1，Q為0，三極管T截止，KA斷電，其觸點斷開電動機停止運轉(zhuǎn)，水泵停止注水。25【補充】

常用集成基本觸發(fā)器一、CMOS集成基本觸發(fā)器1.由與非門組成：CC4044&&1TGQ11三態(tài)RS鎖存觸發(fā)器特性表RSENQ

n+1

注0Z高阻態(tài)001011101111Q

n保持置

1

置

0不允許10不用內(nèi)含4個基本RS觸發(fā)器2.由或非門組成：CC4043(略)+VCC1R1SA1SB2R2S3R3SA3SB4R4S1Q2Q3Q4Q12356101112141547913Q1Q2Q3Q48167427974LS279R1S11S12R2S2R3S31S32R4S4––––––––––26二、TTL集成基本觸發(fā)器74279、74LS279QR&&SQR&&S1S2+VCC1R1SA1SB2R2S3R3SA3SB4R4S1Q2Q3Q4Q12356101112141547913Q1Q2Q3Q48167427974LS279R1S11S12R2S2R3S31S32R4S4––––––––––274.2同步觸發(fā)器同步觸發(fā)器：觸發(fā)器的工作狀態(tài)不僅受輸入端(R、S)控制，而且還受時鐘脈沖(CP)的控制。CP(ClockPulse):等周期、等幅的脈沖串。

基本RS觸發(fā)器：S—直接置位端；R—直接復(fù)位端。(不受CP控制)同步觸發(fā)器：同步

RS

觸發(fā)器同步D觸發(fā)器4.2.1同步RS觸發(fā)器P130

2820160605一、電路組成及工作原理1.電路及邏輯符號QG1R&&SQG3R&&SG2G4CP曾用符號QQRSRSCPCP國標符號QQRSRSCPC12.工作原理當CP=0保持當CP=1與基本RS觸發(fā)器功能相同29【理解并掌握】時鐘觸發(fā)器邏輯功能的表示方法除使用真值表（特性表）、符號圖、時序圖（波形圖）以外，還用特性方法、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖（或轉(zhuǎn)換表）來表示。3.邏輯功能分析分析電路可知，在CP=0期間，觸發(fā)器不動作。在CP=1期間，R

和S

端的信號經(jīng)倒相后被引導(dǎo)到基本RS觸發(fā)器的輸入端端和端。在CP

作用下，新狀態(tài)是輸入信號R和S及原狀態(tài)的函數(shù)，即=F(R,S,)01111輸入端全為1的基本RS觸發(fā)器輸入狀態(tài)保持不變.30(1)真值表同步RS

觸發(fā)器的真值表如表所示。其功能與基本RS觸發(fā)器相同，但只能在CP=1到來時狀態(tài)才能翻轉(zhuǎn)。

輸入

SR

初態(tài)

次態(tài)

功能說明00000101

保持01010100

置010100111

置1111101

不定不定

失效（禁用狀態(tài)）同步RS觸發(fā)器的真值表31是指不允許將R和S同時取為1，所以稱為約束條件。（3）狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖將觸發(fā)器兩個穩(wěn)態(tài)0和1用兩個圓圈表示，用箭頭表示由現(xiàn)態(tài)到次態(tài)的轉(zhuǎn)換方向，在箭頭旁邊用文字符號及其相應(yīng)信號表示實現(xiàn)轉(zhuǎn)換所必備的輸入條件，這種圖稱為狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。(2)卡諾圖與特性方程（約束條件）

將作為輸出變量,把S、R和作為輸入變量填入卡諾圖，經(jīng)化簡得特性方程32【理解并掌握】4、同步RS觸發(fā)器的空翻問題P133給時序邏輯電路加時鐘脈沖的目的是統(tǒng)一電路動作的節(jié)拍。對觸發(fā)器而言，在一個時鐘脈沖作用下，要求觸發(fā)器的狀態(tài)只能翻轉(zhuǎn)一次。而同步RS觸發(fā)器在一個時鐘脈沖作用下，觸發(fā)器的狀態(tài)可能發(fā)生兩次或兩次以上的翻轉(zhuǎn)，這種現(xiàn)象稱為空翻。出現(xiàn)空翻現(xiàn)象有以下兩種情況：（1）在CP=1期間，如果輸入端的信號R和S再有變化，可能引起輸出端Q翻轉(zhuǎn)兩次或兩次以上。如圖所示，保證在CP=1期間只變化一次，則要求在CP=1期間不允許R和S的輸入信號發(fā)生變化。3301010001111（2）當同步RS觸發(fā)器接成計數(shù)狀態(tài)時，容易發(fā)生空翻。

設(shè)Q=0，當CP=1脈沖到來時，G4輸出0，G2輸出1，Q由0變?yōu)?。如果CP=1繼續(xù)保持，G3輸出0，引起由0變以1，而Q由1變以0。此時出現(xiàn)空翻。341.特性表：CPRSQnQn+1注0Qn保持10

0010

0110

1010

1111

0011

0111101111011100不用不用保持置1置0失效2.特性方程:約束條件CP=1期間有效3.主要特點(1)時鐘電平控制CP=1期間接受輸入信號；CP=0期間輸出保持不變。（抗干擾能力有所增強）(2)RS之間有約束同步RS小結(jié)(3)CP=1期間，同步RS觸發(fā)器接成計數(shù)狀態(tài)時，容易發(fā)生空翻。35【掌握】4.2.2同步D觸發(fā)器P133

一、電路組成及工作原理QG1R&&SQG3R&&SG2G4CP1D（CP=1期間有效）簡化電路：省掉反相器。二、主要特點1.時鐘電平控制，無約束問題；2.CP=1時跟隨。下降沿到來時鎖存36【補充】三、集成同步D觸發(fā)器1.TTL74LS375CPDQG1QG3R&&SG2G41>1>1G5RS+VCC74LS3751D01LE1D12D02LE2D11Q01Q01Q11Q12Q02Q02Q12Q114791215236510111413Q1Q1Q2Q2Q3Q3Q4Q4––––D1CP1、2D2D3CP3、4D4816372.CMOS：CC4042CDG1QG3G2G41TGQTG111CG5G6CP11=1POL0CPCPCPCP1CPCPCP=1保持CP=0DCP=1DCP=0保持當POL=1CP下降沿鎖存信號當POL=0

CP上升沿鎖存信號38+VCCD0D1D2D3CPPOLQ0Q0Q1Q1Q2Q2Q3Q347131456329101211151Q0Q0Q1Q1Q2Q2Q3Q3––––D0D1D2D3CPPOL816VSSCC4042D

CP

POLQnQn+1注010011011111000100100

10101010101保持接收接收保持特性表真值表D

CPPOLQ注

D

00

D

0D11

D

1D鎖存D鎖存接收CP上升沿鎖存接收CP下降沿鎖存394.3邊沿觸發(fā)器4.3.1主從型CMOS邊沿D觸發(fā)器一、電路組成及工作原理QMQMCPRSQQS

C1

RR

SC1111DG7CPQ&&QG3&&DG2G4&&&&G6G81G1G511QMQM從主曾用符號國標符號QQCPC11D

D

QQCPC11D

D

QQ1.電路組成及邏輯符號40【理解】2.工作原理(1)接收信號：CP=1主觸發(fā)器接收輸入信號主觸發(fā)器跟隨D變化(2)輸出信號：CP=0主觸發(fā)器保持不變；從觸發(fā)器由CP到來之前的

QnM

確定。QMQMCPRSQQS

C1

RR

SC1111D從主即：下降沿時刻有效413.異步輸入端的作用P136G7CPQ&&QG3&&DG2G4&&&&G6G81G1G511D—同步輸入端受時鐘

CP

同步控制SDRD—異步輸入端不受時鐘CP

控制10直接置位端直接復(fù)位端異步置位端異步復(fù)位端國標符號曾用符號SDDCPRD––QQ111010100100110111–

–SDRDDCPQQ424.波形QQCPC11D

D

觸發(fā)器的初始0狀態(tài)可利用異步復(fù)位端接低電平實現(xiàn)43波形變化特點，可參照P137例題4.3.1及其圖4.3.2學(xué)習【補充】集成邊沿D觸發(fā)器1.CMOS邊沿D

觸發(fā)器CC4013(雙D觸發(fā)器)符號引出端功能Q1Q1VDD

SD1

CP1

SD2

CP2

D1

RD1D2

RD2Q2Q2VSS6534891110121312147特性表CPDRDSDQn+1注

0

00

100000

1

10

1

101Qn10不用同步置0同步置1保持(無效)異步置1異步置0不允許CP上升沿觸發(fā)QQCPC11DD

S

RSD

RD442.TTL邊沿D

觸發(fā)器7474(雙D觸發(fā)器)符號引出端功能特性表CPDRDSDQn+1注

0

11

111110

1

1

0

1

101Qn01不用同步置0同步置1保持(無效)異步置0異步置1不允許Q1Q1VCC

SD1

CP1

SD2

CP2

D1

RD1D2

RD2Q2Q2地4231101211135698147

–

–

––––

3.主要特點

CP的上升沿(正邊沿)或下降沿(負邊沿)觸發(fā)；

抗干擾能力極強；

只有置1、置0功能。QQCPC11DD

S

RSD

RD454.3.2邊沿JK觸發(fā)器（下降沿or負邊沿）CP下降沿有效“一次翻轉(zhuǎn)”，克服“空翻”問題20160607【理解并掌握】RS：存在約束條件“RS=0”

CP=1期間，存在“空翻”存在“失效”→“不定”D型：存在“空翻”4.3.2邊沿JK觸發(fā)器（下降沿or負邊沿）一、電路組成及符號二、工作原理QMQMCPRSQQS

C1

RR

SC1111D>1>1&JK冗余項國標符號QQCPC11JIKJ

KQQCPCPJKJ

K曾用符號CP下降沿有效47大家也可對比參照P138圖4.3.3邏輯圖，及P139工作原理（動作特點）分析JKQnRDSDCPQn+1功能說明00

00000

10001

00001

100100001010011

00011

10001001110保持同步置0同步置1翻轉(zhuǎn)00010001不變01101110不用異步置1異步置0不允許JK觸發(fā)器工作特性表48JK觸發(fā)器簡化特性表JK觸發(fā)器波形圖【舉例】已知JK-FF電路和其輸入波形，試畫出輸出Q端的波形JK觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖【補充】

集成邊沿JK觸發(fā)器1.CMOS邊沿JK

觸發(fā)器CC4027國標符號曾用符號QQCPC1

1JIKJ

KS

RSD

RDQQCPCPJKJ

KSD

RDSD

RD引出端功能JK觸發(fā)器工作特性表Q1Q1VDD

J1

K1SD2CP2RD2SD1

CP1

RD1J2K2Q2Q2VSS76354910131112121514168502.TTL邊沿JK

觸發(fā)器

CP下降沿觸發(fā)

異步復(fù)位端RD、異步置位端SD

均為低電平有效74LS112(雙JK觸發(fā)器)3.主要特點

CP的上升沿或下降沿觸發(fā)；

抗干擾能力極強，工作速度很高，在觸發(fā)沿瞬間，按的規(guī)定更新狀態(tài)；功能齊全(保持、置1、置0、翻轉(zhuǎn))，使用方便。51設(shè)輸出端初態(tài)為0QJ=K=0保持J=K=1翻轉(zhuǎn)52【理解】4.波形圖4.3.3邊沿觸發(fā)器功能分類、功能表示方法及轉(zhuǎn)換一、邊沿觸發(fā)器功能分類定義在CP作用下，J、K取值不同時，具有保持、置0、置1、翻轉(zhuǎn)功能的電路，都叫做JK型時鐘觸發(fā)器。1.JK型觸發(fā)器符號特性表JKQ

n+1功能00

00

1011Q

n01保持置0置1翻轉(zhuǎn)特性方程CP下降沿時刻有效QQCPC11JIKJ

KQ

n53【理解并掌握】2.D型觸發(fā)器符號特性表特性方程CP上升沿時刻有效QQCPC11DD

DQ

n+1功能001

1置0置1定義在CP作用下，D取值不同時，具有置0、置1功能的電路，都叫做D型時鐘觸發(fā)器。543.T

型觸發(fā)器QQCPC11TT

TQ

n+1功能0

Q

n1

Q

n保持翻轉(zhuǎn)CP下降沿時刻有效4.T

’

型觸發(fā)器QQCPC1Q

n

Q

n+1功能011

0翻轉(zhuǎn)

CP下降沿時刻有效

在CP作用下，當T=0時保持狀態(tài)不變，T=1時狀態(tài)翻轉(zhuǎn)的電路，叫T型時鐘觸發(fā)器。每來一個CP就翻轉(zhuǎn)一次的電路叫T’型時鐘觸發(fā)器.55T和T’觸發(fā)器的邏輯功能

T和T’觸發(fā)器是一種可控翻轉(zhuǎn)觸發(fā)器，廣泛應(yīng)用各類集成計數(shù)電路（同/異步，加/減法）。在CP的作用下，根據(jù)輸入信號T情況的不同，決定觸發(fā)器是否翻轉(zhuǎn)。當T=0時，CP作用沿到來觸發(fā)器并不翻轉(zhuǎn)，保持原狀態(tài)；當T=1時，CP作用沿到來，觸發(fā)器將發(fā)生翻轉(zhuǎn)。

T’觸發(fā)器，CP作用沿到來時，其狀態(tài)一定發(fā)生翻轉(zhuǎn)，所以其功能就是令T=1的T觸發(fā)器。T和T’觸發(fā)器無獨立產(chǎn)品。關(guān)于T和T’觸發(fā)器幾點說明：56用JK、D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換實現(xiàn)T和T’觸發(fā)器輸入為T輸入全為1

由JK

觸發(fā)器構(gòu)成的T,T’觸發(fā)器

用D

觸發(fā)器構(gòu)成的T,T’

觸發(fā)器57【理解并掌握】二、邊沿觸發(fā)器邏輯功能表示方法1.

特性表、卡諾圖、特性方程特性表、卡諾圖、特性方程、狀態(tài)圖和時序圖。(1)特性表(真值表)DQ

n+1功能00置01

1置1JKQ

nQ

n+1功能000001Q

n保持

01

0

101

0置0

10

1

0011置1111101

Q

n翻轉(zhuǎn)58(2)卡諾圖D觸發(fā)器：單變量的函數(shù)，其卡諾圖無意義。JK觸發(fā)器：10011100Qn+1QnJK0100011110(3)特性方程D觸發(fā)器：JK觸發(fā)器：59【掌握】2.狀態(tài)圖和時序圖(1)狀態(tài)圖D觸發(fā)器：01D

=

0D

=

1D

=

1D

=

0JK觸發(fā)器:01J

=

0K

=

J

=

1，K

=

J

=

K=

0

J

=

，K

=

1

60【掌握】(2)時序圖D觸發(fā)器：

特點：表述了CP對輸入和觸發(fā)器狀態(tài)在時間上的對應(yīng)關(guān)系和控制或觸發(fā)作用。CP上升沿觸發(fā)JK觸發(fā)器：CP下降沿觸發(fā)61【掌握】三、邊沿觸發(fā)器邏輯功能表示方法間的轉(zhuǎn)換1.特性表卡諾圖、特性方程、狀態(tài)圖和時序圖Qn+1QnJK0100011110JKQ

n+1功能00Q

n保持

0

10置0

1

01置111Q

n翻轉(zhuǎn)0100111001

0/1

/

0/

1

/(1)特性表

卡諾圖、狀態(tài)圖(2)特性表

特性方程向時序圖的轉(zhuǎn)換(略)622.狀態(tài)圖特性表、卡諾圖、特性方程和時序圖01

0/1

/

0/

1

/

00/

01/10

/11

/00/

10/

01

/11

/JKQ

nQ

n+1Qn+1QnJK01000111100000010101010

101

0000101

0011111111101101063狀態(tài)圖

時序圖[例4.3.1]

已知CP、J、K波形，畫輸出波形。假設(shè)初始狀態(tài)為0。CPJK01

00/

01/10

/11

/01

/11

/00/

10/

1001110000Q010011644.5觸發(fā)器的綜合應(yīng)用--舉例一、觸摸式密碼電子鎖電路觸摸式密碼電子鎖電路圖門鎖結(jié)構(gòu)示意圖65二、8位搶答電路66【補充-認知】

觸發(fā)器的電氣特性靜態(tài)特性一、CMOS觸發(fā)器

由于CMOS觸發(fā)器的輸入、輸出以CMOS反相器作為緩沖級，故特性與CMOS反相器相同，不贅述。二、TTL觸發(fā)器與TTL反相器相同，不贅述。6720160608動態(tài)特性一、輸入信號的建立時間和保持時間1.建立時間

tset指要求觸發(fā)器輸入信號先于

CP

信號的時間。2.保持時間

th

指保證觸發(fā)器可靠翻轉(zhuǎn)，

CP

到來后輸入信號需保持的時間。邊沿

D

觸發(fā)器的tset和th均在10ns左右。CPD010101≥≥≥≥68二、時鐘觸發(fā)器的傳輸延遲時間

指從

CP

觸發(fā)沿到達開始，到輸出端Q、Q

完成狀態(tài)改變所經(jīng)歷的時間。1.tPHL為輸出端由高電平變?yōu)榈碗娖降膫鬏斞舆t時間。TTL邊沿

D

觸發(fā)器7474，tPHL≥40ns。2.tPLH為輸出端由低電平變?yōu)楦唠娖降膫鬏斞舆t時間。7474，≤25ns。三、時鐘觸發(fā)器的最高時鐘頻率fmax

由于每一級門電路的傳輸延遲，使時鐘觸發(fā)器的最高工作頻率受到限制。7474，fmax

≥15MHz。69觸發(fā)器的選擇和使用

各種觸發(fā)器具有不同的邏輯功能，即使功能相同，不同系列的觸發(fā)器在結(jié)構(gòu)、性能等方面也有差異，在使用中注意處理好一些實際問題，綜述如下：基本RS觸發(fā)器及其性質(zhì)是觸發(fā)器電路的基礎(chǔ)。同步RS觸發(fā)器，在基本RS觸發(fā)器的基礎(chǔ)上加入時鐘脈沖，缺點是有空翻現(xiàn)象。實用的集成時鐘觸發(fā)器分為主從型、邊沿型和主從邊沿型。同步觸發(fā)器有空翻現(xiàn)象，只能用在脈沖高或低有效電平作用期間輸入信號不變的場合。70【掌握】

邊沿觸發(fā)方式分上升、下降沿觸發(fā)，無空翻，抗干擾能力強，但使用這種觸發(fā)器時，對時鐘脈沖的邊沿要求嚴格。時間不能長，防止電路無法正常工作。主從觸發(fā)器也無空翻，但采取雙拍工作方式，主觸發(fā)器可能誤動作，抗干擾能力依然較弱，由于電路實際上存在延遲時間，所以，時鐘輸入和信號輸入在作用時間上應(yīng)當很好配合，否則就不能可靠地工作。要求信號輸入在CP有效作用沿前、后各有一段時間保持不變。在選用時根據(jù)需要從速度、功耗、功能、觸發(fā)方式等方面考慮。設(shè)置直接置0、置1為使用觸發(fā)器提供了方便。71

本章小結(jié)觸發(fā)器構(gòu)成數(shù)字系統(tǒng)的基本邏輯單元，具有記憶功能，用于構(gòu)成時序邏輯電路。觸發(fā)器有兩個基本特性：①有兩個穩(wěn)定狀態(tài)；②在外信號作用下，兩個穩(wěn)定狀態(tài)可相互轉(zhuǎn)換，沒有外信號作用時保持原狀態(tài)不變。因此，觸發(fā)器具有記憶功能，常用來保存二進制信息。72【掌握】10Qn+110DQn+1=

DQnQnQn+110T不定01

QnQn+111011000SRQn+1=S

+

RQnRS

=

0(約束條件)Qn10

QnQn+111011000KJQn+1=JQn+

KQn只有CP輸入端，無數(shù)據(jù)輸入端。來一個CP翻轉(zhuǎn)一次Qn+1=

QnD

觸發(fā)器T

觸發(fā)器RS

觸發(fā)器JK

觸發(fā)器T′觸發(fā)器觸發(fā)器根據(jù)邏輯功能不同分為73不同觸發(fā)方式的工作特點

正電平觸發(fā)式觸發(fā)器的狀態(tài)在CP=1期間翻轉(zhuǎn)，在CP=0期間保持不變。電平觸發(fā)式觸發(fā)器的缺點是存在空翻現(xiàn)象，通常只能用于數(shù)據(jù)鎖存。主從觸發(fā)器由分別工作在時鐘脈沖CP不同時段的主觸發(fā)器和從觸發(fā)器構(gòu)成，通常只能在CP下降沿時刻狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，而在CP其它時刻保持狀態(tài)不變。它雖然克服了空翻，但對輸入信號仍有限制。

74分析觸發(fā)器時應(yīng)弄清楚觸發(fā)器的功能、觸發(fā)方式和觸發(fā)沿(或觸發(fā)電平)，并弄清楚異步輸入端是否加上了有效電平。邊沿觸發(fā)器只能在CP上升沿(或下降沿)時刻接收輸入信號，其狀態(tài)只能在CP上升沿(或下降沿)時刻發(fā)生翻轉(zhuǎn)。它應(yīng)用范圍廣、可靠性高、抗干擾能力強。

75習題1.畫出Q0Y1Y2的波形。(設(shè)初態(tài)為0)Q0Q0CPC1K1J&≥1Y1Y2CPQ0Y1Y2Q0762.畫出Q0D的波形。(設(shè)初態(tài)為0)Q0Q0CPC1D&ADCPQ0DA773.畫出Q

的波形。(設(shè)初態(tài)為0)CPJQQQCPC11K1JRJ&0784.畫出Q0Q1的波形。(設(shè)初態(tài)為0)Q0Q0CP1C1DRQ1Q1CP2C1DR11Q0CP1CP2Q179本章要求1.掌握基本觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)、工作原理；2.掌握邊沿觸發(fā)器的邏輯功能、動作特點、特性方程；3.掌握觸發(fā)器邏輯功能的轉(zhuǎn)換；4.掌握由邊沿觸發(fā)器構(gòu)成的電路分析及工作波形繪制。801、電路結(jié)構(gòu)及符號

包含主觸發(fā)器和從觸發(fā)器兩大部分及其控制門，傳輸門由兩個互補的信號C和非C控制。D為數(shù)據(jù)輸入端，Q和非Q為輸出端。SD、RD為異步直接置位（置1）和復(fù)位（置0）端。所謂異步是復(fù)位和置位時不受時鐘脈沖CP的控制。同步D

觸發(fā)器后續(xù)為補充附注812、工作原理和邏輯功能分析（1）異步復(fù)位和置位功能

無論CP處于何種狀態(tài)SD=1，RD=0SD=0，RD=1只有RD=SD=0時，才能使CP、D產(chǎn)生邏輯功能。兩個輸出端和SD、RD構(gòu)成或非門基本RS觸發(fā)器。82（2）D和CP的觸發(fā)作用

分析RD=SD=0時，D觸發(fā)器的工作情況。

CP=0時，C=0，TG1、TG4導(dǎo)通，TG2、TG3截止，主、從觸發(fā)器之間由TG3隔離，使信號鎖存于主觸發(fā)器；從觸發(fā)器通過TG4閉環(huán)反饋自鎖，保持原來Q的狀態(tài)。RD=SD=0時，83CP=1時，C=1，TG1、TG4截止，TG2、TG3導(dǎo)通，輸入通道被封鎖，主觸發(fā)器通過TG2保持CP上升沿到來前的一瞬間所接收的D信號，而從觸發(fā)器Q的狀態(tài)根據(jù)Z1的狀態(tài)變化而變化。它具有邊沿觸發(fā)器的特性，故稱為主從型邊沿D觸發(fā)器。主從觸發(fā)器由互補的時鐘脈沖分別控制兩部分。843、D觸發(fā)器邏輯功能的表示

D觸發(fā)器具有置0，置1的功能。特性方程當CP上升沿觸發(fā)85時鐘信號CP輸入D初態(tài)次態(tài)功能說明1000100置0與D同狀態(tài)1110111置1與D同狀態(tài)0×0101不動作保持初態(tài)Qn

D觸發(fā)器的真值表和狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖864.3時鐘脈沖邊沿觸發(fā)的觸發(fā)器1、維持阻塞邊沿D觸發(fā)器電路結(jié)構(gòu)和邏輯符號87各組成部分的功能輸入端D,為異步置位端，為異步復(fù)位端。作用是人為地置1或置0，連線1，2，3，4分別稱為置0維持線，阻塞置1線，置1維持線和阻塞置0線。88SD=RD=1，D=0，CP=0時，G3、G4、G6輸出1，G5輸出