數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教程課件第章觸發(fā)器

第4章

觸發(fā)器

1第4章觸發(fā)器概述4.1基本觸發(fā)器4.2同步觸發(fā)器4.3邊沿觸發(fā)器4.4觸發(fā)器的電氣特性2概述數(shù)字電路：分組合邏輯電路和時序邏輯電路兩大類。組合邏輯電路的基本單元是門電路。時序邏輯電路的基本單元是觸發(fā)器。一、對觸發(fā)器的基本要求

1、具有兩個穩(wěn)態(tài)——0狀態(tài)和1狀態(tài)（0狀態(tài)和1狀態(tài)表征觸發(fā)器的存儲內(nèi)容）

2、能夠接收、保存和輸出信號

二、觸發(fā)器的現(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狀態(tài)

（次態(tài)Qn+1

與現(xiàn)態(tài)Qn和輸入信號之間的邏輯關(guān)系是貫穿本章始終的基本問題）

3從電路結(jié)構(gòu)不同分1、基本觸發(fā)器2、同步觸發(fā)器3、邊沿觸發(fā)器從邏輯功能不同分1、RS觸發(fā)器2、JK觸發(fā)器3、D觸發(fā)器4、T觸發(fā)器5、T’觸發(fā)器三、觸發(fā)器的分類觸發(fā)器基本觸發(fā)器同步觸發(fā)器邊沿觸發(fā)器輸入信號直接加到輸入端，是觸發(fā)器的基本電路結(jié)構(gòu)，是構(gòu)成其他類型觸發(fā)器的基礎(chǔ)。輸入信號經(jīng)過控制門輸入，控制門受時鐘信號CP控制。只在時鐘信號CP的上升沿或下降沿時刻，輸入信號才能被接收。44.1基本觸發(fā)器4.1.1用與非門組成的基本觸發(fā)器信號輸入端低電平有效一、電路組成和邏輯符號用兩個與非門交叉連接構(gòu)成電路組成邏輯符號有兩個輸出端，一個無小圓圈，為Q端，一個有小圓圈，為Q端。兩個互補(bǔ)的輸出端1狀態(tài)：Q＝1、Q＝00狀態(tài)：Q＝0、Q＝15SRQ10011

00①R=0、S=1時：由于R=0，不論原來Q為0還是1，都有Q=1；再由S=1、Q=1可得Q＝0。即不論觸發(fā)器原來處于什么狀態(tài)都將變成0狀態(tài)，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。二、工作原理60110②R=1、S=0時：由于S=0，不論原來Q為0還是1，都有Q=1；再由R=1、Q=1可得Q＝0。即不論觸發(fā)器原來處于什么狀態(tài)都將變成1狀態(tài)，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。Q100SR0

117③R=1、S=1時：根據(jù)與非門的邏輯功能不難推知，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)了觸發(fā)器具有記憶能力。11101101Q100011SR1

1不變80011？④R=0、S=0時：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間不可能完全相等，在兩輸入端的0同時撤除后，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。Q10001111不變SR0

0不定9Q=Q“保持”Q=0Q=10態(tài)“置0”或“復(fù)位”(Reset)Q=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(jī))總結(jié)：1、2、3、4、10基本RS觸發(fā)器的特性表1011觸發(fā)器置010101001觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變0000×111觸發(fā)器狀態(tài)不定×1100101觸發(fā)器置10100說明Qn＋1RS

Qn11基本RS觸發(fā)器的特性表011100不用不用000001010011100101110111Qn+1RSQn基本RS觸發(fā)器的簡化特性表RSQn+1注00011011Qn10不用保持置1置0不允許12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

Qn000111100×0011×011RS

約束條件SRQn13狀態(tài)圖描述觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系及轉(zhuǎn)換條件的圖形稱為狀態(tài)圖01×1/1×/10/01/①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)；RS②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)；RS若RS＝10，觸發(fā)器就會翻轉(zhuǎn)成為1狀態(tài)。若RS＝01，觸發(fā)器就會翻轉(zhuǎn)成為0狀態(tài)。14波形圖

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RSQQ置1置0置1置1置1保持不允許不定15RSQQ置0置1置1保持不定保持不允許不允許不允許置0保持164.駁1.躬2用或堅非門頃組成義的基望本觸材發(fā)器輸入信號R、S為高電平有效用兩酒個或犬非門旅交叉渴連接諸構(gòu)成電路爽組成兩個互補(bǔ)的輸出端1狀態(tài)：Q＝1、Q＝00狀態(tài)：Q＝0、Q＝117或非稿門組亂成的蒙基本RS觸發(fā)丹器的蔽狀態(tài)來轉(zhuǎn)換庭表R高電繭平有遙效置0S高電葵平有尚效置118基本RS觸發(fā)址器的笑特點燃：主要頸優(yōu)點（1）結(jié)罪構(gòu)簡軍單，廉僅由睜兩個附與非帆門或桶者或史非門定交叉餃連接盡構(gòu)成利。（2）具紗有置0、置1和保己持功而能，鼻其特閣性方訓(xùn)程為存在冠問題（1）電鹿平直葉接控融制，柜即由首輸入變信號男直接虛控制再觸發(fā)鼓器的沃輸出女，電礙路抗找干擾綱能力纖下降（2）R、S之間綿存在流約束罩。

約束條件194.苦1.餐3集成諒基本袖觸發(fā)絲式器EN＝1時工糠作EN＝0時禁翻止1S3S20一、吼填空更題1、按妥照電貫路結(jié)眾構(gòu)和筐工作魂特點朽的不頓同，沾將觸厚發(fā)器云分成()、()和(康)。2、由帝與非冰門構(gòu)廳成的撫基本RS觸發(fā)吩器的愿特征箱方程數(shù)為：(屈)；約莫束條群件為映：()。3、填拿寫下寺表所洪示的RS觸發(fā)伐器特佩性表樹中的Qn+1。二、災(zāi)選擇枯題1、已純知R、S是或鼓非門仙構(gòu)成餅的基揚本RS觸發(fā)莊器輸入私端，聞則約院束條鏟件為()。⑴RS＝0弱⑵R+S＝1跟⑶RS＝1衡⑷R+S＝02、有1個與頂非門盤構(gòu)成透的基傍本RS觸發(fā)捕器，枕欲使Qn+1＝Qn，則沫輸入并信號吵應(yīng)為()。⑴S＝0，R＝1遭⑵S＝R＝1⑶S＝1，R＝0漿⑷S＝R＝000011011Qn+1RS21一、閥填空荒題1、按通照電置路結(jié)側(cè)構(gòu)和題工作穿特點臭的不煮同，斗將觸頂發(fā)器蘿分成(基本滅觸發(fā)貍器)、(同步柜觸發(fā)黑器)和(邊沿孝觸發(fā)勇器)。2、由跑與非昌門構(gòu)窗成的具基本RS觸發(fā)丘器的畢特征板方程鵲為：(趁)；約拜束條殼件為臥：(RS=0)。3、填寫車下表飯所示宮的RS觸發(fā)氧器特屋性表傘中的Qn+1。二、籮選擇允題1、已農(nóng)知R、S是或鳴非門失構(gòu)成糞的基浩本RS觸發(fā)找器輸入鉛端，彩則約棋束條哭件為(1)。⑴RS＝0虧⑵R+S＝1炒⑶RS＝1野⑷R+S＝02、有1個與射非門路構(gòu)成腔的基鴉本RS觸發(fā)挑器，隆欲使Qn+1＝Qn，則輸垃入信槐號應(yīng)和為(4)。⑴S＝0，R＝1困⑵S＝R＝1⑶S＝1，R＝0融⑷S＝R＝0Qn10不用00011011Qn+1RS224.超2同步巡壽觸發(fā)拼器在數(shù)大字系踩統(tǒng)中圈，如果要芒求某些桃觸發(fā)培器在矩同一于時刻零動作廢，就筋必須腦給這威些觸濕發(fā)器龜引入時間譯控制井信號飛。時間掠控制蝴信號也稱同步燭信號，或時鐘膜信號，或時鐘論脈沖，簡柜稱時鐘，用CP(Clo運ckPul雖se臭)表示降。CP－控值制時猶序電灑路工獨作節(jié)沈奏的絹固定來頻率緩的脈輕沖信遇號，繩一般飲是矩咸形波午。具有慈時鐘臉脈沖CP控制統(tǒng)的觸巡壽發(fā)器顯稱為同步郵觸發(fā)喘器，或時鐘香觸發(fā)猶器，觸發(fā)續(xù)器狀覆態(tài)的搶改變騎與時恨鐘脈冤沖同惠步。同步觸發(fā)器：同步

RS

觸發(fā)器同步

D觸發(fā)器23一、槍電路艘組成蜜及工副作原輩理1.電路錢及邏且輯符航號QG1R&&SQG3R&&SG2G4CP曾用兩符號QQRSRSCPCP國標(biāo)摧符號QQRSRSCPC14.孟2.炒1同步RS觸發(fā)煉器控制門只有CP=1時，G3、G4導(dǎo)通與非功門G1、G2構(gòu)成強(qiáng)基本廈觸發(fā)梅器，確與非普門G3、G4是控便制門喬，輸進(jìn)入信廟號R、S通過蛇控制控門進(jìn)緒行傳軌送，CP稱為彩時鐘貸脈沖裙，是稀輸入域控制榴信號趣。時鐘信號時鐘信號242.工作糧原理CP蒸=0時控制伸門G3、G4被封餡鎖，地基本格觸發(fā)律器保持公原來也狀態(tài)某不變。CP＝1時控制泰門被耐打開寺后，丙輸入睡信號貢才會柴被接貿(mào)收，塌而且工作沒情況越與右下伯圖所致示的袋由與旺非門央構(gòu)成覺的基本RS觸發(fā)昌器電鋼路沒區(qū)有什增么區(qū)逗別。因扣此，撇可列只出特濃性表顏如下披。不用1111不允許不用111001101置00110011011置11101011001保持01000保持Qn0×××注Qn+1CPRSQn25特征泊方程由特迫性表暗可列搏出特賠征方衡程如竟下。約束條件CP=1期間有效26二、主要偶特點1.時鐘墳電平我控制CP=1期間猶觸發(fā)至器接虜收輸侵入信觸號CP=0期間雁觸發(fā)低器保培持狀說態(tài)不丈變。與基遮本RS觸發(fā)即器相耗比，蘋對觸之發(fā)器戒狀態(tài)個的轉(zhuǎn)婆變增襲加了既時間宵控制因。多消個這墓樣的刪觸發(fā)悉器可輪以在顫同一水個時攜鐘脈毯沖控險制下會同步面工作耀，這乒給用飯戶的銀使用赴帶來余了方劉便而韻且由舍于這撫種觸席發(fā)器柴只在CP=1時工址作，CP=0時被藝禁止敵所以芝其抗醬干擾撓能力礙也要抽比基壁本RS觸發(fā)嗎器強(qiáng)俘得多昏。2.RS之間瞎有約觀束27RSQQCP不允許不允許不允許28一、電路喬組成全及工莊作原悼理QG1R&&SQG3R&&SG2G4CP1D（CP=惜1期間躲有效）4.雅2.索2同步D觸發(fā)件器29波形楊圖同步D觸發(fā)腹器的沸特性橫方程濃：CPDQQCP=1，Q跟隨D變化偽；CP下降逗沿鎖涂存。301、時涼鐘電付平控造制，燙無約霧束問糠題在CP=1期間懂，若D=1，則Qn+獲1=1；若D=0，則Qn+款1=0，即根檢據(jù)輸遲入信音號D取值歡不同紫，觸匹發(fā)器浮既可塞以置1，也可誓以置0。由于倆電路嗽是在滾同步RS觸發(fā)劫器基輕礎(chǔ)上抖經(jīng)過抄改進(jìn)刪得到格的，同所以約束劈燕問題藏不存倦在。2、CP=1時跟介隨，啊下降辮沿到澆來時控才鎖井存CP=1期間厲，輸獻(xiàn)出端嚴(yán)隨輸搭入端勵的變謙化而餃變化污；只拖有當(dāng)CP脈沖傾下降堪沿到鍵來時枯才鎖悠存，鎖存游的內(nèi)斤容是CP下降罩沿瞬匹間D的值聚。二、墳主要湖特點31三、稍集成勇同步D觸發(fā)貓器1.生T障TL：+VCC74LS3751D01LE1D12D02LE2D11Q01Q01Q11Q12Q02Q02Q12Q114791215236510111413Q1Q1Q2Q2Q3Q3Q4Q4––––D1CP1、2D2D3CP3、4D4816322.譯C溜MO盆S：CC歲40畫42+VCCD0D1D2D3CPPOLQ0Q0Q1Q1Q2Q2Q3Q347131456329101211151Q0Q0Q1Q1Q2Q2Q3Q3––––D0D1D2D3CPPOL816VSSCC4042特性惱表D

CP

POLQnQn+1注010011011111000100100

10101010101保持接收接收保持33集成曉同步D觸發(fā)廉器引谷腳圖(a)74LS375的引腳圖

16

15

14

13

12

11

10

974LS375

1

2

3

4

5

6

7

8VCC4D

4Q

4Q

2G

3Q

3Q

3D1D1Q

1Q1G

2Q

2Q

2DGND(b)CC4042的引腳圖

16

15

14

13

12

11

10

9CC4042

1

2

3

4

5

6

7

8VDD

4Q

4D

3D

3Q

3Q

2Q

2Q4Q1Q

1Q

1D

CP

POL

2DVSSCP1、丹2CP3、夢4PO尋L＝1時，CP＝1有效，鎖存的內(nèi)釀容是CP下降們沿時誤刻D的值因；PO輝L＝0時，CP＝0有效，鎖存的內(nèi)場容是CP上升盜沿時丈刻D的值駁。34

一、填空題1、同步RS觸發(fā)器：CP＝0時輸出端Q和Q的狀態(tài)()；CP＝1時RS變化將引起觸發(fā)器輸出端Q和Q的狀態(tài)(

)。2、同步D觸發(fā)器的特性方程是(

)。二、選擇題1、沒有約束條件的觸發(fā)器是(

)。⑴基本RS觸發(fā)器⑵同步D觸發(fā)器⑶同步RS觸發(fā)器2、若將D觸發(fā)器的D端連接到Q端上，經(jīng)過100個脈沖后，它的次態(tài)Q(t+100)=0,則現(xiàn)態(tài)Q(t)應(yīng)為(

)。⑴Q(t)＝0⑵Q(t)＝1

⑶與原態(tài)無關(guān)35一、填空題1、同步RS觸發(fā)器：CP＝0時輸出端Q和Q的狀態(tài)(保持不變)；CP＝1時RS變化將引起觸發(fā)器輸出端Q和Q的狀態(tài)(變化)。2、同步D觸發(fā)器的特性方程是(

)。二、選擇題1、沒有約束條件的觸發(fā)器是(⑵)。⑴基本RS觸發(fā)器⑵同步D觸發(fā)器⑶同步RS觸發(fā)器2、若將D觸發(fā)器的D端連接到Q端上，經(jīng)過100個脈沖后，它的次態(tài)Q(t+100)=0,則現(xiàn)態(tài)Q(t)應(yīng)為(⑴)。⑴Q(t)＝0⑵Q(t)＝1

⑶與原態(tài)無關(guān)36邊沿斜觸發(fā)考器是閥利用底時鐘黃脈沖局的有掀效邊稀沿（縮慧上升供沿或擠下降姻沿）市將輸啦入的煮變化鄉(xiāng)豐反映刷在輸唉出端戴，而揮在CP=0及CP=1不接卵收信母號，輸馬出不錫會誤棒動作膏。邊沿漲觸發(fā)潤器——CP脈沖韻上升策沿或墨下降夫沿進(jìn)悅行觸信發(fā)。正邊孫沿觸短發(fā)器——CP脈沖需上升擁沿觸揚發(fā)。負(fù)邊砍沿觸萌發(fā)器——CP脈沖目下降擋沿觸厲發(fā)。邊沿駱觸發(fā)饞方式良，可提命高觸莊發(fā)器種工作飽的可嗓靠性筋，增飾強(qiáng)抗子干擾廣能力略。4.通3邊沿狂觸發(fā)填器374.沫3.肢1邊沿D觸發(fā)螞器一、奴電路替組成材及工行作原巷理兩個同步D觸發(fā)器級聯(lián)而成具有主從結(jié)構(gòu)38二、項工作囑原理39G5G9

G6G1CPG3

G&QQ1G7

G&&1D1&&&&&G8G10

G4G2G11

RDSD

DCP

QQ曾用符號SD

RD

Q國標(biāo)符號QSD

CPDRD

三、艇異步疲輸入曠端的徐作用1、同步輸入端與異步輸入端帶有異步輸入端的邊沿D觸發(fā)器的邏輯電路圖和邏輯符號如圖所示。

D叫做同步輸入端。、叫做異步輸入端，當(dāng)＝0時，觸發(fā)器被復(fù)位到0狀態(tài)；當(dāng)＝0時，觸發(fā)器被置位到1狀態(tài)。40二、萍集成工邊沿D觸發(fā)酷器注意：CC問40嘉13的異奶步輸頑入端RD和SD為高憂電平鴿有效愉。CP上升沿觸發(fā)41三、督邊沿D觸發(fā)曾器的細(xì)主要肌特點1、CP邊沿?fù)希ㄉ涎嫔鼗鸹蛳抡ソ笛刂蓿┯|條發(fā)在CP脈沖蓄上升儲沿（犁或下階降沿破）時孫刻，零觸發(fā)伏器按訓(xùn)照特偷性方頸程Qn+屑1=D的規(guī)仿定轉(zhuǎn)亡換狀效態(tài)，荷實際模上是奧加在D端的陵信號鑰被鎖慶存起經(jīng)來，涌送到販輸出娃端。2、抗肉干擾旁能力畫強(qiáng)因為娃只在鼻觸發(fā)攀沿甚筒短的捎時間舉內(nèi)觸皂發(fā)，析其他琴時間媽輸入諒信號瘦對觸拖發(fā)器趙不起表作用謀，保駝證信殲號的裳可靠屈接收角。42凡具鏡有置1、置0功能賽的電宮路都晨稱為D型時各鐘觸巴發(fā)器跌，簡賠稱D型觸期發(fā)器婆或D觸發(fā)竭器。DQn+10011功能置0置1特性擾表CP下降印沿(或上醫(yī)升沿)時刻拼有效特性哄方程Q1DC1CPDQ(a)Q1DC1CPDQ(b)43CPDQ波形旺圖

Q

QCPDQ邊沿觸發(fā)器及CP和D的波形如下圖所示，試對應(yīng)畫出Q和Q的波形圖。解：由圖所示的邊沿觸發(fā)器邏輯符號可知這是一個下降沿觸發(fā)的邊沿D觸發(fā)器，于是畫出的Q和Q的波形如下。44波形煩圖

Q

QCPD

邊沿觸發(fā)器及CP和D的波形如下圖所示，試對應(yīng)畫出Q和Q的波形圖。解：由圖所示的邊沿觸發(fā)器邏輯符號可知這是一個上升沿觸發(fā)的邊沿D觸發(fā)器，于是畫出的Q和Q的波形如下。CPDQQ454.諒3.奔2邊沿JK觸發(fā)舉器DCP&&QQ1&&&11≥1≥1JK&&&&G1G2G3一、母電路告組成搶及其食工作句原理4647CP下降駁沿(或上癢升沿)有效特性鍋表特性藝方程48三、瞇邊沿JK觸發(fā)邁器的翅主要帆特點1、CP邊沿勺（上納升沿輸或下呆降沿原）觸秩發(fā)在CP脈沖灣上升內(nèi)沿（愿或下興降沿純）時臟刻，新觸發(fā)剝器按捕照特突性方戰(zhàn)程的得規(guī)定勞轉(zhuǎn)換瘋狀態(tài)知，其童他時僚間里麻，J、K不起許作用揀。2、抗終干擾絮能力旦強(qiáng)因為最只在節(jié)觸發(fā)暢沿甚州短的貨時間執(zhí)內(nèi)觸侵發(fā)，預(yù)其他前時間稀輸入腸信號被對觸副發(fā)器樂不起闊作用稠，保雖證信修號的擋可靠滿接收夫。3、功檢能齊注全，勵使用禁靈活優(yōu)方便具有勺置1、置0、保持浸、翻艷轉(zhuǎn)四礎(chǔ)種功疏能。49二、戒集成播邊沿JK觸發(fā)夾器①74促LS他11盞2為CP下降系沿觸竭發(fā)，悄其異雹步輸謠入端RD和SD為低賊電平疊有效洞。②CC顧40漆27為CP上升哥沿觸琴發(fā)，搶且其剪異步浙輸入乎端RD和SD為高淋電平口有效斷。注意50⑶邏輯寺符號⑴特性橡表⑵特性爸方程凡具碑有保持擋、翻坐轉(zhuǎn)功誕能的電臥路。3、T型觸毒發(fā)器翻轉(zhuǎn)101011保持010001注Qn+1TQnCP下降哲沿(或上那升沿)有效Q1TC1CPTQ51T觸發(fā)偷器特矛性方姑程：與JK觸發(fā)屈器的犧特性閑方程帥比較得，得隙：JK觸發(fā)恭器→T觸發(fā)拒器52⑵擔(dān)特性舒表⑶屢特董性方姨程CP下降胳沿(或上曲升沿)有效3、T’型觸狠發(fā)器凡是蹈每來撕一個素時鐘茶脈沖謊就翻擱轉(zhuǎn)一納次的猴電路耕，都草稱為T’型時道鐘觸兇發(fā)器伙。⑴芹邏欺輯符岔號翻轉(zhuǎn)100↓1↓注Qn+1Qn

CP53與JK觸發(fā)胖器的采特性秩方程憐比較且，得姜：JK觸發(fā)曉器→T’觸發(fā)題器T’觸發(fā)扣器的深特性因方程苦：變換T’觸發(fā)撿器的感特性忍方程毯：54D觸發(fā)羞器→T’觸發(fā)墨器55二、難邊沿辭觸發(fā)飽器邏匪輯功上能表的示方搬法觸發(fā)婦器邏半輯功經(jīng)能的既表示返方法塔有特性才表、卡諾壘圖、特性督方程、狀態(tài)躁圖和時序撐圖5種。1、特敬性表幼、卡峽諾圖敏和特綿性方殖程（1）特偶性表充（真注值表逆）以表番格形諸式描蒜述觸漏發(fā)器篩的邏軟輯功太能。（2）卡齒諾圖表達(dá)瘦構(gòu)成精次態(tài)撓的各蒸個最槽小項育在邏雁輯上譽(yù)的相綱鄰性嗚。（3）特誦性方特程用邏轎輯表奧達(dá)式