數(shù)字電路第四章觸發(fā)器

數(shù)字電路第四章觸發(fā)器第1頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§4.1概述時(shí)序電路現(xiàn)時(shí)的輸出不僅取決于現(xiàn)時(shí)的輸入,還取決于電路原來(lái)的狀態(tài)。也就是說(shuō)時(shí)序電路能記住電路的原有狀態(tài),這種憶功能是靠“雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器”（flip-flop)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以在討論具體時(shí)序電路之前，要先介紹觸發(fā)器。

flipflop第2頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月&a&b反饋兩個(gè)輸入端兩個(gè)輸出端01?010?011?Q00??保持原狀態(tài)不允許記憶功能的實(shí)現(xiàn)第3頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月基本RS觸發(fā)器的功能表保持原狀態(tài)0110不允許QRDSD11011000RDSDdirectlyResetSet第4頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.基本RS觸發(fā)器是雙穩(wěn)態(tài)器件，只要令RD=SD=1，觸發(fā)器即保持原態(tài)。穩(wěn)態(tài)情況下，兩輸出互補(bǔ)。一般定義Q為觸發(fā)器的狀態(tài)。2.在控制端加入負(fù)脈沖，可以使觸發(fā)器狀態(tài)變化。SD端加入負(fù)脈沖，使Q=1，SD稱為“置位”或“置1”端。RD端加入負(fù)脈沖，使Q=0，RD稱為“復(fù)位”或“清0”端。小結(jié)第5頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月&a&b保持原狀態(tài)0110不定狀態(tài)QRDSD110110001基本RS觸發(fā)器

§4.2觸發(fā)器的基本形式第6頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2同步RS觸發(fā)器（時(shí)鐘RS)&c&d&a&bCP時(shí)鐘信號(hào)直接置0或置1第7頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月&c&d&a&bCPCP=0時(shí)011觸發(fā)器保持原態(tài)CP=1時(shí)1&c&d&a&bCP第8頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月簡(jiǎn)化的功能表Qn+1---下一狀態(tài)（CP過(guò)后）Qn---原狀態(tài)RDSDRSCQ邏輯符號(hào)Qn+1=S+RQnRS=0特性方程疑團(tuán)陣陣第9頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例：畫出RS觸發(fā)器的輸出波形。CPRSQSet使輸出全為1CP撤去后狀態(tài)不定Reset第10頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電平觸發(fā)觸發(fā)器的計(jì)數(shù)狀態(tài)空翻&c&d&a&bCPRS01001T’觸發(fā)器第11頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月100101110假設(shè)起始Q=010&c&d&a&bCP101010空翻第12頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電平觸發(fā)的觸發(fā)器在接成計(jì)數(shù)狀態(tài)時(shí)會(huì)產(chǎn)生空翻現(xiàn)象(即CP=1期間，輸出狀態(tài)翻轉(zhuǎn)若干次，因而不能正常計(jì)數(shù)。)?？朔辗F(xiàn)象的方法之一是:采用主從觸發(fā)方式。注意第13頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月R2S2CF從CPR1S1CF主反相，不能同時(shí)工作主從觸發(fā)方式T'觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)互補(bǔ)脈沖第14頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月主從觸發(fā)方式T'觸發(fā)器的工作原理10F主打開F從關(guān)閉輸出反饋到F主R2S2CF從CPR1S1CF主CP第15頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月01F主輸出送到F從CPF主關(guān)閉F從打開0R2S2CF從R1S1CF主CP第16頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月綜合上述分析，主從觸發(fā)器來(lái)一個(gè)CP只能翻轉(zhuǎn)一次。前沿處，輸出交叉反饋到F主。后沿處，輸出傳遞到F從翻轉(zhuǎn)完成。CPRDSDCQCP邊沿處翻轉(zhuǎn)CP負(fù)沿處翻轉(zhuǎn)邏輯符號(hào)：時(shí)序圖：QCP第17頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.T觸發(fā)器R2S2CF從R1S1CF主CPTT=0時(shí)CP不起作用，不計(jì)數(shù)；T=1時(shí)與T′相同。CP第18頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月功能表RDSDCQT邏輯符號(hào):時(shí)序圖：CPQT特性方程第19頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.JK觸發(fā)器R2S2CF從R1S1CF主CPKJJK觸發(fā)器的功能最完善，有兩個(gè)控制端J、K。第20頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月JK觸發(fā)器的工作原理：=0=0被封鎖保持原態(tài)J=K=0時(shí)：R2S2CF從R1S1CF主CPKJCP第21頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月=1=1相當(dāng)于T觸發(fā)器T=1R2S2CF從R1S1CF主CPKJJ=K=1時(shí)：CP第22頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月=0=1Qn=0時(shí)01Qn+1=11J=1，K=0時(shí)：分兩種情況（Q=0,Q=1）R2S2CF從R1S1CF主CPKJCP第23頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月=0=1Qn=1時(shí)1000F主被封保持原態(tài)Qn+1=1R2S2CF從R1S1CF主CPKJJ=1，K=0時(shí)CP第24頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月=1=0Qn+1=0同樣原理：J=0，K=1時(shí)：R2S2CF從R1S1CF主CPKJCP第25頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月J

K

Qn+1

0

0

Qn

0

1

0

1

0

1

1

1

功能表邏輯符號(hào)RDSDCQKJnQ0000

11

01

10001111Qn01特性方程Qn+1

=J+KnQ第26頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月時(shí)序圖JQCPKJQ保持T第27頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.D觸發(fā)器R2S2CF從R1S1CF主CPDQn+1

=J+KnQ第28頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月主從觸發(fā)方式在功能表中一般用“”表示。主從型D觸發(fā)器功能表邏輯符號(hào)CQD特性方程第29頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月小結(jié)：從邏輯功能來(lái)看：1.基本RS觸發(fā)器2.同步RS觸發(fā)器3.T’和T觸發(fā)器4.JK觸發(fā)器5.D觸發(fā)器邏輯符號(hào)功能表特性方程第30頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月從電路結(jié)構(gòu)及觸發(fā)方式來(lái)看:基本RS觸發(fā)器直接置位復(fù)位加上時(shí)鐘脈沖來(lái)同步難於協(xié)調(diào)工作電平觸發(fā)有空翻主從型結(jié)構(gòu)主從觸發(fā)不允許在CP=1期間有干擾，否則可能產(chǎn)生誤動(dòng)作。維阻型結(jié)構(gòu)邊沿觸發(fā)方式第31頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月以主從觸發(fā)的D觸發(fā)器為例：CPDQ干擾t1t2正確的輸出波形假設(shè)在CP=1期間D有一干擾主從型的D觸發(fā)器的輸出波形如何？第32頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月CPDQt1t2R2S2CF從R1S1CF主CPD第一個(gè)CP到來(lái)時(shí)，Q′翻轉(zhuǎn)。1第33頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月CPDQt1t2第一個(gè)CP的下降沿，Q翻轉(zhuǎn)，輸出反饋到F主的輸入。1010R2S2CF從R1S1CF主CPD第34頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月CPDQt1t2由于S1=0，t1時(shí)刻Q′翻轉(zhuǎn)為0。10100R2S2CF從R1S1CF主CPD第35頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月CPDQt1t2t2時(shí)刻Q′會(huì)再變?yōu)?嗎？10100R2S2CF從R1S1CF主CPD第36頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月CPDQt1t21010010由于D=1,所以F主被封。D變?yōu)?后，Q′并不翻轉(zhuǎn)為1。R2S2CF從R1S1CF主CPD！第37頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月CPDQt1t21010010第二個(gè)CP的下降沿，F(xiàn)從按F主的輸出翻轉(zhuǎn)。01R2S2CF從R1S1CF主CPD第38頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月由于D在CP=1期間有干擾，便產(chǎn)生了錯(cuò)誤的輸出。因此，主從觸發(fā)器不允許在CP=1期間有干擾，否則可能產(chǎn)生誤動(dòng)作。CPDQt1t2第39頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月邊沿觸發(fā)方式為了免除CP=1期間輸入控制電平不許改變的限制，采用邊沿觸發(fā)方式。其特點(diǎn)是：觸發(fā)器只在時(shí)鐘跳變時(shí)刻發(fā)生翻轉(zhuǎn)，而在CP=1或CP=0期間，控制端的任何變化都不影響輸出。如果翻轉(zhuǎn)發(fā)生在上升沿就叫“上升沿觸發(fā)”或“正邊沿觸發(fā)”。如果翻轉(zhuǎn)發(fā)生在下降沿就叫“下降沿觸發(fā)”或“負(fù)邊緣觸發(fā)”。下面以邊緣觸發(fā)的D觸發(fā)器為例講解。第40頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月&e&f&c&d&a&bDCP設(shè)原態(tài)Q=0，并設(shè)D=1。1CP=0期間：(1)c、d被鎖，c、d的輸出均為1。00110輸出保持原狀態(tài)不變第41頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1(2)c=1、d=1反饋到a、b的輸入，a、b輸出為0、1。001111010&e&f&c&d&a&bDCPCP=0期間：第42頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月CP正沿到達(dá)時(shí):c、d開啟，使c=1，d=0。11110110Q翻轉(zhuǎn)為101&e&f&c&d&a&bDCP第43頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月&e&f&c&d&a&bDCPCP正沿過(guò)后：d=0將c封鎖,并使b=1，維持d=0。11001因此以后CP=1期間D的變化不影響輸出。001維持線阻塞線第44頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月邊沿觸發(fā)的D觸發(fā)器功能表正沿觸發(fā)CQ正沿觸發(fā)DCPDQCPD觸發(fā)器的輸出波形第45頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月簡(jiǎn)化的功能表特性方程DCQ負(fù)沿觸發(fā)CQ正沿觸發(fā)D第46頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月CIQCIQ正電位觸發(fā)負(fù)電位觸發(fā)小結(jié):觸發(fā)方式在邏輯符號(hào)中的表示CIQ負(fù)沿觸發(fā)CIQ正沿觸發(fā)1.2.第47頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.QCIQCIQCI主從型正沿觸發(fā)主從型負(fù)沿觸發(fā)CPCP?(-:第48頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月*在應(yīng)用觸發(fā)器時(shí)，要特別注意觸發(fā)形式，否則很容易造成整個(gè)數(shù)字系統(tǒng)工作不正常。**邊沿觸發(fā)抗干擾能力強(qiáng)，且不存在空翻，應(yīng)用較廣泛。第49頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成D觸發(fā)器CQKJDCP§4.3觸發(fā)器邏輯功能的轉(zhuǎn)換第50頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成T觸發(fā)器CQKJTCP第51頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成T′觸發(fā)器CQDCP第52頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§4.4應(yīng)用舉例例：四人搶答電路。四人參加比賽，每人一個(gè)按鈕，其中一人按下按鈕后，相應(yīng)的指示燈亮。并且，其它鈕再按下,不起作用。電路的核心是74LS175四D觸發(fā)器。它的內(nèi)部包含了四個(gè)D觸發(fā)器，各輸入、輸出以字頭相區(qū)別，管腳圖見下頁(yè)。第53頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月CLRD

CPQCLRD

CPQCLRD

CPQCLRD

CPQ1Q1D2Q2DGND4Q4D3Q3D時(shí)鐘清零USC公用清零公用時(shí)鐘74LS175管腳圖第54頁(yè)，課件共58頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月+5VD1D2D3D4

CLRCP賽前先清零0