第五章 觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法課件

第五章觸發(fā)器

概述5.1SR鎖存器5.2電平觸發(fā)的觸發(fā)器5.3脈沖觸發(fā)的觸發(fā)器5.4邊沿觸發(fā)的觸發(fā)器5.5觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法概述

觸發(fā)器是構(gòu)成時序邏輯電路的基本單元電路。觸發(fā)器具有記憶功能，能存儲一位二進制數(shù)碼。觸發(fā)器有二個基本特性：一定條件下，觸發(fā)器可維持兩種穩(wěn)定狀態(tài)（0、1）一保持不變；分別用來表示邏輯0和邏輯1；在適當?shù)耐饧虞斎胄盘枺ㄍ庥|發(fā)）作用下，可從一種狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到另一種狀態(tài)；在輸入信號取消后，能將獲得的新狀態(tài)保存下來。第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法觸發(fā)器的分類：按觸發(fā)方式可分為電平觸發(fā)邊沿觸發(fā)脈沖觸發(fā)第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法觸發(fā)器的分類：按邏輯功能可分為RS觸發(fā)器T和T'觸發(fā)器JK觸發(fā)器D觸發(fā)器第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法1.由或非門組成的SR鎖存器5.1SR鎖存器2.由與非門組成的SR鎖存器第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法一、電路結(jié)構(gòu)與工作原理兩互補輸出端兩輸入端&QQ.G1&.G2SR

正常情況下，兩輸出端的狀態(tài)保持相反。通常以Q端的邏輯電平表示觸發(fā)器的狀態(tài)，即Q=1，Q=0時，稱為“1”態(tài)；反之為“0”態(tài)。反饋線第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法1001設觸發(fā)器原態(tài)為“1”態(tài)。翻轉(zhuǎn)為“0”態(tài)S=1，R

=01010QQ.G1&.&G2SR(1)觸發(fā)器輸出與輸入的邏輯關(guān)系第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法設原態(tài)為“0”態(tài)1001110觸發(fā)器保持“0”態(tài)不變復位端0結(jié)論:不論觸發(fā)器原來為何種狀態(tài)，當S=1，

R=0時，

將使觸發(fā)器置“0”或稱為復位。QQ.G1&.&G2SR第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法01設原態(tài)為“0”態(tài)011100翻轉(zhuǎn)為“1”態(tài)S=0，R

=1QQ.G1&.&G2SR(2)第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法設原態(tài)為“1”態(tài)0110001觸發(fā)器保持“1”態(tài)不變置位端1結(jié)論:不論觸發(fā)器原來為何種狀態(tài)，當S=0，

R=1時，

將使觸發(fā)器置“1”或稱為置位。QQ.G1&.&G2SR第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法11設原態(tài)為“0”態(tài)010011保持為“0”態(tài)S

=1，R

=1QQ.G1&.&G2SR(3)第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法設原態(tài)為“1”態(tài)1110001觸發(fā)器保持“1”態(tài)不變1當S=1，

R=1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&.&G2SR第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法110011111110若G1先翻轉(zhuǎn)，則觸發(fā)器為“0”態(tài)“1”態(tài)S

=0，R

=0

當信號S

=R

=0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&.&G2S

R

10若先翻轉(zhuǎn)(4)第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法與非門組成的基本RS

鎖存器的特性表觸發(fā)器置1觸發(fā)器置01100第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法基本RS

鎖存器真值表邏輯符號QQS

R

S

R

Qn+1100置0011置111不變保持00同時變1后不確定功能低電平有效第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法或非門組成的基本RS

鎖存器的特性表置1置0第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法注意 正常工作時應遵守SR

=0的約束條件 即不應加以S

=R

=0的輸入信號。第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法二、動作特點：它是一種電平控制觸發(fā)器。

R

(ResetDirect)-直接置“0”端(復位端)S

(SetDirect)-直接置“1”端(置位端)在基本RS鎖存器中，因輸入信號直接加在輸出門上，所以輸入信號在全部作用時間里，都能直接改變輸出端Q和Q的狀態(tài)。第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法例1：畫出基本RS鎖存器的輸出波形第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法5.2電平觸發(fā)的觸發(fā)器一、電路結(jié)構(gòu)與工作原理帶異步置1、置0輸入端的電平觸發(fā)SR觸發(fā)器第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法基本SR鎖存器導引電路&G4SR&G3CP.&G1&G2.SDRDQQ時鐘脈沖一、電路結(jié)構(gòu)與工作原理

SD，RD用于預置觸發(fā)器的初始狀態(tài)，

工作過程中應處于高電平，對電路工作狀態(tài)無影響。11S'DR'D第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法當CP=0時011

R，S

輸入狀態(tài)不起作用。

觸發(fā)器狀態(tài)不變.&G1&G2.SDRDQQ&G4SR&G3CP被封鎖被封鎖注意：用

SD，RD將觸發(fā)器置位或復位時，應在CP=0時進行。11第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法當CP=1時1打開11打開.&G1&G2.SDRDQQ&G4SR&G3CP觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)時刻受CP控制（CP高電平時翻轉(zhuǎn)），而觸發(fā)器的狀態(tài)由R，S的狀態(tài)決定。第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法當CP=1時1打開(1)S=0,R=00011觸發(fā)器保持原態(tài)觸發(fā)器狀態(tài)由R，S

輸入狀態(tài)決定。11打開.&G1&G2.SDRDQQ&G4SR&G3CP第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法1101010(2)S=0,R=1觸發(fā)器置“0”(3)S=1,R=0觸發(fā)器置“1”11.&G1&G2.SDRDQQ&G4SR&G3CP第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法1110011110若先翻若先翻Q=1Q=011(4)S=1,R=1當時鐘由1變0后觸發(fā)器狀態(tài)不定11.&G1&G2.SDRDQQ&G4SR&G3CP第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法電平觸發(fā)SR觸發(fā)器特性表第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法電平觸發(fā)SR觸發(fā)器真值表Qn—時鐘到來前觸發(fā)器的狀態(tài)Qn+1—時鐘到來后觸發(fā)器的狀態(tài)第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法二、動作特點：1.在CP=0期間，G3、G4被封鎖，觸發(fā)器狀態(tài)不變。2.在CP=1的全部時間里R和S的變化都將引起觸發(fā)器的輸出狀態(tài)的變化。CP=1期間內(nèi)若輸入信號多次發(fā)生變化，則觸發(fā)器的輸出狀態(tài)也會發(fā)生多次翻轉(zhuǎn)。存在問題觸發(fā)方式：電平觸發(fā)方式第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法例1：畫出電平觸發(fā)SR

觸發(fā)器的輸出波形。RSCP不定不定真值表CP高電平時觸發(fā)器狀態(tài)由R、S確定QQ0100SR01010111不定Qn+1Qn第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法例2：畫出電平觸發(fā)SR觸發(fā)器的輸出波形。設觸發(fā)器的初態(tài)為Q=0。00SR01010111不定Qn+1Qn第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法三、電平觸發(fā)的D觸發(fā)器DCLKDCLK1DC1QQ第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法利用COMS傳輸門組成的電平觸發(fā)D觸發(fā)器第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法DCLKQQ例：電平觸發(fā)D觸發(fā)器的CLK和輸出端D的電壓波形如圖所示，畫出Q和Q的電壓波形。第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法5.4脈沖觸發(fā)的觸發(fā)器一、電路結(jié)構(gòu)與工作原理1.主從SR觸發(fā)器邏輯符號

CPQSRQ

CI1S1R第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法從觸發(fā)器主觸發(fā)器CP

CP1互補時鐘控制主、從觸發(fā)器不能同時翻轉(zhuǎn)RS

CIF從QQQ

CIF主SR1)電路結(jié)構(gòu)第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法01F主打開F主狀態(tài)由S、R決定，接收信號并暫存。F從封鎖F從狀態(tài)保持不變。CP=1時1CP

CPRS

CIF從QQQ

CIF主SR2)工作原理第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法10狀態(tài)保持不變。從觸發(fā)器的狀態(tài)取決于主觸發(fā)器，并保持主、從狀態(tài)一致，因此稱之為主從觸發(fā)器。F從打開F主封鎖0CP010101RS

CIF從QQQ

CIF主SRCP第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法3)主從SR觸發(fā)器·特性表第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法（只在CP從1變?yōu)?時有效）

主從SR觸發(fā)器真值表功能與電平觸發(fā)SR觸發(fā)器完全相同。第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法tt

S0t

R0t

Q’0t

Q0

CP0123456例1：已知主從RS觸發(fā)器的CP和S、R波形，試畫出Q端的波形，設觸發(fā)器的初態(tài)為Q=0。第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法cptt

R0t

S0t

Q’0t

Q0t

Q0例2：已知主從SR觸發(fā)器的CP和S、R波形，試畫出Q端的波形，設觸發(fā)器的初態(tài)為Q=0。第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法邏輯符號

CPQJKQ

CI1J1K反饋線2.主從JK觸發(fā)器1）電路結(jié)構(gòu)第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法01F主打開F主狀態(tài)由S'、R'決定，接收信號并暫存。F從封鎖F從狀態(tài)保持不變。01CPCP011RS

CIF從QQQ

CIF主JK2)工作原理第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法10狀態(tài)保持不變。F從打開F主封鎖0CP01CP0101RS

CIF從QQQ

CIF主JK從觸發(fā)器的狀態(tài)與主觸發(fā)器狀態(tài)一致。第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法01010(1)J=1,K=1設觸發(fā)器原態(tài)為“0”態(tài)翻轉(zhuǎn)為“1”態(tài)110110101001主從狀態(tài)一致狀態(tài)不變01分析JK觸發(fā)器的邏輯功能1RS

CIF從QQQ

CIF主JKCP狀態(tài)不變第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法CP010(1)J=1,K=110設觸發(fā)器原態(tài)為“1”態(tài)為“？”狀態(tài)J=1,K=1時，每來一個時鐘脈沖，狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次，即具有計數(shù)功能。(1)J=1,K=11RS

CIF從QQQ

CIF主JK1110第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法01CP010(2)J=0，K=1設觸發(fā)器原態(tài)為“1”態(tài)翻轉(zhuǎn)為“0”態(tài)01100101011001設觸發(fā)器原態(tài)為“0”態(tài)為“？”態(tài)1RS

CIF從QQQ

CIF主JK第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法01CP010(3)J=1，K=0設觸發(fā)器原態(tài)為“0”態(tài)翻轉(zhuǎn)為“1”態(tài)10011010100101設觸發(fā)器原態(tài)為“1”態(tài)為“？”態(tài)1RS

CIF從QQQ

CIF主JK第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法CP010(4)J=0，K=0設觸發(fā)器原態(tài)為“0”態(tài)保持原態(tài)00010001保持原態(tài)1RS

CIF從QQQ

CIF主JK保持原態(tài)第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法CPCP高電平時F主狀態(tài)由S'、R'決定，F(xiàn)從狀態(tài)不變。CP下降沿()觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)（F從狀態(tài)與F主狀態(tài)一致）。1RS

CIF從QQQ

CIF主JK結(jié)論：第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法Qn10011100Qn01

Qn

CPJ

K

Qn

Qn+1

0001101101010101

×

×

×

×

JK觸發(fā)器特性表(保持功能)

(置“0”功能)

(置“1”功能)(計數(shù)功能)第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法CJKQ例：畫出JK

觸發(fā)器輸出波形J

K

Qn+1

00Qn

010

101

11Qn

JK觸發(fā)器真值表第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法二、動作特點：1.主從觸發(fā)器分兩步工作：第一步，CP=1期間，主觸發(fā)器的輸出狀態(tài)由輸入信號的狀態(tài)確定，從觸發(fā)器的輸出狀態(tài)保持不變。第二步，當CP從1變?yōu)?時，從觸發(fā)器的輸出狀態(tài)由主觸發(fā)器當時的狀態(tài)決定。2.

在CP=1的全部時間里輸入信號的變化都將對主觸發(fā)器起控制作用。觸發(fā)方式：脈沖觸發(fā)方式（延遲觸發(fā)方式）第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法

1.主從JK觸發(fā)器在CP＝1期間，主觸發(fā)器只有可能翻轉(zhuǎn)一次。

2.只有在CP＝1的全部時間里輸入狀態(tài)始終未變的條件下，才可用CP下降沿到達時的輸入狀態(tài)決定觸發(fā)器的次態(tài)。注意第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法QQRSCPJ1K1J2K2&&JKJ=J1?J2K=K1?K2具有多輸入端的主從JK觸發(fā)器第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法集成主從JK觸發(fā)器低電平有效低電平有效CP下降沿觸發(fā)第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法5.5邊沿觸發(fā)的觸發(fā)器一、利用CMOS傳輸門的邊沿觸發(fā)器輸入控制門01CP通止通止維持原態(tài)止通止通Q＝D01011010第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法CMOS邊沿觸發(fā)器特性表101100

Qn

CPD

Qn

Qn+1

001

1

0101

×

×

×D觸發(fā)器真值表D

Qn+1

0101CP跳變?yōu)楦唠娖胶骉G1截止，切斷了輸入端D與主電路之間的聯(lián)系，所以輸出端的變化僅取決于CP上升沿到達前瞬間D的狀態(tài)。第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法帶異步置位、復位端的CMOS邊沿觸發(fā)器邊沿觸發(fā)邏輯符號DRDSDCPQQCISR1D第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法例：D

觸發(fā)器工作波形圖CDQ上升沿觸發(fā)翻轉(zhuǎn)DRDSDCPQQCISR1D第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法*二.維持阻塞觸發(fā)器1.維持阻塞結(jié)構(gòu)的RS觸發(fā)器&G2&G1QQSR&G3&G4&G6&G5CPS′R′第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法&G1&G3&G4CPQQ&G2S′R′S&G5①R&G6②置1維持線置0維持線③④置0阻塞線置1阻塞線第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法2.維持阻塞結(jié)構(gòu)的D觸發(fā)器（1）D

=0觸發(fā)器狀態(tài)不變當CP

=0時當CP

=1時觸發(fā)器置“0”在C

=1期間，觸發(fā)器保持“0”不變011101100101封鎖第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法（1）D

=1觸發(fā)器狀態(tài)不變當CP

=0時當CP

=1時觸發(fā)器置“1”在C

=1期間，觸發(fā)器保持“1”不變011110001011封鎖封鎖第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法具有異步置位、復位端和多輸入端的維持阻塞D觸發(fā)器第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法*三、利用傳輸延遲時間的邊沿觸發(fā)器第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法觸發(fā)器的次態(tài)僅僅取決于CP信號上升沿（或下降沿）到達時刻輸入信號的狀態(tài)。而在此之前和之后輸入狀態(tài)的變化對觸發(fā)器的次態(tài)沒有影響。邊沿觸發(fā)器的動作特點：觸發(fā)方式：邊沿觸發(fā)方式第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法集成邊沿D觸發(fā)器注意：CC4013的異步輸入端RD和SD為高電平有效。CP上升沿觸發(fā)第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法5.6觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法5.6.1觸發(fā)器按邏輯功能的分類一、RS觸發(fā)器1.定義：凡在時鐘信號作用下邏輯功能符合右表的觸發(fā)器即為RS觸發(fā)器。RS觸發(fā)器特性表如：電平觸發(fā)SR觸發(fā)器、脈沖觸發(fā)(主從)RS觸發(fā)器和維持阻塞RS觸發(fā)器。第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法2.特性方程（又稱為狀態(tài)方程）由特性表得到Qn+1的狀態(tài)轉(zhuǎn)換卡諾圖。

RS觸發(fā)器的Qn+1卡諾圖進一步可寫出Qn+1的表達式。S

RQnQn+10

00

001010

10

101001

01

001111

11

101××輸入輸出約束條件表示不允許將R、S同時取為1第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法3.狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖

RS觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖

兩個圓圈表示狀態(tài)0和1箭頭表示狀態(tài)轉(zhuǎn)換的方向在箭頭旁邊用文字或符號表示實現(xiàn)轉(zhuǎn)換所必備的條件第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法二、JK觸發(fā)器1.JK觸發(fā)器特性表2.JK觸發(fā)器狀態(tài)表如：主從JK觸發(fā)器和邊沿JK觸發(fā)器。第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法3.特性方程4.狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖JK觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法具有保持和翻轉(zhuǎn)功能。1.特性表

三、

T觸發(fā)器2.功能表

第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法3.特性方程4.狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖令JK觸發(fā)器的J＝K＝T，就可實現(xiàn)T觸發(fā)器。JK觸發(fā)器接成T觸發(fā)器第五章觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法5.T′觸發(fā)器（1）T′觸發(fā)器的功能把T=1時的T觸發(fā)器稱為計數(shù)型觸發(fā)器，又叫做T′觸發(fā)器。