計(jì)算機(jī)學(xué)院《數(shù)字邏輯》5

第五章觸發(fā)器(Flip-FIop)

?5.1概述

?5.2基本R—S觸發(fā)器

?5.3常用的時(shí)鐘控制觸發(fā)器

?5.4集成觸發(fā)器

?5.5不同類型觸發(fā)器的相互轉(zhuǎn)換

5.1概述

能夠存儲(chǔ)一位二進(jìn)制信息的基本單元電路稱觸

發(fā)器(Flip-Flop)。觸發(fā)器應(yīng)具備以下特點(diǎn)：

1、具有兩個(gè)能自行保持的穩(wěn)定狀態(tài)，用來表示邏

輯狀態(tài)的“0”或“1”，或表示二進(jìn)制數(shù)的0

或1。_

2、具有一對(duì)互補(bǔ)輸出(Q、G)

當(dāng)Q=1(Q=Q)時(shí)稱觸發(fā)器存儲(chǔ)了當(dāng)“；

當(dāng)Q=0(Q=1)時(shí)稱觸發(fā)器存儲(chǔ)了“0”。

3、有一組控制(激勵(lì)、驅(qū)動(dòng))輸入。

4、或許有定時(shí)(時(shí)鐘)端CP(ClockPulse)o

5、在輸入信號(hào)消失后，電路能將獲得的新狀態(tài)保存

下來。

6、觸發(fā)器接收輸入信號(hào)之前的狀態(tài)叫做現(xiàn)態(tài)用中

表示；觸發(fā)器接收輸入信號(hào)之后的狀態(tài)叫做次態(tài)用

Qn*表示?，F(xiàn)態(tài)和次態(tài)是兩個(gè)相鄰離散時(shí)間里觸發(fā)言

輸出端的狀態(tài)。

7、GT1與GT和輸入信號(hào)之間的邏輯關(guān)系，是貫穿

本章始終的基本問題，如何獲得、描述和理解這種

邏輯關(guān)系，是本章學(xué)習(xí)的中心任務(wù)。

5.2基本R-S觸發(fā)器

5.2.1與非門構(gòu)成的R-S觸發(fā)器

2、狀態(tài)轉(zhuǎn)換表

QnSRQn+1誦注釋

0001*r禁用

■■11r、

00110

01001復(fù)位

01101保持

1001*r禁用

101101?1■],

11001復(fù)位

11110保持

3、特征方程（次態(tài)方程）

S+R=l（約束條件）

4、時(shí)序圖

S

R

5.2.2或非門構(gòu)成的R-S觸發(fā)器

1、電路結(jié)構(gòu)

2、狀態(tài)轉(zhuǎn)換表

QnSRQn+1Qn+1注釋

00001保持

00101復(fù)位

01010置位

0110*0*禁用

10010保持

10101復(fù)位

11010置位

1110*0*禁用

3、特征方程

n+in

「Q=s+RQ

乂

SR=O（約束條件）

時(shí)序圖

從以上分析可知，與非門和或非門構(gòu)成的R—S

觸發(fā)器的特征方程可統(tǒng)一為：

Qn+i=S+RQn

M+無=1（與非門結(jié)構(gòu)的約束條件）

SR=Q（或非門結(jié)構(gòu)的約束條件）

5.3常用的時(shí)鐘控制觸發(fā)器

5.3.1鐘控R-S觸發(fā)器

1、電路結(jié)構(gòu)

SCPR

2、特征方程

n

「Q〃+i=S+RQ(CP=1)

Y

JS?火=0(約束條件)

鐘控R-S觸發(fā)器使同步工作成為可能，但仍然存

在約束條件。且在CP為“1”期間，若RS發(fā)生了

化，貝IJQ端也隨之變化（空翻問題）。

CP

S

R

Qn

sCPR

主從RS觸發(fā)器邏輯符號(hào)

2、狀態(tài)轉(zhuǎn)換表

QnSRQn+1注釋

0000保持

0010.丁■0

0101.丁■1

0111禁用

1001保持

1010

1101.丁■1

111禁用

3、特征方程

「=S+RQn

Y

JS-R=o（約束條件）

主-從RS觸發(fā)器解決了空翻問題，主觸發(fā)器的狀

態(tài)取決于CP從“1”變?yōu)椤?”之前RS的狀態(tài)。

CP從“1”變?yōu)椤?”之前RS的狀態(tài)為00,貝Iji

考察RS=00之前的狀態(tài)。

5.3.3D觸發(fā)器

1、電路結(jié)構(gòu)?i_

若CP=O?&iAnnG2

==

G3G41g\4

G3EM\9G4

Qn+1=QnC

0r

若CP=1CP

n+1

D=0；G3=1；G4=0Q=0

電路結(jié)構(gòu)

n+1n

CP=O；D=0G3=1G4nG5=0G6=1Q=QCP

八

n+1

CP=1；D=0G3=1G4=0G5=0G6=1Q=0

n+1nCP

CP=O；D=1G3nG4nG5=1G6=0Q=Q

J

CP=1；D=1G3=0G4nG5=1G6=0Qn心二1

2、狀態(tài)轉(zhuǎn)換表

5.3.4J-K觸發(fā)器

1、電路結(jié)構(gòu)

2、狀態(tài)轉(zhuǎn)換表

3、特征方程

上述J-K觸發(fā)器消除了約束條件,但未解決空翻

問題.故提出了主從J-K觸發(fā)器.

1、電路結(jié)構(gòu)

Q

從觸發(fā)器

主觸發(fā)器

3、特征方程

Qn+i=JQn+KQn

4、簡(jiǎn)化表

JKQn+1

00Qn

010

101

11郵

5、狀態(tài)圖

10

01

11

6、時(shí)序圖

主從

邊沿

在主從J-K觸發(fā)器結(jié)構(gòu)中,若CP為“1”期間JK

生了變化，則發(fā)生過變化的JK值看成“1”。

主從J-K觸發(fā)器的一次

變化問題：

在在為“1”期間,

主觸發(fā)器僅能翻轉(zhuǎn)一次

的現(xiàn)象稱一次變化。

造成的原因是狀態(tài)互補(bǔ)

的Q和。分別引回到了門

G7和Gg的輸入，使門G7和

Gg總有一個(gè)是被封鎖的。

K

一次變化問題降低了主從JK觸發(fā)器的抗干擾能力

因?yàn)槿绻贑P=1期間J、K狀態(tài)多次改變，那么只有

引起一次變化的J、K值起作用，其他的狀態(tài)都不會(huì)

有影響。

因此在使用主從JK觸發(fā)器時(shí)，一般都要求在CPF

期間J、K的狀態(tài)保持不變。即將主從JK觸發(fā)器的工

作過程歸結(jié)為十個(gè)字：”上升沿接收，下降沿改變

倘若在CP=1期間，疊加在J、K上面的干擾信號(hào)引

起一次變化，那么將造成觸發(fā)器的錯(cuò)誤翻轉(zhuǎn)。

由于主從J-K觸發(fā)器存在一次變化問題，故工程.

逐漸由邊沿型J-K觸發(fā)器取代了主從型J-K觸發(fā)器。

5.4集成觸發(fā)器

5.4.1集成D觸發(fā)器

1＞邏輯圖

DSDQ

2、特征方程CP>

用°

(1)同步工作時(shí)

Qn+i=D(CP—n_)

無＞=1(約束條件)

⑵異步工作時(shí)

n+in

Q=SD+RDQ

藻+瓦=1（約束條件）

3、時(shí)序圖（時(shí)間圖）

5.4.2J-K觸發(fā)器

1、邏輯圖—JSDQ

CPc>

2、特征方程

~KRpQ

(1)同步工作時(shí)-r-

n

。〃+1=JQ+KQ〃(CPT-T)

SD-RD=1(約束條件)

⑵異步工作時(shí)

n+in

Q=SD+RDQ

S。+RD=1（約束條件）

3、時(shí)序圖（時(shí)間圖）

Q?O

5.4.3其它功能的觸發(fā)器

1、T觸發(fā)器

TSQ

(1)邏輯圖D

⑵狀態(tài)轉(zhuǎn)換表CP

RQ

TQnQn+1D

T-

000

011

101

110

(3)特征方程

Qn+X=T@Qn

T觸發(fā)器無產(chǎn)品，一般由J-K觸發(fā)器來實(shí)現(xiàn)其功能。

2、T、觸發(fā)器（翻轉(zhuǎn)觸發(fā)器）

T'觸發(fā)器由J-K觸發(fā)器或D觸發(fā)器構(gòu)成。其特征方

程為：Qn+X=e7

CP!!!!!!一

n

Q-------1I--1I--1一

JK觸發(fā)器構(gòu)成的T'觸發(fā)器（波形圖）

onJ—?—i—i—i—i—

D觸發(fā)器構(gòu)成的T、觸發(fā)器（波形圖）

5.5不同類型觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換

1、J*觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為D觸發(fā)器、R-S觸發(fā)器

(1)J-K觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為D觸發(fā)器

J*觸發(fā)器：0"+i=咬+&"

D觸發(fā)器：Qn+X=D=D(Qn+Qn)=DQn+DQn

得：J=DK=D

Q

CP

(2)上1(觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為入5觸發(fā)器

JK觸發(fā)器：Qn+X=JQ"+KQn

RS觸發(fā)器：。油=8+無。=義。"+逑)+&〃

=SQn+SQn+RQn=SQn+SRQn

Qn+i=S+RQn=S{Qn+2")+RQn

=SQn+SQ;+RQn=SQ