數(shù)字電子技術(shù)Chart3課件

數(shù)字電子技術(shù)Chart_32024/5/13數(shù)字電子技術(shù)Chart3主要內(nèi)容3.1時(shí)序邏輯基礎(chǔ)3.2觸發(fā)器

數(shù)字電子技術(shù)Chart3時(shí)序邏輯電路的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、表示方法及分類；觸發(fā)器的種類、工作原理及分析方法。本章重點(diǎn)數(shù)字電子技術(shù)Chart34概述邏輯電路可分為兩大類：1、組合電路：2、時(shí)序電路：由若干邏輯門組成，電路不具記憶能力。電路的輸出僅僅與當(dāng)時(shí)的輸入有關(guān)。存儲(chǔ)電路，因而具有記憶能力。電路的輸出不僅與當(dāng)時(shí)的輸入有關(guān)，而且還與電路原來的狀態(tài)有關(guān)。時(shí)序邏輯電路是數(shù)字邏輯電路的重要組成部分。觸發(fā)器數(shù)字電子技術(shù)Chart353.1時(shí)序邏輯基礎(chǔ)3.1.1時(shí)序邏輯電路的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)組合電路存儲(chǔ)電路Z1ZjY1YrQ1QrX1Xi輸入信號(hào)輸出信號(hào)存儲(chǔ)電路的輸入輸出狀態(tài)時(shí)序邏輯電路中存在反饋，其輸出由電路的輸入和電路原來的狀態(tài)共同決定。數(shù)字電子技術(shù)Chart36邏輯關(guān)系方程：X(X1，…Xi)Q(Q1，…Qr)Y(Y1，…Yr)Z(Z1，…Zj)Z＝F1(X，Qn)輸出方程 Y＝F2(X，Qn)驅(qū)動(dòng)方程Qn+1＝F3(Y，Qn)狀態(tài)方程各信號(hào)之間的邏輯關(guān)系方程組：數(shù)字電子技術(shù)Chart37Z＝F1(X，Qn)輸出方程

Y＝F2(X，Qn)驅(qū)動(dòng)方程Qn+1＝F3(Y，Qn)狀態(tài)方程邏輯表達(dá)式時(shí)序電路邏輯功能的描述方法有：2、時(shí)序電路的表示方法邏輯表達(dá)式、狀態(tài)表、狀態(tài)圖、時(shí)序圖和邏輯電路圖。數(shù)字電子技術(shù)Chart38狀態(tài)表現(xiàn)態(tài)次態(tài)／輸出X=0X=10000/001/00101/010/01010/011/11111/000/0數(shù)字電子技術(shù)Chart39狀態(tài)圖000110111/11/01/0X/Y1/00/00/00/00/0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。數(shù)字電子技術(shù)Chart310時(shí)序圖00010001011100001111000111010100能直觀地描述電路輸入信號(hào)、輸出信號(hào)及電路狀態(tài)在時(shí)間上的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

幾種描述方式是可以相互轉(zhuǎn)換的。數(shù)字電子技術(shù)Chart3113.1.2時(shí)序邏輯電路的分類1、從控制時(shí)序狀態(tài)的脈沖源來分：時(shí)序電路同步：異步：存儲(chǔ)電路里所有觸發(fā)器有一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)鐘源沒有統(tǒng)一的時(shí)鐘脈沖數(shù)字電子技術(shù)Chart3122、從輸出信號(hào)的特點(diǎn)分：同步時(shí)序電路穆爾型：米里型：Z=F1[X,Qn] Z=F1[Qn] 3.1.2時(shí)序邏輯電路的分類電路輸出僅僅取決于各觸發(fā)器的狀態(tài)，而不受電路當(dāng)時(shí)的輸入信號(hào)影響或沒有輸入變量，這類電路稱為穆爾型。數(shù)字電子技術(shù)Chart3觸發(fā)器是構(gòu)成時(shí)序邏輯電路的基本邏輯單元。

觸發(fā)器由邏輯門加反饋電路構(gòu)成，電路有兩個(gè)互補(bǔ)的輸出端Q和,其中Q的狀態(tài)稱為觸發(fā)器的狀態(tài)。在沒有觸發(fā)信號(hào)時(shí)，觸發(fā)器有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)（0或1）；外加觸發(fā)信號(hào)后，電路可從一種穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換到另一種穩(wěn)態(tài)。3.2觸發(fā)器數(shù)字電子技術(shù)Chart3按電路結(jié)構(gòu)分：基本RS觸發(fā)器同步觸發(fā)器主從觸發(fā)器邊沿觸發(fā)器按邏輯功能分：RS觸發(fā)器：置0、置1、不變、不定JK觸發(fā)器：置0、置1、翻轉(zhuǎn)、不變D觸發(fā)器：置0、置1T觸發(fā)器：翻轉(zhuǎn)、不變時(shí)鐘觸發(fā)器觸發(fā)器的分類：T’觸發(fā)器：翻轉(zhuǎn)數(shù)字電子技術(shù)Chart315反饋輸入端輸出端由兩個(gè)與非門組成邏輯符號(hào)

3.2.1基本RS觸發(fā)器

1、邏輯電路構(gòu)成和邏輯符號(hào)數(shù)字電子技術(shù)Chart316

2、工作原理1)無有效電平輸入（S=R=1）時(shí)，觸發(fā)器保持穩(wěn)定狀態(tài)不變11若初態(tài)Qn=1若初態(tài)

Qn=0101010113.2.1基本RS觸發(fā)器數(shù)字電子技術(shù)Chart3172)在有效電平作用下（S=0、R=1），無論初態(tài)Qn為0或1，觸發(fā)器都會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)?態(tài)。01若初態(tài)Qn=1若初態(tài)Qn=0101010110

2、工作原理3.2.1基本RS觸發(fā)器數(shù)字電子技術(shù)Chart318

3)在有效電平作用下（S=1、R=0），無論初態(tài)Qn為0或1，觸發(fā)器都會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)?態(tài)。10初態(tài)Qn=xx10

2、工作原理3.2.1基本RS觸發(fā)器數(shù)字電子技術(shù)Chart319

4)當(dāng)（S=0、R=0）時(shí)，無論初態(tài)Qn為0或1，觸發(fā)器狀態(tài)不定。00此狀態(tài)為不定狀態(tài)。為避免不定狀態(tài)，對(duì)輸入信號(hào)應(yīng)加S+R=1的約束條件。初態(tài)Qn=x11

2、工作原理3.2.1基本RS觸發(fā)器數(shù)字電子技術(shù)Chart320SR110011110101011110001010000不定001不定邏輯功能表R+S=1保持置1置0不定3.2.1基本RS觸發(fā)器3、邏輯功能描述現(xiàn)態(tài)次態(tài)置1端？置0端？數(shù)字電子技術(shù)Chart3213.2.1基本RS觸發(fā)器3、邏輯功能描述狀態(tài)圖

特性方程

數(shù)字電子技術(shù)Chart322畫工作波形的方法：1.根據(jù)觸發(fā)器動(dòng)作特征確定狀態(tài)變化的時(shí)刻；2.根據(jù)觸發(fā)器的邏輯功能確定Qn+1。011101110111011100不定不變不定置1不變置1不變置0不變工作波形能直觀地表示其輸入信號(hào)與輸出的時(shí)序關(guān)系。

3.2.1基本RS觸發(fā)器3、邏輯功能描述數(shù)字電子技術(shù)Chart3邏輯電路構(gòu)成：1000110Qn+1RS功能Qn功能表01置1110110置000011101××不定00保持0101用或非門組成的基本RS觸發(fā)器S仍然稱為置1輸入端，但為高電平有效。R仍然稱為置0輸入端，也為高電平有效。數(shù)字電子技術(shù)Chart3波形分析：

邏輯符號(hào)：由于該觸發(fā)器的觸發(fā)信號(hào)是高電平有效，因此在邏輯符號(hào)的輸入端處沒有小圓圈。高電平有效數(shù)字電子技術(shù)Chart3基本RS觸發(fā)器的特點(diǎn)總結(jié)：（1）觸發(fā)器的次態(tài)不僅與輸入信號(hào)狀態(tài)有關(guān)，而且與觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)有關(guān)。（2）電路具有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，在無外來觸發(fā)信號(hào)作用時(shí)，電路將保持原狀態(tài)不變。（3）在外加觸發(fā)信號(hào)有效時(shí)，電路可以觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)置0或置1。（4）在穩(wěn)定狀態(tài)下兩個(gè)輸出端的狀態(tài)和必須是互補(bǔ)關(guān)系，即有約束條件。（5）R為復(fù)位輸入端，S為置位輸入端，可以是低電平有效，也可以是高電平有效，取決于觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)。在數(shù)字電路中，凡根據(jù)輸入信號(hào)R、S情況的不同，具有置0、置1和保持功能的電路，都稱為RS觸發(fā)器。數(shù)字電子技術(shù)Chart326SRS接BS接A懸空時(shí)間S接A振動(dòng)S懸空時(shí)間接B振動(dòng)SR例1：數(shù)字電子技術(shù)Chart327邏輯符號(hào)電路結(jié)構(gòu)1、同步RS觸發(fā)器

3.2.2鐘控觸發(fā)器

給觸發(fā)器加一個(gè)時(shí)鐘控制端CP，只有在CP端上出現(xiàn)時(shí)鐘脈沖的有效電平時(shí)，觸發(fā)器的狀態(tài)才能改變。這種觸發(fā)器稱為鐘控觸發(fā)器，也叫同步觸發(fā)器

。數(shù)字電子技術(shù)Chart328S=0，R=0：Qn+1=QnS=1，R=0：Qn+1=1S=0，R=1：Qn+1=0

S=1，R=1：Qn+1=ФCP=1：CP=0：狀態(tài)不變01&&&&狀態(tài)發(fā)生變化。

工作原理：1、同步RS觸發(fā)器數(shù)字電子技術(shù)Chart329RS觸發(fā)器次態(tài)卡諾圖1)邏輯功能表

（CP=1）SRQnQn+1說明000001狀態(tài)不變001101狀態(tài)同S110001狀態(tài)同S111101－－狀態(tài)不定

2)特性方程

（約束條件）111tyü1、同步RS觸發(fā)器邏輯功能：數(shù)字電子技術(shù)Chart330

3)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖

10S=0R=1S=1R=0S=xR=0S=0R=x邏輯功能表SRQnQn+1說明000001狀態(tài)不變001101狀態(tài)同S110001狀態(tài)同S111101－－狀態(tài)不定111tyü任何電路結(jié)構(gòu)的RS觸發(fā)器都有與此相同的功能表、特性方程及狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。1、同步RS觸發(fā)器邏輯功能：數(shù)字電子技術(shù)Chart331

S R Qn+1

0 0 Qn

0 1 0 1 0 1 1 1 Ф

同步RS觸發(fā)器真值表在CP為低電平期間，觸發(fā)器的狀態(tài)不變。在CP為高電平期間，R、S信號(hào)影響觸發(fā)器的狀態(tài)。1、同步RS觸發(fā)器4)工作波形：數(shù)字電子技術(shù)Chart332特點(diǎn)總結(jié)：1、同步RS觸發(fā)器（1）時(shí)鐘電平控制。在CP＝1期間接收輸入信號(hào)，CP＝0時(shí)狀態(tài)保持不變，與基本RS觸發(fā)器相比，對(duì)觸發(fā)器狀態(tài)的轉(zhuǎn)變?cè)黾恿藭r(shí)間控制。（2）R、S之間有約束。不能允許出現(xiàn)R和S同時(shí)為1的情況，否則會(huì)使觸發(fā)器處于不確定的狀態(tài)。數(shù)字電子技術(shù)Chart333邏輯符號(hào)電路結(jié)構(gòu)2、同步JK觸發(fā)器電路結(jié)構(gòu)與邏輯符號(hào)

：數(shù)字電子技術(shù)Chart3342、同步JK觸發(fā)器邏輯功能：1)邏輯功能表JK=00時(shí)不變JK=01時(shí)置0JK=10時(shí)置1JK=11時(shí)翻轉(zhuǎn)數(shù)字電子技術(shù)Chart3（CP=1期間有效）352、同步JK觸發(fā)器邏輯功能：

2)特性方程

3)狀態(tài)圖

數(shù)字電子技術(shù)Chart3362、同步JK觸發(fā)器邏輯功能：

4)工作波形數(shù)字電子技術(shù)Chart337邏輯符號(hào)電路結(jié)構(gòu)3、同步D觸發(fā)器電路結(jié)構(gòu)與邏輯符號(hào)

：數(shù)字電子技術(shù)Chart3383、同步D觸發(fā)器邏輯功能：1)功能表CPDQnQn+1功能0××Qn保持10010100置011011111置1D=0時(shí)置0D=1時(shí)置1數(shù)字電子技術(shù)Chart3（CP=1期間有效）393、同步D觸發(fā)器邏輯功能：

2)特性方程

3)狀態(tài)圖

數(shù)字電子技術(shù)Chart3403、同步D觸發(fā)器邏輯功能：

4)工作波形數(shù)字電子技術(shù)Chart341邏輯符號(hào)電路結(jié)構(gòu)4、同步T觸發(fā)器電路結(jié)構(gòu)與邏輯符號(hào)

：數(shù)字電子技術(shù)Chart3424、同步T觸發(fā)器邏輯功能：1)功能表CPTQnQn+1功能0××Qn保持10010101保持11011110翻轉(zhuǎn)T=0時(shí)保持T=1時(shí)翻轉(zhuǎn)數(shù)字電子技術(shù)Chart3（CP=1期間有效）434、同步T觸發(fā)器邏輯功能：

2)特性方程

3)狀態(tài)圖

數(shù)字電子技術(shù)Chart3同步觸發(fā)器存在的問題——空翻由于在CP=1期間，G3、G4門都是開著的，都能接收R、S信號(hào)，所以，如果在CP=1期間R、S發(fā)生多次變化，則觸發(fā)器的狀態(tài)也可能發(fā)生多次翻轉(zhuǎn)。在一個(gè)時(shí)鐘脈沖周期中，觸發(fā)器發(fā)生多次翻轉(zhuǎn)的現(xiàn)象叫做空翻。

有效翻轉(zhuǎn)

空翻數(shù)字電子技術(shù)Chart3451、由兩個(gè)同步RS觸發(fā)器組成的主從RS觸發(fā)器SCPRG8G7G9G5G6&&&&&&&&1QQG3G1G2G4主觸發(fā)器從觸發(fā)器1&&&&Q’Q’主觸發(fā)器根據(jù)R、S的狀態(tài)觸發(fā)翻轉(zhuǎn)0從觸發(fā)器的狀態(tài)不受影響01&&&&主觸發(fā)器的狀態(tài)不受R、S的影響從觸發(fā)器據(jù)Q’、Q’的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)1SC11RQQ邏輯符號(hào)觸發(fā)器在時(shí)鐘脈沖的負(fù)跳沿觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，輸入信號(hào)在CP高電平時(shí)加入。功能與同步RS觸發(fā)器的功能一樣。動(dòng)作特征：CP的高電平期間存儲(chǔ)信號(hào)，在CP的低電平到來時(shí)觸發(fā)器狀態(tài)變化。3.2.3主從觸發(fā)器數(shù)字電子技術(shù)Chart346特點(diǎn)總結(jié)：1、主從RS觸發(fā)器（1）具有防空翻能力。采用主從控制結(jié)構(gòu)，從根本上解決了輸入信號(hào)直接控制的問題，具有CP＝1期間接收輸入信號(hào)，CP下降沿到來時(shí)觸發(fā)翻轉(zhuǎn)的特點(diǎn)。（2）R、S之間仍然存在著約束問題。在CP＝1期間，輸入信號(hào)R和S不能同時(shí)為1，即主從RS觸發(fā)器仍受SR=0的約束。數(shù)字電子技術(shù)Chart347主從RS觸發(fā)器SR

電路結(jié)構(gòu)：由主從RS觸發(fā)器和信號(hào)控制門組成。主觸發(fā)器從觸發(fā)器邏輯符號(hào)2、主從JK觸發(fā)器數(shù)字電子技術(shù)Chart348低電平觸發(fā)在高電平處接收輸入信號(hào)在CP脈沖的高電平期間將輸入信號(hào)存儲(chǔ)于主觸發(fā)器。在CP脈沖的低電平到來時(shí)發(fā)生狀態(tài)變化。工作波形：2、主從JK觸發(fā)器數(shù)字電子技術(shù)Chart349特點(diǎn)總結(jié)：2、主從JK觸發(fā)器（1）具有防空翻能力。采用主從控制結(jié)構(gòu)，從根本上解決了輸入信號(hào)直接控制的問題，具有CP＝1期間接收輸入信號(hào)，CP下降沿到來時(shí)觸發(fā)翻轉(zhuǎn)的特點(diǎn)。（2）輸入信號(hào)J、K之間沒有約束。（3）存在一次變化問題。即主從JK觸發(fā)器中的主觸發(fā)器，在CP＝1期間其狀態(tài)能且只能變化一次，這種變化可以是J、K變化引起，也可以是干擾脈沖引起，因此其抗干擾能力尚需進(jìn)一步提高。數(shù)字電子技術(shù)Chart30101011101101101001101由此看出，主從JK觸發(fā)器在CP=1期間，主觸發(fā)器只變化（翻轉(zhuǎn)）一次，這種現(xiàn)象稱為一次變化現(xiàn)象。主從JK觸發(fā)器的一次變化現(xiàn)象：數(shù)字電子技術(shù)Chart3512、主從JK觸發(fā)器工作波形：主從JK觸發(fā)器的特點(diǎn)：當(dāng)Q=0時(shí)，主觸發(fā)器在CP=1期間只能接受一次置1信號(hào)；當(dāng)Q=1時(shí)，主觸發(fā)器在CP=1期間只能接受一次置0信號(hào).P84（帶直接或異步清零端和置1端的主從JK觸發(fā)器符號(hào)）數(shù)字電子技術(shù)Chart352電路結(jié)構(gòu)和邏輯符號(hào)

邏輯圖邏輯符號(hào)預(yù)置端清零端10100111111110SD、RD分別為直接置1和置0信號(hào)，低電平有效?；綬S觸發(fā)器1、維持阻塞D觸發(fā)器

3.2.4邊沿觸發(fā)器數(shù)字電子技術(shù)Chart353SD=RD=1&&01111Qn+1=Qn&&DDCP=0

CP=0

期間D信號(hào)存于Q61、維持阻塞D觸發(fā)器

工作原理：

數(shù)字電子技術(shù)Chart354CP由0變1&&DDDDDD在CP脈沖的上升沿到來時(shí)，觸法器的狀態(tài)改變，且與D信號(hào)相同SD=RD=11、維持阻塞D觸發(fā)器

工作原理：

數(shù)字電子技術(shù)Chart355SD=RD=1CP=1&DD1若Q3=0，Q4=1

0110置0維持線，置1阻塞線1011、維持阻塞D觸發(fā)器

工作原理：

數(shù)字電子技術(shù)Chart356CP=1&DD1若Q3=1，Q4=0

100置1維持線，置0阻塞線1&1SD=RD=1

11、維持阻塞D觸發(fā)器

工作原理：

數(shù)字電子技術(shù)Chart357

邏輯功能表000010101111特性方程Qn+1=D狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖D1、邊沿D觸發(fā)器

邏輯功能：

3.2.4邊沿觸發(fā)器邏輯符號(hào)數(shù)字電子技術(shù)Chart358邊沿D觸發(fā)器狀態(tài)變化產(chǎn)生在時(shí)鐘脈沖的觸發(fā)沿，其次態(tài)決定于該時(shí)刻前瞬間輸入信號(hào)D。工作波形：1、邊沿D觸發(fā)器

數(shù)字電子技術(shù)Chart359特點(diǎn)總結(jié)：（1）邊沿觸發(fā)，無空翻現(xiàn)象，也無一次變化問題。（2）抗干擾能力極強(qiáng)，工作速度很高。

1、邊沿D觸發(fā)器

數(shù)字電子技術(shù)Chart360下降沿觸發(fā)的邊沿JK觸發(fā)器上升沿觸發(fā)的邊沿JK觸發(fā)器邏輯符號(hào)：2、邊沿JK觸發(fā)器

數(shù)字電子技術(shù)Chart361工作波形：2、邊沿JK觸發(fā)器

數(shù)字電子技術(shù)Chart362特點(diǎn)總結(jié)：（1）邊沿觸發(fā)，無空翻現(xiàn)象，也無一次變化問題。（2）抗干擾能力極強(qiáng)，工作速度很高。

（3）功能齊全，使用方便靈活。2、邊沿JK觸發(fā)器

數(shù)字電子技術(shù)Chart363

1.集成基本RS觸發(fā)器以TTL集成觸發(fā)器74LS279為例，每片中包含四個(gè)獨(dú)立的由與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器。其中第一和第三個(gè)觸發(fā)器各有兩個(gè)S’端，在其中任一端上輸入低電平均能將觸發(fā)器置1。3.2.5集成觸發(fā)器數(shù)字電子技術(shù)Chart3642.集成主從RS觸發(fā)器74LS71

邏輯符號(hào)引腳分布圖

該觸發(fā)器分別有三個(gè)S端和三個(gè)R端，分別為與邏輯關(guān)系，即1R=R1·R2·R3，1S=S1·S2·S3。3.2.5集成觸發(fā)器數(shù)字電子技術(shù)Chart365邏輯符號(hào)引腳圖預(yù)置輸入端清零輸入端高速CMOS雙JK觸發(fā)器屬于負(fù)跳沿觸發(fā)的邊沿觸發(fā)器主從TTL的7476、74H76、邊沿TTL74LS76等，功能都一樣。3.集成主從JK觸發(fā)器HC763.2.5集成觸發(fā)器數(shù)字電子技術(shù)Chart3特點(diǎn)：（1）有3個(gè)J端和3個(gè)K端，它們之間是與邏輯關(guān)系。（2）帶有直接置0端RD和直接置1端SD，都為低電平有效，不用時(shí)應(yīng)接高電平。（3）為主從型結(jié)構(gòu)，CP下跳沿觸發(fā)。3.集成主從JK觸發(fā)器74LS723.2.5集成觸發(fā)器數(shù)字電子技術(shù)Chart3特點(diǎn)：（1）單輸入端的雙D觸發(fā)器。（2）它們都帶有直接置0端RD和直接置1端SD，為低電平有效。（3）為CMOS邊沿觸發(fā)器，CP上升沿觸發(fā)。4.集成邊沿D觸發(fā)器3.2.5集成觸發(fā)器數(shù)字電子技術(shù)Chart3①74LS112為CP下降沿觸發(fā)。②CC4027為CP上升沿觸發(fā)，且其異步輸入端RD和SD為高電平有效。注意5.集成邊沿JK觸發(fā)器3.2.5集成觸發(fā)器數(shù)字電子技術(shù)Chart3將JK觸發(fā)器的J和K相連作為T輸入端就構(gòu)成了T觸發(fā)器。T觸發(fā)器特性方程：00011011T

Qn0110Qn+1功能

T觸發(fā)器的功能表

Qn+1=QnQn+1=Qn6.T觸發(fā)器3.2.5集成觸發(fā)器數(shù)字電子技術(shù)Chart3

當(dāng)T觸發(fā)器的輸入端為T=1時(shí)，即為T’觸發(fā)器。T’觸發(fā)器的特性方程：CPQ1CP7.T’觸發(fā)器3.2.5集成觸發(fā)器數(shù)字電子技術(shù)Chart371異步輸入端數(shù)字電子技術(shù)Chart31.用JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成其他功能的觸發(fā)器（