觸發(fā)器和定時器PPT課件

1、教學要求教學要求 掌掌 握：握：RS、JK、D、T、T觸發(fā)器的邏輯功能；邊觸發(fā)器的邏輯功能；邊沿觸發(fā)器的觸發(fā)特點。沿觸發(fā)器的觸發(fā)特點。 理理 解：正確理解觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)和新狀態(tài)解：正確理解觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)和新狀態(tài) 了了 解：解：主從觸發(fā)器的觸發(fā)特點；基本主從觸發(fā)器的觸發(fā)特點；基本RS 、同步、同步RS觸觸發(fā)器的工作原理。觸發(fā)器邏輯功能的轉換。發(fā)器的工作原理。觸發(fā)器邏輯功能的轉換。第1頁/共67頁6.1 基本RS觸發(fā)器與非門基本RS觸發(fā)器或非門基本RS觸發(fā)器第2頁/共67頁與非門基本與非門基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器 1) 電路組成和工作原理Q,Q觸發(fā)器有兩個輸出端觸發(fā)器有兩個輸出端 ：，正常時它們是互補的。

2、：，正常時它們是互補的。, 01 QQ當當 稱觸發(fā)器為稱觸發(fā)器為“1”態(tài)態(tài)； , 1 Q0Q當當 稱觸發(fā)器為稱觸發(fā)器為“0”態(tài)態(tài)。輸入信號引起觸發(fā)器狀態(tài)改變叫輸入信號引起觸發(fā)器狀態(tài)改變叫觸觸 發(fā)發(fā)；觸發(fā)前觸發(fā)器所處的狀態(tài)稱為觸發(fā)前觸發(fā)器所處的狀態(tài)稱為現(xiàn)態(tài)現(xiàn)態(tài)(或或原狀態(tài)原狀態(tài))，記為，記為Qn；觸發(fā)后觸發(fā)器所處的狀態(tài)稱為觸發(fā)后觸發(fā)器所處的狀態(tài)稱為次態(tài)（或次態(tài)（或新狀態(tài)新狀態(tài)），記為，記為Qn+1 。Qn+1Qntn低電平有效低電平有效置位輸入端置位輸入端復位輸入端復位輸入端第3頁/共67頁與非門基本與非門基本RSRS觸發(fā)器的觸發(fā)器的狀態(tài)表狀態(tài)表nQ1nQRS功能說明功能說明1100保持保持11

3、11保持保持1001置置11011置置10100置置00110置置0000禁止禁止001禁止禁止1）保）保持功能：持功能：R=1，S=1nnnnQQQQ11,0, 111nnQQ1, 011nnQQ1, 111nnQQ1 SR2）置）置1功能：功能：R=1，S=03）置）置0功能：功能：R=0，S=14）禁止輸入）禁止輸入：R=0，S=0恢復恢復R=S=1，觸發(fā)器存儲，觸發(fā)器存儲1。 恢復恢復R=S=1，觸發(fā)器存儲，觸發(fā)器存儲0。 約束條件！約束條件！且且R、S同時由同時由0變變1，后面的狀態(tài)不確定，后面的狀態(tài)不確定第4頁/共67頁約束條件 11SRRQSQnn2. 特性方程特性方程觸發(fā)器的特

4、性方程觸發(fā)器的特性方程: : 觸發(fā)器次態(tài)觸發(fā)器次態(tài)Qn+1與輸入、現(xiàn)態(tài)與輸入、現(xiàn)態(tài)Qn之間的邏輯關系式。之間的邏輯關系式。nQ1nQRS功能說明000禁止001禁止0100置00110置01001置11011置11100保持1111保持次態(tài)次態(tài)Qn+1的卡諾圖的卡諾圖第5頁/共67頁觸發(fā)特點觸發(fā)特點: 輸入信號輸入信號R和和S直接改變觸發(fā)器的狀態(tài)，稱為直接改變觸發(fā)器的狀態(tài)，稱為直接觸發(fā)直接觸發(fā)。 輸入信號的任何一次改變，都可能引起觸發(fā)器狀態(tài)變化。輸入信號的任何一次改變，都可能引起觸發(fā)器狀態(tài)變化。3. 觸發(fā)特點和工作波形圖觸發(fā)特點和工作波形圖 在忽略門電路的傳輸延時的情況下，繪制觸發(fā)器工作波在忽

5、略門電路的傳輸延時的情況下，繪制觸發(fā)器工作波形的步驟是：形的步驟是： 1)根據(jù)輸入信號確定觸發(fā)時刻根據(jù)輸入信號確定觸發(fā)時刻tn（任何輸入信號的變化（任何輸入信號的變化沿都是可能的觸發(fā)時刻）；沿都是可能的觸發(fā)時刻）； 2)將時間區(qū)間將時間區(qū)間tn,tn+1）的輸入信號值和前一時間區(qū)間）的輸入信號值和前一時間區(qū)間 （tn-1,tn）觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)代入觸發(fā)器特性方程計算，或狀態(tài)表，）觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)代入觸發(fā)器特性方程計算，或狀態(tài)表，得到時間區(qū)間（得到時間區(qū)間（tn,tn+1）上的次態(tài)，畫出波形圖。）上的次態(tài)，畫出波形圖。工作波形圖(時序圖）可直觀反映觸發(fā)器的觸發(fā)特點。第6頁/共67頁工作波形圖或時序圖工作

6、波形圖或時序圖保持保持置置0保持保持 11SRRQSQnnRSQQ置置1禁止禁止保持保持置置0RS000001010001101001101111001111nQ1nQ直接觸發(fā)抗干擾能力差直接觸發(fā)抗干擾能力差!例如例如,R的負窄脈沖。的負窄脈沖。 輸入信號的任何一次改變，都可輸入信號的任何一次改變，都可能引起觸發(fā)器狀態(tài)變化！設現(xiàn)態(tài)為能引起觸發(fā)器狀態(tài)變化！設現(xiàn)態(tài)為1第7頁/共67頁或非門基本或非門基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器高電平有效高電平有效1）保持功能：R=0，S=0nnnnQQQQ11,0, 111nnQQ1, 011nnQQ0, 011nnQQ0RS2）置1功能：R=0，S=13）置0功能：R=

7、1，S=04）禁止輸入：R=1，S=1恢復R=S=0，觸發(fā)器存儲1。 恢復R=S=0，觸發(fā)器存儲0。 約束條件！約束條件！1.工作原理工作原理且且R、S同時由同時由1變變0，后面的狀態(tài)不確定，后面的狀態(tài)不確定第8頁/共67頁2. 特性方程特性方程觸發(fā)器的特性方程觸發(fā)器的特性方程: : 觸發(fā)器次態(tài)觸發(fā)器次態(tài)Qn+1與輸入、現(xiàn)態(tài)與輸入、現(xiàn)態(tài)Qn之間的邏輯關系式。之間的邏輯關系式。nQ1nQ次態(tài)次態(tài)Qn+1的卡諾圖的卡諾圖或門基本RS觸發(fā)器的狀態(tài)表RS功能說明0000保持0011保持0101置10111置11000置01010置0110禁止111禁止0)(:1RSQRSQnn或非門高電平有效SSRR

8、, 1 )(:1SRRQSQnn與非門低電平有效第9頁/共67頁觸發(fā)特點觸發(fā)特點: 輸入信號輸入信號R和和S直接改變觸發(fā)器的狀態(tài)，稱為直接改變觸發(fā)器的狀態(tài)，稱為直接直接觸發(fā)。觸發(fā)。 輸入信號的任何一次改變，都可能引起觸發(fā)器狀態(tài)變化。輸入信號的任何一次改變，都可能引起觸發(fā)器狀態(tài)變化。3. 觸發(fā)特點和工作波形圖觸發(fā)特點和工作波形圖RSQQ置置0置置1保持保持禁止禁止置置0保持保持直接觸發(fā)抗干擾能力差直接觸發(fā)抗干擾能力差!如如R的窄脈沖的窄脈沖01RSQRSQnn第10頁/共67頁基本基本RS觸發(fā)器的特點觸發(fā)器的特點（1）觸發(fā)器的次態(tài)不僅與輸入信號狀態(tài)有關，而且與觸）觸發(fā)器的次態(tài)不僅與輸入信號狀態(tài)有

9、關，而且與觸發(fā)器的發(fā)器的現(xiàn)態(tài)現(xiàn)態(tài)有關。有關。（2）電路具有兩個穩(wěn)定狀態(tài)，在無外來觸發(fā)信號作用時，）電路具有兩個穩(wěn)定狀態(tài)，在無外來觸發(fā)信號作用時，電路將保持原狀態(tài)不變。電路將保持原狀態(tài)不變。（3）在外加觸發(fā)信號有效時，電路可以觸發(fā)翻轉，實現(xiàn)）在外加觸發(fā)信號有效時，電路可以觸發(fā)翻轉，實現(xiàn)置置0或置或置1。（4）在穩(wěn)定狀態(tài)下兩個輸出端的狀態(tài)和必須是互補關系，）在穩(wěn)定狀態(tài)下兩個輸出端的狀態(tài)和必須是互補關系，即有約束條件。即有約束條件。在數(shù)字電路中，凡根據(jù)輸入信號在數(shù)字電路中，凡根據(jù)輸入信號R、S情況情況的不同，具有的不同，具有置置0、置、置1和保持和保持功能的電路，功能的電路，都稱為都稱為RS觸發(fā)器。

10、觸發(fā)器。第11頁/共67頁 邊沿觸發(fā)：邊沿觸發(fā)：同步信號的邊緣同步信號的邊緣（上升沿、下降沿）實現(xiàn)同步觸發(fā)（上升沿、下降沿）實現(xiàn)同步觸發(fā) 電平觸發(fā)：電平觸發(fā)：電平（高、低電平）實現(xiàn)電平（高、低電平）實現(xiàn)同步觸發(fā)；習慣上稱為同步觸發(fā)；習慣上稱為同同步觸發(fā)（狹義）步觸發(fā)（狹義）。同步信號稱為同步信號稱為時鐘脈沖時鐘脈沖CP（ Clock Pulse），一般為周期性），一般為周期性矩形脈沖。矩形脈沖。6.2 6.2 同步同步RSRS觸發(fā)器觸發(fā)器對于多位二進制信息，需要多個觸發(fā)器同時存儲其每一位。方法是：引入同步信號使觸發(fā)器同步存入數(shù)據(jù)。 觸發(fā)器的狀態(tài)改變時間受同步信號控制的觸發(fā)方式統(tǒng)稱為同觸發(fā)器的狀

11、態(tài)改變時間受同步信號控制的觸發(fā)方式統(tǒng)稱為同步觸發(fā)（廣義）。步觸發(fā)（廣義）。第12頁/共67頁6.2 6.2 同步同步RSRS觸發(fā)器觸發(fā)器CP1時，時，SSRR,nnnQRSQRSQ101RSSRSR0:11RSQRSQCPnn期間有效時鐘信號CP僅控制觸發(fā)器狀態(tài)改變的時間區(qū)間（CP=1）。觸發(fā)器的次態(tài)值由輸入信號R、S和現(xiàn)態(tài)確定。R、S作用的效果受同步信號的控制，故稱為同步輸入信號。1)電路組成和工作原理CP0時，時，觸發(fā)器保持不變。, 1, 11nnQQSR控制信控制信號號受控信號受控信號約束條件 11SRRQSQnn第13頁/共67頁特性方程特性方程 01RSQRSQnnnQ1nQ同步同步

12、RS觸發(fā)器的觸發(fā)器的狀態(tài)表狀態(tài)表CPRS功能CP=1CP0nnQQ1000保持011保持10000保持10011保持10101置110111置111000置011010置01110禁止1111禁止第14頁/共67頁主主要要特特點點2）觸發(fā)特點和波形圖）觸發(fā)特點和波形圖（1）時鐘控制時鐘控制。在。在CP1期間接收輸入信號，期間接收輸入信號，CP0時狀態(tài)保持不變。這是與基本時狀態(tài)保持不變。這是與基本RS觸發(fā)器的顯著不同。觸發(fā)器的顯著不同。（2）R、S之間有約束之間有約束。不能允許出現(xiàn)。不能允許出現(xiàn)R和和S同時為同時為1的的情況，否則會使觸發(fā)器處于不確定的狀態(tài)。情況，否則會使觸發(fā)器處于不確定的狀態(tài)。

13、RSQCPQ保保持持保保持持置置1置置0置置0禁禁止止) 1(01CPRSQRSQnn1.CP=1期間，期間，R、S同時由同時由1變變0，后面的狀態(tài)不確定；，后面的狀態(tài)不確定；2.R=S=1期間，期間，CP由由1變變0，后面的狀態(tài)不確定；后面的狀態(tài)不確定；第15頁/共67頁例例6.1 試分析下圖所示的試分析下圖所示的4位二進制數(shù)碼寄存器的工作原理。位二進制數(shù)碼寄存器的工作原理。解：數(shù)碼從數(shù)據(jù)端解：數(shù)碼從數(shù)據(jù)端D3D2D1D0輸入，從觸發(fā)器的輸入，從觸發(fā)器的Q3Q2Q1Q0輸出，輸出， LD （Laod）是寄存器裝載控制信號，即同步信號。）是寄存器裝載控制信號，即同步信號。iiiiDRDS當當L

14、D=0時，時，4個同步個同步RS觸發(fā)器的觸發(fā)器的Q不變，存儲已裝入的數(shù)據(jù)。不變，存儲已裝入的數(shù)據(jù)。 當當LD=1時，時，輸入數(shù)據(jù)裝載入同步輸入數(shù)據(jù)裝載入同步RS觸發(fā)器。觸發(fā)器。3 , 2 , 1 , 01iDQRSQiniiini第16頁/共67頁同步觸發(fā)器的另一個缺點是同步觸發(fā)器的另一個缺點是直通現(xiàn)象直通現(xiàn)象。當當CP=1時，時，3個觸發(fā)器的輸出完全相同；個觸發(fā)器的輸出完全相同；當當CP=0時，時，3個觸發(fā)器存儲相同的值。個觸發(fā)器存儲相同的值。為了消除直通現(xiàn)象，級聯(lián)觸發(fā)器必須是為了消除直通現(xiàn)象，級聯(lián)觸發(fā)器必須是邊沿觸發(fā)器邊沿觸發(fā)器（見（見6.3節(jié)）。節(jié)）。例如，例如，第17頁/共67頁邊沿邊

15、沿觸發(fā)器觸發(fā)器: 利用同步信號的邊沿（上升沿或下降沿）利用同步信號的邊沿（上升沿或下降沿） 實現(xiàn)同步的觸發(fā)器。實現(xiàn)同步的觸發(fā)器。6.3 6.3 邊沿觸發(fā)器邊沿觸發(fā)器 實現(xiàn)邊沿觸發(fā)的方式有主從型、傳輸延時型和維持阻實現(xiàn)邊沿觸發(fā)的方式有主從型、傳輸延時型和維持阻塞型。塞型。 各種觸發(fā)方式都可以實現(xiàn)不同功能的觸發(fā)器，即各種觸發(fā)方式都可以實現(xiàn)不同功能的觸發(fā)器，即: RS觸發(fā)器觸發(fā)器 JK觸發(fā)器觸發(fā)器 D觸發(fā)器觸發(fā)器 T觸發(fā)器觸發(fā)器 T觸發(fā)器觸發(fā)器 本節(jié)介紹主從型本節(jié)介紹主從型RS觸發(fā)器觸發(fā)器 、傳輸延時型、傳輸延時型JK觸發(fā)器和觸發(fā)器和維持阻塞型維持阻塞型D觸發(fā)器。觸發(fā)器。主從型RS觸發(fā)器傳輸延時型J

16、K觸發(fā)器維持阻塞型D觸發(fā)器第18頁/共67頁主從型主從型RS觸發(fā)器觸發(fā)器工作原理工作原理當當CP=1時，反相器使時，反相器使從（從（S,slave）觸發(fā)器）觸發(fā)器狀態(tài)保持不變；狀態(tài)保持不變；主（主（M,master）觸發(fā)器）觸發(fā)器接接收輸入信號收輸入信號R、S。01RSQRSQnmnm1) 電路組成和工作原理從觸發(fā)器從觸發(fā)器主觸發(fā)器主觸發(fā)器CP反相反相當當CP=0時，時，主觸發(fā)器保持在主觸發(fā)器保持在CP=1期間內接收的信息；期間內接收的信息；同時，從同時，從觸發(fā)器在觸發(fā)器在CP由由1變變0后的短暫時間內接收主觸發(fā)器的狀態(tài)（后的短暫時間內接收主觸發(fā)器的狀態(tài)（CP的的下降沿下降沿）；）；而在而在C

17、P=0的后期不再變化（因主觸發(fā)器不變）。的后期不再變化（因主觸發(fā)器不變）。 1111nmnnmnmnQQQQQnmnQQ nmQRS 01RSQRSQnn第19頁/共67頁特性方程特性方程 01RSQRSQnnnQ1nQ主從主從RS觸發(fā)器的狀態(tài)表觸發(fā)器的狀態(tài)表CPRS功能CP=CP無無nnQQ1無00保持無11保持0000保持0011保持0101置10111置11000置01010置0110禁止111禁止第20頁/共67頁2）電路特點和波形圖）電路特點和波形圖 采用主從控制結構，從根本上解決了輸入信號直接控制采用主從控制結構，從根本上解決了輸入信號直接控制的問題。的問題。但仍然存在著約束問題，

18、即在但仍然存在著約束問題，即在CP1期間，輸入信期間，輸入信號號R和和S不能同時為不能同時為1。CP=1期間接收輸入信號期間接收輸入信號；CP下降沿到來時輸出狀態(tài)下降沿到來時輸出狀態(tài)發(fā)生改變發(fā)生改變。即：主從。即：主從RS觸發(fā)器的輸入數(shù)據(jù)是觸發(fā)器的輸入數(shù)據(jù)是CP=1期間的期間的R、S值，觸發(fā)器的輸出則相對于輸入信號值，觸發(fā)器的輸出則相對于輸入信號延遲延遲到到CP的下的下降沿變化。降沿變化。 在邏輯符號中，用在邏輯符號中，用“”表表示這種延遲作用。示這種延遲作用。 此外，邏輯符號中此外，邏輯符號中CP的的“三角三角”表示邊沿觸發(fā)，小圓表示邊沿觸發(fā)，小圓則進一步指明是下降沿觸發(fā)。則進一步指明是下降

19、沿觸發(fā)。 第21頁/共67頁RSCPQQ保保持持保保持持置置1置置0置置0禁禁止止01RSQRSQnmnmQ,SCP時時Q=QmQm設現(xiàn)態(tài)為設現(xiàn)態(tài)為1不定不定第22頁/共67頁傳輸延時型傳輸延時型JK觸發(fā)器觸發(fā)器 在傳輸延時（在傳輸延時（tpd）內門電路的輸出不能跟隨其輸入變化，）內門電路的輸出不能跟隨其輸入變化，即其輸出具有保持作用。利用門電路的這一保持作用可構成即其輸出具有保持作用。利用門電路的這一保持作用可構成傳輸延時型邊沿觸發(fā)器。傳輸延時型邊沿觸發(fā)器。 2個與非門在傳輸延時內可暫存信息個與非門在傳輸延時內可暫存信息2個與或非門交叉反饋組成個與或非門交叉反饋組成RS觸發(fā)器觸發(fā)器1) 電路

20、組成和工作原理第23頁/共67頁工作原理：工作原理：（1）CP=0時，觸發(fā)器保持不變時，觸發(fā)器保持不變00011RS觸發(fā)器觸發(fā)器111nnnnQQQQ111nnnnQQQQ111（2）時鐘）時鐘CP=1( )時，觸發(fā)器仍然保持不變時，觸發(fā)器仍然保持不變nQJnnnnnQKQQQQ11nKQnnnnnQQJQQQ11(3) 時鐘時鐘CP下降沿到（下降沿到（ ） ，觸發(fā)器狀態(tài)變化，觸發(fā)器狀態(tài)變化000112121LLRSQLLRQSQnnnnnQJLKQL211121nnnnnnnnnnQJQKQJKQLLQKQJQKQQJQ11ttpd:ttpd:ttpd:ttpd:保持保持第24頁/共67頁特

21、性方程：特性方程：nnnQKQJQ1J、K是距是距CP下降沿之下降沿之前前tpd秒的任意邏輯值。秒的任意邏輯值。tpd是納秒級，可以認為是納秒級，可以認為J、K是是CP下降沿前瞬的下降沿前瞬的任意邏輯值任意邏輯值。 JK觸發(fā)器的狀態(tài)表觸發(fā)器的狀態(tài)表對對J、K無約束！無約束！nQ1nQCPJK功能無00保持無11保持0000保持0011保持0100置00110置01001置11011置11101翻轉1110翻轉CP=CP無無nnQQ1nnQQ1:翻轉第25頁/共67頁2）時序圖和觸發(fā)特點）時序圖和觸發(fā)特點只要窄脈沖干擾不只要窄脈沖干擾不出現(xiàn)在出現(xiàn)在CP的下降沿，的下降沿，則不影響觸發(fā)器的則不影響

22、觸發(fā)器的輸出狀態(tài)。輸出狀態(tài)。由本例推廣，傳輸由本例推廣，傳輸延時型邊沿觸發(fā)器延時型邊沿觸發(fā)器抗干擾能力強?？垢蓴_能力強。nnnQKQJQ1（CP=）教材圖有錯第26頁/共67頁3 3）狀態(tài)圖）狀態(tài)圖 狀態(tài)圖是反映時序數(shù)字電路狀態(tài)轉換及狀態(tài)轉換條狀態(tài)圖是反映時序數(shù)字電路狀態(tài)轉換及狀態(tài)轉換條件的圖形，它可以描述時序電路的功能。件的圖形，它可以描述時序電路的功能。 各種觸發(fā)器的功能都可用狀態(tài)圖表示。觸發(fā)器的狀態(tài)圖僅反映其功能，與觸發(fā)方式（工作原理）無關。 例如，JK觸發(fā)器的狀態(tài)： 觸發(fā)器有觸發(fā)器有2個狀態(tài)：個狀態(tài)：0和和1，用圓圈表示；箭頭表示狀態(tài)轉，用圓圈表示；箭頭表示狀態(tài)轉換的方向和一個有效的時

23、鐘（例如，邊沿換的方向和一個有效的時鐘（例如，邊沿JK觸發(fā)器的下降觸發(fā)器的下降沿），旁邊注明狀態(tài)轉換條件。沿），旁邊注明狀態(tài)轉換條件。例如，觸發(fā)器由0態(tài)轉換為1態(tài)的條件是：J=1，K=（0或1）。 nnnQKQJQ1第27頁/共67頁DDQDRQSnn1nQ1）電路結構和工作原理）電路結構和工作原理n1nQQ（1）CP=0時，時，維持阻塞維持阻塞D觸發(fā)器觸發(fā)器（2）在CP的上升沿到與非門基本與非門基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器控制電路控制電路DDDDRS第28頁/共67頁1）電路結構和工作原理）電路結構和工作原理（3）在）在CP=1的后端（的后端（ ）, 維持阻塞保證基本維持阻塞保證基本RS觸發(fā)器的觸發(fā)

24、器的RS端不隨端不隨D端變化，因端變化，因此此Q端不變化。端不變化。維持阻塞維持阻塞D觸發(fā)器觸發(fā)器與非門基本與非門基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器控制電路控制電路DD若若D=01置置0維持維持置置1阻塞阻塞若若D=10置置0阻塞阻塞置置1維持維持DQn1CP=第29頁/共67頁特特 點點:抗干擾能力極強，工作速度很高。抗干擾能力極強，工作速度很高。維持阻塞型維持阻塞型D觸發(fā)器的狀態(tài)表觸發(fā)器的狀態(tài)表nQ表中表中“”表示表示CP由由0跳變?yōu)樘優(yōu)?的上升沿的上升沿;D是是CP上升沿上升沿前瞬的輸入邏輯值。前瞬的輸入邏輯值。1nQCPD功能功能000置置0010置置0101置置1111置置1 在時鐘脈沖在時鐘脈

25、沖CP作用下，作用下，D觸發(fā)器僅具有置觸發(fā)器僅具有置0和置和置1功能，功能，常用于存儲常用于存儲1位二進制碼，故稱為數(shù)碼（位二進制碼，故稱為數(shù)碼（Digit）觸發(fā)器。）觸發(fā)器。DQn1CP=第30頁/共67頁Rd和和Sd：不受時鐘：不受時鐘信號控制復位和置信號控制復位和置位信號。位信號。nQ1nQRdSdCPD功能功能010異步復位異步復位21DDD 101異步置位異步置位00禁止禁止11000置置011010置置011101置置111111置置12）異步復位和置位）異步復位和置位D1和和D2：受時鐘信：受時鐘信號控制的數(shù)據(jù)輸入號控制的數(shù)據(jù)輸入信號。信號。第31頁/共67頁 只要窄脈沖干擾不出

26、現(xiàn)在只要窄脈沖干擾不出現(xiàn)在CP的上升沿，則不影響觸發(fā)器的的上升沿，則不影響觸發(fā)器的輸出狀態(tài)。此外，異步輸入端的作用優(yōu)先（見輸出狀態(tài)。此外，異步輸入端的作用優(yōu)先（見Sd=0處）。處）。由本例推廣，維持阻塞型邊沿觸發(fā)器抗干擾能力強。由本例推廣，維持阻塞型邊沿觸發(fā)器抗干擾能力強。波形圖波形圖DQCPRdSd圖圖第32頁/共67頁6.4 觸發(fā)器邏輯功能的轉換觸發(fā)器邏輯功能的轉換 觸發(fā)器的電路結構確定觸發(fā)方式和實現(xiàn)邏輯功能的原理。 前述章節(jié)已經闡述了用直接觸發(fā)、同步觸發(fā)和邊沿觸發(fā)分別實現(xiàn)RS觸發(fā)器、D觸發(fā)器和JK觸發(fā)器的原理。 本節(jié)首先介紹用維持阻塞D觸發(fā)器轉換為T觸發(fā)器和T觸發(fā)器，然后，闡明“任何一種

27、觸發(fā)方式都可以實現(xiàn)每一種功能的觸發(fā)器”。維持阻塞D觸發(fā)器轉換為T和T觸發(fā)器觸發(fā)器的邏輯功能轉換方法第33頁/共67頁維持阻塞維持阻塞D觸發(fā)器轉換為觸發(fā)器轉換為T和和T觸發(fā)器觸發(fā)器 在有效時鐘作用下，具有觸發(fā)翻轉和保持在有效時鐘作用下，具有觸發(fā)翻轉和保持2種功能的觸發(fā)器種功能的觸發(fā)器稱為稱為T觸發(fā)器；僅具有觸發(fā)翻轉功能的觸發(fā)器稱為觸發(fā)器；僅具有觸發(fā)翻轉功能的觸發(fā)器稱為T觸發(fā)器。觸發(fā)器。用用1個維持阻塞個維持阻塞D觸發(fā)器和觸發(fā)器和1個異或門可組成維持阻塞個異或門可組成維持阻塞T觸發(fā)器。觸發(fā)器。 nQTDnnQTDQ1在CP=時，維持阻塞D觸發(fā)器變化為次態(tài)，第34頁/共67頁nQ1nQ維持阻塞型T觸

28、發(fā)器的狀態(tài)表CPT功能000保持011保持101翻轉110翻轉nnnnQTQTQTQ1T=0：nnQQ1T=1：nnQQ1電路仍然是維持阻塞型觸發(fā)器。即功能轉換不改變觸發(fā)方式！ 當T恒為1時，T觸發(fā)器轉化為T觸發(fā)器，其特性方程為：nnQQ1第35頁/共67頁觸發(fā)器的邏輯功能轉換方法觸發(fā)器的邏輯功能轉換方法例如，將維持阻塞例如，將維持阻塞D觸發(fā)器轉換為維持阻塞觸發(fā)器轉換為維持阻塞JK觸發(fā)器觸發(fā)器 nnQKQJD :令用維持阻塞D觸發(fā)器轉換為其他邏輯功能觸發(fā)器的框圖 ：令J=S、K=R，增加約束RS=0，則JK觸發(fā)器就轉換為RS觸發(fā)器。令J=K=T，則JK觸發(fā)器就轉換為T觸發(fā)器。第36頁/共67頁

29、（1）寫出已有觸發(fā)器和待求觸發(fā)器的特性方程。）寫出已有觸發(fā)器和待求觸發(fā)器的特性方程。（2）變換待求觸發(fā)器的特性方程，使之形式與已有觸發(fā)器的特）變換待求觸發(fā)器的特性方程，使之形式與已有觸發(fā)器的特性方程一致。性方程一致。（3）比較已有和待求觸發(fā)器的特性方程，根據(jù)兩個方程相等的）比較已有和待求觸發(fā)器的特性方程，根據(jù)兩個方程相等的原則求出轉換邏輯。原則求出轉換邏輯。（4）根據(jù)轉換邏輯畫出邏輯電路圖。）根據(jù)轉換邏輯畫出邏輯電路圖。 令已有觸發(fā)器和待求觸發(fā)器的特性方程相等，求出轉換邏輯。令已有觸發(fā)器和待求觸發(fā)器的特性方程相等，求出轉換邏輯。推廣到一般，任何一種觸發(fā)方式（直接觸發(fā)、同步觸發(fā)和推廣到一般，任何

30、一種觸發(fā)方式（直接觸發(fā)、同步觸發(fā)和邊沿觸發(fā)）都可以實現(xiàn)每一種功能的觸發(fā)器。邊沿觸發(fā)）都可以實現(xiàn)每一種功能的觸發(fā)器。 已闡明了：用維持阻塞觸發(fā)方式實現(xiàn)了所有功能的觸發(fā)器！第37頁/共67頁T觸發(fā)器特性方程：觸發(fā)器特性方程：nnnQTQTQ1與與JK觸發(fā)器的特性方程比較，得：觸發(fā)器的特性方程比較，得：TKTJ電電路路圖圖1J C11KTQQCPJK觸發(fā)器觸發(fā)器T觸發(fā)器觸發(fā)器例：將例：將JK觸發(fā)器轉換為觸發(fā)器轉換為T和和T觸發(fā)器觸發(fā)器nnnQKQJQ1JK觸發(fā)器特性方程：觸發(fā)器特性方程：第38頁/共67頁T 觸發(fā)器特性方程：觸發(fā)器特性方程：與與JK觸發(fā)器的特性方程比較，得：觸發(fā)器的特性方程比較，得：

31、11KJ電電路路圖圖1J C11K1QQCPnnQQ1變換變換T觸發(fā)器的特性方程：觸發(fā)器的特性方程：nnnnQQQQ111JK觸發(fā)器觸發(fā)器T觸發(fā)器觸發(fā)器nnnQKQJQ1JK觸發(fā)器特性方程：觸發(fā)器特性方程：第39頁/共67頁TKTJ1.JK觸發(fā)器觸發(fā)器T觸發(fā)器觸發(fā)器11KJ2.JK觸發(fā)器觸發(fā)器T觸發(fā)器觸發(fā)器5.D觸發(fā)器觸發(fā)器T觸發(fā)器觸發(fā)器nQTD6.D觸發(fā)器觸發(fā)器T觸發(fā)器觸發(fā)器nQD DKDJ3.JK觸發(fā)器觸發(fā)器D觸發(fā)器觸發(fā)器RKSJ4.JK觸發(fā)器觸發(fā)器RS觸發(fā)器觸發(fā)器7. D觸發(fā)器觸發(fā)器JK觸發(fā)器觸發(fā)器8.D觸發(fā)器觸發(fā)器RS觸發(fā)器觸發(fā)器nnQKQJDnQRSDTKTJ11KJ第40頁/共67

32、頁9.RS觸發(fā)器觸發(fā)器T觸發(fā)器觸發(fā)器10.RS觸發(fā)器觸發(fā)器T觸發(fā)器觸發(fā)器11. RS觸發(fā)器觸發(fā)器JK觸發(fā)器觸發(fā)器12.RS觸發(fā)器觸發(fā)器D觸發(fā)器觸發(fā)器DRDSnnTQQTRSnnQQRSnnKQQJRS第41頁/共67頁*6.5 觸發(fā)器的觸發(fā)器的動態(tài)特性動態(tài)特性( (略略) )觸發(fā)器由門電路組成，每個門都存在傳輸延時。因此，觸觸發(fā)器由門電路組成，每個門都存在傳輸延時。因此，觸發(fā)器的輸入信號、時鐘信號必須在時間順序上恰當配合，才能發(fā)器的輸入信號、時鐘信號必須在時間順序上恰當配合，才能保證觸發(fā)器穩(wěn)定可靠地實現(xiàn)其邏輯功能。保證觸發(fā)器穩(wěn)定可靠地實現(xiàn)其邏輯功能。觸發(fā)器同步輸入信號與時鐘信號之間的時間關系稱

33、為觸發(fā)觸發(fā)器同步輸入信號與時鐘信號之間的時間關系稱為觸發(fā)器的動態(tài)特性。器的動態(tài)特性。 設每個與非門的傳輸時間為設每個與非門的傳輸時間為tpd。 下面以維持阻塞D觸發(fā)器為例介紹觸發(fā)器的動態(tài)特性。 第42頁/共67頁1 1）數(shù)據(jù)）數(shù)據(jù)建立時間建立時間 tset2 2）數(shù)據(jù)）數(shù)據(jù)保持時間保持時間 th邊沿邊沿 D 觸發(fā)器的觸發(fā)器的 tset 和和 th 均在均在 20 ns 左右。左右。在時鐘有效沿前輸入信號D必須穩(wěn)定的最小時間。 tset=2tpd 在時鐘有效沿后輸入信號D必須保持穩(wěn)定的最小時間。 th=tpd 第43頁/共67頁3) 輸出低電平到高電平的傳輸時間輸出低電平到高電平的傳輸時間tCP

34、HL4) 輸出高電平到低電平的傳輸時間輸出高電平到低電平的傳輸時間tCPLHtCPHL=2tpd 在時鐘有效沿后觸發(fā)器的輸出從低電平變化到高電平的傳輸時間。 在時鐘有效沿后觸發(fā)器的輸出從高電平變化到低電平的傳輸時間。 tCPLH=3tpd5)觸發(fā)器傳輸延遲時間觸發(fā)器傳輸延遲時間tf在時鐘有效沿后輸出狀態(tài)到達穩(wěn)定需要的時間。pdCPHLCPLHftttt3,max第44頁/共67頁6) 時鐘的低電平時間時鐘的低電平時間tCPL和高電平時間和高電平時間tCPH 如果觸發(fā)器的時鐘是上升沿有效，則tCPLtset tCPHtf 如果觸發(fā)器的時鐘是下降沿有效，則tCPHtset tCPLtf 時鐘周期為

35、：TCP = tset + tf。7) 最大時鐘頻率最大時鐘頻率max：在連接為T觸發(fā)器的情況下，觸發(fā)器能正常工作的最高時鐘頻率。max=1/TCP 第45頁/共67頁觸觸 發(fā)發(fā) 器器 小小 結結觸發(fā)器是數(shù)字電路的極其重要的基本單元。觸發(fā)器有兩個觸發(fā)器是數(shù)字電路的極其重要的基本單元。觸發(fā)器有兩個穩(wěn)定狀態(tài)，在外界信號作用下，可以從一個穩(wěn)態(tài)轉變?yōu)榱硪粋€穩(wěn)定狀態(tài)，在外界信號作用下，可以從一個穩(wěn)態(tài)轉變?yōu)榱硪粋€穩(wěn)態(tài)；無外界信號作用時狀態(tài)保持不變。因此，觸發(fā)器可以作穩(wěn)態(tài)；無外界信號作用時狀態(tài)保持不變。因此，觸發(fā)器可以作為二進制存儲單元使用。為二進制存儲單元使用。觸發(fā)器的邏輯功能可以用觸發(fā)器的邏輯功能可以用

36、狀態(tài)表、卡諾圖、特性方程、狀狀態(tài)表、卡諾圖、特性方程、狀態(tài)圖和波形圖態(tài)圖和波形圖等等5種方式來描述。觸發(fā)器的特性方程是表示其邏種方式來描述。觸發(fā)器的特性方程是表示其邏輯功能的重要邏輯函數(shù)，在分析和設計時序電路時常用來作為輯功能的重要邏輯函數(shù)，在分析和設計時序電路時常用來作為判斷電路狀態(tài)轉換的依據(jù)。判斷電路狀態(tài)轉換的依據(jù)。01RSQRSQnnnnnQKQJQ1DQn1nnnQTQTQ1nnQQ1邏輯功能RS觸發(fā)器JK觸發(fā)器D觸發(fā)器T觸發(fā)器T觸發(fā)器特性方程同一種功能的觸發(fā)器，可以用不同的電路結構形式來實現(xiàn)；同一種功能的觸發(fā)器，可以用不同的電路結構形式來實現(xiàn)；反過來，同一種電路結構形式，可以構成具有

37、不同功能的各種類反過來，同一種電路結構形式，可以構成具有不同功能的各種類型觸發(fā)器。型觸發(fā)器。第46頁/共67頁6.6 555定時器定時器的功能定時器組成施密特觸發(fā)器定時器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器定時器組成多諧振蕩器數(shù)字電路需要規(guī)則的脈沖信號：一致的邏輯電平和陡峭的邊沿。獲取規(guī)則的數(shù)字信號通常有兩種途徑： 1。用整形電路把已有的信號整形成數(shù)字信號； 2。通過多諧振蕩電路自激產生脈沖信號。 555定時器不但可以構成整形電路，還可以組成自激振蕩電路。 第47頁/共67頁 555定時器是一種應用十分廣泛的集成組件，有定時器是一種應用十分廣泛的集成組件，有TTL集成電路集成電路和和CMOS集成電路，它們的工作原

38、理和功能相似。集成電路，它們的工作原理和功能相似。 下面以下面以CMOS集成定時器為例介紹集成定時器為例介紹555定時器的原理和應用。定時器的原理和應用。 定時器的功能定時器的功能 電阻分壓器電阻分壓器 比較器比較器RS觸發(fā)器觸發(fā)器反相器和反相器和NMOS管管CC31VCC32V管腳圖管腳圖反相反相同相同相 CH7555電源電壓的最小值為3 V，最大值為18 V，最大功耗為200 mW。 第48頁/共67頁TH（電位）（電位）（電位）（電位）Rd(邏輯電平邏輯電平)OUT(邏輯電平邏輯電平)DIS(NMOS管管)TRIG CH7555的功能的功能 低電平低電平低電平低電平導通導通2VDD/3V

39、DD/3高電平高電平低電平低電平導通導通VDD/3高電平高電平保持保持保持保持2VDD/3VDD/3高電平高電平低電平低電平導通導通VDD/3高電平高電平保持保持保持保持2VDD/3VDD/3高電平高電平低電平低電平導通導通VDD/3高電平高電平保持保持保持保持（2/3）VDD時，時，R=1；所以所以Q=0,或門輸出或門輸出1， NMOS管導通，所以假設不成立，管導通，所以假設不成立， NMOS管管導通導通, Vc=0;Vo=02、 輸入負跳變觸發(fā)脈沖，即輸入負跳變觸發(fā)脈沖，即Vi=0時時，S=1,Q=1,或門輸出或門輸出0， NMOS管截止，管截止，C充電，充電，Vo=1第55頁/共67頁R

40、CevvvTvWTcccWc,)()0()()(RCRCVVVRCTuuuuRCTDDDDDDWccccW1 . 13ln320ln)()()0()(ln暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時間：暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時間：注意：要求輸入脈沖寬度注意：要求輸入脈沖寬度TI小于輸出脈沖寬度小于輸出脈沖寬度Tw。否則，電。否則，電 路轉化為反相器。路轉化為反相器。 邏輯符號邏輯符號第56頁/共67頁2. 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應用 脈沖延遲脈沖延遲 脈沖鑒寬脈沖鑒寬 圖圖：有錯圖：有錯2VDD第57頁/共67頁應用舉例：觸摸定時控制開關應用舉例：觸摸定時控制開關 555定時器構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。定時器構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。 聲音負脈沖聲音負脈沖觸發(fā)觸發(fā)555輸出端輸出輸出端輸出高電平，燈泡（高電平，燈泡（RL）發(fā)光。）發(fā)光。 當暫穩(wěn)態(tài)時間（當暫穩(wěn)態(tài)時間（tW）結束時，）結束時，555輸出端恢復低電平，燈泡熄輸出端恢復低電平，燈泡熄滅。滅。 該觸摸開關可用于夜間定時照明，該觸摸開關可用于夜間定時照明，定時時間可由定時時間可由RC參數(shù)調節(jié)。參數(shù)調節(jié)。（約（約11S）第58頁/共67頁555定時器組成多諧振蕩器定時器組成多諧振蕩器能產生矩形脈沖的自激振蕩電路叫做能產生矩形脈沖的自激振蕩電路叫做多諧振蕩器。多諧振蕩器。 TRIG與TH并聯(lián)，組成施密特