數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)(白靜)第4章ppt課件

1、第四章 集成觸發(fā)器第四章 集成觸發(fā)器4.1 根本RS觸發(fā)器4.2 鐘控觸發(fā)器4.3 主從觸發(fā)器4.4 邊沿觸發(fā)器本章小結(jié)習(xí)題第四章 集成觸發(fā)器4.1 根本根本RS觸發(fā)器觸發(fā)器根本根本RS觸發(fā)器是構(gòu)成其他各種觸發(fā)器的觸發(fā)器是構(gòu)成其他各種觸發(fā)器的根本單元，又稱為置根本單元，又稱為置0-置置1觸發(fā)器，或稱為直觸發(fā)器，或稱為直接置位接置位-復(fù)位觸發(fā)器。復(fù)位觸發(fā)器。 它具有置它具有置0、置、置1和堅(jiān)和堅(jiān)持三種邏輯功能。持三種邏輯功能。 第四章 集成觸發(fā)器4.1.1 根本根本RS觸發(fā)器的電路構(gòu)造與任務(wù)原理觸發(fā)器的電路構(gòu)造與任務(wù)原理1. 電路構(gòu)造與任務(wù)原理電路構(gòu)造與任務(wù)原理根本根本RS觸發(fā)器可由兩個與非門或

2、兩個或非門交叉耦合觸發(fā)器可由兩個與非門或兩個或非門交叉耦合組成。組成。 圖圖4.1(a)是由兩個與非門是由兩個與非門G1和和G2構(gòu)成的根本構(gòu)成的根本RS觸發(fā)觸發(fā)器，它有兩個輸入端器，它有兩個輸入端(或稱鼓勵端或稱鼓勵端)和，兩個輸出端和，兩個輸出端Q和。和。 對應(yīng)的邏輯符號如圖對應(yīng)的邏輯符號如圖4.1(b)所示，輸入端的小圓圈所示，輸入端的小圓圈表示低電平有效。表示低電平有效。 DSDRQ第四章 集成觸發(fā)器圖4.1 用與非門組成的根本RS觸發(fā)器第四章 集成觸發(fā)器任務(wù)原理： (1) 當(dāng)=0，=1時，Q=1和=0，觸發(fā)器置1。(2) 當(dāng)=1，=0時，Q=0和=1，觸發(fā)器置0。(3) 當(dāng)=1，=1時

3、，觸發(fā)器維持原來的形狀不變，原來是1態(tài)還是1態(tài)，原來是0態(tài)仍是0態(tài)。(4) 當(dāng)=0，=0時，Q=1和=1，觸發(fā)器兩輸出端均變?yōu)?。 這個形狀雖然也是一種穩(wěn)定的形狀，但卻不是根本RS觸發(fā)器的正常任務(wù)形狀。 假設(shè)和同時由0變?yōu)?，與非門G1和G2的輸出端都趨向于變?yōu)?。 假設(shè)兩個門的延遲時間不同，變化快慢也不同，延遲時間小的與非門輸出就會先變?yōu)?，這個0又經(jīng)過反響使另一個與非門堅(jiān)持為1。 這種情況導(dǎo)致觸發(fā)器最終形狀不能確定，使我們無法可靠地確定觸發(fā)器將變?yōu)?態(tài)還是1態(tài)，這種情況在正常任務(wù)時是不允許出現(xiàn)的。 故通常兩個輸入端和不能同時為0，換句話說，和中至少要有一個為1，它們應(yīng)滿足約束條件1。 DS

4、DRQDSDRQDSDRDSDRDSQDRDSDRDSDRDSDR第四章 集成觸發(fā)器圖4.2(a)是由兩個或非門G1和G2構(gòu)成的根本RS觸發(fā)器，其邏輯符號如圖4.2(b)所示。 圖4.2和圖4.1所示電路具有一樣的邏輯功能和動作特點(diǎn)，不同之處在于兩個輸入端SD和RD不能同時為1，它們的約束條件為SDRD=0。 讀者可本人分析其任務(wù)原理。 第四章 集成觸發(fā)器圖4.2 由或非門組成的根本RS觸發(fā)器第四章 集成觸發(fā)器2. 電路特點(diǎn)電路特點(diǎn)在根本在根本RS觸發(fā)器電路中，由于不存在控制信號，輸入觸發(fā)器電路中，由于不存在控制信號，輸入信號是直接加到與非門信號是直接加到與非門G1和和G2的輸入端的，只需的輸

5、入端的，只需 或或 發(fā)生變化，都能夠?qū)е掠|發(fā)器的輸出形狀發(fā)生變化。發(fā)生變化，都能夠?qū)е掠|發(fā)器的輸出形狀發(fā)生變化。 這一這一特性稱為直接控制，特性稱為直接控制， 稱為直接置稱為直接置1端或置位端或置位(Set)端；端；稱為直接置稱為直接置0端或復(fù)位端或復(fù)位(Reset)端，它們均是低電平有效。端，它們均是低電平有效。 根本根本RS觸發(fā)器的優(yōu)點(diǎn)是電路構(gòu)造簡單，是構(gòu)成各種時觸發(fā)器的優(yōu)點(diǎn)是電路構(gòu)造簡單，是構(gòu)成各種時鐘觸發(fā)器的根本電路。鐘觸發(fā)器的根本電路。 缺陷是輸出受輸入信號直接控制，缺陷是輸出受輸入信號直接控制，輸入信號有變化，輸出也隨之改動輸入信號有變化，輸出也隨之改動(抗干擾性差抗干擾性差)；輸

6、入信號；輸入信號之間有約束。之間有約束。 DSDRDSDR第四章 集成觸發(fā)器4.1.2 邏輯功能描畫方法邏輯功能描畫方法 觸發(fā)器的邏輯功能可以用它的形狀轉(zhuǎn)移真值表、形狀觸發(fā)器的邏輯功能可以用它的形狀轉(zhuǎn)移真值表、形狀轉(zhuǎn)移方程、形狀轉(zhuǎn)移圖、鼓勵表以及時序圖五種方法來描轉(zhuǎn)移方程、形狀轉(zhuǎn)移圖、鼓勵表以及時序圖五種方法來描畫。畫。 這些描畫方法在本質(zhì)上是一致的，它們之間可以相互這些描畫方法在本質(zhì)上是一致的，它們之間可以相互轉(zhuǎn)換，只需知道其中之一，便可知觸發(fā)器的邏輯功能，而轉(zhuǎn)換，只需知道其中之一，便可知觸發(fā)器的邏輯功能，而且可以很方便地得到其他幾種描畫方法。且可以很方便地得到其他幾種描畫方法。 本節(jié)引見的

7、表示本節(jié)引見的表示方法不僅適用于根本方法不僅適用于根本RS觸發(fā)器，也適用于后述其他各種觸觸發(fā)器，也適用于后述其他各種觸發(fā)器。發(fā)器。 第四章 集成觸發(fā)器1. 形狀轉(zhuǎn)移真值表形狀轉(zhuǎn)移真值表(或稱形狀表、特性表或稱形狀表、特性表)假設(shè)用假設(shè)用Qn表示觸發(fā)器在接納信號之前所處的形狀，稱表示觸發(fā)器在接納信號之前所處的形狀，稱為初態(tài)或現(xiàn)態(tài)，為初態(tài)或現(xiàn)態(tài)，Qn+1表示觸發(fā)器在接納信號之后建立的新表示觸發(fā)器在接納信號之后建立的新的穩(wěn)定輸出形狀，稱為次態(tài)，那么將觸發(fā)器的次態(tài)的穩(wěn)定輸出形狀，稱為次態(tài)，那么將觸發(fā)器的次態(tài)Qn+1與與現(xiàn)態(tài)現(xiàn)態(tài)Qn、輸入信號之間的邏輯關(guān)系用表格方式表示出來，、輸入信號之間的邏輯關(guān)系用表

8、格方式表示出來，這種表格就稱為形狀轉(zhuǎn)移真值表。這種表格就稱為形狀轉(zhuǎn)移真值表。 它們與組合電路的真值它們與組合電路的真值表類似，不同的是觸發(fā)器的次態(tài)表類似，不同的是觸發(fā)器的次態(tài)Qn+1不僅與輸入信號有關(guān)，不僅與輸入信號有關(guān)，還與它的現(xiàn)態(tài)還與它的現(xiàn)態(tài)Qn有關(guān)，這正表達(dá)了時序電路的特點(diǎn)。有關(guān)，這正表達(dá)了時序電路的特點(diǎn)。 根本根本RS觸發(fā)器的形狀轉(zhuǎn)移真值表如表觸發(fā)器的形狀轉(zhuǎn)移真值表如表4.1所示，表所示，表4.2是是它的簡化表。它的簡化表。 從形狀轉(zhuǎn)移真值表中可以清楚地看出觸發(fā)器從形狀轉(zhuǎn)移真值表中可以清楚地看出觸發(fā)器在不同輸入信號下形狀轉(zhuǎn)移的規(guī)律。在不同輸入信號下形狀轉(zhuǎn)移的規(guī)律。 第四章 集成觸發(fā)器第

9、四章 集成觸發(fā)器第四章 集成觸發(fā)器2. 形狀轉(zhuǎn)移方程形狀轉(zhuǎn)移方程(或稱形狀方程、特性方程、次態(tài)方程或稱形狀方程、特性方程、次態(tài)方程)描畫觸發(fā)器邏輯功能的函數(shù)表達(dá)式稱為形狀轉(zhuǎn)移方程。描畫觸發(fā)器邏輯功能的函數(shù)表達(dá)式稱為形狀轉(zhuǎn)移方程。 由表由表4.1畫出其卡諾圖的方式，如圖畫出其卡諾圖的方式，如圖4.3所示，經(jīng)過化簡后可所示，經(jīng)過化簡后可得形狀轉(zhuǎn)移方程得形狀轉(zhuǎn)移方程(4-1)1DDDD1RSQRSQnn式中的約束條件=1表示和總有一個為1或都為1，或者說和不允許同時為0。 DDRSDRDSDRDS第四章 集成觸發(fā)器圖4.3 根本RS觸發(fā)器Qn+1的卡諾圖第四章 集成觸發(fā)器3. 形狀轉(zhuǎn)移圖形狀轉(zhuǎn)移圖形

10、狀轉(zhuǎn)移圖是用圖形方式來描畫觸發(fā)器的形狀轉(zhuǎn)移規(guī)形狀轉(zhuǎn)移圖是用圖形方式來描畫觸發(fā)器的形狀轉(zhuǎn)移規(guī)律。律。 圖圖4.4為根本為根本RS觸發(fā)器的形狀轉(zhuǎn)移圖。觸發(fā)器的形狀轉(zhuǎn)移圖。 圖中兩個圓圈圖中兩個圓圈分別表示觸發(fā)器的兩個穩(wěn)定形狀：分別表示觸發(fā)器的兩個穩(wěn)定形狀：0態(tài)和態(tài)和1態(tài)；箭頭表示在態(tài)；箭頭表示在輸入信號作用下形狀轉(zhuǎn)移的方向；箭頭旁的標(biāo)注表示轉(zhuǎn)移輸入信號作用下形狀轉(zhuǎn)移的方向；箭頭旁的標(biāo)注表示轉(zhuǎn)移條件。條件。 第四章 集成觸發(fā)器圖4.4 根本RS觸發(fā)器形狀轉(zhuǎn)移圖第四章 集成觸發(fā)器4. 鼓勵表鼓勵表(或稱驅(qū)動表或稱驅(qū)動表)將形狀轉(zhuǎn)移圖中的各種形狀轉(zhuǎn)移和所需的輸入條件以將形狀轉(zhuǎn)移圖中的各種形狀轉(zhuǎn)移和所需的

11、輸入條件以表格的方式表示出來，就得到鼓勵表，如表表格的方式表示出來，就得到鼓勵表，如表4.3所示。所示。 第四章 集成觸發(fā)器5. 波形圖波形圖任務(wù)波形圖又稱時序圖，它反映了觸發(fā)器的輸出形狀任務(wù)波形圖又稱時序圖，它反映了觸發(fā)器的輸出形狀隨時間和輸入信號變化的規(guī)律，是實(shí)驗(yàn)中可察看到的波形。隨時間和輸入信號變化的規(guī)律，是實(shí)驗(yàn)中可察看到的波形。 如圖如圖4.5所示為根本所示為根本RS觸發(fā)器的輸出觸發(fā)器的輸出Q和的任務(wù)波形圖，和的任務(wù)波形圖，其中虛線部分是其中虛線部分是 和和 端的鼓勵信號同時由端的鼓勵信號同時由0變?yōu)樽優(yōu)?時，觸時，觸發(fā)器能夠?yàn)榘l(fā)器能夠?yàn)?、也能夠?yàn)?、也能夠?yàn)?的不確定形狀。的不確定形

12、狀。 DRDSQ第四章 集成觸發(fā)器圖4.5 根本RS觸發(fā)器任務(wù)波形第四章 集成觸發(fā)器4.2 鐘鐘 控控 觸觸 發(fā)發(fā) 器器根本根本RS觸發(fā)器的動作特點(diǎn)是輸入信號直接控觸發(fā)器的動作特點(diǎn)是輸入信號直接控制觸發(fā)器的形狀轉(zhuǎn)移。制觸發(fā)器的形狀轉(zhuǎn)移。 在實(shí)踐運(yùn)用中，不希望觸在實(shí)踐運(yùn)用中，不希望觸發(fā)器的形狀隨輸入信號的變化立刻發(fā)生變化，而是發(fā)器的形狀隨輸入信號的變化立刻發(fā)生變化，而是在一個一致的控制信號下發(fā)生形狀轉(zhuǎn)移。在一個一致的控制信號下發(fā)生形狀轉(zhuǎn)移。 這個控這個控制信號稱為時鐘脈沖制信號稱為時鐘脈沖(Clock Pulse，CP)，它是一串，它是一串周期性的矩形波。周期性的矩形波。 所謂鐘控觸發(fā)器，是在根

13、本所謂鐘控觸發(fā)器，是在根本RS觸發(fā)器的根底觸發(fā)器的根底上添加一個輸入控制電路上添加一個輸入控制電路(或稱觸發(fā)引導(dǎo)電路或稱觸發(fā)引導(dǎo)電路)，輸，輸入端運(yùn)用鼓勵輸入和時鐘脈沖輸入。入端運(yùn)用鼓勵輸入和時鐘脈沖輸入。 鼓勵輸入決鼓勵輸入決議觸發(fā)器形狀轉(zhuǎn)移，時鐘脈沖決議轉(zhuǎn)移時辰。議觸發(fā)器形狀轉(zhuǎn)移，時鐘脈沖決議轉(zhuǎn)移時辰。 鐘鐘控觸發(fā)器抑制了根本控觸發(fā)器抑制了根本RS觸發(fā)器的一些缺乏，因此觸發(fā)器的一些缺乏，因此出現(xiàn)了鐘控出現(xiàn)了鐘控RS、鐘控、鐘控D、鐘控、鐘控JK、鐘控、鐘控T等各種邏等各種邏輯功能的觸發(fā)器，但由于仍存在空翻等問題，其實(shí)輯功能的觸發(fā)器，但由于仍存在空翻等問題，其實(shí)踐運(yùn)用價值不大，本節(jié)只引見鐘控

14、踐運(yùn)用價值不大，本節(jié)只引見鐘控RS和鐘控和鐘控D觸發(fā)觸發(fā)器。器。 第四章 集成觸發(fā)器4.2.1 鐘控鐘控RS觸發(fā)器觸發(fā)器1. 電路構(gòu)造與任務(wù)原理電路構(gòu)造與任務(wù)原理鐘控鐘控RS觸發(fā)器的電路構(gòu)造如圖觸發(fā)器的電路構(gòu)造如圖4.6(a)所示。所示。 它是由與它是由與非門非門G1和和G2構(gòu)成的根本構(gòu)成的根本RS觸發(fā)器和由與非門觸發(fā)器和由與非門G3和和G4構(gòu)成構(gòu)成的輸入控制電路兩部分組成的。的輸入控制電路兩部分組成的。 其邏輯符號如圖其邏輯符號如圖4.6(b)所所示，框內(nèi)的示，框內(nèi)的C1表示表示CP是編號為是編號為1的一個控制信號。的一個控制信號。 1S和和1R表示受表示受C1控制的兩個輸入信號，只需在控制

15、的兩個輸入信號，只需在C1為有效電平為有效電平(C1= 1)時，時，1S和和1R信號才干起作用。信號才干起作用。 框圖外部的框圖外部的CP輸入端處沒輸入端處沒有小圓圈表示以高電平為有效信號；假設(shè)有小圓圈，那么有小圓圈表示以高電平為有效信號；假設(shè)有小圓圈，那么表示表示CP低電平有效。低電平有效。 第四章 集成觸發(fā)器圖4.6 鐘控RS觸發(fā)器第四章 集成觸發(fā)器任務(wù)原理： (1) 當(dāng)CP=0時，門G3和G4被封鎖，此時不論輸入信號R和S如何變化，根本RS觸發(fā)器輸入 和 全為1，從而使觸發(fā)器形狀Q堅(jiān)持不變。 (2) 當(dāng)CP=1時，門G3和G4被翻開，輸入信號R和S可以使觸發(fā)器形狀發(fā)生變化，且與根本RS觸

16、發(fā)器具有一樣的邏輯功能。 此時，。 RRDSSDDSDR第四章 集成觸發(fā)器2. 邏輯功能邏輯功能(1) 由根本由根本RS觸發(fā)器的形狀轉(zhuǎn)移方程式觸發(fā)器的形狀轉(zhuǎn)移方程式(4-1)，可以得到，可以得到鐘控鐘控RS觸發(fā)器的形狀轉(zhuǎn)移方程：觸發(fā)器的形狀轉(zhuǎn)移方程：當(dāng)當(dāng)CP=1時，時，nQRS (4-2)nnQRSQDD11DDRSRSRS0RS當(dāng)CP=0時，Qn+1=Qn式中，RS=0為約束條件，表示R和S總有一個為0或都為0，或者說R和S不允許同時為1。 (2) 由形狀轉(zhuǎn)移方程可以得到在CP=1時，鐘控RS觸發(fā)器的形狀轉(zhuǎn)移真值表4.4、鼓勵表4.5及形狀轉(zhuǎn)移圖4.7。 第四章 集成觸發(fā)器第四章 集成觸發(fā)器

17、第四章 集成觸發(fā)器圖4.7 鐘控RS觸發(fā)器形狀轉(zhuǎn)移圖第四章 集成觸發(fā)器(3) 任務(wù)波形圖如圖4.8所示。 圖4.8 鐘控RS觸發(fā)器任務(wù)波形第四章 集成觸發(fā)器波形圖4.8中虛線部分是由于輸入信號R、S同時由1變?yōu)?時，和同時由0變?yōu)?，結(jié)果使觸發(fā)器的輸出Q和形狀不確定。 3. 電路特點(diǎn)鐘控RS觸發(fā)器的優(yōu)點(diǎn)是處理了根本RS觸發(fā)器的直接觸發(fā)問題，缺陷是對鼓勵信號的取值仍有限制，不允許S、R同時為1，否那么會使邏輯形狀發(fā)生混亂。 DRDSQ第四章 集成觸發(fā)器4.2.2 鐘控鐘控D觸發(fā)器觸發(fā)器鐘控鐘控D觸發(fā)器的電路構(gòu)造如圖觸發(fā)器的電路構(gòu)造如圖4.9(a)所示。所示。 由圖可知，由圖可知，它是把鐘控它是把

18、鐘控RS觸發(fā)器的觸發(fā)器的S端改為端改為D端，端，R端的信號由端的信號由D端經(jīng)端經(jīng)與非門與非門G3反相后引入，這樣就構(gòu)成了鐘控反相后引入，這樣就構(gòu)成了鐘控D觸發(fā)器。觸發(fā)器。 其邏其邏輯符號如圖輯符號如圖4.9(b)所示。所示。 第四章 集成觸發(fā)器圖4.9 鐘控D觸發(fā)器第四章 集成觸發(fā)器由圖4.9(a)可知： (1) 當(dāng)CP=0時，門G3和G4被封鎖，和全為1，觸發(fā)器形狀Q維持不變。 (2) 當(dāng)CP=1時，門G3和G4被翻開，=D，觸發(fā)器形狀將發(fā)生轉(zhuǎn)移。 由根本RS觸發(fā)器的形狀轉(zhuǎn)移方程式(4-1)，可以得到鐘控D觸發(fā)器的形狀轉(zhuǎn)移方程：當(dāng)CP=1時，DRDSDSDDR(4-3)nnQRSQDD1DD

19、QDn11DDDDRS第四章 集成觸發(fā)器當(dāng)CP=0時，Qn+1=Qn式中，由于和恰好互補(bǔ)，約束條件一直滿足，該觸發(fā)器處理了R、S之間有約束的問題。 由形狀轉(zhuǎn)移方程式(4-3)可以得到在CP=1時，鐘控D觸發(fā)器的形狀轉(zhuǎn)移真值表4.6、 鼓勵表4.7及形狀轉(zhuǎn)移圖4.10。 DRDS第四章 集成觸發(fā)器第四章 集成觸發(fā)器圖4.10 鐘控D觸發(fā)器形狀轉(zhuǎn)移圖第四章 集成觸發(fā)器由于D觸發(fā)器的下一個形狀一直和D輸入一致，因此，又稱D觸發(fā)器為D鎖存器或延遲觸發(fā)器。 D觸發(fā)器沒有輸出不確定的情況，因此輸入信號不受限制，而且數(shù)據(jù)輸入端只需一個，可以方便地鎖存1位二進(jìn)制數(shù)。 第四章 集成觸發(fā)器4.2.3 鐘控觸發(fā)方式

20、的空翻景象鐘控觸發(fā)方式的空翻景象鐘控觸發(fā)方式即電位鐘控觸發(fā)方式即電位(或電平或電平)觸發(fā)方式，其任務(wù)特性是：觸發(fā)方式，其任務(wù)特性是：當(dāng)時鐘控制信號在某一種電平值期間當(dāng)時鐘控制信號在某一種電平值期間(上述鐘控觸發(fā)器中，上述鐘控觸發(fā)器中，CP=0)時，觸發(fā)器不接受輸入鼓勵信號，形狀堅(jiān)持不變，此時，觸發(fā)器不接受輸入鼓勵信號，形狀堅(jiān)持不變，此時稱時鐘信號無效；當(dāng)時鐘控制信號在另外一種電平值期時稱時鐘信號無效；當(dāng)時鐘控制信號在另外一種電平值期間間(上述鐘控觸發(fā)器中，上述鐘控觸發(fā)器中，CP=1)時，觸發(fā)器接受輸入鼓勵信時，觸發(fā)器接受輸入鼓勵信號，形狀發(fā)生轉(zhuǎn)移，此時稱時鐘信號有效。號，形狀發(fā)生轉(zhuǎn)移，此時稱時

21、鐘信號有效。 這種電位觸發(fā)方式部分處理了直接控制問題，但會產(chǎn)這種電位觸發(fā)方式部分處理了直接控制問題，但會產(chǎn)生多次空翻景象。生多次空翻景象。 第四章 集成觸發(fā)器所謂空翻，就是在有效的時鐘電平(CP=1或0)期間，輸入信號有多次變化時，觸發(fā)器的形狀發(fā)生了兩次或兩次以上變化的景象。 空翻景象的發(fā)生闡明觸發(fā)器形狀改動曾經(jīng)不能嚴(yán)厲地按時鐘脈沖的節(jié)拍進(jìn)展，對觸發(fā)器來說，空翻意味著失控，空翻景象是時序邏輯電路的一種險(xiǎn)象。 為了防止空翻，保證每來一個CP脈沖觸發(fā)器僅發(fā)生一次翻轉(zhuǎn)，必需嚴(yán)厲限制CP的脈寬，普通約限制在三個門的傳輸延遲時間和之內(nèi)，顯然，這種要求是極為苛刻的。 另外，運(yùn)用鐘控觸發(fā)器時，應(yīng)把數(shù)據(jù)輸入信

22、號的變化安排在CP的無效電平期間，而在CP的有效電平期間堅(jiān)持不變。 當(dāng)然，還可以采用目前運(yùn)用較多、性能較好的其他電路構(gòu)造的觸發(fā)器。 第四章 集成觸發(fā)器4.3 主主 從從 觸觸 發(fā)發(fā) 器器 主從觸發(fā)器是在電位觸發(fā)方式的鐘控觸發(fā)器根主從觸發(fā)器是在電位觸發(fā)方式的鐘控觸發(fā)器根底上設(shè)計(jì)出的。底上設(shè)計(jì)出的。 為了防止鐘控觸發(fā)器的多次空翻為了防止鐘控觸發(fā)器的多次空翻景象，方法之一是將兩個鐘控觸發(fā)器串接，并使兩景象，方法之一是將兩個鐘控觸發(fā)器串接，并使兩個觸發(fā)器交替地任務(wù)，從而構(gòu)成一個主從構(gòu)造式的個觸發(fā)器交替地任務(wù)，從而構(gòu)成一個主從構(gòu)造式的觸發(fā)器觸發(fā)器(Master-Slave Flip-Flop)。 第四章

23、 集成觸發(fā)器4.3.1 主從主從RS觸發(fā)器觸發(fā)器1. 電路構(gòu)造與任務(wù)原理電路構(gòu)造與任務(wù)原理主從主從RS觸發(fā)器的電路構(gòu)造如圖觸發(fā)器的電路構(gòu)造如圖4.11(a)所示。所示。 它是由兩它是由兩個圖個圖4.6(a)所示的鐘控所示的鐘控RS觸發(fā)器級聯(lián)而成，前一個由與非門觸發(fā)器級聯(lián)而成，前一個由與非門G5、G6、G7和和G8構(gòu)成的觸發(fā)器稱為主觸發(fā)器；后一個由構(gòu)成的觸發(fā)器稱為主觸發(fā)器；后一個由與非門與非門G1、G2、G3和和G4構(gòu)成的觸發(fā)器稱為從觸發(fā)器，二構(gòu)成的觸發(fā)器稱為從觸發(fā)器，二者分別受互補(bǔ)的時鐘脈沖控制。者分別受互補(bǔ)的時鐘脈沖控制。 主觸發(fā)器的輸入主觸發(fā)器的輸入R、S即是即是主從主從RS觸發(fā)器的輸入，

24、主觸發(fā)器的輸出觸發(fā)器的輸入，主觸發(fā)器的輸出Q主和主和 是從觸發(fā)是從觸發(fā)器的輸入，從觸發(fā)器的輸出器的輸入，從觸發(fā)器的輸出Q和即是主從和即是主從RS觸發(fā)器的輸觸發(fā)器的輸出。出。 主QQ第四章 集成觸發(fā)器圖4.11 主從RS觸發(fā)器第四章 集成觸發(fā)器任務(wù)原理：(1) 當(dāng)CP=1時，主觸發(fā)器翻開并接納輸入信號，Q主受控于R、S，按鐘控RS觸發(fā)器的邏輯功能改動形狀，而從觸發(fā)器被封鎖，因此觸發(fā)器形狀堅(jiān)持不變。 (2) 在CP由1負(fù)跳變至0時辰(CP的下降沿)，主觸發(fā)器被封鎖，形狀堅(jiān)持不變；從觸發(fā)器翻開，按在這一時辰主觸發(fā)器的形狀翻轉(zhuǎn)。 當(dāng)CP=0后，主觸發(fā)器仍被封鎖，不再接納輸入信號。 因此主從RS觸發(fā)器輸

25、出形狀的改動只能發(fā)生在CP下降沿時辰，從而不會產(chǎn)生空翻景象。 但由于主觸發(fā)器本身是鐘控RS觸發(fā)器，所以在CP=1期間Q主的形狀仍會隨R、S形狀的變化而多次改動。 第四章 集成觸發(fā)器假設(shè)滿足在CP=1期間R、S堅(jiān)持不變，主從RS觸發(fā)器的次態(tài)方程可以表示為CPQRSQnn10RS式中，CP表示觸發(fā)器形狀的改動發(fā)生在時鐘的下降沿；RS=0為約束條件，表示R和S不能同時為1。 第四章 集成觸發(fā)器假設(shè)在CP=1期間輸入R和S發(fā)生了變化，那么需求先按鐘控RS觸發(fā)器的功能做出CP =1期間Q主的全部波形，確定CP下降沿前一時辰Q主的形狀，從而才干確定觸發(fā)器在這一時辰的轉(zhuǎn)移。 主從RS觸發(fā)器的邏輯符號如圖4.

26、11(b)所示。 圖中 “是輸出端延遲符號，表示主從觸發(fā)器輸出形狀的變化發(fā)生在CP的下降沿，滯后于主觸發(fā)器接納輸入信號的時辰。 C1控制輸入端既無小圓圈，也無動態(tài)輸入符號“。 第四章 集成觸發(fā)器2. 邏輯功能邏輯功能主從主從RS觸發(fā)器的形狀轉(zhuǎn)移真值表如表觸發(fā)器的形狀轉(zhuǎn)移真值表如表4.8所示。所示。 第四章 集成觸發(fā)器第四章 集成觸發(fā)器【例【例4-1】 主從主從RS觸發(fā)器的輸入端波形觸發(fā)器的輸入端波形CP、R和和S如圖如圖4.12所示，試畫出所示，試畫出Q的任務(wù)波形。的任務(wù)波形。 設(shè)觸發(fā)器的初始形狀設(shè)觸發(fā)器的初始形狀Q=0。 解：解： 在在CP=1期間，根據(jù)期間，根據(jù)R、S的形狀可畫出的形狀可畫

27、出Q主的電主的電壓波形。壓波形。 根據(jù)根據(jù)CP下降沿到達(dá)時下降沿到達(dá)時Q主的形狀即可畫出主的形狀即可畫出Q的的電壓波形。電壓波形。 由圖可見，在第由圖可見，在第3個個CP=1期間，期間，Q主的形狀改動主的形狀改動了兩次，但輸出端了兩次，但輸出端Q的形狀并沒有改動。的形狀并沒有改動。 第四章 集成觸發(fā)器圖4.12 例4-1主從RS觸發(fā)器任務(wù)波形第四章 集成觸發(fā)器4.3.2 主從主從JK觸發(fā)器觸發(fā)器1. 電路構(gòu)造與任務(wù)原理電路構(gòu)造與任務(wù)原理為理處理主從為理處理主從RS觸發(fā)器在觸發(fā)器在CP=1期間，輸入信號期間，輸入信號R、S不能同時為不能同時為“1這一問題，在主從這一問題，在主從RS觸發(fā)器的觸發(fā)器

28、的Q和端分和端分別引回兩條反響線至輸入端，這樣構(gòu)成的電路稱為主從別引回兩條反響線至輸入端，這樣構(gòu)成的電路稱為主從JK觸發(fā)器，如圖觸發(fā)器，如圖4.13(a)所示，其邏輯符號如圖所示，其邏輯符號如圖4.13(b)所示。所示。 任務(wù)原理：任務(wù)原理：(1) 當(dāng)當(dāng)J=K=0時，由于門時，由于門G7、G8的輸出均為的輸出均為1，主觸發(fā)，主觸發(fā)器不會發(fā)生翻轉(zhuǎn)，從觸發(fā)器也就不會翻轉(zhuǎn)，觸發(fā)器堅(jiān)持原器不會發(fā)生翻轉(zhuǎn)，從觸發(fā)器也就不會翻轉(zhuǎn)，觸發(fā)器堅(jiān)持原形狀不變，即形狀不變，即Qn+1=Qn。 Q第四章 集成觸發(fā)器(2) 當(dāng)J=0，K=1時，門G7為1，CP=1時主觸發(fā)器置0，從觸發(fā)器在CP下降沿后也跟著置0，即Qn+

29、1=0。 (3) 當(dāng)J=1，K=0時，門G8為1，CP=1時主觸發(fā)器置1，從觸發(fā)器在CP下降沿后也跟著置1，即Qn+1=1。 (4) 當(dāng)J=K=1時，假設(shè)此時Qn=0，門G8的輸出為1，CP=1時僅G7輸出低電平，Q主=1，即置1，CP下降沿后從觸發(fā)器也跟著置1，Qn+1=1；假設(shè)此時Qn=1，門G7的輸出為1，CP=1時僅G8輸出低電平，Q主=0，即置0，CP下降沿后從觸發(fā)器也跟著置0，Qn+1=0。 由此可知，當(dāng)J=K=1時，Qn+1的形狀與Qn的形狀正好相反，即Qn+1= 。 nQ第四章 集成觸發(fā)器圖4.13 主從JK觸發(fā)器第四章 集成觸發(fā)器2. 邏輯功能邏輯功能由上述分析即可得到主從由

30、上述分析即可得到主從JK觸發(fā)器的形狀轉(zhuǎn)移真值表，觸發(fā)器的形狀轉(zhuǎn)移真值表，如表如表4.9所示，表所示，表4.10是其簡化的真值表。是其簡化的真值表。 與主從與主從RS觸發(fā)器觸發(fā)器對比可知，主從對比可知，主從JK觸發(fā)器消除了對輸入信號的約束條件，觸發(fā)器消除了對輸入信號的約束條件，具有堅(jiān)持、置具有堅(jiān)持、置0、置、置1和翻轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)4種功能。種功能。第四章 集成觸發(fā)器第四章 集成觸發(fā)器主從JK觸發(fā)器形狀轉(zhuǎn)移圖如圖4.14所示，鼓勵表見表4.11。 圖4.14 主從JK觸發(fā)器形狀轉(zhuǎn)移圖第四章 集成觸發(fā)器第四章 集成觸發(fā)器假設(shè)滿足在CP=1期間J、K值不變，由表4.9可以得到主從JK觸發(fā)器的形狀方程，化簡后

31、得到：CPQKQJQnnn1上式闡明： 輸出形狀變化的時辰在時鐘的下降沿。 輸出形狀如何變化，由時鐘CP下降沿到來前一瞬間的J、K值按JK觸發(fā)器的形狀方程來決議。 綜上所述，主從JK觸發(fā)器的任務(wù)特點(diǎn)是：當(dāng)CP=1時，可按JK觸發(fā)器的特性來決議主觸發(fā)器的形狀，然后在CP下降沿時辰從觸發(fā)器的輸出才改動一次形狀。 第四章 集成觸發(fā)器3. 主從主從JK觸發(fā)器主觸發(fā)器的一次翻轉(zhuǎn)景象觸發(fā)器主觸發(fā)器的一次翻轉(zhuǎn)景象主從主從JK觸發(fā)器雖然防止了空翻景象，但還存在一次翻觸發(fā)器雖然防止了空翻景象，但還存在一次翻轉(zhuǎn)景象，這種景象能夠會使觸發(fā)器產(chǎn)生錯誤動作，因此限轉(zhuǎn)景象，這種景象能夠會使觸發(fā)器產(chǎn)生錯誤動作，因此限制了它

32、的運(yùn)用。制了它的運(yùn)用。 所謂一次翻轉(zhuǎn)景象，是指在所謂一次翻轉(zhuǎn)景象，是指在CP=1期間，主觸發(fā)器接納期間，主觸發(fā)器接納了輸入鼓勵信號發(fā)生一次翻轉(zhuǎn)后，其形狀就不斷堅(jiān)持不變，了輸入鼓勵信號發(fā)生一次翻轉(zhuǎn)后，其形狀就不斷堅(jiān)持不變，不再隨輸入鼓勵信號不再隨輸入鼓勵信號J、K的變化而變化。的變化而變化。 第四章 集成觸發(fā)器產(chǎn)生一次翻轉(zhuǎn)的緣由：由于主從JK觸發(fā)器的互補(bǔ)輸出Q和反響回G8、G7門的輸入端，使得在CP=1期間，假設(shè)Qn=0，當(dāng)有鼓勵信號J=1使Q主變?yōu)?后，如有信號K=1出現(xiàn)，即J、K均為1，由于Qn=0的存在，不能使Q主再前往0，因此，在Qn=0時主觸發(fā)器只能接受置1信號；同理，假設(shè)Qn=1，在

33、CP=1期間，主觸發(fā)器的形狀只能接受置0信號。 其結(jié)果就是在CP=1 期間主觸發(fā)器只能夠翻轉(zhuǎn)一次，一旦翻轉(zhuǎn)了就不會回到原來的形狀。 在主從RS觸發(fā)器中，由于沒有Q和端接回輸入端的反響線，因此在CP=1期間，主觸發(fā)器的形狀會隨著R、S的多次變化而多次翻轉(zhuǎn)。 QQ第四章 集成觸發(fā)器一次翻轉(zhuǎn)對觸發(fā)器的影響：由于主觸發(fā)器發(fā)生一次翻轉(zhuǎn)后，不能及時反映輸入信號的后續(xù)變化，而從觸發(fā)器的形狀在CP下降沿到來時與主觸發(fā)器的形狀一樣，因此，將使得從觸發(fā)器的形狀與輸入信號之間的關(guān)系與主從JK觸發(fā)器形狀方程描畫的結(jié)果不一致。 JK觸發(fā)器運(yùn)用時的要求：為了使CP下降時JK觸發(fā)器的輸出值和當(dāng)時的J、K信號一致，運(yùn)用時必需

34、嚴(yán)厲限制在CP=1的期間J、K信號不變化。 但實(shí)踐上由于干擾信號的影響，主從觸發(fā)器的一次翻轉(zhuǎn)景象仍會使觸發(fā)器產(chǎn)生錯誤動作，因此主從JK觸發(fā)器數(shù)據(jù)輸入端抗干擾才干較弱。 為了減少接納干擾的時機(jī)，要求CP=1的寬度盡能夠窄。 第四章 集成觸發(fā)器【例【例4-2】 主從主從JK觸發(fā)器的輸入波形觸發(fā)器的輸入波形CP、J和和K如圖如圖4.15所示，試畫出輸出端所示，試畫出輸出端Q的任務(wù)波形。的任務(wù)波形。 設(shè)觸發(fā)器的初始形設(shè)觸發(fā)器的初始形狀狀Q=0。 解：解：(1) 根據(jù)根據(jù)CP=1期間，期間，J、K的形狀可畫出的形狀可畫出Q主的電壓主的電壓波形。波形。 (2) 根據(jù)根據(jù)CP下降沿到達(dá)時下降沿到達(dá)時Q主的形

35、狀即可畫出主的形狀即可畫出Q的電壓的電壓波形。波形。 由圖可見，在第由圖可見，在第2、3、5個個CP=1期間，期間，J、K發(fā)生了發(fā)生了變化，導(dǎo)致主觸發(fā)器發(fā)生一次翻轉(zhuǎn)景象，使輸出端變化，導(dǎo)致主觸發(fā)器發(fā)生一次翻轉(zhuǎn)景象，使輸出端Q的形狀的形狀與形狀轉(zhuǎn)移方程描畫的結(jié)果不一致。與形狀轉(zhuǎn)移方程描畫的結(jié)果不一致。 第四章 集成觸發(fā)器圖4.15 例4-2主從JK觸發(fā)器任務(wù)波形第四章 集成觸發(fā)器4. 異步置異步置0和異步置和異步置1圖圖4.16(a)所示為具有異步置所示為具有異步置0(或稱異步復(fù)位或稱異步復(fù)位)端和端和異步置異步置1(或稱異步置位或稱異步置位)端的主從端的主從JK觸發(fā)器電路構(gòu)造。觸發(fā)器電路構(gòu)造。

36、 其對應(yīng)的邏輯符號如圖其對應(yīng)的邏輯符號如圖4.16(b)所示，異步置所示，異步置0端和異步置端和異步置1端的小圓圈表示低電平或負(fù)脈沖有效。端的小圓圈表示低電平或負(fù)脈沖有效。 DRDS第四章 集成觸發(fā)器圖4.16 具有 和 的主從JK觸發(fā)器DRDS第四章 集成觸發(fā)器所謂異步是指其操作不受CP控制，也就是說，和的優(yōu)先權(quán)高于時鐘CP，不論CP和鼓勵輸入信號此時處于何種形狀，只需為有效電平0(為無效電平1)，觸發(fā)器就被直接置0；只需為有效電平0(為無效電平1)，觸發(fā)器就被直接置1。 為此，在和上加了下標(biāo)D(Direct)。 在邏輯符號的方框內(nèi)，對應(yīng)和的引線處只寫“R和“S，表示它們不受C1(即CP)的

37、控制。 只需當(dāng)和均為無效電平1時，CP和鼓勵輸入信號才起作用。 DRDSDRDRDSDSDSDRDSDRDSDR第四章 集成觸發(fā)器由圖4.16(a)可見，當(dāng) = 0， =1時，門G6、G7均被封鎖，輸出為1，主觸發(fā)器被強(qiáng)迫置0，Q主=0， =1。 假設(shè)此時CP=1，那么門G3、G4均輸出為1，= 0使G2輸出為1，從觸發(fā)器被強(qiáng)迫置0，Q=0，=1；假設(shè)此時CP=0，那么門G3輸出為1，門G4輸出為0，同樣使G2輸出為1，從觸發(fā)器也被強(qiáng)迫置0，Q=0，=1。 同理可分析，當(dāng)=1，=0時，可以使觸發(fā)器可靠置1，即Q=1，=0。 顯然，和不能同時為0，即不能同時有效，它們必需滿足約束方程：DRDS主

38、QDRQQDRDSQDRDSDR1DS第四章 集成觸發(fā)器4.3.3 主從觸發(fā)器的特點(diǎn)主從觸發(fā)器的特點(diǎn)主從觸發(fā)器具有以下特點(diǎn)：主從觸發(fā)器具有以下特點(diǎn)：(1) 主從觸發(fā)器由主觸發(fā)器和從觸發(fā)器兩部分級聯(lián)而成，主從觸發(fā)器由主觸發(fā)器和從觸發(fā)器兩部分級聯(lián)而成，分別受兩個互補(bǔ)的時鐘信號控制。分別受兩個互補(bǔ)的時鐘信號控制。 (2) 主從觸發(fā)器的形狀變化分兩步進(jìn)展：一是在時鐘信主從觸發(fā)器的形狀變化分兩步進(jìn)展：一是在時鐘信號有效期間號有效期間(CP=1)主觸發(fā)器接受輸入鼓勵信號，形狀發(fā)生主觸發(fā)器接受輸入鼓勵信號，形狀發(fā)生轉(zhuǎn)移，此時從觸發(fā)器堅(jiān)持不變；二是在時鐘信號無效期間轉(zhuǎn)移，此時從觸發(fā)器堅(jiān)持不變；二是在時鐘信號無

39、效期間(CP=0)從觸發(fā)器的形狀隨主觸發(fā)器的形狀而變化，且形狀的轉(zhuǎn)從觸發(fā)器的形狀隨主觸發(fā)器的形狀而變化，且形狀的轉(zhuǎn)移發(fā)生在時鐘信號的下降沿。移發(fā)生在時鐘信號的下降沿。 第四章 集成觸發(fā)器(3) 主從觸發(fā)器和一樣類型的鐘控觸發(fā)器具有一樣的形狀方程，但觸發(fā)方式和時機(jī)不同。 (4) 主從JK觸發(fā)器的主觸發(fā)器具有一次翻轉(zhuǎn)特性，因此該觸發(fā)器的抗干擾才干較弱。 第四章 集成觸發(fā)器4.4 邊邊 沿沿 觸觸 發(fā)發(fā) 器器同時具備以下兩個條件的觸發(fā)器稱為邊同時具備以下兩個條件的觸發(fā)器稱為邊沿觸發(fā)器沿觸發(fā)器(EdgeTriggered FlipFlop)：一：一是觸發(fā)器僅在是觸發(fā)器僅在CP脈沖的上升沿或下降沿到來脈

40、沖的上升沿或下降沿到來時，才接納輸入信號；二是在時，才接納輸入信號；二是在CP=0或或CP=1期間，輸入信號變化不會引起觸發(fā)器輸出形期間，輸入信號變化不會引起觸發(fā)器輸出形狀變化。狀變化。 因此，邊沿觸發(fā)器不僅抑制了鐘控觸發(fā)因此，邊沿觸發(fā)器不僅抑制了鐘控觸發(fā)方式的空翻景象，而且也不存在主從觸發(fā)器方式的空翻景象，而且也不存在主從觸發(fā)器的一次翻轉(zhuǎn)景象，大大提高了抗干擾才干，的一次翻轉(zhuǎn)景象，大大提高了抗干擾才干，任務(wù)更為可靠。任務(wù)更為可靠。 邊沿觸發(fā)器的觸發(fā)方式有上升沿邊沿觸發(fā)器的觸發(fā)方式有上升沿(前沿前沿)觸發(fā)和下降沿觸發(fā)和下降沿(后沿后沿)觸發(fā)兩種。觸發(fā)兩種。 第四章 集成觸發(fā)器4.4.1 維持維

41、持-阻塞阻塞D觸發(fā)器觸發(fā)器1. 電路構(gòu)造和任務(wù)原理電路構(gòu)造和任務(wù)原理維持維持-阻塞構(gòu)造的觸發(fā)器是邊沿觸發(fā)器的一種電路構(gòu)造阻塞構(gòu)造的觸發(fā)器是邊沿觸發(fā)器的一種電路構(gòu)造方式。維持方式。維持-阻塞阻塞D觸發(fā)器的電路構(gòu)造如圖觸發(fā)器的電路構(gòu)造如圖4.17(a)所示。所示。 該該電路是在一個普通的鐘控電路是在一個普通的鐘控RS觸發(fā)器觸發(fā)器(由與非門由與非門G1、G2 、G3和和G4組成組成)的根底上，添加了的根底上，添加了G5、G6兩個與非門和置兩個與非門和置0、置、置1維持和置維持和置0、置、置1阻塞阻塞4條連線，從而使觸發(fā)器的次態(tài)僅取條連線，從而使觸發(fā)器的次態(tài)僅取決于決于CP上升沿到達(dá)時輸入的形狀。上升

42、沿到達(dá)時輸入的形狀。 和和 是異步置是異步置0、置、置1端，以下分析時假設(shè)端，以下分析時假設(shè)= 1。 DRDSDRDS第四章 集成觸發(fā)器圖4.17 維持-阻塞D觸發(fā)器第四章 集成觸發(fā)器任務(wù)原理：(1) 當(dāng)CP由1負(fù)向跳變至0及CP = 0時， G3、G4輸出均為1，即 =1、 =1，所以Qn+1=Qn，且a=、b=D。 (2) 當(dāng)CP由0正向跳變至1時， ，所以 。 (3) 當(dāng)CP = 1時， 假設(shè)設(shè)原來CP由0正向跳變至1時輸入端D=0，那么a=1，b=0， 1、 =0，因此Qn+1=0。 =0有以下三個作用： 將觸發(fā)器置0，即Qn+1=0； DSDRDDbCPSDDSaCPRDDDDQDQ

43、RSQnnnDD1DSDRDR第四章 集成觸發(fā)器 經(jīng)過置0維持線將G6封鎖，使D的變化不起作用，即維持a=1、 =0，從而維持Qn+1=0； a=1又經(jīng)過置1阻塞線使b=0、 =1，從而阻塞了D觸發(fā)器的次態(tài)輸出Qn+1變?yōu)?。 假設(shè)設(shè)原來CP由0正向跳變至1時輸入端D=1，那么a=0，b=1， =0、 =1，因此Qn+1=1。 =0經(jīng)過置1維持線將G5封鎖，也使D的變化不起作用，即維持b=1、 =0，從而維持Qn+1=1； =0又經(jīng)過置0阻塞線使 =1，從而阻塞了D觸發(fā)器的次態(tài)輸出 Qn+1 變?yōu)?。 DSDRDSDRDSDSDSDR第四章 集成觸發(fā)器由以上分析可知，維持-阻塞D觸發(fā)器是在CP

44、的上升沿把數(shù)據(jù)送入觸發(fā)器，是上升沿觸發(fā)的邊沿觸發(fā)器。 由于維持、阻塞線的作用，這種觸發(fā)器能可靠地防止空翻景象。 維持-阻塞D觸發(fā)器的邏輯符號如圖4.17(b)所示。 圖中“是動態(tài)輸入符號，表示觸發(fā)器為邊沿觸發(fā)方式，在CP輸入端處無小圓圈表示上升沿觸發(fā)。 第四章 集成觸發(fā)器2. 邏輯功能邏輯功能維持維持-阻塞阻塞D觸發(fā)器的形狀方程可表示為觸發(fā)器的形狀方程可表示為Qn+1=DCP式中，式中，CP表示觸發(fā)器形狀的改動發(fā)生在時鐘表示觸發(fā)器形狀的改動發(fā)生在時鐘CP的上升沿。的上升沿。 維持維持-阻塞阻塞D觸發(fā)器的形狀轉(zhuǎn)移真值表見表觸發(fā)器的形狀轉(zhuǎn)移真值表見表4.12。 形狀形狀轉(zhuǎn)移圖和鼓勵表與鐘控轉(zhuǎn)移圖和

45、鼓勵表與鐘控D觸發(fā)器完全一樣，見圖觸發(fā)器完全一樣，見圖4.10和表和表4.7。 第四章 集成觸發(fā)器第四章 集成觸發(fā)器【例【例4-3】 邊沿邊沿D觸發(fā)器的輸入波形如圖觸發(fā)器的輸入波形如圖4.18所示，試所示，試畫出輸出端畫出輸出端Q的任務(wù)波形。的任務(wù)波形。 設(shè)觸發(fā)器的初始形狀設(shè)觸發(fā)器的初始形狀Q=0。解：畫任務(wù)波形時首先服從和的異步置解：畫任務(wù)波形時首先服從和的異步置0、置、置1功能；其次，按邊沿功能；其次，按邊沿D觸發(fā)器形狀轉(zhuǎn)移特點(diǎn)，觸發(fā)器的形觸發(fā)器形狀轉(zhuǎn)移特點(diǎn)，觸發(fā)器的形狀僅在狀僅在CP上升沿到達(dá)時辰隨上升沿到達(dá)時辰隨D信號的形狀變化，信號的形狀變化，D=1，那么，那么Qn+1=1；D=0，

46、那么，那么Qn+1=0，最終得到了圖，最終得到了圖4.18中中Q的任的任務(wù)波形圖。務(wù)波形圖。 DSDR第四章 集成觸發(fā)器圖4.18 例4-3邊沿D觸發(fā)器任務(wù)波形第四章 集成觸發(fā)器4.4.2 邊沿邊沿JK觸發(fā)器觸發(fā)器1. 電路構(gòu)造和任務(wù)原理電路構(gòu)造和任務(wù)原理邊沿觸發(fā)器的另一種電路構(gòu)造方式如圖邊沿觸發(fā)器的另一種電路構(gòu)造方式如圖4.19(a)所示，這所示，這是一個下降沿觸發(fā)的是一個下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，它是利用門電路的傳輸延觸發(fā)器，它是利用門電路的傳輸延遲時間來實(shí)現(xiàn)邊沿觸發(fā)的。遲時間來實(shí)現(xiàn)邊沿觸發(fā)的。 第四章 集成觸發(fā)器圖4.19 下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器邏輯圖第四章 集成觸發(fā)器該電路中的兩個與或非

47、門(G1G3和G4G6)構(gòu)成了根本RS觸發(fā)器，G7、G8是輸入控制電路。 假設(shè)要實(shí)現(xiàn)正確的邏輯功能，該電路在制造上需求滿足一個條件，即G7、G8的傳輸延遲時間要大于根本觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)時間。 和是異步置0、置1端，以下分析時假設(shè)=1。 其任務(wù)原理如下：(1) 當(dāng)CP=1時： DSDRDSDRnnnnnnQQmQQmQCPQ11nnnnnnQQnQQnQCPQ11第四章 集成觸發(fā)器因此觸發(fā)器形狀維持不變，此時，。 (2) 當(dāng)CP由1反向跳變至0時， 由于G7、G8是長延時，因此G2、G6的輸出先變?yōu)?，m和n仍堅(jiān)持CP=1時的形狀不變。 這時門G1G3和G4G6構(gòu)成的根本RS觸發(fā)器，其，因此nQJm

48、 nKQn nQJmSDnKQnRDnnnnnQKQQJQRSQDD1nnQKQJ第四章 集成觸發(fā)器(3) 當(dāng)CP=0時， G7、G8被封鎖，輸出m、n均為1，J、K的變化不起作用，因此觸發(fā)器形狀維持不變，即Qn+1=Qn。 由以上分析可見，在穩(wěn)定的CP=1和CP=0期間，觸發(fā)器的形狀均維持不變，而由于G7、G8的長延時，該觸發(fā)器只在CP下降沿到達(dá)時辰才接受J、K的鼓勵，形狀發(fā)生變化，所以它是下降沿觸發(fā)的觸發(fā)器。 邊沿JK觸發(fā)器的邏輯符號如圖4.19(b)所示，圖中CP輸入端處的小圓圈表示下降沿觸發(fā)。 第四章 集成觸發(fā)器2. 邏輯功能邏輯功能下降沿觸發(fā)的邊沿下降沿觸發(fā)的邊沿JK觸發(fā)器的形狀方程

49、可表示為觸發(fā)器的形狀方程可表示為CPQKQJQnnn1其形狀轉(zhuǎn)移真值表見表4.13。 形狀轉(zhuǎn)移圖與鼓勵表與主從JK觸發(fā)器完全一樣，見圖4.14和表4.11。 第四章 集成觸發(fā)器第四章 集成觸發(fā)器【例【例4-4】 邊沿邊沿JK觸發(fā)器的輸入波形如圖觸發(fā)器的輸入波形如圖4.20所示，試所示，試畫出輸出端畫出輸出端Q的任務(wù)波形。的任務(wù)波形。 設(shè)觸發(fā)器的初始形狀設(shè)觸發(fā)器的初始形狀Q=0。 解：按邊沿解：按邊沿JK觸發(fā)器形狀轉(zhuǎn)移特點(diǎn)，觸發(fā)器的形狀僅觸發(fā)器形狀轉(zhuǎn)移特點(diǎn)，觸發(fā)器的形狀僅在在CP下降沿到達(dá)時辰隨下降沿到達(dá)時辰隨J、K信號的形狀變化，最終得到圖信號的形狀變化，最終得到圖4.20中中Q的任務(wù)波形圖。

50、的任務(wù)波形圖。 第四章 集成觸發(fā)器圖4.20 例4-4邊沿JK觸發(fā)器任務(wù)波形第四章 集成觸發(fā)器4.4.3 邊沿邊沿T觸發(fā)器觸發(fā)器T觸發(fā)器的邏輯功能是：當(dāng)觸發(fā)器的邏輯功能是：當(dāng)T=0時，形狀堅(jiān)持不變；當(dāng)時，形狀堅(jiān)持不變；當(dāng)T=1時，每來一個時，每來一個CP上升沿上升沿(或下降沿或下降沿)，觸發(fā)器的形狀就翻，觸發(fā)器的形狀就翻轉(zhuǎn)一次。轉(zhuǎn)一次。 其形狀轉(zhuǎn)移真值表見表其形狀轉(zhuǎn)移真值表見表4.14，鼓勵表見表，鼓勵表見表4.15, 形形狀轉(zhuǎn)移圖如圖狀轉(zhuǎn)移圖如圖4.21所示。所示。 第四章 集成觸發(fā)器第四章 集成觸發(fā)器圖4.21 T觸發(fā)器形狀轉(zhuǎn)移圖第四章 集成觸發(fā)器由T觸發(fā)器形狀轉(zhuǎn)移真值表可得到T觸發(fā)器的形

51、狀方程為 假設(shè)把T觸發(fā)器的鼓勵輸入端T固定接1，即T = 1，這種情況下觸發(fā)器每收到一個CP上升沿(或下降沿)形狀就翻轉(zhuǎn)一次，這時稱之為T 觸發(fā)器或稱計(jì)數(shù)觸發(fā)器。 T觸發(fā)器并沒有獨(dú)立的產(chǎn)品，主要由JK觸發(fā)器和D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換而來。 由JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換而來的是在CP脈沖下降沿觸發(fā)的T觸發(fā)器，邏輯符號如圖4.22(a)所示；由D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換而來的是在CP脈沖上升沿觸發(fā)的T觸發(fā)器，邏輯符號如圖4.22(b)所示。 nnnQTQTQ1第四章 集成觸發(fā)器圖4.22 T觸發(fā)器邏輯符號第四章 集成觸發(fā)器由JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為T觸發(fā)器，只需比較兩種觸發(fā)器的形狀方程即可知，J=T，K=T，因此，可將圖4.19所示的邊沿JK

52、觸發(fā)器中的輸入鼓勵信號J、K連在一同，作為T輸入端，即構(gòu)成下降沿觸發(fā)的T觸發(fā)器，轉(zhuǎn)換圖如圖4.23所示。 由D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為T觸發(fā)器，比較兩種觸發(fā)器的形狀方程可以得到，。 圖4.24為由D觸發(fā)器構(gòu)成上升沿觸發(fā)的T觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換圖。 nQTD第四章 集成觸發(fā)器圖4.23 由JK觸發(fā)器組成的T觸發(fā)器第四章 集成觸發(fā)器圖4.24 由D觸發(fā)器組成的T觸發(fā)器第四章 集成觸發(fā)器【例【例4-5】 將主從將主從RS觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成T觸發(fā)器，可適當(dāng)利觸發(fā)器，可適當(dāng)利用一些門電路。用一些門電路。 解：這是一個觸發(fā)器邏輯功能的轉(zhuǎn)換問題。解：這是一個觸發(fā)器邏輯功能的轉(zhuǎn)換問題。 不同邏輯不同邏輯功能觸發(fā)器間的轉(zhuǎn)換就

53、是在已有觸發(fā)器的根底上，經(jīng)過添功能觸發(fā)器間的轉(zhuǎn)換就是在已有觸發(fā)器的根底上，經(jīng)過添加附加轉(zhuǎn)換電路加附加轉(zhuǎn)換電路(如圖如圖4.24中的異或門中的異或門)，使之變成另一種類，使之變成另一種類型的觸發(fā)器。型的觸發(fā)器。 詳細(xì)轉(zhuǎn)換可按以下步驟進(jìn)展：詳細(xì)轉(zhuǎn)換可按以下步驟進(jìn)展：(1) 寫出新寫出新(本例中的本例中的T觸發(fā)器觸發(fā)器)、舊、舊(本例中的本例中的RS觸發(fā)器觸發(fā)器)兩種觸發(fā)器的形狀方程；兩種觸發(fā)器的形狀方程；(2) 將新觸發(fā)器的形狀方程變換成舊觸發(fā)器形狀方程的將新觸發(fā)器的形狀方程變換成舊觸發(fā)器形狀方程的方式；方式；(3) 比較兩個觸發(fā)器的形狀方程，求出舊觸發(fā)器的鼓勵比較兩個觸發(fā)器的形狀方程，求出舊觸發(fā)

54、器的鼓勵函數(shù)，即轉(zhuǎn)換電路的輸出；函數(shù)，即轉(zhuǎn)換電路的輸出；第四章 集成觸發(fā)器(4) 畫出邏輯電路圖。 本例中，RS觸發(fā)器的形狀方程為 01RSQRSQnnT觸發(fā)器的形狀方程為nnnQTQTQ1比較上述兩個形狀方程有TRQTSn ,由于RS觸發(fā)器有約束條件，所以上述得到R、S鼓勵方程也應(yīng)滿足約束條件，但是，當(dāng)T=1, 同時Qn=0時，有1, 1TRQTSn第四章 集成觸發(fā)器這違背了約束條件，所以應(yīng)進(jìn)展修正。 修正的思緒是讓R不直接受T的控制，方法是將T觸發(fā)器的形狀方程作如下變換nnnQTQTQ1nnnQTQQT將變換后的方程同RS觸發(fā)器的形狀方程作比較，可得到,nQTS nTQR 這樣就滿足了RS

55、觸發(fā)器的約束條件。 由此可畫出如圖4.25所示的轉(zhuǎn)換電路圖。 第四章 集成觸發(fā)器圖4.25 例4-5 RST轉(zhuǎn)換電路圖第四章 集成觸發(fā)器4.4.4 CMOS邊沿觸發(fā)器邊沿觸發(fā)器CMOS邊沿觸發(fā)器具有功耗低、抗干擾才干強(qiáng)、制造邊沿觸發(fā)器具有功耗低、抗干擾才干強(qiáng)、制造工藝簡單、集成度高和本錢低等優(yōu)點(diǎn)，其產(chǎn)品多為主從構(gòu)工藝簡單、集成度高和本錢低等優(yōu)點(diǎn)，其產(chǎn)品多為主從構(gòu)造的上升沿觸發(fā)的造的上升沿觸發(fā)的D觸發(fā)器觸發(fā)器(CC4013)和和JK觸發(fā)器觸發(fā)器(CC4027)。1. COMS 邊沿觸發(fā)的邊沿觸發(fā)的D觸發(fā)器觸發(fā)器 如圖如圖4.26(a)所示為所示為CMOS傳輸門和傳輸門和CMOS或非門構(gòu)成的或非門

56、構(gòu)成的主從構(gòu)造的主從構(gòu)造的CMOS上升沿觸發(fā)的上升沿觸發(fā)的D觸發(fā)器，圖觸發(fā)器，圖4.26(b)是其邏是其邏輯符號。輯符號。 TG1、TG2和和G1及及G2構(gòu)成主觸發(fā)器；構(gòu)成主觸發(fā)器；TG3、TG4和和G3及及G4構(gòu)成從觸發(fā)器。構(gòu)成從觸發(fā)器。 SD、RD為異步置為異步置0、置、置1端，由端，由于電路采用或非門構(gòu)造，因此于電路采用或非門構(gòu)造，因此SD、RD均為高電平有效。均為高電平有效。 以下分析假設(shè)以下分析假設(shè)SD=RD=0。 第四章 集成觸發(fā)器圖4.26 COMS邊沿觸發(fā)的D觸發(fā)器邏輯圖第四章 集成觸發(fā)器其任務(wù)原理如下：(1) 當(dāng)CP=0時， TG1接通，TG2斷開，輸入鼓勵信號D送入主觸發(fā)器，使Q主=D，；同時，TG3斷開，TG4導(dǎo)通，主、從觸發(fā)器間的通路被切斷，從觸發(fā)器維持原形狀不變。 因此在CP=0時觸發(fā)器的任務(wù)情況可以歸結(jié)為主觸發(fā)器接納輸入信號，從觸發(fā)器堅(jiān)持不變。 DQ主第四章 集成