基本RS觸發(fā)器實(shí)驗(yàn)

1、第5章基本RS觸發(fā)器5.同步觸發(fā)器同步RS觸發(fā)器目的與要求：1 掌握時(shí)序電路的定義、分類(lèi)、觸發(fā)器的特點(diǎn)。2 掌握基本RS觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)、工作原理、邏輯功能。3 掌握同步RS觸發(fā)器的工作原理、邏輯功能。4 掌握觸發(fā)器邏輯功能的表示方法。5 掌握時(shí)序電路的一些基本概念。重點(diǎn)與難點(diǎn)：1 基本概念要正確建立。難點(diǎn)：現(xiàn)態(tài)、次態(tài)、不定狀態(tài)的正確理解。2 基本RS觸發(fā)器的邏輯功能、觸發(fā)方式。5.1概述一、觸發(fā)器的概念復(fù)習(xí)：組合電路的定義？構(gòu)成其電路的門(mén)電路有何特點(diǎn)？組合電路與時(shí)序電路的區(qū)別？門(mén)電路：在某一時(shí)刻的輸出信號(hào)完全取決于該時(shí)刻的輸入信號(hào)，沒(méi)有記憶作用。觸發(fā)器：具有記憶功能的基本邏輯電路，能存儲(chǔ)二進(jìn)

2、制信息數(shù)字信息。觸發(fā)器有三個(gè)基本特性：1有兩個(gè)穩(wěn)態(tài)，可分別表示二進(jìn)制數(shù)碼0和1，無(wú)外觸發(fā)時(shí)可維持穩(wěn)態(tài)；2外觸發(fā)下，兩個(gè)穩(wěn)態(tài)可相互轉(zhuǎn)換稱(chēng)翻轉(zhuǎn)，已轉(zhuǎn)換的穩(wěn)定狀態(tài)可長(zhǎng)期保持下來(lái)，這就使得觸發(fā)器能夠記憶二進(jìn)制信息，常用作二進(jìn)制存儲(chǔ)單元。3有兩個(gè)互補(bǔ)輸出端，分別用Q和二、觸發(fā)器的邏輯功能描述：特性表、激勵(lì)表又稱(chēng)驅(qū)動(dòng)表、特性方程、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和波形圖又稱(chēng)時(shí)序圖三、觸發(fā)器的分類(lèi)：根據(jù)邏輯功能不同：RS觸發(fā)器、D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、T觸發(fā)器和 觸發(fā)器等。觸發(fā)方式不同：電平觸發(fā)器、邊沿觸發(fā)器和主從觸發(fā)器等。電路結(jié)構(gòu)不同：基本RS觸發(fā)器，同步觸發(fā)器、維持阻塞觸發(fā)器、主從觸發(fā)器和邊沿觸發(fā)器等。5.2 觸發(fā)器的基本形式

3、5.2.1 基本RS觸發(fā)器一、由與非門(mén)組成的基本RS觸發(fā)器1電路結(jié)構(gòu)電路組成：兩個(gè)與非門(mén)輸入和輸出交叉耦合反饋延時(shí)。邏輯圖如圖a所示。邏輯符號(hào)如圖b所示。與非門(mén)組成的基本RS觸發(fā)器的特性表二、由或非門(mén)組成的基本RS觸發(fā)器電路構(gòu)成：兩個(gè)或非門(mén)的輸入和輸出交叉耦合而成，如下列圖所示。邏輯符號(hào)：圖b所示。工作原理在與非門(mén)實(shí)現(xiàn)的基本RS觸發(fā)器的基礎(chǔ)上稍作變化。或非門(mén)組成的基本RS觸發(fā)器的特性表5.2.2 同步觸發(fā)器基本RS觸發(fā)器的觸發(fā)方式：端的輸入信號(hào)直接控制。電平直接觸發(fā)在實(shí)際工作中，要求觸發(fā)器按一定的節(jié)拍翻轉(zhuǎn)。措施：加入時(shí)鐘控制端CP，觸發(fā)器的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)按CP節(jié)拍。同步觸發(fā)器時(shí)鐘觸發(fā)器或鐘控觸發(fā)器：

4、具有時(shí)鐘脈沖CP控制的觸發(fā)器。CP：控制時(shí)序電路工作節(jié)奏的固定頻率的脈沖信號(hào)，一般是矩形波。同步：因?yàn)橛|發(fā)器狀態(tài)的改變與時(shí)鐘脈沖同步。同步觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)時(shí)刻：受CP控制觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)到何種狀態(tài)：由輸入信號(hào)決定一、同步RS觸發(fā)器1電路結(jié)構(gòu)基本RS觸發(fā)器 + 兩個(gè)鐘控門(mén)G3、G4，如圖a所示。邏輯符號(hào)：圖b所示。鐘控端CP端：時(shí)鐘脈沖輸入端。2邏輯功能工作原理。當(dāng)CP0時(shí)，G3、G4被封鎖，都輸出1，觸發(fā)器的狀態(tài)保持不變，同步RS觸發(fā)器的特性表3特性方程 4狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖觸發(fā)器從一個(gè)狀態(tài)變化到另一個(gè)狀態(tài)或保持原狀不變時(shí)，對(duì)輸入信號(hào)R、S提出的要求。根據(jù)驅(qū)動(dòng)表可畫(huà)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。圓圈：觸發(fā)器的穩(wěn)定狀態(tài)箭頭：在C

5、P作用下?tīng)顟B(tài)轉(zhuǎn)換的情況標(biāo)注的R、S值：觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換的條件。二、同步D觸發(fā)器1電路結(jié)構(gòu)為了防止同步RS觸發(fā)器出現(xiàn)R=S=1的情況，可在R和S之間接入非門(mén)G5 ，如下列圖a所示。邏輯符號(hào)：圖b所示。2邏輯功能同步RS觸發(fā)器的特性表根據(jù)特性表可得到在CP1時(shí)的同步D觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)表。 表同步D觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)表三、同步JK觸發(fā)器1電路結(jié)構(gòu)克服同步RS觸發(fā)器在RS1時(shí)出現(xiàn)不定狀態(tài)的另一種方法：將觸發(fā)器輸出端Q和 狀態(tài)反饋到輸入端，這樣，G3和G4的輸出不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)0，從而防止了不定狀態(tài)的出現(xiàn)。J、K端相當(dāng)于同步RS觸發(fā)器的S、R端。電路如下圖。邏輯符號(hào)：圖b所示。2邏輯功能可將同步JK觸發(fā)器看成同步RS觸

6、發(fā)器來(lái)分析。有                     工作原理。邊分析邊列特性表。以下文字不寫(xiě)板書(shū)。當(dāng)CP0時(shí)，G3和G4被封鎖，保持。當(dāng)CP1時(shí)，G3、G4解除封鎖，輸入J、K端的信號(hào)可控制觸發(fā)器的狀態(tài)。同步JK觸發(fā)器的特性表CP=1時(shí)根據(jù)特性表可得到在CP1時(shí)的同步JK觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)表。同步JK觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)表四、同步觸發(fā)器的空翻觸發(fā)器的空翻：在CP為高電平1期間，如同步觸發(fā)器的輸入信

7、號(hào)發(fā)生多次變化時(shí)，其輸出狀態(tài)也會(huì)相應(yīng)發(fā)生多次變化的現(xiàn)象。產(chǎn)生空翻的原因：電平觸發(fā)方式，在CP高電平期間有效觸發(fā)同步觸發(fā)器由于存在空翻，不能保證觸發(fā)器狀態(tài)的改變與時(shí)鐘脈沖同步，它只能用于數(shù)據(jù)鎖存，而不能用于計(jì)數(shù)器、移位寄存器和存儲(chǔ)器等。后面將介紹幾種沒(méi)有空翻現(xiàn)象的觸發(fā)器。5.3 邊沿觸發(fā)器為何要用邊沿觸發(fā)器？同步觸發(fā)方式存在空翻，為了克服空翻。邊沿觸發(fā)器只在時(shí)鐘脈沖CP上升沿或下降沿時(shí)刻接收輸入信號(hào)，電路狀態(tài)才發(fā)生翻轉(zhuǎn)，從而提高了觸發(fā)器工作的可靠性和抗干擾能力，它沒(méi)有空翻現(xiàn)象。邊沿觸發(fā)器主要有維持阻塞D觸發(fā)器、邊沿JK觸發(fā)器、CMOS邊沿觸發(fā)器等。以下各邊沿觸發(fā)器的具體電路不詳細(xì)分析其工作原理，

8、只簡(jiǎn)單了解即可。因?yàn)榧捎|發(fā)器的學(xué)習(xí)以應(yīng)用時(shí)夠用為度，不強(qiáng)調(diào)內(nèi)部電路。5.3.1 TTL邊沿JK觸發(fā)器一、電路結(jié)構(gòu)邏輯符號(hào)中“ ”表示邊沿觸發(fā)輸入。加小圓圈：表示下降沿有效觸發(fā)不加小圓圈：表示上升沿有效觸發(fā)二、邏輯功能四、JK觸發(fā)器構(gòu)成的T觸發(fā)器和T觸發(fā)器T觸發(fā)器：具有保持和翻轉(zhuǎn)功能的觸發(fā)器。T觸發(fā)器：只具有翻轉(zhuǎn)功能的觸發(fā)器。1JK觸發(fā)器T觸發(fā)器令JK觸發(fā)器的J=K=T T觸發(fā)器特性方程5.3.2 維持阻塞D觸發(fā)器 一、電路結(jié)構(gòu)二、邏輯功能與觸發(fā)方式 邏輯功能1設(shè)輸入D1 在CP0時(shí)，保持。因D1，G6輸入全1，輸出Q60，它使Q41、Q51。 當(dāng)CP由0躍變到1時(shí)，觸發(fā)器置1。在CP1期間，

9、線(xiàn)阻塞了置0通路，故稱(chēng)線(xiàn)為置0阻塞線(xiàn)。線(xiàn)維持了觸發(fā)器的1狀態(tài)，故稱(chēng)線(xiàn)為置1維持線(xiàn)。2設(shè)輸入D0 在CP0時(shí)，保持。因D0，G6輸出Q61，這時(shí)，G5輸入全1，輸出Q50。 當(dāng)CP由0正躍到1時(shí)，觸發(fā)器置0。在CP1期間，線(xiàn)維持了觸發(fā)器的0狀態(tài)，故稱(chēng)線(xiàn)為置0維持線(xiàn)。線(xiàn)阻塞了置1通路，故稱(chēng)線(xiàn)為置1阻塞線(xiàn)?？梢?jiàn)，它的邏輯功能和前面討論的同步D觸發(fā)器的相同。因此，它們的特性表、驅(qū)動(dòng)表和特性方程也相同。 觸發(fā)方式邊沿式維持阻塞D觸發(fā)器是用時(shí)鐘脈沖上升沿觸發(fā)的。因此，又稱(chēng)它為邊沿D觸發(fā)器。三、具有直接置0和置1端的維持阻塞D觸發(fā)器圖a所示為上升沿觸發(fā)的維持阻塞D觸發(fā)器CT7474的邏輯圖。 5.4 主從觸發(fā)器1主從觸發(fā)器與邊沿觸發(fā)器同樣可以克服空翻。2結(jié)構(gòu)：主從結(jié)構(gòu)。內(nèi)部有相對(duì)稱(chēng)的主觸發(fā)器和從觸發(fā)器。3觸發(fā)方式：主從式。主、從兩個(gè)觸發(fā)器分別工作在CP兩個(gè)不同的時(shí)區(qū)內(nèi)?？傮w效果上與邊沿觸發(fā)方式相同。狀態(tài)更新的時(shí)刻只發(fā)