《汽車電氣系統(tǒng)檢修》課程——第五章 觸發(fā)器

1、 第五章第五章 觸發(fā)器觸發(fā)器5.1 5.1 基本觸發(fā)器基本觸發(fā)器 一、基本一、基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器 1 1用與非門組成的基本用與非門組成的基本RSRS觸發(fā)器觸發(fā)器 （1 1）電路結(jié)構(gòu)）電路結(jié)構(gòu): :由門電路組成的，它與組合邏輯電路的根本區(qū)別在于，電由門電路組成的，它與組合邏輯電路的根本區(qū)別在于，電路中有反饋線，即門電路的輸入、輸出端交叉耦合。路中有反饋線，即門電路的輸入、輸出端交叉耦合。&GG12RSQQRSQQ時序邏輯電路的結(jié)時序邏輯電路的結(jié)構(gòu)及特點構(gòu)及特點 時序邏輯電路時序邏輯電路任何一個時刻的輸出任何一個時刻的輸出狀態(tài)不僅取決于當(dāng)時的輸入信號，還與電狀態(tài)不僅取決于當(dāng)時的輸入信號，

2、還與電路的原狀態(tài)有關(guān)路的原狀態(tài)有關(guān)。 時序電路的特點：時序電路的特點：（1 1）含有具有記憶元件）含有具有記憶元件（最常用的是觸發(fā)器）。（最常用的是觸發(fā)器）。（2 2）具有反饋通道。具有反饋通道。&GG12RSQQ觸發(fā)器有兩個互補的輸出端，觸發(fā)器有兩個互補的輸出端，（2）邏輯功能）邏輯功能&GG12RSQQ（3 3）波形分析）波形分析例例5.1.15.1.1 在用與非門組成的基本在用與非門組成的基本RS觸發(fā)器中，設(shè)初始狀態(tài)為觸發(fā)器中，設(shè)初始狀態(tài)為0，已，已知輸入知輸入R、S的波形圖，畫出兩輸出端的波形圖。的波形圖，畫出兩輸出端的波形圖。解：解：由表由表5.1.1知，當(dāng)知，當(dāng)R、

3、S都為都為高電平時，觸發(fā)器保持原狀高電平時，觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變；當(dāng)態(tài)不變；當(dāng)S 變低電平時，變低電平時，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)為觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)為1狀態(tài)；當(dāng)狀態(tài)；當(dāng)R 變低電平時，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)為變低電平時，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)為0狀態(tài)；不允許狀態(tài)；不允許R、S同時為同時為低電平。低電平。RSQQ2用或非門組成的基本用或非門組成的基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器這種觸發(fā)器的觸發(fā)信號是高電平有效，因此在邏輯符號的輸入端處沒有這種觸發(fā)器的觸發(fā)信號是高電平有效，因此在邏輯符號的輸入端處沒有小圓圈。小圓圈。GG12RSQQ11RSQQ波形分析：波形分析：RSQQ基本觸發(fā)器的特點總結(jié)：基本觸發(fā)器的特點總結(jié)：（1 1）有兩個互補的輸出端，有兩個穩(wěn)

4、定的狀態(tài)。）有兩個互補的輸出端，有兩個穩(wěn)定的狀態(tài)。（2 2）有復(fù)位（有復(fù)位（Q Q=0=0）、置位（）、置位（Q Q=1=1）、保持原狀態(tài)三種功能。）、保持原狀態(tài)三種功能。（3 3）R R為復(fù)位輸入端，為復(fù)位輸入端，S S為置位輸入端，可以是低電平有效，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)。也可以是高電平有效，取決于觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)。（4 4）由于反饋線的存在，無論是復(fù)位還是置位，有效信號只）由于反饋線的存在，無論是復(fù)位還是置位，有效信號只需要作用很短的一段時間，即需要作用很短的一段時間，即“一觸即發(fā)一觸即發(fā)”。二、二、 同步同步RS觸發(fā)器觸發(fā)器給觸發(fā)器加一個時鐘

5、控制端給觸發(fā)器加一個時鐘控制端CP，只有在，只有在CP端上出現(xiàn)時鐘脈沖時，觸發(fā)端上出現(xiàn)時鐘脈沖時，觸發(fā)器的狀態(tài)才能變化。這種觸發(fā)器稱為器的狀態(tài)才能變化。這種觸發(fā)器稱為同步觸發(fā)器同步觸發(fā)器。1 1同步同步RS觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)&CP3GG&GG12QQSRQQ1S1R C1CP2 2邏輯功能邏輯功能當(dāng)當(dāng)CP0 0時，控制門時，控制門G3 3、G4 4關(guān)閉，觸發(fā)器的狀態(tài)保持不變。關(guān)閉，觸發(fā)器的狀態(tài)保持不變。當(dāng)當(dāng)CP1 1時，時，G3 3、G4 4打開，其輸出狀態(tài)由打開，其輸出狀態(tài)由R、S端的輸入信號決定。端的輸入信號決定。同步同步RS觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換分別由觸發(fā)器的狀態(tài)

6、轉(zhuǎn)換分別由R、S和和CP控制，其中，控制，其中，R、S控制控制狀態(tài)轉(zhuǎn)換的方向；狀態(tài)轉(zhuǎn)換的方向；CP控制狀態(tài)轉(zhuǎn)換的時刻?？刂茽顟B(tài)轉(zhuǎn)換的時刻。&CP3GG&GG12QQSR3 3觸發(fā)器功能的幾種表示方法觸發(fā)器功能的幾種表示方法觸發(fā)器的功能除了可以用功能表表示外，還有幾種表示方法：觸發(fā)器的功能除了可以用功能表表示外，還有幾種表示方法： （1）特性方程）特性方程由功能表畫出卡諾圖得特性方程：由功能表畫出卡諾圖得特性方程：101100R0100011110n+1QQnS（2 2）狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖）狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖表示觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖表示觸發(fā)器從一個狀態(tài)變化到另一從一個狀態(tài)變化到另一個狀態(tài)或

7、保持原狀不變個狀態(tài)或保持原狀不變時，對輸入信號的要求。時，對輸入信號的要求。01R=S=01R=S=10R=S=0R=S=0 （3）驅(qū)動表）驅(qū)動表 驅(qū)動表是用表格的方式表驅(qū)動表是用表格的方式表示觸發(fā)器從一個狀態(tài)變化示觸發(fā)器從一個狀態(tài)變化到另一個狀態(tài)或保持原狀到另一個狀態(tài)或保持原狀態(tài)不變時，對輸入信號的態(tài)不變時，對輸入信號的要求。要求。 （4）波形圖）波形圖 觸發(fā)器的功能也可觸發(fā)器的功能也可以用輸入輸出波以用輸入輸出波形圖直觀地表示形圖直觀地表示出來。出來。CPRSQQ 4同步觸發(fā)器存在的問題同步觸發(fā)器存在的問題空翻空翻由于在由于在CP=1期間，期間，G3、G4門都是開著的，都能接收門都是開著的

8、，都能接收R、S信號，所以，如果在信號，所以，如果在CP=1期間期間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)。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)。在一個時鐘脈沖周期中，觸發(fā)器發(fā)生多次翻轉(zhuǎn)的現(xiàn)象叫做在一個時鐘脈沖周期中，觸發(fā)器發(fā)生多次翻轉(zhuǎn)的現(xiàn)象叫做空翻空翻。&CP3GG&GG12QQSRCPSRQ有效翻轉(zhuǎn)空翻5.2 5.2 主從觸發(fā)器主從觸發(fā)器由兩級同步由兩級同步RS觸觸發(fā)器串聯(lián)組成。發(fā)器串聯(lián)組成。G1G4組成從觸組成從觸發(fā)器，發(fā)器，G5G8組組成主觸發(fā)器。成主觸發(fā)器。CP 與與CP互補互補，使兩個觸發(fā)器工使兩個觸發(fā)器工作在兩個不同的作在兩個不同的時區(qū)內(nèi)。

9、時區(qū)內(nèi)。一、一、 主從主從RS觸發(fā)器觸發(fā)器 1電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)&3G4GG8GCP7&G&G6&5&19G主觸發(fā)器從觸發(fā)器&GG12QQQQRSQQ1S1R C1CP2 2工作原理工作原理主從觸發(fā)器的觸發(fā)翻轉(zhuǎn)分為兩個節(jié)拍：主從觸發(fā)器的觸發(fā)翻轉(zhuǎn)分為兩個節(jié)拍：（1 1）當(dāng)）當(dāng)CP1 1時，時，CP0 0，從觸發(fā)器被封鎖，保持原狀態(tài)不變：主觸發(fā)，從觸發(fā)器被封鎖，保持原狀態(tài)不變：主觸發(fā)器工作，接收器工作，接收R和和S端的輸入信號。端的輸入信號。（2 2）當(dāng)）當(dāng)CP由由1 1躍變到躍變到0 0時，即時，即CP=0=0、CP1 1。主觸發(fā)器被封鎖，輸入信號。

10、主觸發(fā)器被封鎖，輸入信號R、S不再影響主觸發(fā)器的狀態(tài)；從觸發(fā)器工作，接收主觸發(fā)器輸出端的不再影響主觸發(fā)器的狀態(tài)；從觸發(fā)器工作，接收主觸發(fā)器輸出端的狀態(tài)。狀態(tài)。 特點：特點：（1 1）主從觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)是在）主從觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)是在CPCP由由1 1變變0 0時刻（時刻（CPCP下降沿）發(fā)生的。下降沿）發(fā)生的。（2 2）CPCP一旦變?yōu)橐坏┳優(yōu)? 0后，主觸發(fā)器被封鎖，其狀態(tài)不再受后，主觸發(fā)器被封鎖，其狀態(tài)不再受R R、S S影響，因此不會影響，因此不會有空翻現(xiàn)象。有空翻現(xiàn)象。二、二、 主從主從JK觸發(fā)器觸發(fā)器主從主從RS觸發(fā)器的缺點：觸發(fā)器的缺點：使用時有約束條件使用時有約束條件RS=0。1 1電路

11、結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)Q&G12GQ&G&7G8CP5&4&16GGGQGG3Q9JK 為此，將為此，將觸發(fā)器觸發(fā)器的兩個互補的輸?shù)膬蓚€互補的輸出端信號通過兩出端信號通過兩根反饋線分別引根反饋線分別引到輸入端的到輸入端的G7、G8門，這樣，就門，這樣，就構(gòu)成了構(gòu)成了JK觸發(fā)觸發(fā)器。器。CPQ1J1KQC12 2邏輯功能邏輯功能(1(1）功能表：）功能表：（2 2）特性方程：）特性方程：11001001J0100011110n+1QQnK（3 3）狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖）狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖（4 4）驅(qū)動表）驅(qū)動表01J=K=0J=K=1K=J=K=01J=例例5.2.15.2.1 已知

12、主從已知主從JK觸發(fā)器觸發(fā)器J、K的波形如圖所示，畫出輸出的波形如圖所示，畫出輸出Q的波形的波形圖（設(shè)初始狀態(tài)為圖（設(shè)初始狀態(tài)為0）。）。在畫主從觸發(fā)器的波形圖時，應(yīng)注在畫主從觸發(fā)器的波形圖時，應(yīng)注意以下兩點：意以下兩點：（1）觸發(fā)器的觸發(fā)翻轉(zhuǎn)發(fā)生在時鐘）觸發(fā)器的觸發(fā)翻轉(zhuǎn)發(fā)生在時鐘脈沖的觸發(fā)沿（這里是下降沿）脈沖的觸發(fā)沿（這里是下降沿）（2）判斷觸發(fā)器次態(tài)的依據(jù)是時鐘）判斷觸發(fā)器次態(tài)的依據(jù)是時鐘脈沖下降沿前一瞬間輸入端的狀脈沖下降沿前一瞬間輸入端的狀態(tài)態(tài)。CPJK123456Q3主從主從T觸發(fā)器和觸發(fā)器和T觸發(fā)器觸發(fā)器如果將如果將JK觸發(fā)器的觸發(fā)器的J和和K相連作為相連作為T輸入端就構(gòu)成了輸入

13、端就構(gòu)成了T觸發(fā)器觸發(fā)器。T觸發(fā)器特性方程：觸發(fā)器特性方程：nnnQTQTQ1CPQ1J1KQC1TQQC1 1T 當(dāng)當(dāng)T觸發(fā)器的輸入控制端為觸發(fā)器的輸入控制端為T=1時，時，稱為稱為T觸發(fā)器。觸發(fā)器。 T觸發(fā)器的特性方程為：觸發(fā)器的特性方程為：nnQQ14主從主從JK觸發(fā)器存在的問題觸發(fā)器存在的問題一次一次變化現(xiàn)象變化現(xiàn)象例例5.2.25.2.2 已知主從已知主從JK觸發(fā)器觸發(fā)器J、K的波形如圖所示，畫出輸出的波形如圖所示，畫出輸出Q的波形的波形圖（設(shè)初始狀態(tài)為圖（設(shè)初始狀態(tài)為0）。）。解：解：畫出輸出波形如圖示。畫出輸出波形如圖示。由此看出，由此看出，主從主從JK觸發(fā)器在觸發(fā)器在CP=1期

14、間，主觸發(fā)器只變化（翻轉(zhuǎn)）一次，期間，主觸發(fā)器只變化（翻轉(zhuǎn)）一次，這種現(xiàn)象稱為這種現(xiàn)象稱為一次變化現(xiàn)象一次變化現(xiàn)象。CPJK=0Q5.3 5.3 邊沿觸發(fā)器邊沿觸發(fā)器一、維持一、維持阻塞邊沿阻塞邊沿D觸發(fā)器觸發(fā)器 1 1D觸發(fā)器的邏輯功能觸發(fā)器的邏輯功能D觸發(fā)器只有一個觸發(fā)輸入端觸發(fā)器只有一個觸發(fā)輸入端D，因此，邏輯關(guān)系非常簡單；，因此，邏輯關(guān)系非常簡單；D觸發(fā)器的特性方程為：觸發(fā)器的特性方程為：Qn+1n+1= =DD觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖：觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖：D觸發(fā)器的驅(qū)動表：觸發(fā)器的驅(qū)動表：0D=01D=0D=1D=12 2維持維持阻塞邊沿阻塞邊沿D D觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)及工作原理觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)及工

15、作原理（1）同步）同步D觸發(fā)器：觸發(fā)器：該電路滿足該電路滿足D觸發(fā)器觸發(fā)器的邏輯功能，但有的邏輯功能，但有同步觸發(fā)器的同步觸發(fā)器的空翻現(xiàn)象空翻現(xiàn)象。（2 2）維持維持阻塞邊沿阻塞邊沿D觸發(fā)器觸發(fā)器 為了克服空翻，并具有為了克服空翻，并具有邊沿觸發(fā)器的特性，在邊沿觸發(fā)器的特性，在原電路的基礎(chǔ)上引入三原電路的基礎(chǔ)上引入三根反饋線根反饋線L1、L2、L3。CP&5G6G3GG43456&GG12QQDQQQQL1L23L例例5.3.15.3.1 已知維持已知維持阻塞阻塞D D觸發(fā)器的輸入波形，畫出輸出波形圖。觸發(fā)器的輸入波形，畫出輸出波形圖。解：在波形圖時，應(yīng)注意以下兩點：解：在波形

16、圖時，應(yīng)注意以下兩點：（1 1）觸發(fā)器的觸發(fā)翻轉(zhuǎn)發(fā)生在）觸發(fā)器的觸發(fā)翻轉(zhuǎn)發(fā)生在CPCP的的上升沿。上升沿。（2 2）判斷觸發(fā)器次態(tài)的依據(jù)是）判斷觸發(fā)器次態(tài)的依據(jù)是CPCP上上升沿前一瞬間輸入端升沿前一瞬間輸入端D D的狀態(tài)。的狀態(tài)。根據(jù)根據(jù)D D觸發(fā)器的功能表，可畫出輸出觸發(fā)器的功能表，可畫出輸出端端Q Q的波形圖。的波形圖。CPD12345Q（3）觸發(fā)器的直接置）觸發(fā)器的直接置0和置和置1端端 RD直接置直接置0端，低電平有效；端，低電平有效；SD直接置直接置1端；低電平有效。端；低電平有效。&QGQGGQ&3Q1&4&G26&CP453G&5

17、L2DQQG6SDRDC1SQQR 1DDRDSRD和和SD不受不受CP和和D信號的影信號的影響，具有最高的優(yōu)先級。響，具有最高的優(yōu)先級。二、二、CMOS主從結(jié)構(gòu)的邊沿觸發(fā)器主從結(jié)構(gòu)的邊沿觸發(fā)器1 1電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu): :由由CMOS邏輯門和邏輯門和CMOS傳輸門組成主從傳輸門組成主從D觸發(fā)器。觸發(fā)器。TG1TG2TG3TG41G2G3G4GCPCPCPCPCPCPCPCP主觸發(fā)器從觸發(fā)器1111DQQQQ由于引入了由于引入了傳輸門傳輸門，該電路雖為主從結(jié)構(gòu)，卻沒有一次變化問題，該電路雖為主從結(jié)構(gòu)，卻沒有一次變化問題，具有邊沿觸發(fā)器的特性。具有邊沿觸發(fā)器的特性。2 2工作原理工作原理觸發(fā)器的觸

18、發(fā)翻轉(zhuǎn)分為兩個節(jié)拍：觸發(fā)器的觸發(fā)翻轉(zhuǎn)分為兩個節(jié)拍：（1 1）當(dāng)）當(dāng)CP變?yōu)樽優(yōu)? 1時，時，TG1 1開通，開通，TG2 2關(guān)閉。主觸發(fā)器接收關(guān)閉。主觸發(fā)器接收D信號。信號。同時，同時，TG3 3關(guān)閉，關(guān)閉，TG4 4開通，從觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變。開通，從觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變。（2 2）當(dāng)）當(dāng)CP由由1 1變?yōu)樽優(yōu)? 0時，時，TG1 1關(guān)閉，關(guān)閉，TG2 2開通，主觸發(fā)器自保持。開通，主觸發(fā)器自保持。同時，同時，TG3 3開通，開通，TG4 4關(guān)閉，從觸發(fā)器接收主觸發(fā)器的狀態(tài)。關(guān)閉，從觸發(fā)器接收主觸發(fā)器的狀態(tài)。3 具有直接置具有直接置0端端RD和直接置和直接置1端端SD的的CMOS邊沿邊沿D

19、觸發(fā)器觸發(fā)器TG1TG2TG3TG41G2G3G4GCPCPCPCPCPCPCPCP主觸發(fā)器從觸發(fā)器1111DQQQQ5.4 5.4 集成觸發(fā)器集成觸發(fā)器一、一、集成觸發(fā)器舉例集成觸發(fā)器舉例1 1TTL主從主從JK觸發(fā)器觸發(fā)器7474LS7272特點：（特點：（1 1）有）有3 3個個J端和端和3 3個個K端，它們之間是與邏輯關(guān)系。端，它們之間是與邏輯關(guān)系。（2 2）帶有直接置）帶有直接置0 0端端RD和直接置和直接置1 1端端SD，都為低電平有效，不用時應(yīng)接高電平。都為低電平有效，不用時應(yīng)接高電平。（3 3）為主從型結(jié)構(gòu)，）為主從型結(jié)構(gòu)，CP下跳沿觸發(fā)。下跳沿觸發(fā)。QQ1J1KC1SR&am

20、p;4123567891011121314NCRDJ1J2J3Q GNDQK1K2K3CPDSVcc74LS7221CPDKRJ1JK3S23JKD2 2高速高速CMOS邊沿邊沿D觸發(fā)器觸發(fā)器7474HC7474 特點：（特點：（1）單輸入端的雙）單輸入端的雙D觸發(fā)器。觸發(fā)器。（2）它們都帶有直接置）它們都帶有直接置0端端RD和直接置和直接置1端端SD，為低電平有效。，為低電平有效。（3）為）為CMOS邊沿邊沿觸發(fā)器，觸發(fā)器，CP上升沿觸發(fā)。上升沿觸發(fā)。2S2DD2CPD2R1S1DD1CPD1RC11DSR41235678910111213141GNDVcc74HC74RD1D 1CPD1S

21、 1Q 1Q2Q2Q2SD2CP2DD2R2Q1Q2Q1Q二、觸發(fā)器功能的轉(zhuǎn)換二、觸發(fā)器功能的轉(zhuǎn)換1.1.用用JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成其他功能的觸發(fā)器觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成其他功能的觸發(fā)器（1 1）JKD分別寫出分別寫出JK觸發(fā)器和觸發(fā)器和D D觸發(fā)器的特性方程觸發(fā)器的特性方程比較得：比較得：畫出邏輯圖：畫出邏輯圖：1J1K C1CPDQQnnnQKQJQ1DQn1)(nnQQDnnDQQD（2 2）JKT（T）寫出寫出T觸發(fā)器的特性方程：觸發(fā)器的特性方程：1JC11KCPTQQC11KCP1J1QQ與與JKJK觸發(fā)器的特性方程比較，觸發(fā)器的特性方程比較，得：得：J= =T，K= =T。令令T=1=1，即可得，

22、即可得T觸發(fā)器。觸發(fā)器。nnnQTQTQ12 2用用D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成其他功能的觸發(fā)器觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成其他功能的觸發(fā)器（1 1）DJK寫出寫出D觸發(fā)器和觸發(fā)器和JK觸發(fā)器的特性方程：觸發(fā)器的特性方程： 比較兩式，得：比較兩式，得： 畫出邏輯圖。畫出邏輯圖。 C11D1&1CPQQJK（2 2）DT圖（圖（b）（3 3）DT圖（圖（c） （b）1DC1=1CPC11DCP（c）QQQQT三、觸發(fā)器應(yīng)用舉例三、觸發(fā)器應(yīng)用舉例 例例5.4.15.4.1 設(shè)計一個設(shè)計一個3人搶答電路。人搶答電路。3人人A、B、C各控制一個按鍵開關(guān)各控制一個按鍵開關(guān)KA、KB、KC和一個發(fā)光二極管和一個發(fā)光二極管DA、DB、DC。誰先按下開關(guān)，誰的。誰先按下開關(guān)，誰的發(fā)光二極管亮，同時使其他人的搶答信號無效。發(fā)光二極管亮，同時使其他人的搶答信號無效。RR+VccABRCDAACK+5VDB330K330K330DBC&AVOAG&VVOBCGG&BOC 利用觸發(fā)器的利用觸發(fā)器的“記憶記憶”作用，使搶答電路工作更可靠、穩(wěn)作用，使搶答電路工作更可靠、穩(wěn)定。定。RKRQRQRQ+VccDADBDC330330330GAGBGCOAOBOC&KARSKBRSK