第5章hao(修改)

1、第五章 觸發(fā)器觸發(fā)器特點：觸發(fā)器特點：觸發(fā)器分類：觸發(fā)器分類： 本章重點：本章重點：觸發(fā)器外部邏輯功能、觸發(fā)方式。觸發(fā)器外部邏輯功能、觸發(fā)方式。能夠存儲一位二進制信息的基本單元。能夠存儲一位二進制信息的基本單元。1、有兩個能夠自行保持的穩(wěn)定狀態(tài)：、有兩個能夠自行保持的穩(wěn)定狀態(tài)：0狀態(tài)和狀態(tài)和1狀態(tài)。狀態(tài)。2、根據(jù)不同的輸入信號，可以置成、根據(jù)不同的輸入信號，可以置成1狀態(tài)或狀態(tài)或0狀態(tài)。狀態(tài)。按按觸發(fā)方式觸發(fā)方式分：電平觸發(fā)方式、脈沖觸發(fā)方式及邊沿觸發(fā)方式。分：電平觸發(fā)方式、脈沖觸發(fā)方式及邊沿觸發(fā)方式。按按邏輯功能邏輯功能分：分：SR觸發(fā)器、觸發(fā)器、D觸發(fā)器、觸發(fā)器、JK觸發(fā)器和觸發(fā)器和T觸發(fā)

2、器。觸發(fā)器。組合電路：組合電路：不含記憶元件不含記憶元件 、無反饋、無反饋輸出與原來狀態(tài)無關、輸出與原來狀態(tài)無關、觸發(fā)器：觸發(fā)器：第五章第五章 觸發(fā)器觸發(fā)器觸發(fā)器的狀態(tài)由輸出端觸發(fā)器的狀態(tài)由輸出端Q 的狀態(tài)表示的狀態(tài)表示時序電路：時序電路：輸出與原來狀態(tài)有關、具有記憶功能輸出與原來狀態(tài)有關、具有記憶功能第五章 觸發(fā)器第一節(jié)第一節(jié) SR鎖存器鎖存器第三節(jié)第三節(jié) 脈沖觸發(fā)的觸發(fā)器脈沖觸發(fā)的觸發(fā)器第四節(jié)第四節(jié) 邊沿觸發(fā)的觸發(fā)器邊沿觸發(fā)的觸發(fā)器第五節(jié)第五節(jié) 觸發(fā)器邏輯功能的轉換觸發(fā)器邏輯功能的轉換第五章第五章 觸發(fā)器觸發(fā)器第二節(jié)第二節(jié) 電平觸發(fā)的觸發(fā)器電平觸發(fā)的觸發(fā)器第五章 觸發(fā)器第一節(jié)第一節(jié) SR鎖

3、存器鎖存器電路圖與邏輯符號電路圖與邏輯符號1、引入、引入)(Vi1Vo1隨著輸入不同，隨著輸入不同，輸出跟隨變化。輸出跟隨變化。(無記憶功能）無記憶功能）Vi1)(Vo1Vo2一、由與非門構成的一、由與非門構成的SR鎖存器鎖存器將將 接回門接回門1的另一個輸入端，當信號的另一個輸入端，當信號Vi1消失時兩個門的輸出狀態(tài)仍可保持。消失時兩個門的輸出狀態(tài)仍可保持。Vo2第五章 觸發(fā)器10100101 RD=0，SD=1：Q =1，Q=0 RD=1，SD=0，Q =0，Q=1置置0狀態(tài)狀態(tài)2、由兩個、由兩個“與非與非”門構成的門構成的SR鎖存器電路圖鎖存器電路圖輸入：輸入：RD，SD;Q 輸出輸出:

4、 Q，將觸發(fā)器將觸發(fā)器Q端的狀態(tài)端的狀態(tài)作為觸發(fā)器的狀態(tài)；作為觸發(fā)器的狀態(tài)；0Q 1,Q稱為稱為1態(tài)態(tài)1Q 0,Q稱為稱為0態(tài)態(tài)置置1狀態(tài)狀態(tài)第五章 觸發(fā)器11101101Q RD = 1，SD = 1，Q = 0：Q=0= 1兩個穩(wěn)定狀態(tài)：兩個穩(wěn)定狀態(tài)：Q RD = 1，SD = 1，Q = 1：Q=1= 0RD、SD均為均為1時，輸出不變，維持原態(tài)。時，輸出不變，維持原態(tài)。輸入信號作用前輸入信號作用前Q = 1輸入信號作用前輸入信號作用前Q = 0第五章 觸發(fā)器0011 RD=0，SD=1：Q =1，Q=0 RD=1，SD=0，Q =0，Q=1 RD=1，SD=1，Q 、Q（不變）（不變）

5、RD=0，SD=0，Q =Q=1，不穩(wěn)定，不穩(wěn)定 真值表真值表 RDSDQ0101101000 不定不定 （）11 不變不變 不變不變Q RD、SD同時變?yōu)橥瑫r變?yōu)?時，時，輸出不穩(wěn)定輸出不穩(wěn)定不穩(wěn)定狀態(tài)不穩(wěn)定狀態(tài)第五章 觸發(fā)器Q端：稱觸發(fā)器原端或稱端：稱觸發(fā)器原端或稱1端端Q 端：稱觸發(fā)器非端或稱端：稱觸發(fā)器非端或稱0端端真值表真值表 RDSDQ0101101000 不定不定 （）11 不變不變 不變不變Q 邏輯符號邏輯符號 若觸發(fā)器原為若觸發(fā)器原為1態(tài)，欲使之變?yōu)閼B(tài)，欲使之變?yōu)?態(tài)，必須態(tài)，必須將將RD端的電平由端的電平由1變?yōu)樽優(yōu)?，SD端的電平由端的電平由0變變?yōu)闉?，這里所加的輸入信

6、號稱為，這里所加的輸入信號稱為觸發(fā)信號觸發(fā)信號，由它們導致的轉換過程稱為由它們導致的轉換過程稱為翻轉翻轉。RD：置零或復位端（低電平置零，邏輯符號上用小圓圈表示）：置零或復位端（低電平置零，邏輯符號上用小圓圈表示）SD：置：置1或置位端（低電平置）或置位端（低電平置）第五章 觸發(fā)器二、觸發(fā)器的特性表及特征方程二、觸發(fā)器的特性表及特征方程0DDDDDDDDSR1SRQRSQR)S(Q或約束條件，不約束條件，不能同時為零能同時為零次態(tài)卡諾圖次態(tài)卡諾圖特征方程特征方程Q ： 原狀態(tài)或現(xiàn)態(tài)原狀態(tài)或現(xiàn)態(tài)Q*：新狀態(tài)或次態(tài)：新狀態(tài)或次態(tài)1、 特性表：特性表：輸入信號與原態(tài)、次態(tài)列入真值表輸入信號與原態(tài)、次

7、態(tài)列入真值表中，這種含有狀態(tài)變量的真值表稱為特性表。中，這種含有狀態(tài)變量的真值表稱為特性表。2、 特征方程：特征方程：表示電路次態(tài)與輸入變量和電路現(xiàn)態(tài)之間的邏表示電路次態(tài)與輸入變量和電路現(xiàn)態(tài)之間的邏輯關系的狀態(tài)方程。輯關系的狀態(tài)方程。 SR鎖存器的特性表鎖存器的特性表 RDSDQQ* 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1Q*第五章 觸發(fā)器動作特點動作特點 在在SR鎖存器中，輸入信號直接加在輸出門上，所鎖存器中，輸入信號直接加在輸出門上，所以輸入信號在全部作用時間里以輸入信號在全部作用時間里(即即SD或或RD為為1

8、的全部時的全部時間間)，都能直接改變輸出端，都能直接改變輸出端Q和和Q 的狀態(tài)。的狀態(tài)。 把把SD(SD )稱作稱作直接直接置位端，把置位端，把RD(RD )稱作稱作直接直接復復位端，把位端，把SR鎖存鎖存器稱作直接置位、復位觸發(fā)器。器稱作直接置位、復位觸發(fā)器。G1G2RDQSD由或非門組成的由或非門組成的SR鎖存器鎖存器Q第五章 觸發(fā)器例：例：SR鎖存器電路中，已知輸入端的電壓波形，畫出輸出端鎖存器電路中，已知輸入端的電壓波形，畫出輸出端的電壓波形。的電壓波形。解：解：t1t2t3t4t5t6t7t8不穩(wěn)定不穩(wěn)定不穩(wěn)定不穩(wěn)定第五章 觸發(fā)器 在數(shù)字系統(tǒng)中，為協(xié)調各部分的動作，常要求在數(shù)字系統(tǒng)中

9、，為協(xié)調各部分的動作，常要求某些觸發(fā)器在同一時刻動作，就必須引入同步信某些觸發(fā)器在同一時刻動作，就必須引入同步信號，使這些觸發(fā)器只有在號，使這些觸發(fā)器只有在同步信號同步信號到達時才按輸?shù)竭_時才按輸入信號改變狀態(tài)。把這個入信號改變狀態(tài)。把這個同步信號同步信號稱作稱作時鐘信號，時鐘信號，用用CP（Clock PulseClock Pulse）表示，也可）表示，也可記作記作CLK。 把受時鐘信號控制的觸發(fā)器統(tǒng)稱為把受時鐘信號控制的觸發(fā)器統(tǒng)稱為時鐘觸發(fā)器時鐘觸發(fā)器，以區(qū)別于以區(qū)別于SR鎖存器。同步鎖存器。同步SRSR觸發(fā)器是結構最簡單觸發(fā)器是結構最簡單的一種。的一種。第五章 觸發(fā)器同步同步SR觸發(fā)器（

10、鐘控觸發(fā)器（鐘控SR觸發(fā)器）觸發(fā)器）1、電路圖與邏輯符號、電路圖與邏輯符號CP = 0：狀態(tài)不變：狀態(tài)不變S = 0，R = 0：Q* = Q S = 1，R = 0：Q* = 1 S = 0，R = 1：Q* = 0 S = 1，R = 1：Q* = CP = 1：SR鎖存器鎖存器輸入端均為輸入端均為1CP=011CP=1S=0R=0S=10S=0R=110S=1R=100控制輸入端控制輸入端R、S通過通過“非非”門作用于門作用于 SR鎖存器鎖存器第二節(jié)第二節(jié) 電平觸發(fā)的觸發(fā)器電平觸發(fā)的觸發(fā)器第五章 觸發(fā)器2、真值表、真值表0SRQRSQ 約束條件，不約束條件，不能同時為能同時為13、特征方

11、程、特征方程CP = 1S = 0，R = 0：Q* = Q S = 1，R = 0：Q* = 1 S = 0，R = 1：Q* = 0 S = 1，R = 1：Q* = RSQ*00 Q01 110 011 同步同步SR觸發(fā)器真值表觸發(fā)器真值表次態(tài)卡諾圖次態(tài)卡諾圖第五章 觸發(fā)器假設假設CP = 1時，控制輸入不改變。時，控制輸入不改變。4、時鐘控制、時鐘控制SR觸發(fā)器邏輯功能波形圖觸發(fā)器邏輯功能波形圖設觸發(fā)器的初始狀態(tài)為設觸發(fā)器的初始狀態(tài)為Q = 0第五章 觸發(fā)器例：已知觸發(fā)器的輸入信號如圖所示，試畫出輸例：已知觸發(fā)器的輸入信號如圖所示，試畫出輸出端的電壓波形。設觸發(fā)器的初始狀態(tài)為出端的電壓

12、波形。設觸發(fā)器的初始狀態(tài)為Q = 0。CP = 1期間內輸入信號多次發(fā)生變化，則觸發(fā)器也會多次翻轉。期間內輸入信號多次發(fā)生變化，則觸發(fā)器也會多次翻轉。解：解：t1t2t3t4t5t6t7第五章 觸發(fā)器5 5、帶異步置位、復位端的同步、帶異步置位、復位端的同步SRSR觸發(fā)器觸發(fā)器 需要在時鐘信號到來之前將觸發(fā)器預置為指定的狀需要在時鐘信號到來之前將觸發(fā)器預置為指定的狀態(tài)，因此在使用的同步態(tài)，因此在使用的同步SR觸發(fā)器電路上設置專門的異步觸發(fā)器電路上設置專門的異步置位輸入端置位輸入端SD和異步復位輸入端和異步復位輸入端RD。SD S CLK R RD S 1S C1 1R RQ Q(c) 國標符號

13、 觸發(fā)器在時鐘信號控制下正常工作時應使觸發(fā)器在時鐘信號控制下正常工作時應使SD和和RD處于高電平。在圖中電路的具體情況下，用處于高電平。在圖中電路的具體情況下，用SD或或RD將將觸發(fā)器預置位或復位應在觸發(fā)器預置位或復位應在CLK=0下進行。下進行。RDSDG1G2G3G4S CLK RQ Q(a) 邏輯電路第五章 觸發(fā)器動作特點動作特點 由于在由于在CLK=1的全部時間里的全部時間里,S和和R信號都能通過信號都能通過門門G3和和G4加到加到SR鎖存器上，所以鎖存器上，所以在在CLK=1的全部時的全部時間里間里S和和R的變化都將引起觸發(fā)器輸出端狀態(tài)的變化。的變化都將引起觸發(fā)器輸出端狀態(tài)的變化。

14、如果在如果在CLK=1的期間內輸入信號多次發(fā)生變化，的期間內輸入信號多次發(fā)生變化，則觸發(fā)器的狀態(tài)也會發(fā)生多次翻轉，降低了電路的則觸發(fā)器的狀態(tài)也會發(fā)生多次翻轉，降低了電路的抗干擾能力?？垢蓴_能力。第五章 觸發(fā)器D型鎖存器型鎖存器(或雙穩(wěn)態(tài)鎖存器或雙穩(wěn)態(tài)鎖存器) D為數(shù)據(jù)輸入端，為數(shù)據(jù)輸入端，CLK為控制端。為控制端。CLK=1時，時，輸出端狀態(tài)隨輸入端的狀態(tài)而改變，輸出端狀態(tài)隨輸入端的狀態(tài)而改變，CLK=0時，輸時，輸出狀態(tài)保持不變。出狀態(tài)保持不變。適用于單端輸入信號的場合。適用于單端輸入信號的場合。(a)電路結構(b)圖形符號第五章 觸發(fā)器例例5.3.2 已知同步已知同步D觸發(fā)器的輸入信號波形

15、如圖示，觸發(fā)器的輸入信號波形如圖示，試畫出試畫出Q和和Q端的電壓波形。設觸發(fā)器的初始狀態(tài)端的電壓波形。設觸發(fā)器的初始狀態(tài)為為Q=0。第五章 觸發(fā)器第三節(jié)第三節(jié) 脈沖觸發(fā)的觸發(fā)器脈沖觸發(fā)的觸發(fā)器(一一) 邏輯符號邏輯符號一、主從觸發(fā)器一、主從觸發(fā)器二、主從二、主從JK觸發(fā)器觸發(fā)器J、K：輸入：輸入R、S：異步置異步置0、置、置1（不受（不受CP限制）限制）Q Q、：輸出：輸出CP：時鐘控制輸入：時鐘控制輸入主從觸發(fā)器有：主從觸發(fā)器有： 主從主從RS觸發(fā)器、計數(shù)型觸發(fā)器、觸發(fā)器、計數(shù)型觸發(fā)器、T觸發(fā)器觸發(fā)器 及主從及主從JK觸發(fā)器觸發(fā)器321JJJJ 321KKKK 第五章 觸發(fā)器從觸發(fā)器從觸發(fā)器

16、(二二) 邏輯功能邏輯功能由兩個鐘控由兩個鐘控RS觸發(fā)器構成觸發(fā)器構成CP=0:從觸發(fā)器接受主觸發(fā)器狀態(tài)并翻轉穩(wěn)定從觸發(fā)器接受主觸發(fā)器狀態(tài)并翻轉穩(wěn)定CP=1:主觸發(fā)器接受激勵信號并翻轉穩(wěn)定主觸發(fā)器接受激勵信號并翻轉穩(wěn)定1、J = K =1 且且 CP = 1主：主：0Q1, 若Q1Q0, 若Q則則A=1，B=0則則A=0，B=1當當CP由由1變變0后，從：后，從：Q Q2、J = 1，K = 0 且且 CP = 1主：主：3、J = 0，K = 1 且且CP = 1主：主：0Q1, 若Q1Q0, 若Q則則A=1，B=0則維持原態(tài)則維持原態(tài)當當CP由由1變變0后，從：后，從： 1Q 0Q1, 若

17、Q1Q0, 若Q則則A=0，B=1則維持原態(tài)則維持原態(tài)當當CP由由1變變0后，從：后，從： 0Q 4、J = K = 0，且，且 CP = 1 則維持原態(tài)則維持原態(tài)主觸發(fā)器主觸發(fā)器010110100101第五章 觸發(fā)器真值表真值表 KJ Q* 00 Q 100 011 11Q (三三) 狀態(tài)轉換圖與特征方程狀態(tài)轉換圖與特征方程1、狀態(tài)轉換圖、狀態(tài)轉換圖 主從主從JK觸發(fā)器特性表觸發(fā)器特性表QQ*JK 0 000 1 100 0 001 1 001 0 110 1 110 0 111 1 01101狀態(tài)狀態(tài) 0狀態(tài)狀態(tài) 1J=0K= K=0J= J=1 K= K=1J= 狀態(tài)轉換圖狀態(tài)轉換圖狀態(tài)

18、轉換圖：狀態(tài)轉換圖：用圖形的方式用圖形的方式描述觸發(fā)器的邏輯功能，兩描述觸發(fā)器的邏輯功能，兩個圓圈分別表示兩個穩(wěn)定狀個圓圈分別表示兩個穩(wěn)定狀態(tài)，用帶箭頭的直線或弧線態(tài)，用帶箭頭的直線或弧線表示狀態(tài)轉換的方向，而且表示狀態(tài)轉換的方向，而且在其上標注轉換條件。在其上標注轉換條件。主從主從JK觸發(fā)器消除觸發(fā)器消除了不定態(tài)了不定態(tài)第五章 觸發(fā)器2、特征方程、特征方程 主從主從JKJK觸發(fā)器特性表觸發(fā)器特性表QQ*JK0 0001 1000 0011 0010 1101 1100 1111 011QKQJQ次態(tài)卡諾圖次態(tài)卡諾圖第五章 觸發(fā)器（四）主從（四）主從JK觸發(fā)器對激勵信號的要求觸發(fā)器對激勵信號的

19、要求JK觸發(fā)器的工作波形：觸發(fā)器的工作波形：CP = 1，若若J、K變化，觸發(fā)器的狀態(tài)與真值表不對應。變化，觸發(fā)器的狀態(tài)與真值表不對應。故使用主從故使用主從JK觸發(fā)器，要求其觸發(fā)器，要求其JK輸入端的信號在輸入端的信號在CP脈脈沖作用期間保持恒定，以免產生多次翻轉現(xiàn)象。沖作用期間保持恒定，以免產生多次翻轉現(xiàn)象。第五章 觸發(fā)器（五）（五）JK觸發(fā)器構成觸發(fā)器觸發(fā)器構成觸發(fā)器JK觸發(fā)器的觸發(fā)器的J、K端連接在端連接在一起構成觸發(fā)器一起構成觸發(fā)器真值表真值表 KJ Q* 00 Q 100 011 11Q 真值表真值表T Q*0Q1Q 1、邏輯符號、邏輯符號2、真值表、真值表 T觸發(fā)器：觸發(fā)器：當控制

20、信號當控制信號T=1時，每來一個時，每來一個CP信號，觸發(fā)器信號，觸發(fā)器的狀態(tài)就翻轉一次；而當?shù)臓顟B(tài)就翻轉一次；而當T=0時，時，CP信號到達后觸發(fā)器的信號到達后觸發(fā)器的狀態(tài)保持不變。狀態(tài)保持不變。第五章 觸發(fā)器QTQTQTQ T T觸發(fā)器特性表觸發(fā)器特性表QQ*T 0 00 0 11 1 01 1 103、狀態(tài)轉換圖、狀態(tài)轉換圖4、特征方程、特征方程T觸發(fā)器觸發(fā)器是一個受控制的翻轉觸發(fā)器。是一個受控制的翻轉觸發(fā)器。第五章 觸發(fā)器第四節(jié)第四節(jié) 邊沿觸發(fā)的觸發(fā)器邊沿觸發(fā)的觸發(fā)器一、工作原理一、工作原理主從觸發(fā)器：主從觸發(fā)器：CP=1，若若J、K變化，觸發(fā)器的狀態(tài)與真值表不變化，觸發(fā)器的狀態(tài)與真值

21、表不對應，對激勵信號要求嚴格。對應，對激勵信號要求嚴格。二、維持二、維持-阻塞阻塞D觸發(fā)器觸發(fā)器（一）邏輯符號（一）邏輯符號D：輸入：輸入CP：時鐘控制，上升沿觸發(fā)：時鐘控制，上升沿觸發(fā)邊沿觸發(fā)器：上升沿觸發(fā)或下降沿觸發(fā)，邊沿觸發(fā)器：上升沿觸發(fā)或下降沿觸發(fā)，激勵端的信號在邊沿激勵端的信號在邊沿 時刻的前后幾個延遲時間內保持不變，便可以穩(wěn)時刻的前后幾個延遲時間內保持不變，便可以穩(wěn) 定地根據(jù)激勵輸入翻轉。定地根據(jù)激勵輸入翻轉。次態(tài)僅取決于時鐘信號邊沿時次態(tài)僅取決于時鐘信號邊沿時刻輸入信號的取值刻輸入信號的取值包括：利用包括：利用CMOS傳輸門的邊傳輸門的邊沿觸發(fā)器、維持阻塞觸發(fā)器、沿觸發(fā)器、維持阻

22、塞觸發(fā)器、利用門電路傳輸延遲時間的邊利用門電路傳輸延遲時間的邊沿觸發(fā)器及利用二極管進行電沿觸發(fā)器及利用二極管進行電平配置的邊沿觸發(fā)器等。平配置的邊沿觸發(fā)器等。 ：異步置：異步置0、置、置1DDSR：輸出：輸出QQ第五章 觸發(fā)器（二）邏輯功能（二）邏輯功能001110CP = 0，若，若D = 0；CP上升沿：上升沿：Q = 0置置0維持線維持線置置1阻塞線阻塞線CP = 0時，時，門門G、H被封鎖。被封鎖?；净綬S觸發(fā)器觸發(fā)器的狀態(tài)維持。的狀態(tài)維持。第五章 觸發(fā)器（二）邏輯功能（二）邏輯功能1101101010CP = 0，若，若D = 1；CP上升沿：上升沿：Q = 1置置1維持線維持線置置0阻塞線阻塞線第五章 觸發(fā)器 Q* = D 真值表真值表DQ*0 01 1 激勵表激勵表 QQ* D 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1（三）狀態(tài)轉換圖（三）狀態(tài)轉換圖（四）特征方程（四）特征方程第五章 觸發(fā)器（五）觸發(fā)器的應用（五）觸發(fā)器的應用1、移位寄存器、移位寄存器數(shù)碼數(shù)碼1數(shù)碼數(shù)碼1數(shù)碼數(shù)碼2數(shù)碼數(shù)碼1數(shù)碼數(shù)碼3數(shù)碼數(shù)碼2數(shù)碼數(shù)碼1數(shù)碼數(shù)碼4數(shù)碼數(shù)碼3數(shù)碼數(shù)碼23按按Q4原來的狀態(tài)翻轉，原來的狀態(tài)翻轉，2按按Q3原來的狀態(tài)翻轉，原來的狀態(tài)翻轉，1按按Q2原來的狀態(tài)翻轉原來的狀態(tài)翻轉第五章 觸發(fā)器2、計數(shù)器、計數(shù)器D1與狀態(tài)非連接與狀態(tài)非連接Q