第三章集成門電路與觸發(fā)器

1、第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器第第 三三 章章集集 成成 門門 電電 路路 與與 觸觸 發(fā)發(fā) 器器第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器集成門電路和觸發(fā)器等邏輯器件是實現(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)功能的集成門電路和觸發(fā)器等邏輯器件是實現(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)功能的物質(zhì)基礎(chǔ)。物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，人們把實現(xiàn)各種邏輯功能的元器件及其連線都集中制造在同一塊半導(dǎo)體材料小片上，并封裝在一個殼體中，通過引線與外界聯(lián)系，即構(gòu)成所謂的集成集成電路塊，電路塊，通常又稱為通常又稱為集成電路芯片集成電路芯片。 采用集成電路進行數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計的優(yōu)點：優(yōu)點：可靠性高、可維性好、功耗低、成本低等優(yōu)點，可以大可靠性

2、高、可維性好、功耗低、成本低等優(yōu)點，可以大大簡化設(shè)計和調(diào)試過程。大簡化設(shè)計和調(diào)試過程。第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器 本章知識要點本章知識要點: 半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性；半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性；邏輯門電路的功能、外部特性及使用方法；邏輯門電路的功能、外部特性及使用方法；常用觸發(fā)器的功能、觸發(fā)方式與外部工作特性。常用觸發(fā)器的功能、觸發(fā)方式與外部工作特性。第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器 3.1 數(shù)字集成電路的分?jǐn)?shù)字集成電路的分類類數(shù)字集成電路通常按照所用半導(dǎo)體器件的不同或者根據(jù)集成規(guī)模的大小進行分類。一、根據(jù)所采用的半導(dǎo)體器件進行分類一、根據(jù)所采用的半導(dǎo)體器件進

3、行分類 根據(jù)所采用的半導(dǎo)體器件，數(shù)字集成電路可以分為兩大類。兩大類。1.雙極型集成電路：雙極型集成電路：采用雙極型半導(dǎo)體器件作為元件。主要特點是速度快、負(fù)載能力強，但功耗較大、速度快、負(fù)載能力強，但功耗較大、 集成度較低。集成度較低。2.單極型集成電路單極型集成電路(又稱為又稱為MOS集成電路集成電路): 采用金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管(Metel Oxide Semiconductor Field Effect Transister)作為元件。主要特點是結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、集結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、集成度高、功耗低，但速度較慢。成度高、功耗低，但速度較慢。第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電

4、路與觸發(fā)器雙極型集成電路又可進一步可分為：雙極型集成電路又可進一步可分為：TTL(Transistor Transistor Logic)電路；電路；ECL(Emitter Coupled Logic)電路；電路；I2L(Integrated Injection Logic)電路。電路。TTL電路的電路的“性能價格比性能價格比”最佳，應(yīng)用最廣泛。最佳，應(yīng)用最廣泛。MOS集成電路又可進一步分為：集成電路又可進一步分為：PMOS( P-channel Metel Oxide Semiconductor)；NMOS(N-channel Metel Oxide Semiconductor)；CMOS(

5、Complement Metal OxideSemiconductor)。CMOS電路應(yīng)用較普遍，因為它不但適用于通用邏電路電路應(yīng)用較普遍，因為它不但適用于通用邏電路的設(shè)計，而且綜合性能最好的設(shè)計，而且綜合性能最好 。第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器二、根據(jù)集成電路規(guī)模的大小進行分類二、根據(jù)集成電路規(guī)模的大小進行分類通常根據(jù)一片集成電路芯片上包含的邏輯門個數(shù)或元件個數(shù)，分為 SSI 、MSI 、LSI 、VLSI。 1. SSI (Small Scale Integration ) 小規(guī)模集成電路小規(guī)模集成電路:邏輯門數(shù)小于10 門(或元件數(shù)小于100個)；2. MSI (M

6、edium Scale Integration ) 中規(guī)模集成電路中規(guī)模集成電路:邏輯門數(shù)為10 門99 門(或元件數(shù)100個999個)；3. LSI (Large Scale Integration ) 大規(guī)模集成電路大規(guī)模集成電路:邏輯門數(shù)為100 門9999 門(或元件數(shù)1000個99999個)；4. VLSI (Very Large Scale Integration) 超大規(guī)模集超大規(guī)模集成電路成電路:邏輯門數(shù)大于10000 門(或元件數(shù)大于100000個)。 第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器3. 2 半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性數(shù)字電路中的晶體二極管、

7、三極管和數(shù)字電路中的晶體二極管、三極管和MOS管等器件一般是管等器件一般是以開關(guān)方式運用的，其工作狀態(tài)相當(dāng)于相當(dāng)于開關(guān)的以開關(guān)方式運用的，其工作狀態(tài)相當(dāng)于相當(dāng)于開關(guān)的“接通接通”與與“斷開斷開”。數(shù)子系統(tǒng)中的半導(dǎo)體器件運用在開關(guān)頻率十分高的電路中(通常開關(guān)狀態(tài)變化的速度可高達每秒百萬次數(shù)量級甚至千萬次數(shù)量級)，研究這些器件的開關(guān)特性時，不僅要研究它們的靜止靜止特性特性，而且還要分析它們的動態(tài)特性動態(tài)特性。靜態(tài)特性是指二極管在導(dǎo)通和截止兩種穩(wěn)定狀態(tài)下的特性。靜態(tài)特性是指二極管在導(dǎo)通和截止兩種穩(wěn)定狀態(tài)下的特性。3.2.1 晶體二極管的開關(guān)特性晶體二極管的開關(guān)特性一、靜態(tài)特性一、靜態(tài)特性 第三章第三

8、章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器典型二極管的靜態(tài)特性曲線典型二極管的靜態(tài)特性曲線(又稱伏安特性曲線又稱伏安特性曲線) ：1. 正向特性正向特性門檻電壓門檻電壓 ( VTH )：使二極管開始導(dǎo)通的正向電壓，又稱為閾值電壓 (一般鍺管約0.1V，硅管約0.5V)。 正向電壓正向電壓 VD VTH ：管子截止，電阻很大、正向電流 IF 接近于 0， 二極管類似于開關(guān)的斷開狀態(tài) ； 正向電壓正向電壓 VD = VTH ：管子開始導(dǎo)通，正向電流 IF 開始上升； 正向電壓正向電壓 VD VTH (一般鍺管為一般鍺管為0.3V，硅管為，硅管為0.7V) ：管子充分導(dǎo)通， 電阻很小，正向電流IF 急

9、劇增加，二極管類似于開關(guān)的接 通狀態(tài)。使二極管充分導(dǎo)通的電壓為導(dǎo)通電壓，用VF表示。第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器 2 反向特性反向特性 二極管在反向電壓VR 作用下，處于截止?fàn)顟B(tài)，反向電阻很大，反向電流 IR 很小（將其稱為反向飽和電流，用 IS 表示，通?？珊雎圆挥?），二極管的狀態(tài)類似于開關(guān)斷開。二極管的狀態(tài)類似于開關(guān)斷開。而且反向電壓在一定范圍內(nèi)變化基本不引起反向電流的變化。注意事項：注意事項： 正向?qū)〞r可能因電流過大而導(dǎo)致二極管燒壞。組成實際電路時通常要串接一只電阻 R，以限制二極管的正向電流； 反向電壓超過某個極限值時，將使反向電流IR突然猛增，致使二極管被擊

10、穿（通常將該反向電壓極限值稱為反向擊反向擊穿電壓穿電壓VBR），一般不允許反向電壓超過此值。第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器二極管組成的開關(guān)電路圖如圖（a）所示。二極管導(dǎo)通狀態(tài)下的等效電路如圖(b)所示，截止?fàn)顟B(tài)下的等效電路如圖(c)所示，圖中忽略了二極管的正向壓降。 二極管開關(guān)電路及其等效電路DU0RR斷開R關(guān)閉(a)(b)(c)由于二極管的單向?qū)щ娦裕栽跀?shù)字電路中經(jīng)常把它由于二極管的單向?qū)щ娦?，所以在?shù)字電路中經(jīng)常把它當(dāng)作開關(guān)使用。當(dāng)作開關(guān)使用。第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器二、二、 動態(tài)特性動態(tài)特性二極管的動態(tài)特性是指二極管在導(dǎo)通與截止兩種狀態(tài)轉(zhuǎn)

11、二極管的動態(tài)特性是指二極管在導(dǎo)通與截止兩種狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程中的特性，它表現(xiàn)在完成兩種狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換需要一換過程中的特性，它表現(xiàn)在完成兩種狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換需要一定的時間。為此，引入了反向恢復(fù)時間和開通時間的概念。定的時間。為此，引入了反向恢復(fù)時間和開通時間的概念。1. 反向恢復(fù)時間反向恢復(fù)時間反向恢復(fù)時間：反向恢復(fù)時間：二極管從正向?qū)ǖ椒聪蚪刂顾枰臅r間稱為反向恢復(fù)時間。反向恢復(fù)時間反向恢復(fù)時間tre=存儲時間存儲時間ts+渡越時間渡越時間tt第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器 2. 開通時間開通時間開通時間：開通時間：二極管從反向截止到正向?qū)ǖ臅r間稱為開通時間。 二極管的開通時

12、間很短，對開關(guān)速度影響很小，相二極管的開通時間很短，對開關(guān)速度影響很小，相對反向恢復(fù)時間而言幾乎可以忽略不計。對反向恢復(fù)時間而言幾乎可以忽略不計。第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器 3.2.2 晶體三極管的開關(guān)特性晶體三極管的開關(guān)特性晶體三極管由集電結(jié)和發(fā)射結(jié)兩個PN結(jié)構(gòu)成。根據(jù)兩個PN結(jié)的偏置極性，三極管有截止、放大、飽和截止、放大、飽和3種工作狀態(tài)。一、靜態(tài)特性一、靜態(tài)特性第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器晶體三極管在截止與飽和這兩種穩(wěn)態(tài)下的特性稱為三極晶體三極管在截止與飽和這兩種穩(wěn)態(tài)下的特性稱為三極管的靜態(tài)開關(guān)特性。管的靜態(tài)開關(guān)特性。在數(shù)字邏輯電路中，三極

13、管相當(dāng)于一個由基極信號控制的在數(shù)字邏輯電路中，三極管相當(dāng)于一個由基極信號控制的無觸點開關(guān)，其作用對應(yīng)于觸點開關(guān)的無觸點開關(guān)，其作用對應(yīng)于觸點開關(guān)的“閉合閉合”與與“斷開斷開”。電路在三極管截止截止與飽和飽和狀態(tài)下的等效電路如下:第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器晶體三極管在飽和與截止兩種狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程中具有的特性晶體三極管在飽和與截止兩種狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程中具有的特性稱為三極管的動態(tài)特性。稱為三極管的動態(tài)特性。三極管的開關(guān)過程和二極管一樣，管子內(nèi)部也存在著電荷的建立與消失過程。因此，兩種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換也需要一定的時間才能完成。二、動態(tài)特性二、動態(tài)特性第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電

14、路與觸發(fā)器 1開通時間開通時間（ ton ） 開通時間：開通時間：三極管從截止?fàn)顟B(tài)到飽和狀態(tài)所需要的時間。時間時間ton =延遲時間延遲時間td +上升時間上升時間tr 2. 關(guān)閉時間關(guān)閉時間 （ toff ） 關(guān)閉時間關(guān)閉時間 ：三極管從飽和狀態(tài)到截止?fàn)顟B(tài)所需要的時間。關(guān)閉時間關(guān)閉時間toff =存儲時間存儲時間ts +下降時間下降時間tf 開通時間ton和關(guān)閉時間toff是影響電路工作速度的主要因素。第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器3.2.3 MOS管的開關(guān)特性管的開關(guān)特性一、靜態(tài)特性一、靜態(tài)特性 MOS管作為開關(guān)元件，同樣是工作在截止或?qū)▋煞N狀態(tài)。MOS管是電壓控制元

15、件，主要由柵源電壓管是電壓控制元件，主要由柵源電壓vGS決定其工決定其工作狀態(tài)。作狀態(tài)。工作特性如下：工作特性如下：當(dāng)當(dāng)VGS開啟電壓開啟電壓VTN時：時：MOS管工作在截止區(qū)，輸出電壓vDS VDD，MOS管處于“斷開”狀態(tài);當(dāng)當(dāng)VDSVGSVTN時：時：MOS管工作在導(dǎo)通區(qū)，輸出電壓vDS 0V，MOS管處于“接通”狀態(tài)。第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器二、動態(tài)特性二、動態(tài)特性MOS管本身導(dǎo)通和截止時電荷積累和消散的時間很小。 動態(tài)特性主要取決于電路中雜散電容充、放電所需動態(tài)特性主要取決于電路中雜散電容充、放電所需的時間。的時間。 第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電

16、路與觸發(fā)器為了提高為了提高MOS器件的工作速度，引入了器件的工作速度，引入了CMOS電路。電路。在在CMOS電路中，由于充電電路和放電電路都是低阻電電路中，由于充電電路和放電電路都是低阻電路，因此，其充、放電過程都比較快，從而使路，因此，其充、放電過程都比較快，從而使CMOS電路有電路有較高的開關(guān)速度。較高的開關(guān)速度。第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器 3.3 3.3邏邏 輯輯 門門 電電 路路實現(xiàn)基本邏輯運算和常用復(fù)合邏輯運算的邏輯器件統(tǒng)稱實現(xiàn)基本邏輯運算和常用復(fù)合邏輯運算的邏輯器件統(tǒng)稱為邏輯門電路，它們是組成數(shù)字系統(tǒng)的基本單元電路。為邏輯門電路，它們是組成數(shù)字系統(tǒng)的基本單元

17、電路。 學(xué)習(xí)時應(yīng)重點掌握集成邏輯門電路的功能和外部特性，學(xué)習(xí)時應(yīng)重點掌握集成邏輯門電路的功能和外部特性，以及器件的使用方法。對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理只要求作一以及器件的使用方法。對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理只要求作一般了解。般了解。第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器3.3.1 TTL 集成邏輯門電路集成邏輯門電路TTL(Transistor Transistor Logic)電路是晶體電路是晶體管管-晶體管邏輯電路的簡稱。晶體管邏輯電路的簡稱。TTL電路的功耗大、線路較復(fù)雜，使其集成度受到電路的功耗大、線路較復(fù)雜，使其集成度受到一定的限制，故廣泛應(yīng)用于中小規(guī)模邏輯電路中。一定的限制，故

18、廣泛應(yīng)用于中小規(guī)模邏輯電路中。下面，對幾種常見TTL門電路進行介紹，重點討論TTL與非門。第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器一、典型一、典型TTL與非門與非門 該電路可按 圖中虛線劃分為三部分：三部分：輸入級輸入級 由多發(fā)射極晶體管T1和電阻R1組成；中間級中間級 由晶體管T2和電阻R2、R3組成；輸出級輸出級 由晶體管T3、T4、D4和電阻R4、R5組成。1. 電路結(jié)構(gòu)及工作原理電路結(jié)構(gòu)及工作原理 (1) 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)典型TTL與非門電路圖及相應(yīng)邏輯符號如右圖所示。第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器(2) 工作原理工作原理邏輯功能分析如下：邏輯功能分析如下

19、： 輸入端全部接高電平輸入端全部接高電平(3.6V)：電源電源V Vcccc通過通過R R1 1和和T T1 1的集電結(jié)的集電結(jié)向向T T2 2提供足夠的基極電流，使提供足夠的基極電流，使T T2 2飽和導(dǎo)通。飽和導(dǎo)通。T T2 2的發(fā)射極電流在的發(fā)射極電流在R R3 3上產(chǎn)生的上產(chǎn)生的壓降又使壓降又使 T T4 4 飽和導(dǎo)通，輸出為低電平飽和導(dǎo)通，輸出為低電平(0.3V)(0.3V)。 實現(xiàn)了實現(xiàn)了“輸入全高輸入全高 ，輸出為低，輸出為低”的邏輯關(guān)系。的邏輯關(guān)系。當(dāng)有輸入端接低電平當(dāng)有輸入端接低電平(0.3V)時：時：輸入端接低電平的發(fā)射結(jié)導(dǎo)輸入端接低電平的發(fā)射結(jié)導(dǎo)通，使通，使T1的基極電位

20、的基極電位Vb1=0.3V+0.7V=1V。該電壓作用于。該電壓作用于T1的集電結(jié)和的集電結(jié)和T2、T4的發(fā)射結(jié)上，不可能使的發(fā)射結(jié)上，不可能使T2和和T4導(dǎo)通。導(dǎo)通。由于由于T2截止，電源截止，電源VCC通過通過R2驅(qū)動驅(qū)動T3和和D4管，使之工作在導(dǎo)通狀態(tài)，電路輸出為高電平管，使之工作在導(dǎo)通狀態(tài)，電路輸出為高電平(3.6V)。 實現(xiàn)了實現(xiàn)了“輸入有低，輸出為高輸入有低，輸出為高”的邏輯功能。的邏輯功能。第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器 歸納：歸納：當(dāng)輸入當(dāng)輸入A A、B B、C C均為高電平時，輸出為低電平均為高電平時，輸出為低電平(0V)(0V)；當(dāng)；當(dāng)A A、B B、

21、C C中至少有一個為低電平時，輸出為高電中至少有一個為低電平時，輸出為高電平平(3.6V)(3.6V)。輸出與輸入之間為。輸出與輸入之間為“與非與非”邏輯，即邏輯，即ABCF 第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器2. 主要外部特性參數(shù)主要外部特性參數(shù)TTL與非門的主要外部特性參數(shù)有輸出邏輯電平、開門電平、關(guān)門電平、扇入系數(shù)、扇出系數(shù)、平均傳輸時延和空載功耗等。 (2) 輸出低電平輸出低電平VOL：輸出低電平輸出低電平VoLVoL是指輸入全為高電平時的輸是指輸入全為高電平時的輸 出電平。出電平。VOLVOL的典型值是的典型值是0.3V0.3V。(1) 輸出高電平輸出高電平VOH ：

22、指至少有一個輸入端接低電平時的輸出電指至少有一個輸入端接低電平時的輸出電 平。平。V VOHOH的典型值是的典型值是3.6V3.6V。 (3) 開門電平開門電平VO N ：指在額定負(fù)載下，使輸出電平達到標(biāo)準(zhǔn)低電平指在額定負(fù)載下，使輸出電平達到標(biāo)準(zhǔn)低電平 V VSLSL的輸入電平，它表示使與非門開通的最小輸?shù)妮斎腚娖剑硎臼古c非門開通的最小輸 入電平。入電平。V VONON的產(chǎn)品規(guī)范值為的產(chǎn)品規(guī)范值為V VONON1.8V1.8V。第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器(4) 關(guān)門電平關(guān)門電平VOFF ：指輸出空載時，使輸出電平達到標(biāo)準(zhǔn)高電平指輸出空載時，使輸出電平達到標(biāo)準(zhǔn)高電平V

23、 VSHSH的的 輸入電平，它表示使與非門關(guān)斷所允許的最大輸輸入電平，它表示使與非門關(guān)斷所允許的最大輸 入電平。入電平。V VOFFOFF 的產(chǎn)品規(guī)范值的產(chǎn)品規(guī)范值V VOFFOFF0.8V0.8V。(5) 扇入系數(shù)扇入系數(shù)Ni ：指與非門允許的輸入端數(shù)目。指與非門允許的輸入端數(shù)目。(6) 扇出系數(shù)扇出系數(shù)No：指與非門輸出端連接同類門的最多個數(shù)。指與非門輸出端連接同類門的最多個數(shù)。第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器 (7) 平均傳輸延遲時間平均傳輸延遲時間tpd: 指一個矩形波信號從與非門輸入端傳到與指一個矩形波信號從與非門輸入端傳到與 非門輸出端非門輸出端(反相輸出反相輸出

24、)所延遲的時間。通常所延遲的時間。通常 將從輸入波上沿中點到輸出波下沿中點的將從輸入波上沿中點到輸出波下沿中點的 時間延遲稱為導(dǎo)通延遲時間時間延遲稱為導(dǎo)通延遲時間tpdL；從輸入；從輸入 波下沿中點到輸出波上沿中點的時間延遲波下沿中點到輸出波上沿中點的時間延遲 稱為截止延遲時間稱為截止延遲時間tpdH。平均延遲時間為平均延遲時間為 ：tpd = ( tpdL+ tpdH )/2(8) 空載功耗空載功耗P：指與非門空載時電源總電流指與非門空載時電源總電流I ICCCC和電源電壓和電源電壓V VCCCC的乘積。的乘積。 輸出為低電平時的功耗稱為空載導(dǎo)通功耗輸出為低電平時的功耗稱為空載導(dǎo)通功耗P P

25、ONON，輸出為，輸出為 高電平時的功耗稱為空載截止功耗高電平時的功耗稱為空載截止功耗P POFFOFF 。平均功耗為：平均功耗為： P =(PON + POFF)/2 第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器 3. TTL與非門集成電路芯片與非門集成電路芯片TTL與非門集成電路芯片種類很多，常用的TTL與非門集成電路芯片有7400和7420等。7400的引腳分配圖如圖(a)所示；7420的引腳分配圖如圖(b)所示。第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器二、其他功能的二、其他功能的TTL門電路門電路 集成集成TTLTTL門電路還有門電路還有與門、或門、非門、或非門、與或非

26、門、異或與門、或門、非門、或非門、與或非門、異或門門等不同功能的產(chǎn)品。此外，還有兩種特殊門電路等不同功能的產(chǎn)品。此外，還有兩種特殊門電路集電極開路門集電極開路門(OC(OC門門) )和三和三 態(tài)門態(tài)門(TS(TS門門) )。 (1) 非門非門 1. 幾種常用的幾種常用的TTL門電路門電路第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器(2) 或非門或非門 常用的TTL或非門集成電路芯片有2輸入4或非門7402等。7402的引腳分配圖如下圖所示。第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器(3) 與或非門與或非門 常用的常用的TTL與或非門集成電路芯片與或非門集成電路芯片7451的引腳排

27、列圖的引腳排列圖如下圖所示。如下圖所示。第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器2. 兩種特殊的門電路兩種特殊的門電路 (1) 集電極開路門集電極開路門(OC門門) 集電極開路門(Open Collector Gate）是一種輸出端可以直接相互連接的特殊邏輯門，簡稱OC門。 圖給出了一個集電極開路與非門的電路結(jié)構(gòu)圖和邏輯符號。第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器 注意！集電極開路與非門只有在外接負(fù)載電阻注意！集電極開路與非門只有在外接負(fù)載電阻RL和和電源電源UCC后才能正常工作。后才能正常工作。集電極開路與非門在計算機中應(yīng)用很廣泛，可以用它實現(xiàn)線與邏輯、電平轉(zhuǎn)換以及直接

28、驅(qū)動發(fā)光二極管、干簧繼電器等。第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器 (2) 三態(tài)輸出門三態(tài)輸出門(TS門門)三態(tài)輸出門有三種輸出狀態(tài)：三態(tài)輸出門有三種輸出狀態(tài)：輸出高電平、輸出低電輸出高電平、輸出低電平和高阻狀態(tài)，前兩種狀態(tài)為工作狀態(tài)，后一種狀態(tài)為禁平和高阻狀態(tài)，前兩種狀態(tài)為工作狀態(tài)，后一種狀態(tài)為禁止?fàn)顟B(tài)止?fàn)顟B(tài)。簡稱三態(tài)門(Three state Gate)、TS門等。注意注意 ! 三態(tài)門不是指具有三種邏輯值。三態(tài)門不是指具有三種邏輯值。如何使電路處在工作狀態(tài)和禁止?fàn)顟B(tài)？如何使電路處在工作狀態(tài)和禁止?fàn)顟B(tài)？通過外加控制信號！通過外加控制信號！第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電

29、路與觸發(fā)器例如：例如：BAF該電路邏輯功能如下：該電路邏輯功能如下：EN=0：二極管D反偏，此時電路功能與一般與非門無區(qū)別，輸出 ；EN=1：一方面因為T1有一個輸入端為低，使T2、T5截止。另一方面由于二極管導(dǎo)通，迫使T3的基極電位變低，致使T3、T4也截止。輸出F便被懸空，即處于高阻狀態(tài)。第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器三態(tài)門常用于總線傳輸控制。如下圖所示，用兩種不同控制輸入三態(tài)門常用于總線傳輸控制。如下圖所示，用兩種不同控制輸入的三態(tài)門可構(gòu)成的雙向總線。的三態(tài)門可構(gòu)成的雙向總線。圖中：EN=1時時: G1工作，G2處于高阻狀態(tài)，數(shù)據(jù)D1被取反后送至總線；EN=0時時:

30、G2工作，G1處于高阻狀態(tài)，總線上的數(shù)據(jù)被取反后送到數(shù)據(jù)端D2。實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的分時雙向傳送。第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器3.3.2 CMOS3.3.2 CMOS集成邏輯門電路集成邏輯門電路MOS型集成門電路的主要優(yōu)點：制造工藝簡單、集成度優(yōu)點：制造工藝簡單、集成度高、功耗小、抗干擾能力強等；主要缺點：速度相對高、功耗小、抗干擾能力強等；主要缺點：速度相對TTL電電路較低路較低。 MOS門電路有三種類型：門電路有三種類型：使用P溝道管的PMOS電路；使用N溝道管的NMOS電路；同時使用PMOS管和NMOS管的CMOS電路。相比之下，CMOS電路性能更優(yōu)電路性能更優(yōu)，是當(dāng)前應(yīng)用

31、較普遍的邏輯電路之一。下面，僅討論CMOS集成邏輯門。第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器一、一、 CMOSCMOS反相器反相器 由一個N溝道增強型MOS管TN和一個P溝道增強型MOS管TP組成的CMOS反相器如下圖所示。 電路正常工作條件：電路正常工作條件：VDD大于大于TN管開啟電壓管開啟電壓VTN和和TP管開啟電壓管開啟電壓VTP的絕的絕對值之和，即對值之和，即 VDDVTN +|VTP|。工作原理：工作原理：vi=0V，TN截止，截止，TP導(dǎo)通，導(dǎo)通，vOVDD為高電平；為高電平；vi = VDD，TN導(dǎo)導(dǎo)通，通，TP截止，截止，vO0V。實現(xiàn)了。實現(xiàn)了非非 的邏輯功能。

32、的邏輯功能。第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器二、二、CMOSCMOS與非門與非門由兩個串聯(lián)的NMOS管和兩個并聯(lián)的PMOS管構(gòu)成的兩輸入端的CMOS與非門電路如下圖所示。工作原理：工作原理：當(dāng)輸入A、B均為高電平時，TN1和TN2導(dǎo)通，TP1和TP2截止，輸出端F為低電平；當(dāng)輸入A、B中至少有一個為低電平時，對應(yīng)的TN1 和TN2中至少有一個截止，TP1和TP2中至少有一個導(dǎo)通，輸出F為高電平。 該電路實現(xiàn)了該電路實現(xiàn)了“與非與非”邏輯功能邏輯功能。第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器三、三、 CMOSCMOS或非門或非門由兩個并聯(lián)的NMOS管和兩個串聯(lián)的PMO

33、S管構(gòu)成一個兩個輸入端的CMOS或非門電路如下圖所示。每個輸入端連接到一個NMOS管和一個PMOS管的柵極。工作原理：工作原理： 當(dāng)輸入A、B均為低電平時，TN1和TN2截止，TP1和TP2導(dǎo)通，輸出F為高電平；當(dāng)輸入端A、B 中至少有一個為高電平時，則對應(yīng)的TN1、TN2中便至少有一個導(dǎo)通，TP1、TP2中便至少有一個截止，使輸出F為低電平。該電路實現(xiàn)了該電路實現(xiàn)了“或非或非”邏輯功能。邏輯功能。第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器四、四、 CMOS三態(tài)門三態(tài)門EN=1 ：TN和和TP同時截止，輸出同時截止，輸出F呈高阻狀態(tài)；呈高阻狀態(tài)；EN =0 ：TN和和TP同時導(dǎo)通，非門

34、同時導(dǎo)通，非門正常工作，實現(xiàn)的功能。正常工作，實現(xiàn)的功能。AF 第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器 3.3.3 正邏輯和負(fù)邏輯正邏輯和負(fù)邏輯前面討論各種邏輯門電路的邏輯功能時，約定用高電平表示邏輯1、低電平表示邏輯0。事實上，既可以規(guī)定用高電平表示邏輯1、低電平表示邏輯0，也可以規(guī)定用高電平表示邏輯0，低電平表示邏輯1。這就引出了正邏輯和負(fù)邏輯的概念。正邏輯：正邏輯：用高電平表示邏輯用高電平表示邏輯1，低電平表示邏輯，低電平表示邏輯0。負(fù)邏輯：負(fù)邏輯：用高電平表示邏輯用高電平表示邏輯0，低電平表示邏輯，低電平表示邏輯1。第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器前面討論

35、各種邏輯門電路時，都是按照正邏輯規(guī)定來定義其邏輯功能的。在本課程中，若無特殊說明，約定按正邏輯討論問在本課程中，若無特殊說明，約定按正邏輯討論問題，所有門電路的符號均按正邏輯表示。題，所有門電路的符號均按正邏輯表示。第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器3.4觸發(fā)器觸發(fā)器在數(shù)字系統(tǒng)中，為了構(gòu)造實現(xiàn)各種功能的邏輯電路，除了需要實現(xiàn)邏輯運算的邏輯門之外，還需要有能夠保存信息的邏輯器件。觸發(fā)器是一種具有觸發(fā)器是一種具有記憶功能的電子器件。記憶功能的電子器件。觸發(fā)器能用來存儲一位二進制信息。集成觸發(fā)器的種類很多，分類方法也各不相同，但就其結(jié)構(gòu)而言，都是由邏都是由邏輯門加上適當(dāng)?shù)姆答伨€耦合而

36、成。輯門加上適當(dāng)?shù)姆答伨€耦合而成。第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器觸發(fā)器的特點：觸發(fā)器的特點： 有兩個互補的輸出端 Q 和 。Q 在一定輸入信號作用下，觸發(fā)器可以從一個穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)移到另一個穩(wěn)定狀態(tài)。 有兩個穩(wěn)定狀態(tài)。通常將 Q = 1和 = 0 稱為“1”狀狀態(tài)態(tài)，而把Q = 0和 = 1稱為“0” 狀態(tài)狀態(tài)。當(dāng)輸入信號不發(fā)生變化時，觸發(fā)器狀態(tài)穩(wěn)定不變。QQ第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器nQQ1nQ現(xiàn)態(tài)現(xiàn)態(tài):輸入信號作用前的狀態(tài)，記作 Qn 和 , 一般簡記 為 Q和；次態(tài)次態(tài):輸入信號作用后的狀態(tài)，記作 Qn+1和。顯然，次態(tài)是現(xiàn)態(tài)和輸入的函數(shù)。 現(xiàn)態(tài)與

37、次態(tài)的概念：現(xiàn)態(tài)與次態(tài)的概念：第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器3.4.1 3.4.1 基本基本R-SR-S觸發(fā)器觸發(fā)器基本基本R-S觸發(fā)器是直接復(fù)位置位觸發(fā)器的簡稱，由于觸發(fā)器是直接復(fù)位置位觸發(fā)器的簡稱，由于它是構(gòu)成各種功能觸發(fā)器的基本部件，故稱為基本它是構(gòu)成各種功能觸發(fā)器的基本部件，故稱為基本R-S觸觸發(fā)器。發(fā)器。一、一、 用與非門構(gòu)成的基本用與非門構(gòu)成的基本R-S觸發(fā)器觸發(fā)器1.組成：組成：由兩個與非門交叉耦合構(gòu)成，其邏輯圖和邏輯符號分別由兩個與非門交叉耦合構(gòu)成，其邏輯圖和邏輯符號分別如下圖如下圖 (a)(a)和和(b)(b)所示。所示。圖中， R稱為稱為置置0端或者復(fù)位

38、端，端或者復(fù)位端，S稱為置稱為置1端或置位端或置位端；端；邏輯符號輸入端加的小圓圈表示低電平或負(fù)脈沖有效。第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器觸發(fā)器結(jié)構(gòu)有兩個穩(wěn)定狀態(tài)”1”和”0” Q = 1（ Q = 0 ）為“1”狀態(tài) Q = 0（Q = 1）為“0” 狀態(tài)QRS& 有兩個互補的輸出端 Q 和QQ第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器01110110&a&bQQRSR=1, S=1Present state10QQOutput next state10QQ第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器R=1, S=110111001&a

39、mp;a&bQQRSPresent stateOutput next state01QQ01QQ第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器&a&bQQRSR=0, S=110QQ11001010Output next state10QQPresent state第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器&a&bQQRSR=0, S=101QQ01111010Output next state10QQPresent state第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器R=1, S=010QQ10101011Output next s

40、tate01QQ&a&bQQRSPresent state第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器01QQ00110101&a&bQQRSPresent stateR=1, S=0Output next state01QQ第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器R=0, S=00011&a&bQQRSPresent stateOutput next state11QQ第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器 2. 工作原理工作原理 (1) 若若R=1,S=1，則觸發(fā)器保持原來狀態(tài)不變；，則觸發(fā)器保持原來狀態(tài)不變；(2

41、) 若若R=1,S=0,則觸發(fā)器置為則觸發(fā)器置為1狀態(tài)；狀態(tài)； (3) 若若R=0,S=1,則觸發(fā)器置為則觸發(fā)器置為0狀態(tài)；狀態(tài)； (4) 不允許出現(xiàn)不允許出現(xiàn)R=0,S=0。第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器 與非門構(gòu)成的R-S觸發(fā)器的邏輯功能描述如下RSQ(n+1)功能說明0 00 11 01 1d01Q不定置 0置 1不變基本R-S觸發(fā)器功能表 表中“d”表示觸發(fā)器次態(tài)不確定 該表又稱為次態(tài)次態(tài)真值表。真值表。功能表第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)Q01次態(tài)Qn1狀態(tài)表 狀態(tài)表反映了觸發(fā)器在輸入作用下現(xiàn)態(tài)和次態(tài)之間的轉(zhuǎn)移關(guān)系RSQ(n+1)功能說明0

42、 00 11 01 1d01Q不定置 0置 1不變基本R-S觸發(fā)器功能表RS00ddRS0100RS1101RS1011第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器狀態(tài)圖 狀態(tài)圖是一種反映觸發(fā)器兩種狀態(tài)之間轉(zhuǎn)移關(guān)系的有向圖。RS=10RS=01RS=01RSQ(n+1)功能說明0 00 11 01 1d01Q不定置 0置 1不變RS=11RS=10RS=11第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器 若把觸發(fā)器次態(tài) Q(n+1)表示成現(xiàn)態(tài) Q和輸入RS的函數(shù)次態(tài)方程RSQ(n+1)功能說明0 00 11 01 1d01Q不定置 0置 1不變000111100101236745RS

43、Q11dd10000 1 1 1 101010101dd001101 R S Qn Qn+100110011第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器次態(tài)方程 若把觸發(fā)器次態(tài) Q(n+1)表示成現(xiàn)態(tài) Q和輸入RS的函數(shù)RSQ(n+1)功能說明0 00 11 01 1d01Q不定置 0置 1不變000111100101236745RSQ11dd1 Qn+1 = +RQ R+S=1 (limitation)S第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器激勵表 觸發(fā)器的激勵表反應(yīng)了觸發(fā)器從現(xiàn)態(tài)Q轉(zhuǎn)移到某種次態(tài)Qn+1時，對輸入信號的要求RSQ(n+1)功能說明0 00 11 01 1d

44、01Q不定置 0置 1不變 次態(tài)真值表0011 d101101d Qn Qn+1 R S0101第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器 基本R-S觸發(fā)器的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單 它不僅可作為記憶元件獨立使用，而且由于它具有直接復(fù)位、置位功能，因而被作為各種性能完善的觸發(fā)器的基本組成部分 但由于R、S之間的約束關(guān)系，以及不能進行定時控制，使它的使用受到一定限制第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器二、用或非門構(gòu)成的基本二、用或非門構(gòu)成的基本R-SR-S觸發(fā)器觸發(fā)器 1.1.組成：組成：由兩個或非門交叉耦合組成，其邏輯圖和邏輯符號分別如圖(a)和圖(b)所示。 該電路的輸入是正脈沖

45、或高電平有效，故邏輯符號的輸入端未加小圓圈。第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器2.2. 邏輯功能邏輯功能下表給出了由或非門構(gòu)成的R-S觸發(fā)器的邏輯功能。RSQn+1功能說明功能說明0 00 11 01 1Q10d不變不變置置 1置置 0不定不定基本R-S觸發(fā)器功能表基本R-S觸發(fā)器的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單。它不僅可作為記憶元件獨立使用，而且由于它具有直接復(fù)位、置位功能，因而被作為各種性能完善的觸發(fā)器的基本組成部分。但由于但由于R、S之間的之間的約束關(guān)系，以及不能進行定時控制，使它的使用受到一定限制約束關(guān)系，以及不能進行定時控制，使它的使用受到一定限制。次態(tài)方程和約束方程如

46、下： (次態(tài)方程)R S = 0(約束方程)QRSQn1第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器3.4.2 幾種常用的時鐘控制觸發(fā)器幾種常用的時鐘控制觸發(fā)器具有時鐘脈沖控制的觸發(fā)器稱為“時鐘控制觸發(fā)器時鐘控制觸發(fā)器”或者“定時觸發(fā)器定時觸發(fā)器”。時鐘脈沖控制觸發(fā)器的工作特點：時鐘脈沖控制觸發(fā)器的工作特點：由時鐘脈沖確定狀態(tài)轉(zhuǎn)換的時刻由時鐘脈沖確定狀態(tài)轉(zhuǎn)換的時刻(即何時轉(zhuǎn)換？即何時轉(zhuǎn)換？) ；由輸入信號確定觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換的方向由輸入信號確定觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換的方向(即如何轉(zhuǎn)換？即如何轉(zhuǎn)換？)。 下面介紹四種最常用的時鐘控制觸發(fā)器。第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器一、一、

47、時鐘控制時鐘控制R-S觸發(fā)器觸發(fā)器時鐘控制R-S觸發(fā)器的邏輯圖和邏輯符號如圖(a)、（b）所示。1. 組成：組成：由四個與非門構(gòu)成。其中，與非門G1、G2構(gòu)成基本R-S觸發(fā)器；與非門G3、G4組成控制電路，通常稱為控制門。第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器2工作原理工作原理 具體如下：具體如下： R=0, S=0：控制門控制門G3、G4的輸出均為的輸出均為1，觸發(fā)器狀態(tài)保持不變；觸發(fā)器狀態(tài)保持不變； R=0, S=1：控制門控制門G3、G4的輸出分別的輸出分別為為1和和0，觸發(fā)器狀態(tài)置成，觸發(fā)器狀態(tài)置成1狀態(tài)；狀態(tài)；R=1, S=0：控制門控制門G3、G4的輸出分別為的輸出分別

48、為0和和1，觸發(fā)器狀態(tài)置成，觸發(fā)器狀態(tài)置成0狀態(tài)；狀態(tài)；R=1，S=1：控制門控制門G3、G4的輸出均為的輸出均為0，觸發(fā)器狀態(tài)不確定，這是不允許的。觸發(fā)器狀態(tài)不確定，這是不允許的。 當(dāng)時鐘脈沖沒有到來（即當(dāng)時鐘脈沖沒有到來（即C=0）時，不管）時，不管R、S端為何值，端為何值，兩個控制門的輸出均為兩個控制門的輸出均為1，觸發(fā)器狀態(tài)保持不變，觸發(fā)器狀態(tài)保持不變: Qn+1=Q 。 當(dāng)時鐘脈沖到來（即當(dāng)時鐘脈沖到來（即C=1）時，輸入端）時，輸入端R、S的值的值 可以可以通過控制門作用于上面的基本通過控制門作用于上面的基本R-S觸發(fā)器。觸發(fā)器。第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器功

49、能表與激勵表RSQ(n+1)功能說明0 00 11 01 1Q10d不變置 1置 0不定 時鐘R-S觸發(fā)器功能表0011 d010010d Qn Qn+1 R S0101第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器狀態(tài)表與狀態(tài)圖現(xiàn)態(tài)Q01次態(tài)Qn1RS0001RS0111RS11ddRS1000RS=01RS=10RS=00,01RS=00,10第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器000111100101236745RSQ111dd次態(tài)方程現(xiàn)態(tài)Q01次態(tài)Qn1RS0001RS0111RS11ddRS1000次態(tài)方程和約束方程如下： (次態(tài)方程)R S = 0(約束方程)QR

50、SQn1第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器注意！注意！時鐘控制R-S觸發(fā)器雖然解決了對觸發(fā)器工作進行定時控制的問題，而且具有結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，但依然存在如下兩點不足： 輸入信號依然存在約束條件，即輸入信號依然存在約束條件，即R、S不能同時為不能同時為1； 由分析可知：由分析可知：時鐘控制時鐘控制R-S觸發(fā)器的工作過程是由時鐘觸發(fā)器的工作過程是由時鐘信號信號C和輸入信號和輸入信號R、S共同作用的；時鐘共同作用的；時鐘C控制轉(zhuǎn)換時間，控制轉(zhuǎn)換時間，輸入輸入R和和S確定轉(zhuǎn)換后的狀態(tài)。確定轉(zhuǎn)換后的狀態(tài)。時鐘控制時鐘控制R-S觸發(fā)器的功能表、次態(tài)方程和約束條件與觸發(fā)器的功能表、次態(tài)方程和約

51、束條件與由或非門構(gòu)成的由或非門構(gòu)成的R-S觸發(fā)器相同。觸發(fā)器相同。在時鐘控制觸發(fā)器中，時鐘信號C是一種固定的時間基準(zhǔn)，通常不作為輸入信號列入表中。對觸發(fā)器功能進行描述時，均只考慮時鐘作用(C=1)時的情況。第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器二、二、 D觸發(fā)器觸發(fā)器對時鐘控制R-S觸發(fā)器的控制電路稍加修改，使之變成如下圖(a)所示的形式，這樣便形成了只有一個輸入端的D觸發(fā)器。其邏輯符號如圖 (b)所示。修改后，控制電路在時修改后，控制電路在時鐘脈沖作用期間鐘脈沖作用期間(C=1時時)，將輸入信號將輸入信號D轉(zhuǎn)換成一對互轉(zhuǎn)換成一對互補信號送至基本補信號送至基本R-S觸發(fā)器觸發(fā)器的兩

52、個輸入端，使基本的兩個輸入端，使基本R-S觸發(fā)器的兩個輸入信號只可觸發(fā)器的兩個輸入信號只可能是能是01或者或者10兩種組合，從兩種組合，從而消除了狀態(tài)不確定現(xiàn)象，而消除了狀態(tài)不確定現(xiàn)象，解決了對輸入的約束問題。解決了對輸入的約束問題。 RS第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器工作原理如下：工作原理如下： 當(dāng)無時鐘脈沖作用（即當(dāng)無時鐘脈沖作用（即C=0C=0）時，控制電路被）時，控制電路被封鎖，無論封鎖，無論D D為何值，與非門為何值，與非門G G3 3、G G4 4輸出均為輸出均為1 1，觸，觸發(fā)器狀態(tài)保持不變。發(fā)器狀態(tài)保持不變。 當(dāng)時鐘脈沖作用（即當(dāng)時鐘脈沖作用（即C=1 C=

53、1 ）時，若）時，若D=0D=0，則門，則門G G4 4輸出為輸出為1 1，門，門G G3 3輸出為輸出為0 0，觸發(fā)器狀態(tài)被置，觸發(fā)器狀態(tài)被置0 0；若；若D=1D=1，則門，則門G G4 4輸出為輸出為0 0，門，門G G3 3輸出為輸出為1 1，觸發(fā)器狀態(tài)，觸發(fā)器狀態(tài)被置被置1 1。在時鐘作用時，在時鐘作用時，D D觸發(fā)器狀態(tài)的變化僅取決于輸觸發(fā)器狀態(tài)的變化僅取決于輸入信號入信號D D，而與現(xiàn)態(tài)無關(guān)。，而與現(xiàn)態(tài)無關(guān)。其次態(tài)方程為其次態(tài)方程為 Q Q(n+1)(n+1) = D = D 第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器功能表與激勵表DQ(n+1)功能說明0 1D觸發(fā)器功能

54、表0 1置0 置10011 0101 Qn Qn+1 D0101第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器狀態(tài)表與狀態(tài)圖現(xiàn)態(tài)Q01次態(tài)Qn1D=001D=111D=1D=0D=1D=0第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器三三 、 J-K 觸發(fā)器觸發(fā)器在時鐘控制R-S觸發(fā)器中增加兩條反饋線，將觸發(fā)器的輸出和交叉反饋到兩個控制門的輸入端，并把原來的輸入端S改成J，R改成K，即可改進成J-K觸發(fā)器。J-K觸發(fā)器的邏輯圖和邏輯符號如下圖所示。 QQ該觸發(fā)器利用觸該觸發(fā)器利用觸發(fā)器兩個輸出端信號發(fā)器兩個輸出端信號始終互補的特點，有始終互補的特點，有效地解決了時鐘控制效地解決了時鐘控

55、制R-S觸發(fā)器在時鐘脈沖觸發(fā)器在時鐘脈沖作用期間兩個輸入同作用期間兩個輸入同時為時為1將導(dǎo)致觸發(fā)器狀將導(dǎo)致觸發(fā)器狀態(tài)不確定的問題。態(tài)不確定的問題。KJQCRSQKJCP&QQ第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器邏輯功能描述 CP=1 J=0, K=0 Qn+1=Q00RSQKJCP&Q第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器邏輯功能描述 CP=1 J=1, K=0 ,Q=1 Qn+1=1Q0 1 R-S NAND Latch R=1, S=1 Qn+1=(SQ)=QRSQKJCP&Q第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器邏輯功能描述

56、CP=1 J=1, K=0 ,Q=0 Qn+1=101 R-S NAND Latch R=1, S=0 Qn+1=1RSQKJCP&Q第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器01邏輯功能描述 CP=1 J=1, K=0 Qn+1=1RSQKJCP&Q第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器10邏輯功能描述 CP=1 J=0, K=1 Qn+1=0RSQKJCP&Q第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器邏輯功能描述 CP=1 J=1, K=1 ,Q=0 R-S NAND Latch R=0, S=1 Qn+1=011RSQKJCP&Q第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器邏輯功能描述 CP=1 J=1, K=1 ,Q=0 R-S NAND Latch R=1, S=0 Qn+1=1RSQKJCP11Q第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器11邏輯功能描述 CP=1 J=1, K=1RSQKJCP&QQn1第三章第三章 集成門電路與觸發(fā)器集成門電路與觸發(fā)器