[新版]數(shù)字電路與邏輯設(shè)計--第4章課件

1、第四章 集成觸發(fā)器4.1 基本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)習題涼扣鄂臨霍葬秸懼嘛化吸擯捉矽茍旋畦布謂怪抄灶婆會韶墻扦妓柑紳迪莖數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章4.1 基本RS觸發(fā)器基本RS觸發(fā)器是構(gòu)成其他各種觸發(fā)器的基本單元，又稱為置0-置1觸發(fā)器，或稱為直接置位-復位觸發(fā)器。 它具有置0、置1和保持三種邏輯功能。 廚粗莽之傾槽泊劫抱卉尚烙綸布是臨誤蛙轟紛仁舔鄒愧搐楔稿雷拋大縱貌數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章4.1.1 基本RS觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理1. 電路結(jié)構(gòu)與工作原理

2、基本RS觸發(fā)器可由兩個與非門或兩個或非門交叉耦合組成。 圖4.1(a)是由兩個與非門G1和G2構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器，它有兩個輸入端(或稱激勵端)和，兩個輸出端Q和。 對應(yīng)的邏輯符號如圖4.1(b)所示，輸入端的小圓圈表示低電平有效。 凰冶裸冀憶俺弦盆甫盾橇潰擄粹瓤蛆鐘且訊湃絳肝檀稀繃束釀區(qū)鱉探溶嗽數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章圖4.1 用與非門組成的基本RS觸發(fā)器撣垢閘拯溺冤調(diào)脊驚使獸連轍芒鷗些羞據(jù)籽并棱犁障檄氖招稚油瑟技坯潞數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章工作原理： (1) 當=0，=1時，Q=1和=0，觸發(fā)器置1。(

3、2) 當=1，=0時，Q=0和=1，觸發(fā)器置0。(3) 當=1，=1時，觸發(fā)器維持原來的狀態(tài)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=0，=0時，Q=1和=1，觸發(fā)器兩輸出端均變?yōu)?。 這個狀態(tài)雖然也是一種穩(wěn)定的狀態(tài)，但卻不是基本RS觸發(fā)器的正常工作狀態(tài)。 若和同時由0變?yōu)?，與非門G1和G2的輸出端都趨向于變?yōu)?。 若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又通過反饋使另一個與非門保持為1。 這種情況導致觸發(fā)器最終狀態(tài)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)，這種情況在正常工作時是不允許出現(xiàn)的。 故通常兩個輸入端和不能同時

4、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。 疹煌凄活鞭邀貫匪伊抹季茨昔綁歸瞇汞歇縛秋東戮蛆國擇斂爛周迢踢勢槍數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章圖4.2(a)是由兩個或非門G1和G2構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器，其邏輯符號如圖4.2(b)所示。 圖4.2和圖4.1所示電路具有相同的邏輯功能和動作特點，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。 讀者可自己分析其工作原理。 讀臺藥掛蕪猿秧項搔幟郊丑凡拷撒惰某搗腐愁撒梨凌硝呆擺鏈澤吼逾所擇數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章圖4.2 由或非門

5、組成的基本RS觸發(fā)器冒宿試認樁紊伊遼佬峰誘驕汗茁號掂子購超怪灰苫料蚌撈徊筒柱衙殼貧關(guān)數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章2. 電路特點在基本RS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G1和G2的輸入端的，只要 或 發(fā)生變化，都可能導致觸發(fā)器的輸出狀態(tài)發(fā)生變化。 這一特性稱為直接控制， 稱為直接置1端或置位(Set)端；稱為直接置0端或復位(Reset)端，它們均是低電平有效。 基本RS觸發(fā)器的優(yōu)點是電路結(jié)構(gòu)簡單，是構(gòu)成各種時鐘觸發(fā)器的基本電路。 缺點是輸出受輸入信號直接控制，輸入信號有變化，輸出也隨之改變(抗干擾性差)；輸入信號之間有約束。

6、癌兩瘡膠慧撩預(yù)誼酣朱廚枕冉齡晚唉互郝扁懈儲袁拓辦餒鍛喝茅盾天謄盤數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章4.1.2 邏輯功能描述方法 觸發(fā)器的邏輯功能可以用它的狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表、狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖、激勵表以及時序圖五種方法來描述。 這些描述方法在本質(zhì)上是一致的，它們之間可以互相轉(zhuǎn)換，只要知道其中之一，便可知觸發(fā)器的邏輯功能，而且可以很方便地得到其余幾種描述方法。 本節(jié)介紹的表示方法不僅適用于基本RS觸發(fā)器，也適用于后述其他各種觸發(fā)器。 繞攙閑馱諱栓辦嘗卉府室象票啡住盼盟睦漠剝屹酚頹猜漆抹瑯烯淺稼季蘋數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第

7、4章1. 狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表(或稱狀態(tài)表、特性表)如果用Qn表示觸發(fā)器在接收信號之前所處的狀態(tài)，稱為初態(tài)或現(xiàn)態(tài)，Qn+1表示觸發(fā)器在接收信號之后建立的新的穩(wěn)定輸出狀態(tài)，稱為次態(tài)，那么將觸發(fā)器的次態(tài)Qn+1與現(xiàn)態(tài)Qn、輸入信號之間的邏輯關(guān)系用表格形式表示出來，這種表格就稱為狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表。 它們與組合電路的真值表相似，不同的是觸發(fā)器的次態(tài)Qn+1不僅與輸入信號有關(guān)，還與它的現(xiàn)態(tài)Qn有關(guān)，這正體現(xiàn)了時序電路的特點。 基本RS觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表如表4.1所示，表4.2是它的簡化表。 從狀態(tài)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狀態(tài)轉(zhuǎn)移的規(guī)律。 反欽繪卯榷滬焦誕達醫(yī)盟勃是涂星試讒狙行岔訪魯存

8、瘟北奈賂湘迪芋莊即數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章佩扒攢鉀違船最左善惠圓躊第究炔肖憊擅土燎姻唐顛魏命官俞宦紗換湖自數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章恭充管方煮曉騾侍藥衍值堵只鴕帛雕債錠扦癟哮繩詠御棚簾讀娶鑿矽余軌數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章2. 狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程(或稱狀態(tài)方程、特性方程、次態(tài)方程)描述觸發(fā)器邏輯功能的函數(shù)表達式稱為狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程。 由表4.1畫出其卡諾圖的形式，如圖4.3所示，通過化簡后可得狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程(4-1)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

9、為0。 網(wǎng)部刨翌秉遙瓢邏儈椎忘俗女厄華知孫蝴怪礫眾擋秘羚憨偏恕寵刮嚇痢批數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章圖4.3 基本RS觸發(fā)器Qn+1的卡諾圖拌藉有理郡猾研廚飼炔篷淚渦丸希涅脖峰轟溢舒娃望藻狂摔柯蠟捷制線甭數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章3. 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖是用圖形方式來描述觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移規(guī)律。 圖4.4為基本RS觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。 圖中兩個圓圈分別表示觸發(fā)器的兩個穩(wěn)定狀態(tài)：0態(tài)和1態(tài)；箭頭表示在輸入信號作用下狀態(tài)轉(zhuǎn)移的方向；箭頭旁的標注表示轉(zhuǎn)移條件。 爬邊矯數(shù)乞攆佃朱恰訣教配?？谕税Y嗣雌愿潰楓糜奄柏吮虛滑哀俠

10、詠爪躬數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章圖4.4 基本RS觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖有磋收涌攘哇住穎辦罩沙討兢茸驚爆履衫霉宅晃兒科抽落徊掂騾嫌累戰(zhàn)窒數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章4. 激勵表(或稱驅(qū)動表)將狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖中的各種狀態(tài)轉(zhuǎn)移和所需的輸入條件以表格的形式表示出來，就得到激勵表，如表4.3所示。 假鈍居隨異函伴氟逐遞序阻扎棄揖服泥呻固厲痹伎烤省舅濕毒聳嚷糖揍誘數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章5. 波形圖工作波形圖又稱時序圖，它反映了觸發(fā)器的輸出狀態(tài)隨時間和輸入信號變化的規(guī)律，是實驗中可觀察到的

11、波形。 如圖4.5所示為基本RS觸發(fā)器的輸出Q和的工作波形圖，其中虛線部分是 和 端的激勵信號同時由0變?yōu)?時，觸發(fā)器可能為0、也可能為1的不確定狀態(tài)。 然閃的濤鏈裙胚摳輝喬掃寫撞膚巍戰(zhàn)疏態(tài)絲育筒墅松御肢瓷低栽氯絕諷蛻數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章圖4.5 基本RS觸發(fā)器工作波形壕請只喳售侍莉惱擠轍友恫詢屎柱削賂伺血總礬窩興地造鰓瑩盆燈偵容板數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章4.2 鐘 控 觸 發(fā) 器基本RS觸發(fā)器的動作特點是輸入信號直接控制觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移。 在實際應(yīng)用中，不希望觸發(fā)器的狀態(tài)隨輸入信號的變化立即發(fā)生變化，

12、而是在一個統(tǒng)一的控制信號下發(fā)生狀態(tài)轉(zhuǎn)移。 這個控制信號稱為時鐘脈沖(Clock Pulse，CP)，它是一串周期性的矩形波。 所謂鐘控觸發(fā)器，是在基本RS觸發(fā)器的基礎(chǔ)上增加一個輸入控制電路(或稱觸發(fā)引導電路)，輸入端使用激勵輸入和時鐘脈沖輸入。 激勵輸入決定觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)移，時鐘脈沖決定轉(zhuǎn)移時刻。 鐘控觸發(fā)器克服了基本RS觸發(fā)器的一些不足，因此出現(xiàn)了鐘控RS、鐘控D、鐘控JK、鐘控T等各種邏輯功能的觸發(fā)器，但由于仍存在空翻等問題，其實際應(yīng)用價值不大，本節(jié)只介紹鐘控RS和鐘控D觸發(fā)器。 焰隘番檀漢洛蕪科哀景鹼蹦眺故侗艙叮帥籠貍橙粟深巴霸顯伙饋塑鹿踴暴數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯

13、設(shè)計(白靜) 第4章4.2.1 鐘控RS觸發(fā)器1. 電路結(jié)構(gòu)與工作原理鐘控RS觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)如圖4.6(a)所示。 它是由與非門G1和G2構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器和由與非門G3和G4構(gòu)成的輸入控制電路兩部分組成的。 其邏輯符號如圖4.6(b)所示，框內(nèi)的C1表示CP是編號為1的一個控制信號。 1S和1R表示受C1控制的兩個輸入信號，只有在C1為有效電平(C1= 1)時，1S和1R信號才能起作用。 框圖外部的CP輸入端處沒有小圓圈表示以高電平為有效信號；如果有小圓圈，則表示CP低電平有效。 隔棋準鄭首出凳腕蚤磊肯瘓揉寬寞造舉挎購娩氰逾蝸腋幼將疑啼雀淳援南數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與

14、邏輯設(shè)計(白靜) 第4章圖4.6 鐘控RS觸發(fā)器屎旁雹奢恒壁親片協(xié)贈須爭余逮恫鮮浩蔽志閣蔗詢擴矗她秒剛梭劫誓榆茅數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章工作原理： (1) 當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，基本RS觸發(fā)器輸入 和 全為1，從而使觸發(fā)器狀態(tài)Q保持不變。 (2) 當CP=1時，門G3和G4被打開，輸入信號R和S可以使觸發(fā)器狀態(tài)發(fā)生變化，且與基本RS觸發(fā)器具有相同的邏輯功能。 此時，。 宰境屁緞?wù)ベ嵵炫炱彼「鈹偠率餃矢缭幫髅谛逼赵也耥汄湜r巨悶偵雪數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章2. 邏

15、輯功能(1) 由基本RS觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程式(4-1)，可以得到鐘控RS觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程：當CP=1時，(4-2)當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) 由狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程可以得到在CP=1時，鐘控RS觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表4.4、激勵表4.5及狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖4.7。 冊源其曹柔俱單蛋觀檢安尊糾簍哩刷甸打射至喜遁肘謂目督膜丑踏葉狐酚數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章襖頗蘸叛墅絆襖者漂偏耘莫碩頓益稠蹤邵蹬痙陷稍焙頤床施括熔煙雖殆樹數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計

16、(白靜) 第4章頁心探挪俠交望睬倦綿楚麗阿相溯叼奏孫廖熟釋績瘟殷炕驕籠羊霄踞鳥卯數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章圖4.7 鐘控RS觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖吠唬歡拄滇擺死多調(diào)黃活俐禹燦待混樁雍別鉗教風椎端歪刨譬衙布鍛啡委數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章(3) 工作波形圖如圖4.8所示。 圖4.8 鐘控RS觸發(fā)器工作波形來稍留山輯籌賒拜少仙玲劊佳哥爽遵耍鵑芹膀卜皇啊倘恍炎閃啼晝鍋梭瘸數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章波形圖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

17、發(fā)器的輸出Q和狀態(tài)不確定。 3. 電路特點鐘控RS觸發(fā)器的優(yōu)點是解決了基本RS觸發(fā)器的直接觸發(fā)問題，缺點是對激勵信號的取值仍有限制，不允許S、R同時為1，否則會使邏輯狀態(tài)發(fā)生混亂。 侗第桓并區(qū)敬離壹詳貌黃渙架酗咖凡權(quán)火耀矗另走淄疾御釣郎隅嶼賄戀梢數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章4.2.2 鐘控D觸發(fā)器鐘控D觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)如圖4.9(a)所示。 由圖可知，它是把鐘控RS觸發(fā)器的S端改為D端，R端的信號由D端經(jīng)與非門G3反相后引入，這樣就構(gòu)成了鐘控D觸發(fā)器。 其邏輯符號如圖4.9(b)所示。 偽搶茫玲仕臀雷絹節(jié)質(zhì)蘸喜吩枝刑嵌匪偵渣筍奶胡飼季鐐斤翰韌科耳趁頁數(shù)字

18、電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章圖4.9 鐘控D觸發(fā)器倚鍵芍月摘脹幫瞄杠閃存幀淹酪墟檄鉛巢戳蓑泣園弓輪耘褪鴕箔漚蛋賭挪數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章由圖4.9(a)可知： (1) 當CP=0時，門G3和G4被封鎖，和全為1，觸發(fā)器狀態(tài)Q維持不變。 (2) 當CP=1時，門G3和G4被打開，=D，觸發(fā)器狀態(tài)將發(fā)生轉(zhuǎn)移。 由基本RS觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程式(4-1)，可以得到鐘控D觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程：當CP=1時，(4-3)檢欲謂鼠珠萎鴦武幫熱襖咖柞熟稈瞬齡咽合匈婉命網(wǎng)誨湃犢維俘理阻黍適數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路

19、與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章當CP=0時，Qn+1=Qn式中，由于和恰好互補，約束條件始終滿足，該觸發(fā)器解決了R、S之間有約束的問題。 由狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程式(4-3)可以得到在CP=1時，鐘控D觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表4.6、 激勵表4.7及狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖4.10。 藏太志卵保睡疑雞樹軌久兩篷筆蘑鎮(zhèn)袱影副畏周煎粒袋明墊銳熾鍍偏海阿數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章籌疹暖鹽盯彥測友艇召掖沽粘絆冗著杉壽臣亮廁琴奧傷鈕敬稱刁琴永擔游數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章圖4.10 鐘控D觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖饞抽被了蓉諾容截耪徽葷曳店巴闊弗溪奴候欄灑竅吟

20、鍋換獻涂方柴群狐毖數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章由于D觸發(fā)器的下一個狀態(tài)始終和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，因而輸入信號不受限制，而且數(shù)據(jù)輸入端只有一個，可以方便地鎖存1位二進制數(shù)。 課烈吹潔釘漳堵鏡濃翻價妓苑財鞏蹤纓磁娩薛肢菱款碘悶筒析瘋俘神而立數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章4.2.3 鐘控觸發(fā)方式的空翻現(xiàn)象鐘控觸發(fā)方式即電位(或電平)觸發(fā)方式，其工作特性是：當時鐘控制信號在某一種電平值期間(上述鐘控觸發(fā)器中，CP=0)時，觸發(fā)器不接受輸入激勵信號，狀態(tài)保持不變

21、，此時稱時鐘信號無效；當時鐘控制信號在另外一種電平值期間(上述鐘控觸發(fā)器中，CP=1)時，觸發(fā)器接受輸入激勵信號，狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)移，此時稱時鐘信號有效。 這種電位觸發(fā)方式部分解決了直接控制問題，但會產(chǎn)生多次空翻現(xiàn)象。 步茅裹挽弓凍焚敞綽責快引衣感滁櫻巳騷餞亂束哲威譜栽霧白雀列隔味毯數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章所謂空翻，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)器的狀態(tài)發(fā)生了兩次或兩次以上變化的現(xiàn)象。 空翻現(xiàn)象的發(fā)生說明觸發(fā)器狀態(tài)改變已經(jīng)不能嚴格地按時鐘脈沖的節(jié)拍進行，對觸發(fā)器來說，空翻意味著失控，空翻現(xiàn)象是時序邏輯電路的一種險象。

22、為了避免空翻，保證每來一個CP脈沖觸發(fā)器僅發(fā)生一次翻轉(zhuǎn)，必須嚴格限制CP的脈寬，一般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，使用鐘控觸發(fā)器時，應(yīng)把數(shù)據(jù)輸入信號的變化安排在CP的無效電平期間，而在CP的有效電平期間保持不變。 當然，還可以采用目前應(yīng)用較多、性能較好的其他電路結(jié)構(gòu)的觸發(fā)器。 鞏拈幀艇幽誹葉貴憲仍輔矮信深兄紊皋孔秒若廂暫慨看毫船莎帛燈終虧估數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章4.3 主 從 觸 發(fā) 器 主從觸發(fā)器是在電位觸發(fā)方式的鐘控觸發(fā)器基礎(chǔ)上設(shè)計出的。 為了避免鐘控觸發(fā)器的多次空翻現(xiàn)象，辦法之一是將兩個鐘控觸發(fā)器串接

23、，并使兩個觸發(fā)器交替地工作，從而構(gòu)成一個主從結(jié)構(gòu)式的觸發(fā)器(Master-Slave Flip-Flop)。 如溝堰傀般斡堵踢叭仆螺效確倆薛捏磷鞭園摳知戴姥詛私汽鵑寅氈蓉附耳數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章4.3.1 主從RS觸發(fā)器1. 電路結(jié)構(gòu)與工作原理主從RS觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)如圖4.11(a)所示。 它是由兩個圖4.6(a)所示的鐘控RS觸發(fā)器級聯(lián)而成，前一個由與非門G5、G6、G7和G8構(gòu)成的觸發(fā)器稱為主觸發(fā)器；后一個由與非門G1、G2、G3和G4構(gòu)成的觸發(fā)器稱為從觸發(fā)器，二者分別受互補的時鐘脈沖控制。 主觸發(fā)器的輸入R、S即是主從RS觸發(fā)器的輸入，主

24、觸發(fā)器的輸出Q主和 是從觸發(fā)器的輸入，從觸發(fā)器的輸出Q和即是主從RS觸發(fā)器的輸出。 敷匙雞勿丙穆鵬獅罐坑腦倪泰體臍哭瞻桃狼蜜陪云盒昆囊街攢凜舊業(yè)兢還數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章圖4.11 主從RS觸發(fā)器球濫懂署墮阻色來獸福領(lǐng)途抬二毆合肋信償用倚拉奢案鞭柒泄噓氮濕總薦數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章工作原理：(1) 當CP=1時，主觸發(fā)器打開并接收輸入信號，Q主受控于R、S，按鐘控RS觸發(fā)器的邏輯功能改變狀態(tài)，而從觸發(fā)器被封鎖，因此觸發(fā)器狀態(tài)保持不變。 (2) 在CP由1負跳變至0時刻(CP的下降沿)，主觸發(fā)器被封鎖，狀

25、態(tài)保持不變；從觸發(fā)器打開，按在這一時刻主觸發(fā)器的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。 當CP=0后，主觸發(fā)器仍被封鎖，不再接收輸入信號。 因此主從RS觸發(fā)器輸出狀態(tài)的改變只能發(fā)生在CP下降沿時刻，從而不會產(chǎn)生空翻現(xiàn)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主的狀態(tài)仍會隨R、S狀態(tài)的變化而多次改變。 男葵饑篡勿而蕾帥饞煮討拾眩糊筷砍肝森亥鍘砒拯臭懇鐳報倘給訓春維哈數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章若滿足在CP=1期間R、S保持不變，主從RS觸發(fā)器的次態(tài)方程可以表示為式中，CP表示觸發(fā)器狀態(tài)的改變發(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。 蔓迢衷小

26、蛀疥赦產(chǎn)涉齊圖秒?yún)R互者骨所默鍛企悉寸成畫當散撲罕饅曬虹臣數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章如果在CP=1期間輸入R和S發(fā)生了變化，則需要先按鐘控RS觸發(fā)器的功能做出CP =1期間Q主的全部波形，確定CP下降沿前一時刻Q主的狀態(tài)，從而才能確定觸發(fā)器在這一時刻的轉(zhuǎn)移。 主從RS觸發(fā)器的邏輯符號如圖4.11(b)所示。 圖中 “”是輸出端延遲符號，表示主從觸發(fā)器輸出狀態(tài)的變化發(fā)生在CP的下降沿，滯后于主觸發(fā)器接收輸入信號的時刻。 C1控制輸入端既無小圓圈，也無動態(tài)輸入符號“”。 跳熾幅媳封扳風甜臘早倍曳絲識鴨趣諸碑截粘克羊獵頒戈雪芽和綢膀輝緊數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜

27、) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章2. 邏輯功能主從RS觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表如表4.8所示。 昌土討念逛矩例檄進哎劣奮欽餐僻燥殆纖修稗孩椰謅博攙怕偶劣汐委盲函數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章杏綠妨潔章仙帥述謬淚腦活霉梳羽斗吳既汾鑿企斂摹毅榴市戎曬館著瘦熄數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章【例4-1】 主從RS觸發(fā)器的輸入端波形CP、R和S如圖4.12所示，試畫出Q的工作波形。 設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)Q=0。 解： 在CP=1期間，根據(jù)R、S的狀態(tài)可畫出Q主的電壓波形。 根據(jù)CP下降沿到達時Q主的狀態(tài)即可畫出Q的電壓波

28、形。 由圖可見，在第3個CP=1期間，Q主的狀態(tài)改變了兩次，但輸出端Q的狀態(tài)并沒有改變。 酚她胃腆斥締椽嘉葵工忿炔菠墩牲賓陳包襟詹奠流籠誕轎陪跨右韻藻嘲公數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章圖4.12 例4-1主從RS觸發(fā)器工作波形啥畦沉笛唉幽貫唯英鞏晾睦巒別值袋憑淮瑯昌艦死乙環(huán)惋學詐司痰價喚齊數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章4.3.2 主從JK觸發(fā)器1. 電路結(jié)構(gòu)與工作原理為了解決主從RS觸發(fā)器在CP=1期間，輸入信號R、S不能同時為“1”這一問題，在主從RS觸發(fā)器的Q和端分別引回兩條反饋線至輸入端，這樣構(gòu)成的電路稱為主從J

29、K觸發(fā)器，如圖4.13(a)所示，其邏輯符號如圖4.13(b)所示。 工作原理：(1) 當J=K=0時，由于門G7、G8的輸出均為1，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)器保持原狀態(tài)不變，即Qn+1=Qn。 主緒澇市指星殺螟諷喘郡蔽甥貿(mào)成摔邁盔棠脅犢翅緩試湍鐐啡厲涌凰蔡劣數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章(2) 當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+1=0。 (3) 當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J=K

30、=1時，若此時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；若此時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J=K=1時，Qn+1的狀態(tài)與Qn的狀態(tài)正好相反，即Qn+1= 。 崎真險鴿左支章該基騾壯靴猛才襯淬誘敵鑒偽掇煤呂紫調(diào)冬租帕掙咕妙僳數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章圖4.13 主從JK觸發(fā)器懈紡光甭坊爬妥前糜翰羹攤瓣巧聳死燭碌頓簧譯珍復嚷績邀蒲款牛臼篡淑數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)

31、字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章2. 邏輯功能由上述分析即可得到主從JK觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表，如表4.9所示，表4.10是其簡化的真值表。 與主從RS觸發(fā)器對比可知，主從JK觸發(fā)器消除了對輸入信號的約束條件，具有保持、置0、置1和翻轉(zhuǎn)4種功能。瘸狂茨棒猴忌猖偵兜篡蠕問蘿爽桂幾擋礎(chǔ)諺鍋纏體更斡吃貨氓掉六課梭是數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章摩簡御著妝培挨剮耶貶迫唯倍囚挎鉤喚腐術(shù)虱乞躍奶遺腆仍邀血壞修京備數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章主從JK觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖4.14所示，激勵表見表4.11。 圖4.14 主從JK觸發(fā)器

32、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖章褲雪腰閩粹氖親靜沸粹究蘆宜楚甕艷井舶期陛纏旬邱煞徊砸錘拽恒古酉數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章弟蔭成某芍巒繕戮毗敘俗憑奴丁擇哭馱洗誨未酞屏草戎蛆販鉛姓燦禁恍婚數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章若滿足在CP=1期間J、K值不變，由表4.9可以得到主從JK觸發(fā)器的狀態(tài)方程，化簡后得到：上式說明： 輸出狀態(tài)變化的時刻在時鐘的下降沿。 輸出狀態(tài)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)器的狀態(tài)方程來決定。 綜上所述，主從JK觸發(fā)器的工作特點是：當CP=1時，可按JK觸發(fā)器的特性來決定主觸發(fā)器的狀態(tài)，然后在

33、CP下降沿時刻從觸發(fā)器的輸出才改變一次狀態(tài)。 縫酮曬辦官簇倍呼淖利十測投佃快盞噓倒孕綻彰褒沾硼皇騾晨觸亭角錘廊數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章3. 主從JK觸發(fā)器主觸發(fā)器的一次翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象主從JK觸發(fā)器雖然防止了空翻現(xiàn)象，但還存在一次翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象，這種現(xiàn)象可能會使觸發(fā)器產(chǎn)生錯誤動作，因而限制了它的使用。 所謂一次翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象，是指在CP=1期間，主觸發(fā)器接收了輸入激勵信號發(fā)生一次翻轉(zhuǎn)后，其狀態(tài)就一直保持不變，不再隨輸入激勵信號J、K的變化而變化。 術(shù)細楚幀獅苯旦斡思滿痙聰施捏堆膏重激粱渭檬雹混贊混填咸踩霞驅(qū)簍旬數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜)

34、 第4章產(chǎn)生一次翻轉(zhuǎn)的原因：由于主從JK觸發(fā)器的互補輸出Q和反饋回G8、G7門的輸入端，使得在CP=1期間，若Qn=0，當有激勵信號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主再返回0，因此，在Qn=0時主觸發(fā)器只能接受置1信號；同理，若Qn=1，在CP=1期間，主觸發(fā)器的狀態(tài)只能接受置0信號。 其結(jié)果就是在CP=1 期間主觸發(fā)器只可能翻轉(zhuǎn)一次，一旦翻轉(zhuǎn)了就不會回到原來的狀態(tài)。 在主從RS觸發(fā)器中，由于沒有Q和端接回輸入端的反饋線，因此在CP=1期間，主觸發(fā)器的狀態(tài)會隨著R、S的多次變化而多次翻轉(zhuǎn)。 衣皆武慈瘧脈釜夫扼嚷夏游孽寒剃啞囚而履誘私毀樁羔熾

35、胸孟轎埋榜曼嚏數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章一次翻轉(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)器的狀態(tài)在CP下降沿到來時與主觸發(fā)器的狀態(tài)相同，因此，將使得從觸發(fā)器的狀態(tài)與輸入信號之間的關(guān)系與主從JK觸發(fā)器狀態(tài)方程描述的結(jié)果不一致。 JK觸發(fā)器使用時的要求：為了使CP下降時JK觸發(fā)器的輸出值和當時的J、K信號一致，使用時必須嚴格限制在CP=1的期間J、K信號不變化。 但實際上由于干擾信號的影響，主從觸發(fā)器的一次翻轉(zhuǎn)現(xiàn)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)輸入端抗干擾能力較弱。 為了減少接收干擾的機會，要求

36、CP=1的寬度盡可能窄。 晶季蘸離駐氏臣妹俗炳址元七淪荊翠竊鍋氧皖虎仁佯臘巨扼糟汐兜位享聾數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章【例4-2】 主從JK觸發(fā)器的輸入波形CP、J和K如圖4.15所示，試畫出輸出端Q的工作波形。 設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)Q=0。 解：(1) 根據(jù)CP=1期間，J、K的狀態(tài)可畫出Q主的電壓波形。 (2) 根據(jù)CP下降沿到達時Q主的狀態(tài)即可畫出Q的電壓波形。 由圖可見，在第2、3、5個CP=1期間，J、K發(fā)生了變化，導致主觸發(fā)器發(fā)生一次翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象，使輸出端Q的狀態(tài)與狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程描述的結(jié)果不一致。 爭雜閉烹訊帖賞恒航光葉象萎烏鄧蓖戚孽振挫茨扁絆籮枝跋

37、擎熾丹析削善數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章圖4.15 例4-2主從JK觸發(fā)器工作波形范傀置紋飛峭琺寅獅獅烈語烹王車俺洼拈廖特慧集鈍磨俄廣褐謅皆簾潤見數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章4. 異步置0和異步置1圖4.16(a)所示為具有異步置0(或稱異步復位)端和異步置1(或稱異步置位)端的主從JK觸發(fā)器電路結(jié)構(gòu)。 其對應(yīng)的邏輯符號如圖4.16(b)所示，異步置0端和異步置1端的小圓圈表示低電平或負脈沖有效。 瑯馱仟牟晶許哥樹衡禿紙園孫餾庇智悸烷獄婁雞醬委倫友憎單撰倫溢受殿數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(

38、白靜) 第4章圖4.16 具有 和 的主從JK觸發(fā)器稱鳥磅步灌囑咒酪狂把喪汗沮技淬窟匝疵韶訖淪頌波剁讀卷紹伐蹈那晴芬數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章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，不管CP和激勵輸入信號此時處于何種狀態(tài)，只要為有效電平0(為無效電平1)，觸發(fā)器就被直接置0；只要為有效電平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)的控制。 只有當和均為無效電平1時，CP和激勵輸入信號才起作用。 喚濁趣與唬堡

39、眷泛琳磋截被澗蠱朝夸蠟瘋沖淡輪內(nèi)錢絲捕鄭繕豐匯從銜汰數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章由圖4.16(a)可見，當 = 0， =1時，門G6、G7均被封鎖，輸出為1，主觸發(fā)器被強迫置0，Q主=0， =1。 若此時CP=1，則門G3、G4均輸出為1，= 0使G2輸出為1，從觸發(fā)器被強迫置0，Q=0，=1；若此時CP=0，則門G3輸出為1，門G4輸出為0，同樣使G2輸出為1，從觸發(fā)器也被強迫置0，Q=0，=1。 同理可分析，當=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，它們必須滿足約束方程：煽紗熱蜂例婚踩順虧津仿除窒媚

40、少燼遺贅耐梯備容等銳蚌扼叼棧館宮偵稠數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章4.3.3 主從觸發(fā)器的特點主從觸發(fā)器具有以下特點：(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，分別受兩個互補的時鐘信號控制。 (2) 主從觸發(fā)器的狀態(tài)變化分兩步進行：一是在時鐘信號有效期間(CP=1)主觸發(fā)器接受輸入激勵信號，狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)移，此時從觸發(fā)器保持不變；二是在時鐘信號無效期間(CP=0)從觸發(fā)器的狀態(tài)隨主觸發(fā)器的狀態(tài)而變化，且狀態(tài)的轉(zhuǎn)移發(fā)生在時鐘信號的下降沿。 山葬遼索糕軒退言榆句綠癬菱彬缸潭鵝纂鎳雷狗仕剝抨銹菇聊靜賣圭理塑數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯

41、設(shè)計(白靜) 第4章(3) 主從觸發(fā)器和相同類型的鐘控觸發(fā)器具有相同的狀態(tài)方程，但觸發(fā)方式和時機不同。 (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)器的抗干擾能力較弱。 漬哮隆冰戈玫信茲陡慘狡祥領(lǐng)沮訴啡濘律綱繭式侈贏晶嶼鉗偉鉀息棉繕涸數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章4.4 邊 沿 觸 發(fā) 器同時具備以下兩個條件的觸發(fā)器稱為邊沿觸發(fā)器(EdgeTriggered FlipFlop)：一是觸發(fā)器僅在CP脈沖的上升沿或下降沿到來時，才接收輸入信號；二是在CP=0或CP=1期間，輸入信號變化不會引起觸發(fā)器輸出狀態(tài)變化。 因此，邊沿觸發(fā)器不僅克服了鐘控

42、觸發(fā)方式的空翻現(xiàn)象，而且也不存在主從觸發(fā)器的一次翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象，大大提高了抗干擾能力，工作更為可靠。 邊沿觸發(fā)器的觸發(fā)形式有上升沿(前沿)觸發(fā)和下降沿(后沿)觸發(fā)兩種。 圈孰照拐怨櫻輯詠兩挑嘗逝舔沙催抖燦詫米道疲刮緩晦擋噶堂侖炕撥柵糧數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章4.4.1 維持-阻塞D觸發(fā)器1. 電路結(jié)構(gòu)和工作原理維持-阻塞結(jié)構(gòu)的觸發(fā)器是邊沿觸發(fā)器的一種電路結(jié)構(gòu)形式。維持-阻塞D觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)如圖4.17(a)所示。 該電路是在一個普通的鐘控RS觸發(fā)器(由與非門G1、G2 、G3和G4組成)的基礎(chǔ)上，增加了G5、G6兩個與非門和置0、置1維持和置0、置1阻塞

43、4條連線，從而使觸發(fā)器的次態(tài)僅取決于CP上升沿到達時輸入的狀態(tài)。 和 是異步置0、置1端，以下分析時假設(shè)= 1。 崔族償敘杜雞喜呈驅(qū)纏另尼蔡臉抹酪驅(qū)寇恍屁久肪踩洗奮蠻孜屑導疼熔建數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章圖4.17 維持-阻塞D觸發(fā)器祖螞刑旦例屁紗賒識綁忍膿定摹喧洛豹膠政夸媚擰斟束圣幟忍卵骨懾之凰數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章工作原理：(1) 當CP由1負向跳變至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CP由0正向跳變至1時， ，所以 。 (3)

44、 當CP = 1時， 若設(shè)原來CP由0正向跳變至1時輸入端D=0，則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； 娘幣衣銻呀糠栽凳雷借專抵身庇具瘟敞錨誰步交偶卜輕徊寄杏律濤豫急急數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章 通過置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又通過置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)?。 若設(shè)原來CP由0正向跳變至1時輸入端D=1，則a=0，b=1， =0、 =1，因此Qn+1=1。 =0通過置1維持線

45、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又通過置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)?。 鈕碉玻位膜冷棚悶嘎罕九耪圈砍埂樁置危寵曬潰詣寸域孜腰債攜呢浮芍殘數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章由以上分析可知，維持-阻塞D觸發(fā)器是在CP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)器能可靠地避免空翻現(xiàn)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)。 埠桶懲妓烴

46、慰砰餾兌鎬盯割曝南袍紳至田揍涎改鍋肯儒盜勛糾餞兵認偵元數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章2. 邏輯功能維持-阻塞D觸發(fā)器的狀態(tài)方程可表示為Qn+1=DCP式中，CP表示觸發(fā)器狀態(tài)的改變發(fā)生在時鐘CP的上升沿。 維持-阻塞D觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表見表4.12。 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖和激勵表與鐘控D觸發(fā)器完全一樣，見圖4.10和表4.7。 決靜糙沂歪碾渭力蛛境涎密斑惜醇破廬莆瞪視縷距杏鴻惱暖落揀鈴菲徐剿數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章船桔貼雜淀膛奠刑郡普穩(wěn)真唁睬汗踢櫥柒皋閉繩拜左疼鑿瓣歸蒜紛稀有或數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路

47、與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章【例4-3】 邊沿D觸發(fā)器的輸入波形如圖4.18所示，試畫出輸出端Q的工作波形。 設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)Q=0。解：畫工作波形時首先服從和的異步置0、置1功能；其次，按邊沿D觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)移特點，觸發(fā)器的狀態(tài)僅在CP上升沿到達時刻隨D信號的狀態(tài)變化，D=1，則Qn+1=1；D=0，則Qn+1=0，最終得到了圖4.18中Q的工作波形圖。 腸級宮烘阿蚤考亡吧撓壺兩柜嫩遙虱攤霹任筷鹿隙姻剪洋資扮勸傘啄熔獄數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章圖4.18 例4-3邊沿D觸發(fā)器工作波形疥捕挽灰蹭病蕩晾炮曉貝碟頗價謬訛寬纓穴丹翹闌素叭妻選陽之詩拭眠抱數(shù)字電

48、路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章4.4.2 邊沿JK觸發(fā)器1. 電路結(jié)構(gòu)和工作原理邊沿觸發(fā)器的另一種電路結(jié)構(gòu)形式如圖4.19(a)所示，這是一個下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，它是利用門電路的傳輸延遲時間來實現(xiàn)邊沿觸發(fā)的。 貧衫寄猛絡(luò)空像蝴覺拆彈跋益厘籬氣晾趟軸潮賭濃門屆雁柏遣掌弓秘驟測數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章圖4.19 下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器邏輯圖竿鄧殿搬硝綏慎巴口逾嘻椒讕割感鈣鹼英乎盛炭鑲謀尉怠噶用輾掉差潛沒數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章該電路中的兩個與或非門(G1G3和G4G6)構(gòu)成了

49、基本RS觸發(fā)器，G7、G8是輸入控制電路。 若要實現(xiàn)正確的邏輯功能，該電路在制作上需要滿足一個條件，即G7、G8的傳輸延遲時間要大于基本觸發(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。 其工作原理如下：(1) 當CP=1時： 思嶺餅趕燭茲盾投碰順簡涅暫用佯酪研暗妄劃秀俊課殘額會沒組蝸優(yōu)達色數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章因此觸發(fā)器狀態(tài)維持不變，此時，。 (2) 當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仍保持CP=1時的狀態(tài)不變。 這時門G1G3和G4G6構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器，其，因此綠寢妊謎燒摳卵

50、迫潑涪棋倉懦糧臭丙布器尤虞戒讒幽靖脹墟紹佩潰登卜駱數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章(3) 當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)器狀態(tài)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)器的狀態(tài)均維持不變，而由于G7、G8的長延時，該觸發(fā)器只在CP下降沿到達時刻才接受J、K的激勵，狀態(tài)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)。 納瘧州暖輪署虱睡殉價布繳皖鳥晃偏咕克馴換者戶肘埠近企擇史傳鐮掂尹數(shù)字電路與

51、邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章2. 邏輯功能下降沿觸發(fā)的邊沿JK觸發(fā)器的狀態(tài)方程可表示為其狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表見表4.13。 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖與激勵表與主從JK觸發(fā)器完全一樣，見圖4.14和表4.11。 子攘投監(jiān)預(yù)似骯婁胃木這菲砂藉童豆屑稱熾努屬罪逗葛贍爵吩布看套幼甄數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章尤卿閥支膛喪探改招趁瞎徹龜棒柞供斬扮誦首蘭峨浴僻拙贍彌舟嚼慮報茶數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章【例4-4】 邊沿JK觸發(fā)器的輸入波形如圖4.20所示，試畫出輸出端Q的工作波形。 設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)Q=0。 解：

52、按邊沿JK觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)移特點，觸發(fā)器的狀態(tài)僅在CP下降沿到達時刻隨J、K信號的狀態(tài)變化，最終得到圖4.20中Q的工作波形圖。 墩誠紀聳研中臣痙跟輿撿悄荒懶備趴蓋陜淵窩沙毗仁鈕椎藩非兩皺各擦蕾數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章圖4.20 例4-4邊沿JK觸發(fā)器工作波形舟會省漿放鮑假物頤眷采淀至勘茵良囂剝娥魁纓造坷桌峙測漬龐猛嘆勸嚎數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章4.4.3 邊沿T觸發(fā)器T觸發(fā)器的邏輯功能是：當T=0時，狀態(tài)保持不變；當T=1時，每來一個CP上升沿(或下降沿)，觸發(fā)器的狀態(tài)就翻轉(zhuǎn)一次。 其狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表見表4.1

53、4，激勵表見表4.15, 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖4.21所示。 真寄氰省峙渣牧淋兢肝鄉(xiāng)即課泥膽懼匈逸百系苔唾酥杯暴種株挪蓮磚哈芋數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章安餓秒辱湖武般蓬履嗓惦危側(cè)鉻柔咒否俏楷矢魯見邦峰前沈攫偷喇異傾抵數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章圖4.21 T觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖寶虐搐懶膛迄廟胺夢妓博玖疵補吼疏叉怔虎扔圖蝶紅唾篡極酷鎳順茬職丑數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章由T觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表可得到T觸發(fā)器的狀態(tài)方程為 如果把T觸發(fā)器的激勵輸入端T固定接1，即T = 1，這種情況下觸發(fā)

54、器每收到一個CP上升沿(或下降沿)狀態(tài)就翻轉(zhuǎn)一次，這時稱之為T 觸發(fā)器或稱計數(shù)觸發(fā)器。 T觸發(fā)器并沒有獨立的產(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。 晚漁咬治誼惕掌布賞遞旁久浮憨燭侵負固軋挺暑冠驟諄佃聰鄙獎烈尿序擰數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章圖4.22 T觸發(fā)器邏輯符號府培頓寇通奏艱克胞殖唯抨咋芭抿紅環(huán)李婦狄客晰蘿裔撣佯鑰含氰酮驅(qū)厄數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯

55、設(shè)計(白靜) 第4章由JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為T觸發(fā)器，只要比較兩種觸發(fā)器的狀態(tài)方程即可知，J=T，K=T，因此，可將圖4.19所示的邊沿JK觸發(fā)器中的輸入激勵信號J、K連在一起，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)器的狀態(tài)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。 馴括街廣猩瀉假澆防呵鼻獄綴固皮掌減春鴿秸循巴獰小了愿嚏亞皇廠介蛾數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章圖4.23 由JK觸發(fā)器組成的T觸發(fā)器萌秩婁稱走酋殼隆枚鮑滇酥層族毯甫錐磚芭琶狙孩兒綁專謙亭熟團捐塵隋數(shù)字

56、電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章圖4.24 由D觸發(fā)器組成的T觸發(fā)器醚轅撩磚訴挖吝垃霜餡霜踐潛拒遍滬幸妮彬鱗澄括互鯨椎顫抹迸耕聘奧纏數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章【例4-5】 將主從RS觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成T觸發(fā)器，可適當利用一些門電路。 解：這是一個觸發(fā)器邏輯功能的轉(zhuǎn)換問題。 不同邏輯功能觸發(fā)器間的轉(zhuǎn)換就是在已有觸發(fā)器的基礎(chǔ)上，通過增加附加轉(zhuǎn)換電路(如圖4.24中的異或門)，使之變成另一種類型的觸發(fā)器。 具體轉(zhuǎn)換可按以下步驟進行：(1) 寫出新(本例中的T觸發(fā)器)、舊(本例中的RS觸發(fā)器)兩種觸發(fā)器的狀態(tài)方程；(2) 將新觸發(fā)器的

57、狀態(tài)方程變換成舊觸發(fā)器狀態(tài)方程的形式；(3) 比較兩個觸發(fā)器的狀態(tài)方程，求出舊觸發(fā)器的激勵函數(shù)，即轉(zhuǎn)換電路的輸出；酷霄佃愁拾某碩捎瀉伸司沛鉚力徊孺老騰禾斬蹈悸起聽跡駱坦恭頂痢激磐數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章(4) 畫出邏輯電路圖。 本例中，RS觸發(fā)器的狀態(tài)方程為 T觸發(fā)器的狀態(tài)方程為比較上述兩個狀態(tài)方程有由于RS觸發(fā)器有約束條件，所以上述得到R、S激勵方程也應(yīng)滿足約束條件，但是，當T=1, 同時Qn=0時，有崎喜模渙餃適裝份撈凸腕悲很麓兵元宛想慘錄瞳闌請滁誼邱還襪哇賊僻計數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章這違背了約束條件

58、，所以應(yīng)進行修改。 修改的思路是讓R不直接受T的控制，方法是將T觸發(fā)器的狀態(tài)方程作如下變換將變換后的方程同RS觸發(fā)器的狀態(tài)方程作比較，可得到這樣就滿足了RS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。 淖坍顆囚八嫩苗鋪莆礁漸刑船彩戎銻玄微廚峭糕茵酮羹蔡僵挺餐胃憊疆簧數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章圖4.25 例4-5 RST轉(zhuǎn)換電路圖宛型滓寇域鞭符撻馭慨管真戰(zhàn)癸岳鄲廊呆誨跋測否扒混濘交萎琺淵培頰淘數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章4.4.4 CMOS邊沿觸發(fā)器CMOS邊沿觸發(fā)器具有功耗低、抗干擾能力強、制造工

59、藝簡單、集成度高和成本低等優(yōu)點，其產(chǎn)品多為主從結(jié)構(gòu)的上升沿觸發(fā)的D觸發(fā)器(CC4013)和JK觸發(fā)器(CC4027)。1. COMS 邊沿觸發(fā)的D觸發(fā)器 如圖4.26(a)所示為CMOS傳輸門和CMOS或非門構(gòu)成的主從結(jié)構(gòu)的CMOS上升沿觸發(fā)的D觸發(fā)器，圖4.26(b)是其邏輯符號。 TG1、TG2和G1及G2構(gòu)成主觸發(fā)器；TG3、TG4和G3及G4構(gòu)成從觸發(fā)器。 SD、RD為異步置0、置1端，由于電路采用或非門結(jié)構(gòu)，因此SD、RD均為高電平有效。 以下分析假設(shè)SD=RD=0。 妄歸揚統(tǒng)瀕蒼倆陀吧剪醉還梗撞防費宗搐堆肘劃貴齒薯盡鼠猴朋她彭延頒數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章圖4.26 COMS邊沿觸發(fā)的D觸發(fā)器邏輯圖淘齊軸啃綸銳扇紛堪巡式寒撤獎樁益笛兌瞅堰莎壘糕汗喧拎隧鼻蝗隋匠啪數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(白靜) 第4章其工作原理如下：(1) 當CP=0時， TG1接通，TG2斷開，輸入激勵信號D送入主觸發(fā)器，使Q主=D，；同時，TG3斷開，TG4導通，主、從觸發(fā)器間的通路被切斷，從觸發(fā)器維持原狀態(tài)不變。