數(shù)字電路課件4

第4章集成觸發(fā)器課時：12學(xué)時第4章集成觸發(fā)器4.1基本觸發(fā)器4.2主從觸發(fā)器4.3邊沿觸發(fā)器4.4集成觸發(fā)器本章小結(jié)4.1基本觸發(fā)器4.1.1基本RS觸發(fā)器4.1.2同步RS觸發(fā)器

4.1.1基本RS觸發(fā)器

1．用與非門組成的基本RS觸發(fā)器（1）電路結(jié)構(gòu):由兩個門電路交叉連接而成。置0端置1端低電平有效觸發(fā)器有兩個互補的輸出端，（2）邏輯功能當Q=1，=0時，稱為觸發(fā)器的1狀態(tài)。當=1，Q=0時，稱為觸發(fā)器的0狀態(tài)。Qn+1RS功能Qn功能表01011100置000011R稱為置0輸入端低電平有效Qn+1RS功能Qn功能表01置00001觸發(fā)器有兩個互補的輸出端，（2）邏輯功能當Q=1，=0時，稱為觸發(fā)器的1狀態(tài)。當=1，Q=0時，稱為觸發(fā)器的0狀態(tài)。101000111置11101S稱為置1輸入端低電平有效Qn+1RS功能Qn功能表01置00001觸發(fā)器有兩個互補的輸出端，（2）邏輯功能當Q=1，=0時，稱為觸發(fā)器的1狀態(tài)。當=1，Q=0時，稱為觸發(fā)器的0狀態(tài)。10置1110111111100001011保持Qn+1RS功能Qn功能表01置00001觸發(fā)器有兩個互補的輸出端，（2）邏輯功能當Q=1，=0時，稱為觸發(fā)器的1狀態(tài)。當=1，Q=0時，稱為觸發(fā)器的0狀態(tài)。10置1110111001111011011保持00不定××01（3）波形分析

例：

在用與非門組成的基本RS觸發(fā)器中，設(shè)初始狀態(tài)為0，已

知輸入R、S的波形圖，畫出兩輸出端的波形圖。邏輯功能：1000110Qn+1RS功能Qn功能表01置1110110置000011101××不定00保持01012．用或非門組成的基本RS觸發(fā)器S仍然稱為置1輸入端，但為高電平有效。R仍然稱為置0輸入端，也為高電平有效。波形分析：：

邏輯符號：由于該觸發(fā)發(fā)器的觸發(fā)發(fā)信號是高高電平有效效，因此在在邏輯符號號的輸入端端處沒有小小圓圈。高電平有效效基本觸發(fā)器器的特點總總結(jié)：（1）有兩個互互補的輸出出端，有兩兩個穩(wěn)定的的狀態(tài)。（2）有復(fù)位（（Q=0）、置位（Q=1）、保持原狀態(tài)態(tài)三種功能能。（3）R為復(fù)位輸入入端，S為置位輸入入端，可以以是低電平平有效，也也可以是高高電平有效效，取決于于觸發(fā)器的的結(jié)構(gòu)。（4）由于反饋饋線的存在在，無論是是復(fù)位還是是置位，有有效信號只只需要作用用很短的一一段時間，，即“一觸觸即發(fā)”。。4.1.2同步RS觸發(fā)器給觸發(fā)器加加一個時鐘鐘控制端CP，只有在CP端上出現(xiàn)時時鐘脈沖時時，觸發(fā)器器的狀態(tài)才才能改變。。這種觸發(fā)發(fā)器稱為同步觸發(fā)器器。1．同步RS觸發(fā)器的電電路結(jié)構(gòu)2．邏輯功能能當CP＝0時，控制門門G3、G4關(guān)閉，觸發(fā)發(fā)器的狀態(tài)態(tài)保持不變變。當CP＝1時，G3、G4打開，其輸輸出狀態(tài)由由R、S端的輸入信信號決定。。同步RS觸發(fā)器的狀狀態(tài)轉(zhuǎn)換分分別由R、S和CP控制，其中中，R、S控制狀態(tài)轉(zhuǎn)換的的方向；CP控制狀態(tài)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換的時刻刻。Qn+1RS功能Qn功能表0101輸出狀態(tài)同S狀態(tài)11011010輸出狀態(tài)同S狀態(tài)0001111101××不定0000保持01011001011013．觸發(fā)器功功能的幾種種表示方法法觸發(fā)器的功功能除了可可以用功能能表表示外外，還有幾幾種表示方方法：（1）特性方程程由功能表畫畫出卡諾圖圖得特性方方程：Qn+1RS功能Qn功能表0101輸出狀態(tài)同S狀態(tài)11011010輸出狀態(tài)同S狀態(tài)0001111101××不定0000保持0101（約束條件）（2）狀態(tài)轉(zhuǎn)換換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖圖表示觸發(fā)發(fā)器從一個個狀態(tài)變化化到另一個個狀態(tài)或保保持原狀不不變時，對對輸入信號號的要求。。Qn+1RS功能Qn功能表0101輸出狀態(tài)同S狀態(tài)11011010輸出狀態(tài)同S狀態(tài)0001111101××不定0000保持0101（3）驅(qū)動表驅(qū)動表是用用表格的方方式表示觸觸發(fā)器從一一個狀態(tài)變變化到另一一個狀態(tài)或或保持原狀狀態(tài)不變時時，對輸入入信號的要要求。Qn+1RS功能Qn功能表0101輸出狀態(tài)同S狀態(tài)11011010輸出狀態(tài)同S狀態(tài)0001111101××不定0000保持010100011011Qn→Qn+1×001100×RS

RS觸發(fā)器的驅(qū)動表

（4）波形圖已知同步RS觸發(fā)器的輸輸入波形，，畫出輸出出波形圖。。4．同步觸發(fā)發(fā)器存在的的問題——空翻由于在CP=1期間，G3、G4門都是開著著的，都能能接收R、S信號，所以以，如果在在CP=1期間R、S發(fā)生多次變變化，則觸觸發(fā)器的狀狀態(tài)也可能能發(fā)生多次次翻轉(zhuǎn)。在一個時鐘鐘脈沖周期期中，觸發(fā)發(fā)器發(fā)生多多次翻轉(zhuǎn)的的現(xiàn)象叫做做空翻。

有效翻轉(zhuǎn)

空翻4.2主從觸發(fā)器器4.2.1主從RS觸發(fā)器4.2.2主從JK觸發(fā)器4.2.3主從T觸發(fā)器和T’觸發(fā)器4.2.1主從RS觸發(fā)器由兩級同步步RS觸發(fā)器串聯(lián)聯(lián)組成。G1～G4組成從觸發(fā)發(fā)器，G5～G8組成主觸發(fā)發(fā)器。CP與CP’互補，使兩個觸發(fā)發(fā)器工作在在兩個不同同的時區(qū)內(nèi)內(nèi)。1．電路結(jié)構(gòu)構(gòu)2．工作原理理Qn+1RS功能Qn功能表0101輸出狀態(tài)同S狀態(tài)11011010輸出狀態(tài)同S狀態(tài)0001111101××不定0000保持0101主從觸發(fā)器器的觸發(fā)翻翻轉(zhuǎn)分為兩兩個節(jié)拍：：（1）當CP＝1時，CP’＝0，”從“保持。?！敝鳌惫ぷ髯?，接收R和S端的輸入信信號。（2）當CP時，即CP=0、CP’＝1?！敝鳌氨３郑辉俳邮誖、S信號；”從”工作，接收主觸發(fā)器輸出端的狀態(tài)。

1001011010101101主從觸發(fā)器器的特點：：（1）主從觸發(fā)發(fā)器的翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)是在CP由1變0時刻（CP下降沿）發(fā)發(fā)生的。（2）CP一旦變?yōu)?后，主觸發(fā)發(fā)器被封鎖鎖，其狀態(tài)態(tài)不再受R、S影響，因此不不會有空翻現(xiàn)現(xiàn)象。主從RS觸發(fā)器的符號號：4.2.2主從JK觸發(fā)器主從RS觸發(fā)器的缺點點：使用時有約束束條件RS=01．電路結(jié)構(gòu)為此，將觸發(fā)發(fā)器的兩個互互補的輸出端端信號通過兩兩根反饋線分分別引到輸入入端的G7、G8門，這樣，就就構(gòu)成了JK觸發(fā)器。2．工作原理Qn+1JK功能QnJK觸發(fā)器功能表0101輸出狀態(tài)同J狀態(tài)00011010輸出狀態(tài)同J狀態(tài)1101111101100000保持0101Qn=Qn1101011010101101103．JK觸發(fā)器邏輯功功能的幾種表表示方法(1）功能表：（2）特性方程：：Qn+1JK功能QnJK觸發(fā)器功能表0101輸出狀態(tài)同J狀態(tài)00011010輸出狀態(tài)同J狀態(tài)1101111101100000保持0101Qn=Qn（3）狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖圖（4）驅(qū)動表00011011Qn→Qn+10×1××1×0JK

JK觸發(fā)器的驅(qū)動表

Qn+1JK功能QnJK觸發(fā)器功能表0101輸出狀態(tài)同J狀態(tài)00011010輸出狀態(tài)同J狀態(tài)1101111101100000保持0101Qn=Qn例：已知主從JK觸發(fā)器J、K的波形如圖所所示，畫出輸輸出Q的波形圖（設(shè)設(shè)初始狀態(tài)為為0）。在畫主從觸發(fā)發(fā)器的波形圖圖時，應(yīng)注意意以下兩點：：（1）觸發(fā)器的觸觸發(fā)翻轉(zhuǎn)發(fā)生生在時鐘脈沖沖的觸發(fā)沿（（這里是下降降沿）（2）判斷觸發(fā)器器次態(tài)的依據(jù)據(jù)是時鐘脈沖沖下降沿前一一瞬間輸入端端的狀態(tài)。4．主從JK觸發(fā)器存在的的問題——一次變化現(xiàn)象例5.2.2已知主從JK觸發(fā)器J、K的波形如圖所所示，畫出輸輸出Q的波形圖（設(shè)設(shè)初始狀態(tài)為為0）。0101011101101101001101由此看出，主主從JK觸發(fā)器在CP=1期間，主觸發(fā)發(fā)器只變化（（翻轉(zhuǎn)）一次次，這種現(xiàn)象象稱為一次變化現(xiàn)象象。4.2.3主從T觸發(fā)器和T’觸發(fā)器將JK觸發(fā)器的J和K相連作為T輸入端就構(gòu)成成了T觸發(fā)器。T觸發(fā)器特性方程：00011011T

Qn0110Qn+1功能

T觸發(fā)器的功能表

Qn+1=QnQn+1=Qn當T觸發(fā)器的輸入入端為T=1時，稱為T’觸發(fā)器。T’觸發(fā)器的特性方程：CPQ1CP4.3邊沿觸發(fā)器4.3.1維持—阻塞邊沿D觸發(fā)器4.3.2CMOS主從結(jié)構(gòu)的邊邊沿觸發(fā)器4.3.1維持—阻塞邊沿D觸發(fā)器1．D觸發(fā)器的邏輯輯功能D觸發(fā)器只有一一個觸發(fā)輸入入端D，因此，邏輯關(guān)關(guān)系非常簡單單；D觸發(fā)器的特性性方程為：Qn+1=D0011D0101Qn0011Qn+1輸出狀態(tài)同D狀態(tài)功能D觸發(fā)器的功能表D觸發(fā)器的狀態(tài)態(tài)轉(zhuǎn)換圖：00011011Qn→Qn+10101D

D觸發(fā)器的驅(qū)動表

0011D0101Qn0011Qn+1輸出狀態(tài)同D狀態(tài)功能D觸發(fā)器的功能表2．維持—阻塞邊沿D觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)構(gòu)及工作原理理（1）同步D觸發(fā)器：該電路滿足D觸發(fā)器的邏輯功能，，但有同步觸發(fā)器的的空翻現(xiàn)象。設(shè)：D=1011001101該觸發(fā)器為上上升沿觸發(fā)。。（2）維持—阻塞邊沿D觸發(fā)器為了克服空翻翻，在原電路路的基礎(chǔ)上引引入三根反饋饋線。011001101①置1。設(shè)：D=101100L1稱為置1維持線。L2稱為置0阻塞線。10（2）維持—阻塞邊沿D觸發(fā)器10011001②置0。設(shè)：D=0111L3稱為置0維持線。01可見，引入了了維持線和阻阻塞線后，將將觸發(fā)器的觸觸發(fā)翻轉(zhuǎn)控制制在CP上跳沿到來的的一瞬間，并并接收CP上跳沿到來前前一瞬間的D信號。例：已知維持—阻塞D觸發(fā)器的輸入入波形，畫畫出輸輸出波形圖。。解：在波形圖時，，應(yīng)注意以下下兩點：（1）觸發(fā)器的觸觸發(fā)翻轉(zhuǎn)發(fā)生生在CP的上升沿。（2）判斷觸發(fā)器器次態(tài)的依據(jù)據(jù)是CP上升沿前一瞬瞬間輸入端D的狀態(tài)。（3）觸發(fā)器的直直接置0和置1端RD——直接置0端，低電平有有效；SD——直接置1端；低電平有有效。RD和SD不受CP和D信號的影響，，具有最高的的優(yōu)先級。RDSDQn+100不定01010111棄權(quán)RDC1S∧QSRQD1D4.3.2CMOS主從結(jié)構(gòu)的邊邊沿觸發(fā)器1．電路結(jié)構(gòu):由CMOS邏輯門和CMOS傳輸門組成由于引入了傳輸門，該電路雖為為主從結(jié)構(gòu)，，卻沒有一次次變化問題，，具有邊沿觸發(fā)發(fā)器的特性。。2．工作原理觸發(fā)器的觸發(fā)發(fā)翻轉(zhuǎn)分為兩兩個節(jié)拍：（1）當CP變?yōu)?時，TG1開通，TG2關(guān)閉。主觸發(fā)發(fā)器接收D信號。同時，TG3關(guān)閉，TG4開通，從觸發(fā)發(fā)器保持原狀狀態(tài)不變。（2）當CP由1變?yōu)?時，TG1關(guān)閉，TG2開通，主觸發(fā)發(fā)器自保持。。同時，TG3開通，TG4關(guān)閉，從觸發(fā)發(fā)器接收主觸觸發(fā)器的狀態(tài)態(tài)。設(shè)：D=1（原狀態(tài)Q=0）01110110103．帶有RD端和SD端的CMOS觸發(fā)器RDSDQn+100棄權(quán)01110011不定4.4集成觸發(fā)器4.4.1集成觸發(fā)器4.4.2觸發(fā)器功能的的轉(zhuǎn)換4.4.3觸發(fā)器應(yīng)用4.4.1集成觸發(fā)器1．TTL主從JK觸發(fā)器74LS72特點：（1）有3個J端和3個K端，它們之間間是與邏輯關(guān)關(guān)系。（2）帶有直接置置0端RD和直接置1端SD，都為低電平有有效，不用時時應(yīng)接高電平平。（3）為主從型結(jié)結(jié)構(gòu)，CP下跳沿觸發(fā)。。2．高速CMOS邊沿D觸發(fā)器74HC74特點：（1）單輸入端的雙雙D觸發(fā)器。（2）它們都帶有有直接置0端RD和直接置1端SD，為低電平有效效。（3）為CMOS邊沿觸發(fā)器，CP上升沿觸發(fā)。。4.4.2觸發(fā)器功能的的轉(zhuǎn)換1.用JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成成其他功能的的觸發(fā)器（1）JK→D分別寫出JK觸發(fā)器和D觸發(fā)器的特性性方程比較得：畫出邏輯圖：：（2）JK→T（T’）寫出JK觸發(fā)器和T觸發(fā)器的特性性方程：比較得：J=T，K=T。令T=1，即可得T’觸發(fā)器。2．用D