數(shù)字系統(tǒng)與邏輯設(shè)計(jì)

數(shù)字系統(tǒng)與邏輯設(shè)計(jì)第1頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五4.1概述數(shù)字電路組合電路時序電路時序電路的特征：電路的輸出不僅和當(dāng)前的輸入有關(guān)，而且也和以前的輸入有關(guān)。組合電路的特征：電路的輸出僅和當(dāng)前的輸入有關(guān)，與以前的輸入無關(guān)。時序電路=組合電路+存儲記憶電路常用的記憶元件是雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（F-F：Flip-Flop）觸發(fā)器：能夠存儲1位二值信號的基本單元電路的統(tǒng)稱。第2頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五觸發(fā)器的基本特點(diǎn)2.具有兩個能夠自行保持的穩(wěn)定狀態(tài)。若輸入不發(fā)生變化，觸發(fā)器必定處于其中的某一個穩(wěn)定狀態(tài)，并且可以長期保持下去。觸發(fā)器的特性：1.有兩個互補(bǔ)的輸出Ｑ和Ｑ。定義１狀態(tài)０狀態(tài)第3頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五觸發(fā)器的基本特點(diǎn)３.在輸入信號的作用下，觸發(fā)器可以從一個穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個穩(wěn)定狀態(tài)，并再繼續(xù)穩(wěn)定下去，直到下一次輸入發(fā)生變化，才可能再次改變狀態(tài)。定義：把輸入信號發(fā)生變化之前（tn時刻）的觸發(fā)器所處的狀態(tài)稱為現(xiàn)在狀態(tài)（原狀態(tài)、當(dāng)前狀態(tài)），用Ｑn表示；把輸入信號發(fā)生變化后（tn+1時刻）觸發(fā)器所進(jìn)入的狀態(tài)稱為下一狀態(tài)（新狀態(tài)、次態(tài)）用Ｑn＋１表示。第4頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五觸發(fā)器的基本特點(diǎn)觸發(fā)器的下一狀態(tài)是它現(xiàn)在狀態(tài)和輸入信號（用X表示輸入信號的集合）的函數(shù)，即：Qn+1=f（Qn，X）觸發(fā)器具有兩個穩(wěn)定狀態(tài)，可以記憶一位二進(jìn)制數(shù)的兩個狀態(tài)。通過多個觸發(fā)器的連接可以獲得多種記憶狀態(tài)。狀態(tài)方程（特征/特性方程）第5頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五觸發(fā)器的分類按電路結(jié)構(gòu)形式分類：按邏輯功能分類：基本RS觸發(fā)器、同步RS觸發(fā)器、主從觸發(fā)器、維持阻塞觸發(fā)器和CMOS邊沿觸發(fā)器等。RS觸發(fā)器、D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器和T觸發(fā)器等。按存儲數(shù)據(jù)的原理分類：靜態(tài)觸發(fā)器：靠電路狀態(tài)的自鎖來存儲數(shù)據(jù)。動態(tài)觸發(fā)器：通過在MOS管柵極輸入電容上存儲電荷來存儲數(shù)據(jù)。本章介紹靜態(tài)觸發(fā)器第6頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五4.2觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與動作特點(diǎn)4.2.1基本RS觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與動作特點(diǎn)一、電路結(jié)構(gòu)與工作原理反饋使得vO1、vO2的狀態(tài)能夠保持。10010保持不變邏輯符號第7頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五用與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器第8頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五工作原理００SDRD=00１１保持原狀態(tài)SDRD=010狀態(tài)/置0/復(fù)位SDRD=101狀態(tài)/置1/置位SDRD=11不允許０1０1０11０1001011011011000不符合互補(bǔ)輸出若SDRD=11→00，應(yīng)保持原狀態(tài)，但SD和RD的變化有快有慢。若RD先變，SDRD=11→10→00

，則次態(tài)為1狀態(tài)。若SD先變，SDRD=11→01→00

，則次態(tài)為0狀態(tài)。次態(tài)不定第9頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五觸發(fā)器的描述方法1、特性表（功能表）觸發(fā)器的次態(tài)Qn+1不僅與輸入信號有關(guān)，而且與觸發(fā)器的原狀態(tài)Qn有關(guān)，因此將觸發(fā)器的原狀態(tài)Qn也作為輸入變量（稱為內(nèi)輸入，而將輸入信號稱為外輸入）列入真值表，Qn又稱為狀態(tài)變量。001×

保持置0置1不允許101×

外輸入取值的組合與輸入對應(yīng)的輸出狀態(tài)含有狀態(tài)變量Qn

的真值表稱為特性表或功能表。第10頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五2、狀態(tài)表觸發(fā)器的描述方法SDRD=11，不允許，處理為無關(guān)項(xiàng)。0

01101Qn0100011110SDRD以二維表格的形式表示所有可能的輸入（包括當(dāng)前狀態(tài)）與輸出之間的關(guān)系，常用卡諾圖的形式表示。對應(yīng)于輸入和現(xiàn)態(tài)的次態(tài)Qn+1第11頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五觸發(fā)器的描述方法3、狀態(tài)方程（特性/特征方程）將所有可能的輸入（包括當(dāng)前狀態(tài)）與輸出之間的關(guān)系用函數(shù)式表示出來。0

0

11

01Qn0100011110SDRDRD·SD=0特征方程約束條件第12頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五觸發(fā)器的描述方法4、波形圖（時序圖）表示輸入信號和輸出Q之間對應(yīng)關(guān)系的工作波形圖。理想觸發(fā)器波形圖不確定不確定01第13頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五觸發(fā)器的描述方法5、狀態(tài)圖（狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖）以圖形的方式表示輸出狀態(tài)轉(zhuǎn)換的條件和規(guī)律。在狀態(tài)圖中，以圓圈表示各個狀態(tài)，圈內(nèi)標(biāo)明狀態(tài)名或取值，用帶箭頭的線表示狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，箭頭指向新狀態(tài)，線上標(biāo)注狀態(tài)轉(zhuǎn)換的條件。SD=1，RD=0SD=0，RD=1第14頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五觸發(fā)器的描述方法6、激勵表以Qn和Qn+1為變量，以對應(yīng)的輸入信號為函數(shù)的關(guān)系表。即在各種狀態(tài)轉(zhuǎn)換要求下，所需要的輸入激勵條件。010010狀態(tài)轉(zhuǎn)換輸入激勵條件第15頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五二、動作特點(diǎn)輸入信號SD或RD為高電平時，都能直接改變輸出端的狀態(tài)（因?yàn)檩斎胄盘栔苯蛹拥搅溯敵鲩T上）。直接置（復(fù)）位觸發(fā)器直接置位端直接復(fù)位端第16頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五例4.2.1基本RS觸發(fā)器的缺點(diǎn)：2、輸入有限制，使用不方便；1、狀態(tài)轉(zhuǎn)換由RD、SD決定，屬于異步時序電路。第17頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五4.2.2同步RS觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與動作特點(diǎn)在數(shù)字系統(tǒng)中，為協(xié)調(diào)各部分的動作，常常要求某些觸發(fā)器在同一時刻動作，這些觸發(fā)器的狀態(tài)不是在輸入信號變化時立即轉(zhuǎn)換，而是等待一個同步控制脈沖到達(dá)時才轉(zhuǎn)換，這個同步控制脈沖稱為時鐘脈沖CP（ClockPulse，也叫時鐘信號）。用一個時鐘信號保持整個時序系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作的電路稱為同步時序電路。轉(zhuǎn)換時刻受時鐘信號控制的觸發(fā)器稱為時鐘觸發(fā)器（鐘控觸發(fā)器）。第18頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五一、電路結(jié)構(gòu)與工作原理0CP=0時，Qn+1=Qn，觸發(fā)器保持原狀態(tài)。CP=1時，CP不起作用，此時電路為基本RS觸發(fā)器。1R·S=0CP=0時，觸發(fā)器狀態(tài)不變；在CP=1時，觸發(fā)器狀態(tài)跟隨輸入S、R的變化而變化。電位觸發(fā)約束條件11輸入控制門基本RS觸發(fā)器第19頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五帶異步置位、復(fù)位的同步RS觸發(fā)器異步置位（置1）端異步復(fù)位（置0）端邏輯符號不受時鐘控制的置位（復(fù)位）稱為異步置位（復(fù)位）。使觸發(fā)器在任何時刻強(qiáng)迫輸出置0或置1，而與當(dāng)時的CP、R、S值沒有關(guān)系。當(dāng)不需要置位（復(fù)位）時應(yīng)將異步置位（復(fù)位）端接高電平。第20頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五二、動作特點(diǎn)在CP=1的全部時間內(nèi)，觸發(fā)器狀態(tài)跟隨輸入S、R的變化而變化。如果在CP=1的期間，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(zhuǎn)，因此，抗干擾能力不強(qiáng)。第21頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五例4.2.2同步RS觸發(fā)器缺點(diǎn)：1、抗干擾能力不強(qiáng)；2、對輸入有限制，使用不方便。干擾脈沖第22頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五鐘控D觸發(fā)器CP=1時，把數(shù)據(jù)傳給Q，CP=0時，保持輸出不變。鐘控D觸發(fā)器的應(yīng)用——D鎖存器完成數(shù)據(jù)存儲或傳送功能的電路稱為鎖存器。7475型鎖存器采用的電路第23頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五D鎖存器的應(yīng)用雙向數(shù)據(jù)總線1雙向數(shù)據(jù)總線201高阻10高阻CP第24頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五鎖存器鎖存器仍然是一種電位控制的觸發(fā)器，在控制信號有效時，輸出隨輸入數(shù)據(jù)的變化而變化。有的資料將由脈沖邊沿觸發(fā)的D觸發(fā)器構(gòu)成的數(shù)據(jù)寄存器也稱為鎖存器。透明式鎖存器非透明式鎖存器第25頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五鐘控JK觸發(fā)器CP=0時，Qn+1=Qn，保持原狀態(tài)。011CP=1時，CP不起作用。1約束條件自動滿足輸入沒有限制，并且有兩個輸入端。JK觸發(fā)器的狀態(tài)方程第26頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五鐘控T和T′觸發(fā)器將JK觸發(fā)器的J和K接在一起作為T，構(gòu)成T觸發(fā)器。J=K=T將T觸發(fā)器的輸入接1，構(gòu)成的觸發(fā)器稱為T′觸發(fā)器。T′觸發(fā)器來一個CP脈沖翻轉(zhuǎn)一次，因此又叫計(jì)數(shù)觸發(fā)器。鐘控T觸發(fā)器的狀態(tài)方程鐘控T′觸發(fā)器的狀態(tài)方程1第27頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五T′觸發(fā)器的時序波形圖TQ=2TCPfCP=2fQT觸發(fā)器可以實(shí)現(xiàn)對時鐘信號的2分頻。0第28頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五鐘控觸發(fā)器的空翻現(xiàn)象鐘控JK觸發(fā)器的波形圖對于鐘控T’和JK觸發(fā)器J=K=1時，如果CP=1的時間較長，超過了觸發(fā)器內(nèi)部門的延遲，那么，即使輸入信號不發(fā)生變化，觸發(fā)器狀態(tài)也可能多次發(fā)生翻轉(zhuǎn)，這種現(xiàn)象稱為空翻，是時序電路的一種險象。要想提高鐘控觸發(fā)器的工作可靠性，減少空翻的可能就要限制CP的寬度，這使得鐘控觸發(fā)器使用很不方便。0第29頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五4.2.3主從觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與動作特點(diǎn)1011CP=1時，從觸發(fā)器被封鎖，對外輸出狀態(tài)不變，而主觸發(fā)器根據(jù)S和R的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。主觸發(fā)器從觸發(fā)器一、電路結(jié)構(gòu)與工作原理0111CP=0時，主觸發(fā)器被封鎖，輸入信號不會影響主觸發(fā)器的狀態(tài)，而對于從觸發(fā)器則輸入門被打開。CP=0時，主觸發(fā)器狀態(tài)不變，并且把狀態(tài)傳給從觸發(fā)器，使從觸發(fā)器的狀態(tài)與主觸發(fā)器一致，并且在CP=0期間一直保持不變。R·S=0主從RS觸發(fā)器第30頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五主從RS觸發(fā)器CPSRQnQn+10000010110101111

01010101

Qn0100111*1*保持置0置1禁止沒有改變第31頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五主從RS觸發(fā)器主從RS觸發(fā)器，克服了CP=1期間觸發(fā)器輸出狀態(tài)可能多次翻轉(zhuǎn)的問題。表示延遲輸出，即CP返回0以后輸出狀態(tài)才改變。缺點(diǎn)：1、CP=1期間主觸發(fā)器的狀態(tài)仍然會隨R和S狀態(tài)的變化而多次改變。2、輸入信號仍需遵守約束條件R?S=0。第32頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五主從JK觸發(fā)器R2R1S1CP=0時，主觸發(fā)器被封鎖，輸入信號不會影響主觸發(fā)器的狀態(tài)，而對于從觸發(fā)器則輸入門被打開。CP=0時，主觸發(fā)器狀態(tài)不變，并且把狀態(tài)傳給從觸發(fā)器，使從觸發(fā)器的狀態(tài)與主觸發(fā)器一致，并且在CP=0期間一直保持不變。0111S2第33頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五主從JK觸發(fā)器CP=1時，從觸發(fā)器被封鎖，對外輸出狀態(tài)不變，而主觸發(fā)器工作。CP=1之前，主、從觸發(fā)器狀態(tài)是一致的，所以Q1n=Qn。1011JK觸發(fā)器的特征方程S1R1第34頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五有多個輸入端的JK觸發(fā)器邏輯符號第35頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五二動作特點(diǎn)1、主從觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)分兩步動作：（1）在CP＝1時，主觸發(fā)器接收輸入信號，被置成相應(yīng)的狀態(tài)，而從觸發(fā)器狀態(tài)不變；（2）在CP下降沿(↓)到來時，從觸發(fā)器按照主觸發(fā)器的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。即：輸出狀態(tài)的改變發(fā)生在CP的下降沿。2、由于主觸發(fā)器是一個同步RS觸發(fā)器，因此在CP=1的全部時間里輸入信號都對主觸發(fā)器起控制作用。使用主從觸發(fā)器的注意事項(xiàng)：只有在CP＝1的全部時間里輸入狀態(tài)始終未變的條件下，用CP下降沿↓到達(dá)時輸入的狀態(tài)決定觸發(fā)器的次態(tài)才是肯定對的。否則，必須考慮CP=1期間輸入狀態(tài)的全部變化過程才能確定CP下降沿↓到達(dá)時觸發(fā)器的次態(tài)。第36頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五主從JK觸發(fā)器主從JK觸發(fā)器輸出變化的時刻在時鐘的下降沿，如果在CP=1期間，J和K沒有發(fā)生過變化，則主從JK觸發(fā)器輸出翻轉(zhuǎn)的方向由CP↓時刻的J、K的值和JK觸發(fā)器的特性決定。例4.2.4第37頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五主從JK觸發(fā)器的一次翻轉(zhuǎn)CP=1期間，J、K的值有變化會怎樣？t0t1在t0時刻，CP=1，JK=10，Qn=0，則S1R1=10，Q1由0變?yōu)?，但Q仍然保持為0不變。在t1時刻，CP=1，JK=01，Qn=0，則S1R1=00，Q1保持為1。在CP↓

，Q1把狀態(tài)傳給Q，使Q從0變?yōu)?。00第38頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五R1S1S2R2主從JK觸發(fā)器的一次翻轉(zhuǎn)CP=1時，從觸發(fā)器保持輸出狀態(tài)不變，主觸發(fā)器工作。若Qn=0，則K不起作用，R1=0，S1R1只能出現(xiàn)00和10兩種情況，因此主觸發(fā)器只能保持為0或由0到1翻轉(zhuǎn)一次，而不可能再次翻轉(zhuǎn)，這就是主從JK觸發(fā)器的一次翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象。第39頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五主從JK觸發(fā)器的一次翻轉(zhuǎn)若Qn=1，則J不起作用，S1=0，S1R1只能出現(xiàn)00和01兩種情況，因此主觸發(fā)器只能保持為1或由1到0翻轉(zhuǎn)一次，而不可能再次翻轉(zhuǎn)。00第40頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五例4.2.5主從JK觸發(fā)器，如果在CP=1期間，J和K發(fā)生過多次變化，但其輸出只能翻轉(zhuǎn)一次，翻轉(zhuǎn)的方向，由本次CP=1期間，J、K引起的輸出的第一次翻轉(zhuǎn)方向決定，而輸出變化的時刻在時鐘的下降沿處。第41頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五主從觸發(fā)器的特點(diǎn)主從JK觸發(fā)器只在CP下降沿↓改變一次狀態(tài)，滿足了來一個時鐘只翻轉(zhuǎn)一次的要求，可以用于同步時序電路。引入真正實(shí)用的觸發(fā)器——邊沿觸發(fā)器。主從JK觸發(fā)器的缺點(diǎn)：在CP＝1的全部時間里，輸入信號對主觸發(fā)器都起控制作用，容易引入干擾。在使用時應(yīng)減少CP＝1的寬度，減少觸發(fā)器可能接收干擾的時間。第42頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五4.2.4邊沿觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與動作特點(diǎn)邊沿觸發(fā)器不僅只在CP信號的某一邊沿（上升沿↑或下降沿↓）才改變一次狀態(tài)，而且狀態(tài)轉(zhuǎn)換方向僅取決于CP有效沿（CP↑或CP↓）到達(dá)時刻的數(shù)據(jù)輸入。也就是說，只有在CP的有效邊沿附近的輸入信號才是真正有效的，其他時間的輸入不影響觸發(fā)器的輸出，因而大大地提高了抗干擾能力，工作更可靠。邊沿觸發(fā)器從電路結(jié)構(gòu)上可分為三類：1、利用CMOS傳輸門的邊沿觸發(fā)器。2、維持阻塞觸發(fā)器。3、利用門電路傳輸延遲時間的邊沿觸發(fā)器。第43頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五一、利用CMOS傳輸門的邊沿觸發(fā)器CP=0時，TG1、TG4導(dǎo)通，TG2、TG3截止，主觸發(fā)器工作，接收數(shù)據(jù)，從觸發(fā)器狀態(tài)保持。CP時，TG1、TG4截止，TG2、TG3導(dǎo)通，由于門G1的輸入電容的存儲效應(yīng)，Q′在TG1截止前的狀態(tài)被保存下來，主觸發(fā)器狀態(tài)保持，從觸發(fā)器跟隨主觸發(fā)器狀態(tài)。動作特點(diǎn)：輸出狀態(tài)的轉(zhuǎn)換發(fā)生在CP，而且觸發(fā)器所保存下來的狀態(tài)僅僅取決于CP到達(dá)時的輸入狀態(tài)。0通通止止止通止通第44頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五一、利用CMOS傳輸門的邊沿觸發(fā)器利用CMOS傳輸門的邊沿觸發(fā)器具有主從結(jié)構(gòu)，但其動作特點(diǎn)是邊沿型的，因此是上升沿觸發(fā)的邊沿觸發(fā)器。帶異步置位、復(fù)位的CMOS邊沿觸發(fā)器表示邊沿觸發(fā)高電平有效高電平有效第45頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五二、維持阻塞型觸發(fā)器同步RS觸發(fā)器基本RS觸發(fā)器基本RS觸發(fā)器第46頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五二、維持阻塞型觸發(fā)器0CP=0時，Qn+1=Qn，輸出維持不變。1110110001101CP

到來時，輸出置為1狀態(tài)輸出置為0狀態(tài)此后CP=1期間輸入信號的變化不影響輸出狀態(tài)。置1維持線置0維持線01置0阻塞線置1阻塞線同理：1第47頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五維持阻塞RS觸發(fā)器的動作特點(diǎn)在CP=0和CP=1期間觸發(fā)器的輸出都保持不變。只有在CP到來時的輸入信號才能進(jìn)入觸發(fā)器并引起翻轉(zhuǎn)，而其它時間的輸入信號對輸出都不發(fā)生影響，實(shí)現(xiàn)了邊沿觸發(fā)，為正邊沿觸發(fā)器。第48頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五維持阻塞D觸發(fā)器CP=0時，Qn+1=Qn，輸出維持不變。011CP=時：在CP=1期間，如果D發(fā)生變化，觸發(fā)器的輸出不會改變。只有在CP的上升沿前的D信號才能進(jìn)入觸發(fā)器并引起翻轉(zhuǎn)，而其它時間的D信號對輸出都不發(fā)生影響。正邊沿型D觸發(fā)器DDD1DDCP=1期間1第49頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五多輸入維持阻塞D觸發(fā)器異步置位（置1）端異步復(fù)位（置0）端低電平有效低電平有效正邊沿觸發(fā)第50頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五三、利用傳輸延遲時間的邊沿觸發(fā)器CP=0時，SR=11，Qn+1=Qn，觸發(fā)器的輸出保持不變。0111CP=1時：CP=1時，觸發(fā)器的輸出保持不變。第51頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五三、利用傳輸延遲時間的邊沿觸發(fā)器CP從1變?yōu)?時：S和R要經(jīng)過一個與非門的延遲tpd才能變?yōu)?，在沒有變之前，仍然維持CP下降沿前的值：↓00JK觸發(fā)器的特征方程觸發(fā)器幾乎在CP的整個周期內(nèi)都是對外隔離的，只在CP從1變?yōu)?之后的短暫時間內(nèi)，由于門的延遲使J、K信號進(jìn)入觸發(fā)器，引起觸發(fā)器狀態(tài)的變化?！?/p>

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只有CP↓前的J、K值對觸發(fā)器起作用并引起翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了邊沿觸發(fā)的功能。第52頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五帶置0置1端的負(fù)邊沿JK觸發(fā)器負(fù)邊沿觸發(fā)第53頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五邊沿觸發(fā)器的動作特點(diǎn)觸發(fā)器的次態(tài)僅取決于CP信號有效邊沿到達(dá)時輸入的狀態(tài)，而在這以前或以后，輸入信號的變化對觸發(fā)器的輸出狀態(tài)沒有影響。優(yōu)點(diǎn)：提高了觸發(fā)器抗干擾的能力，提高了電路的工作可靠性。例4.2.6：第54頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五4.3觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法4.3.1觸發(fā)器按邏輯功能的分類按照邏輯功能的不同特點(diǎn)，將時鐘控制的觸發(fā)器分為：RS觸發(fā)器、D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器和T觸發(fā)器等幾種類型。每一種觸發(fā)器的信號輸入方式不同，觸發(fā)器的狀態(tài)隨輸入信號翻轉(zhuǎn)的規(guī)則不同，因此邏輯功能也不一樣。第55頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五一、RS觸發(fā)器凡是在時鐘信號作用下邏輯功能符合表中所規(guī)定的邏輯功能者，叫做RS觸發(fā)器。001×

保持置0置1不允許101×

R·S=0（約束條件）特性方程S=1，R=0S=0，R=1狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖第56頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五二、JK觸發(fā)器凡是在時鐘信號作用下邏輯功能符合表中所規(guī)定的邏輯功能者，叫做JK觸發(fā)器。保持置0置1翻轉(zhuǎn)特性方程J=1，K=J=

，K=1狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖第57頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五三、T觸發(fā)器凡是在時鐘信號作用下邏輯功能符合表中所規(guī)定的邏輯功能者，叫做T觸發(fā)器。特性方程狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖T=1T=1T=0T=0邏輯符號第58頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五四、D觸發(fā)器凡是在時鐘信號作用下邏輯功能符合表中所規(guī)定的邏輯功能者，叫做D觸發(fā)器。特性方程狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖D=1D=0D=0D=1第59頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五4.3.2觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和邏輯功能的關(guān)系觸發(fā)器的邏輯功能和電路結(jié)構(gòu)形式是兩個不同的概念。觸發(fā)器的邏輯功能是指觸發(fā)器的次態(tài)和現(xiàn)態(tài)及輸入信號之間在穩(wěn)態(tài)下的邏輯關(guān)系。邏輯功能用特性表、特性方程和狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖表示?；綬S觸發(fā)器、同步RS觸發(fā)器、主從觸發(fā)器和邊沿觸發(fā)器是指電路結(jié)構(gòu)的不同形式。同一種邏輯功能的觸發(fā)器可以用不同的電路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，用同一種電路結(jié)構(gòu)形式可以實(shí)現(xiàn)不同邏輯功能的觸發(fā)器。邏輯功能與電路結(jié)構(gòu)沒有固定的對應(yīng)關(guān)系。第60頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五4.3.2觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和邏輯功能的關(guān)系維持阻塞結(jié)構(gòu)JK觸發(fā)器（74LS109）利用CMOS傳輸門的邊沿JK觸發(fā)器（CC4027）第61頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五各種觸發(fā)器之間的轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換的原因：實(shí)際產(chǎn)品以JK和D觸發(fā)器為多，其它類型很少。關(guān)鍵：求已有觸發(fā)器的激勵方程。QCPQ已有觸發(fā)器轉(zhuǎn)換邏輯電路CP輸入待求觸發(fā)器第62頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五各種觸發(fā)器之間的轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換的依據(jù)：轉(zhuǎn)換前后的特征方程相等。1、公式法：利用特征方程聯(lián)立求解轉(zhuǎn)換邏輯。例：將D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為T觸發(fā)器。QDCPCPQ=1TCP=1時：以T和Qn為變量求D的表達(dá)式。QDCPCPT觸發(fā)器第63頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五各種觸發(fā)器之間的轉(zhuǎn)換2、特性表法：利用觸發(fā)器的特性表求出轉(zhuǎn)換邏輯。過渡量請同學(xué)們自己完成其它觸發(fā)器之間的轉(zhuǎn)換。例：將D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為T觸發(fā)器。1、列出待求觸發(fā)器的特性表2、由Qn+1反推已有觸發(fā)器輸入通用方法第64頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五4.4觸發(fā)器的動態(tài)特性4.4.1基本RS觸發(fā)器的動態(tài)特性一、輸入信號寬度tPHLtPLH為了保證輸出的穩(wěn)定變化，基本RS觸發(fā)器輸入低電平信號寬度tW應(yīng)大于門的平均傳輸延遲時間tpd的2倍。第65頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五二、傳輸延遲時間tPHLtPLH從輸入信號到達(dá)起，到觸發(fā)器輸出端新狀態(tài)穩(wěn)定地建立起來為止，所經(jīng)過的時間稱為觸發(fā)器的傳輸延遲時間。第66頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五4.4.2同步RS觸發(fā)器的動態(tài)特性一、輸入信號寬度tPLHtPHL為了保證輸出的穩(wěn)定變化，S或R和CP同時為高電平的時間tW（S·CP）應(yīng)大于門的平均傳輸延遲時間tpd的2倍。第67頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五二、傳輸延遲時間從S（或R）和CP同時變?yōu)楦唠娖剑接|發(fā)器輸出端新狀態(tài)穩(wěn)定地建立起來為止，所經(jīng)過的時間稱為同步RS觸發(fā)器的傳輸延遲時間。tPLHtPHL第68頁，共77頁，2023年，2月20日，星期五4.4.2主從觸發(fā)器的動態(tài)特性一、建立時間在CP＝1時，主觸發(fā)器按輸入信號（J、K或R、S）的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，在CP變?yōu)?時，從觸