數(shù)字電子技術(shù)第四章觸發(fā)器

第四章觸發(fā)器概述一、基本要求1.有兩個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)(0、1)，以表示存儲(chǔ)內(nèi)容；2.能夠接收、保存和輸出信號(hào)。二、現(xiàn)態(tài)和次態(tài)1.現(xiàn)態(tài)：觸發(fā)器接收輸入信號(hào)之前的狀態(tài)。2.次態(tài)：觸發(fā)器接收輸入信號(hào)之后的狀態(tài)。三、分類1.按電路結(jié)構(gòu)和工作特點(diǎn)：基本、同步、邊沿。2.按邏輯功能分：RS、JK、D和T(T

)。3.其他：TTL和CMOS，分立和集成。G24.1基本觸發(fā)器4.1.1由與非門組成一、電路及符號(hào)QG1R&&SQQQRSRSQ=0Q=10態(tài)Q=1Q=01態(tài)G2QG1R&&SQ二、工作原理Q=Q“保持”1001Q=0Q=10態(tài)“置0”或“復(fù)位”(Reset)0110Q=1Q=01態(tài)“置1”或“置位”(Set)Q和Q均為UHR先撤消：1態(tài)S先撤消：0態(tài)信號(hào)同時(shí)撤消：狀態(tài)不定

(隨機(jī))00001×觸發(fā)器狀態(tài)不定0×1010100觸發(fā)器置000101101觸發(fā)器置1111110011觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變說明Qn+1QnSDRD與非門組成的基本RS觸發(fā)器特性表置0端RD和置1端SD低電平有效。注意基本RS觸發(fā)器特性表的簡(jiǎn)化表示Qn11101010不定00Qn+1SDRD特性方程:110×100×Qn+1QnRDSD0100011110簡(jiǎn)化波形圖QG1R&&SQ設(shè)觸發(fā)器初始狀態(tài)為0：QQSRQQ信號(hào)同時(shí)撤消,出現(xiàn)不確定狀態(tài)信號(hào)不同時(shí)撤消，狀態(tài)確定特性表Qn11101010不定00Qn+1SDRD不定11001110Qn00Qn+1SDRDQQSDRDSRQQSDRDSR邏輯符號(hào)置0、置1信號(hào)低電平有效置0、置1信號(hào)高電平有效注意弄清輸入信號(hào)是低電平有效還是高電平有效?；?/p>

RS觸發(fā)器的兩種形式SRQQ四、基本RS觸發(fā)器主要特點(diǎn)1.優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有置0、置1、保持功能。2.問題：輸入電平直接控制輸出狀態(tài)，使用不便，抗干擾能力差；R、S之間有約束。波形圖TTL集成基本觸發(fā)器74279、74LS279+VCC1R1SA1SB2R2S3R3SA3SB4R4S1Q2Q3Q4Q12356101112141547913Q1Q2Q3Q48167427974LS279R1S11S12R2S2R3S31S32R4S4––––––––––4.1.3集成基本觸發(fā)器74279、74LS279同步觸發(fā)器：觸發(fā)器的工作狀態(tài)不僅受輸入端(R、S)控制，而且還受時(shí)鐘脈沖(CP)的控制。CP(ClockPulse):等周期、等幅的脈沖串?；綬S觸發(fā)器：S—直接置位端；R—直接復(fù)位端。(不受CP控制)同步觸發(fā)器：同步

RS

觸發(fā)器同步D觸發(fā)器4.2同步觸發(fā)器4.2.1同步RS觸發(fā)器一、電路組成及工作原理1.電路及邏輯符號(hào)QG1R&&SQG3R&&SG2G4CP曾用符號(hào)QQRSRSCPCP國(guó)標(biāo)符號(hào)QQRSRSCPC12.工作原理當(dāng)CP=0保持當(dāng)CP=1與基本RS觸發(fā)器功能相同特性表：CPRSQnQn+1注0Qn保持10

0010

0110

1010

1111

0011

0111101111011100不用不用保持置1置0不許特性方程:約束條件CP=1期間有效二、主要特點(diǎn)1.時(shí)鐘電平控制CP=1期間接受輸入信號(hào)；CP=0期間輸出保持不變。（抗干擾能力有所增強(qiáng)）2.RS之間有約束CPRS解：[例]試對(duì)應(yīng)輸入波形畫出下圖中

Q端波形。原態(tài)未知QQQRSRSCPC14.2.2同步D觸發(fā)器一、電路組成及工作原理QG1R&&SQG3R&&SG2G4CP1D（CP=1期間有效）簡(jiǎn)化電路：省掉反相器。二、主要特點(diǎn)1.時(shí)鐘電平控制，無約束問題；2.CP=1時(shí)跟隨。下降沿到來時(shí)鎖存三、巾集成狡同步D觸發(fā)屆器1.句T尾TL74羞LS遠(yuǎn)37梨5CPDQG1QG3R&&SG2G41>1>1G5RS+VCC74LS3751D01LE1D12D02LE2D11Q01Q01Q11Q12Q02Q02Q12Q114791215236510111413Q1Q1Q2Q2Q3Q3Q4Q4––––D1CP1、2D2D3CP3、4D4816四、攝同步怠觸發(fā)織器的戴特點(diǎn)同步繩觸發(fā)叨器的觸發(fā)杏方式為電平謝觸發(fā)椅式同步豈觸發(fā)閱器的停共同迫缺點(diǎn)前是存輔在空翻，空枝翻可府導(dǎo)致鏟電路月工作茶失控貿(mào)。觸發(fā)諒脈沖磁作用擇期間傭，輸嚇入信較號(hào)發(fā)擊生多垂次變旬化時(shí)朵，觸誦發(fā)器步輸出系狀態(tài)紙也相招應(yīng)發(fā)宰生多螞次變嗚化的呀現(xiàn)象都稱為改空翻據(jù)。指時(shí)鐘脈沖信號(hào)控制

觸發(fā)器工作的方式

CP=1期間翻轉(zhuǎn)的稱正電平觸發(fā)式；CP=0期間翻轉(zhuǎn)的稱負(fù)電平觸發(fā)式。4.御3邊沿比觸發(fā)盛器功腎能分捏類、橫功能飼及表乎示方藏法一、股邊沿晴觸發(fā)攔器功巾能分掉類定義在CP作用僵下，J、K取值危不同宰時(shí)，具有保持、置0、置1、翻情轉(zhuǎn)功能睬的電端路，島都叫缸做JK型時(shí)妖鐘觸發(fā)之器。1.JK型觸襲發(fā)器符號(hào)特性征表JKQ

n+1功能00

00

1011Qn01保持置0置1翻轉(zhuǎn)CP下降編沿時(shí)刻犧有效QQCPC11JIKJ

KQ

nJKQ

nQ

n+1功能000001Q

n保持

01

0

101

0置0

10

1

0011置1111101

Q

n翻轉(zhuǎn)JKQ

n+1功能00

00

1011Qn01保持置0置1翻轉(zhuǎn)Q

nCP下降恭沿時(shí)刻閑有效10011100Qn+1QnJK0100011110特性偏方程CP下降沿觸秤發(fā)01J=0K=J=1，K=J=K=0J=，K=1JK觸發(fā)身器狀虧態(tài)圖JK觸發(fā)勞器時(shí)激序圖特點(diǎn)飛：表述并了CP對(duì)輸侄入和鄙觸發(fā)束器狀疊態(tài)在輔時(shí)間它上的簡(jiǎn)對(duì)應(yīng)關(guān)系輕和控行制或拘觸發(fā)糧作用桃。TT爹L邊沿JK觸發(fā)查器CP下降噴沿觸爭(zhēng)發(fā)74得LS肌11評(píng)2(雙JK觸發(fā)盞器)異步復(fù)位端RD、異步置位端SD均為低電平有效,不受CP控制。實(shí)際應(yīng)用中，常需要利用異步端預(yù)置觸發(fā)器值(置0或置1)，預(yù)置完畢后應(yīng)使RD=SD=1。邊沿JK觸發(fā)巴器的猛主要楊特點(diǎn)CP的上修升沿辟或下誘降沿皂觸發(fā)莫；

抗干擾能力極強(qiáng)，工作速度很高，在觸發(fā)沿瞬間，按的規(guī)定更新狀態(tài)；功能吩齊全(保持?jǐn)?shù)、置1、置0、翻尸轉(zhuǎn))，使麥用方咐便。2.D型觸莊發(fā)器符號(hào)特性撥表特性訴方程CP上升顛沿時(shí)刻砌有效QQCPC11DD

DQ

n+1功能001

1置0置1定義在CP作用倡下，D取值縱不同混時(shí)，具有置0、置1功能銀的電彎路，脹都叫含做D型時(shí)泊鐘觸發(fā)北器。D觸發(fā)忍器狀巴態(tài)圖誕：01D=0D=1D=1D=0D觸發(fā)救器時(shí)始序圖CP上升沿觸給發(fā)2.數(shù)T宜TL邊沿D觸發(fā)貸器74盞74(雙D觸發(fā)羊器)符號(hào)引出辮端功能特性途表CPDRDSDQn+1注

0

11

111110

1

1

0

0

001Qn01不用同步置0同步置1保持(無效)異步置0異步置1不允許Q1Q1VCC

SD1

CP1

SD2

CP2

D1

RD1D2

RD2Q2Q2地4231101211135698147

–

–

–––羅–3.邊沿D觸發(fā)喉器主贏要特糞點(diǎn)CP的上升弊沿(正邊沿)或下降粥沿(負(fù)邊沿)觸發(fā)醫(yī)；抗干匯擾能儀力極摔強(qiáng)；只有黨置1、置0功能染。QQCPC11DD

S

RSD

RD3.T型觸寫發(fā)器QQCPC11TT

TQ

n+1功能0

Q

n1

Q

n保持翻轉(zhuǎn)CP下降腫沿時(shí)刻膏有效4.T’型觸狡發(fā)器QQCPC1Q

n

Q

n+1功能011

0翻轉(zhuǎn)CP下降雹沿時(shí)刻偉有效在CP作用掘下，泛當(dāng)T=暢0時(shí)保持狀態(tài)既不變魔，T=1時(shí)狀杜態(tài)翻轉(zhuǎn)的電貸路，魂叫T型時(shí)賺鐘觸發(fā)剩器。只有CP輸入辦端，石沒有想數(shù)據(jù)調(diào)輸入弟端，鋤每來糧一個(gè)CP就翻轉(zhuǎn)一次柜的電償路叫T井’型時(shí)茅鐘觸肝發(fā)器.三、邊沿觸發(fā)調(diào)器邏口輯功勤能表榜示方懸法間瓶的轉(zhuǎn)散換1.特性騾表卡諾喇圖、怖特性鼠方程塵、狀紙態(tài)圖悔和時(shí)泳序圖Qn+1QnJK0100011110JKQ

n+1功能00Q

n保持

0

10置0

1

01置111Q

n翻轉(zhuǎn)0100111001

0/1

/

0/

1

/(1肯)特性江表卡諾壁圖、赤狀態(tài)率圖(2付)特性腳表特性頭方程向時(shí)粗序圖念的轉(zhuǎn)春換(略)2.狀態(tài)使圖特性初表、蟻卡諾司圖、渾特性驕方程派和時(shí)精序圖01

0/1

/

0/

1

/

00/

01/10

/11

/00/

10/

01

/11

/JKQ

nQ

n+1Qn+1QnJK01000111100福00夜0010101010

101

0000101

00111111111011010狀態(tài)衣圖時(shí)序澇圖[例4.爸3.徒1]已知CP、J、K波形摘，畫絲式輸出劍波形沉。假設(shè)亂初始門狀態(tài)擋為0。CPJK01

00/

01/10

/11

/01

/11

/00/

10/

1001110000Q0100113.不同蹄觸發(fā)享器間衰的相獅互轉(zhuǎn)巷換（補(bǔ)垮充）1.JK

D2.JK

T、T′因此，令J=K=D已有Qn+1=JQn+KQn欲得Qn+1=DQQCPDC11J1KQQC11J1KQQCP1C11J1KTCP轉(zhuǎn)換方法(1)寫出待求觸發(fā)器和給定觸發(fā)器的特性方程。(3)畫出用給定觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)待求觸發(fā)器的電路。(2)比較上述特性方程，得出給定觸發(fā)器中輸入信號(hào)的接法。3.D

JK已有Qn+1=D欲得Qn+1=JQn+KQn因此，令4.D

T5.D

T′已有Qn+1=D欲得Qn+1=已有Qn+1=D欲得Qn+1=Qn因此，令D=Qn因此，令D=QQCPC11DQQCPC11DTQQCPJC11DKQ2Q11D1DFF1FF2石英方波振蕩器4MHzC1C1CP[例]下圖輕為分晶頻器慨電路腎，設(shè)駱觸發(fā)括器初抗態(tài)為0，試懇畫出Q1、Q2的波塊形并險(xiǎn)求其買頻率相。CP解：C1CPfQ1=fCP/2附=皺2男M掀Hz航，fQ2=fCP/4豎=演1迅M攜HzCPQ10Q20Q1C1對(duì)CP二分司頻對(duì)CP四分蔑頻兩個(gè)

D

觸發(fā)器均構(gòu)成

CP觸發(fā)的計(jì)數(shù)觸發(fā)器4.觸發(fā)精器應(yīng)屬用舉盆例（皇補(bǔ)充受）1010RDSDQ1JSDC1CP1KRSRDCP解：[例]試對(duì)從應(yīng)輸?shù)鹑氩êπ萎嫎烦鱿卤葓D電層路的汪輸出鮮波形辣。C1CPSDSRRDQ1Qn+1=JQn

+KQn

=Qn

·Qn+Qn

·Qn

=Qn當(dāng)異步端無信號(hào)時(shí)，觸發(fā)器將在CP時(shí)翻轉(zhuǎn)。RD和SD為非有效電平4.肢4觸發(fā)助器的電氣特性4.處4.擦1靜態(tài)割特性權(quán)（略職）4.堂4.鹿2動(dòng)態(tài)叢特性一、輸入脾信號(hào)掩的建還立時(shí)壺間和朵保持味時(shí)間1.建立那時(shí)間tse后t指要膀求觸埋發(fā)器亮輸入認(rèn)信號(hào)蟻先階于CP信號(hào)同的時(shí)備間。2.保持抹時(shí)間th指保習(xí)證觸習(xí)發(fā)器纖可靠朽翻轉(zhuǎn)害，CP到來按后輸洲入信昏號(hào)需掙保持廢的時(shí)鉛間。邊沿D觸發(fā)鎮(zhèn)器的tse燃t和th均在10胃n局s左右所。CPD010101≥≥≥≥二、日時(shí)鐘塵觸發(fā)承器的啞傳輸集延遲仗時(shí)間指從

CP

觸發(fā)沿到達(dá)開始，到輸出端Q、Q

完成狀態(tài)改變所經(jīng)歷的時(shí)間。1.tPH雖L為輸腰出端倍由高骨電平擾變?yōu)榇业碗娮云降木齻鬏斨舆t辟時(shí)間棒。TT褲L邊沿D觸發(fā)壁器74議74，tPH乘L≥40府n兆s。2.tPL技H為輸血出端駱由低震電平窩變?yōu)闇唠娦衅降恼蹅鬏斉撗舆t騙時(shí)間站。74桑74，≤25義n欄s。三、基時(shí)鐘桑觸發(fā)虜器的段最高趙時(shí)鐘紅頻率fma灘x由于糧每一孕級(jí)門丘電路垂的傳瘡輸延女遲，糟使時(shí)談鐘觸陷發(fā)器伶的最腔高工悟作頻電率受并到限煉制。74此74，fma莊x≥15吃M吼Hz。第四拉章技小嶄結(jié)一、蘇觸發(fā)石器和門內(nèi)電路鍬一樣禽，也納是組泛成數(shù)繁字電碗路的閑基本乒邏輯傳單元堂。它嚴(yán)有兩個(gè)頂基本科特性較：1.有兩繡個(gè)穩(wěn)亡定的充狀態(tài)（0狀態(tài)億和1狀態(tài)反）。2.在外軋信號(hào)舌作用諒下，踏兩個(gè)詢穩(wěn)定言狀態(tài)欲可相杜互轉(zhuǎn)破換；晨沒有動(dòng)外信倘號(hào)作剃用時(shí)臺(tái)，保佛持原仙狀態(tài)前不變軟。因此粱，觸石發(fā)器枕具有到記憶丈功能勉，常掀用來蔬保存牲二進(jìn)殊制信縱息。二、延觸發(fā)幣器的竿邏輯胸功能指觸漿發(fā)器責(zé)輸出蛙的次梅態(tài)Qn+1與輸忽出的吩現(xiàn)態(tài)Qn及輸厚入信號(hào)敵之間叼的邏潑輯關(guān)遍系。業(yè)觸發(fā)有器邏每輯功憶能的牙描述鴨方法購(gòu)主要有特性沫表、疑卡諾襲圖、壤特性芝方程免、狀黨態(tài)轉(zhuǎn)澆換圖處和波饞形圖（時(shí)江序圖高）。二、伸觸發(fā)鵝器的壓分類1.根據(jù)儉電路撇結(jié)構(gòu)農(nóng)不同確，觸擱發(fā)器啊可分四為（1）基氏本觸生發(fā)器轉(zhuǎn)：輸俱入信雨號(hào)