觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)

第5章觸發(fā)器5.1觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理5.2觸發(fā)器的功能5.3觸發(fā)器的主要指標概述組合邏輯電路：邏輯運算和算術(shù)運算。時序邏輯電路：具有記憶功能。觸發(fā)器：能夠存儲一位二進制碼的邏輯電路。觸發(fā)器的功能：具有兩種狀態(tài)(0或1)的電路。在任一時刻，觸發(fā)器只處于一種穩(wěn)定狀態(tài)，當接到觸發(fā)脈沖時，才由一種穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到另一穩(wěn)定狀態(tài)。它“一觸即發(fā)”。描述：功能表、特性方程、狀態(tài)圖

觸發(fā)器的特點：觸發(fā)器的分類：按功能分：著重掌握觸發(fā)器的功能、信號輸入與觸發(fā)脈沖的時間關(guān)系。

按結(jié)構(gòu)分：有記憶功能的邏輯部件。輸出狀態(tài)不只與當前的輸入有關(guān)，還與原來的輸出狀態(tài)有關(guān)。有R-S觸發(fā)器、D型觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、T觸發(fā)器、T'觸發(fā)器等；有基本觸發(fā)方式、同步觸發(fā)器、主從觸發(fā)方式、維持阻塞觸發(fā)器和邊沿觸發(fā)方式。兩個輸入端5.1觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理反饋兩個輸出端5.1.1基本RS觸發(fā)器反饋正是由于引入反饋，才使電路具有記憶功能!1、電路構(gòu)成QRSQ&&RSQRSQ&&RS加在輸入端的小圓圈表示低電平或負脈沖有效，即僅當?shù)碗娖交蜇撁}沖作用于輸入端時，觸發(fā)器狀態(tài)才能發(fā)生變化—低電平或負脈沖觸發(fā)。特點：（1）有兩個輸入端和兩個輸出端，且為交叉耦合方式。

（2）當處于穩(wěn)態(tài)時，兩輸出端是互補的。

Q=0、=1——觸發(fā)器處于0態(tài)

Q=1、=0——觸發(fā)器處于1態(tài)

Q端狀態(tài)邏輯表達式：1）輸入R=0,S

=1時若原狀態(tài)：11001010輸出仍保持：&&若原狀態(tài)：01111010輸出變?yōu)椋褐谩?”！&&2、工作原理2）輸入R

=1,S

=0時若原狀態(tài)：10101001輸出變?yōu)椋?a&b若原狀態(tài)：00110101輸出保持：&a&b置“1”！2、工作原理

輸入R

=1,S

=1時若原狀態(tài)：10111001輸出保持原狀態(tài)：若原狀態(tài)：01110110輸出保持原狀態(tài)：&a&b&a&b保持！2、工作原理

輸入R

=0,S

=0時0011輸出：全是1注意：當R、S

同時由0變?yōu)?時，翻轉(zhuǎn)快的門輸出變?yōu)?，另一個不得翻轉(zhuǎn)。因此，該狀態(tài)為不定狀態(tài)。避免出現(xiàn)。&a&b基本觸發(fā)器的功能表保持原狀態(tài)置0態(tài)置1態(tài)不定狀態(tài)11011000

QRS2、工作原理

QRSQ或非門組成的基本RS觸發(fā)器：輸入、輸出交叉連接構(gòu)成置0、置1觸發(fā)器。3、基本RS觸發(fā)器的應(yīng)用例5.1.1用基本RS構(gòu)成4位二進制數(shù)碼寄存器。1)清零過程CR、LD均加低電平—清零。

撤去CR，觸發(fā)器狀態(tài)不變。2）置數(shù)過程

LD加有效電平，D0~D3

以反碼加入S端，觸發(fā)器狀態(tài)與D0~D3

一致。

LD撤去（回低電平),RS均為1，—不變狀態(tài)。注：置數(shù)前必清零。0101例5.1.2運用基本RS觸發(fā)器，消除機械開關(guān)震動引起的脈沖。電壓波形產(chǎn)生“毛刺”。5.1.2同步RS觸發(fā)器各觸發(fā)器在規(guī)定時刻同步翻轉(zhuǎn)—CP脈沖控制。CP=0，RS不影響觸發(fā)器狀態(tài)。CP=1，RS信號送到基本RS輸入端，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)。表達式：Q含義不同：R=S=1時，觸發(fā)器狀態(tài)不定。特性方程：00×110×1QSR0001111001例5.1.3圖示觸發(fā)器

CP、S、R波形如圖，原始狀態(tài)Q=0，Q=1，畫出Q3、Q4、Q、Q波形。觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)控制在一個時間間隔內(nèi)，而不是控制在某一時刻。CP高電平時觸發(fā)翻轉(zhuǎn)：說明：

同步RS觸發(fā)器解決了定時控制的問題，但還有兩個缺點：

（1）輸入信號依然存在著約束條件；

（2）可能出現(xiàn)“空翻”現(xiàn)象

空翻現(xiàn)象：

概念：在一個時鐘脈沖作用下，引起觸發(fā)器的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)兩次或多次的現(xiàn)象。

帶來的問題：造成邏輯上的混亂，使電路無法正常工作。5.1.3主從觸發(fā)器主觸發(fā)器：接受輸入信號，其狀態(tài)由輸入信號決定。從觸發(fā)器：其狀態(tài)由主觸發(fā)器決定。1、同步RS主從觸發(fā)器主、從觸發(fā)器加互補時鐘脈沖：

CP=1時：主觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)。G3、G4封鎖，從觸發(fā)器狀態(tài)不變。CP=0，主觸發(fā)器封鎖，從觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)。*從觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)是在CP由1變0時刻（CP下降沿）發(fā)生的。1）由主從觸發(fā)器組成，受互補時鐘脈沖控制。2）只在時鐘脈沖的跳變沿（負跳沿）觸發(fā)翻轉(zhuǎn)。3）脈沖工作特性：（負跳沿觸發(fā)）特點：輸入信號主、翻轉(zhuǎn)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)主觸發(fā)器：輸入信號在CP正跳沿前加入，正跳后翻轉(zhuǎn)。從：CP負跳沿使觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)。——高、低電平均應(yīng)保持一定時間，達穩(wěn)定狀態(tài)。2、CMOS主從觸發(fā)器D觸發(fā)器：主從觸發(fā)器均由傳輸門（TG）和反相器（G）交叉連接構(gòu)成雙穩(wěn)態(tài)電路。

CP和CP為互補時鐘脈沖。TPTN問題：正跳沿觸發(fā)？如5.1.4邊沿觸發(fā)器CP觸發(fā)沿來到前一瞬間加入輸入信號。1、維持-阻塞邊沿觸發(fā)器

D觸發(fā)器：6個與非門組成，G1、G2構(gòu)成基本RS觸發(fā)器。預(yù)置SD:

SD=0、RD=1，置1清零RD：SD=１、RD=０，清０輸入信號主、翻轉(zhuǎn)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)工作：SD=RD=1工作過程：1）CP=0時G3G4封鎖：Q3=Q4=1狀態(tài)不變。

反饋信息打開G5G6—接收D。2）CP由0變1時，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)。G3G4打開Q3=Q5=D、Q4=Q6=D。

則Q=Q4=D3）觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)后，在CP=1時輸入信號被封鎖。如Q3=0（Q=0）——封鎖G5、Da線——置0維持線、置1阻塞線。如Q4=0（Q=1）——封鎖G6、G3、Db——置1維持線，c——置0阻塞線。CP正跳沿前接收輸入信號、正跳沿觸發(fā)、正跳沿后被封鎖。邊沿觸發(fā)器：abcQ5=D,Q6=Q5=D輸入信號觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)2、利用傳輸延遲的邊沿觸發(fā)器負跳變觸發(fā)的JK邊沿觸發(fā)器。邏輯圖及邏輯符號：（1）CP=0時，某一穩(wěn)態(tài)。G3、G4，G12、G22

被封鎖輸出Q、Q不變——與或非穩(wěn)定。（2）CP由0變1，不翻轉(zhuǎn)，為接受輸入做準備。設(shè)原態(tài)：Q=0、Q=1影響輸出：G12、G22、一級與門——先起作用G4、G13，G3、G23——二級門首先G22由0變1——仍Q=0Q=0——G12、G13均為0Q=1——狀態(tài)不變，但準備接收J、K。（3）CP由1變0——翻轉(zhuǎn)1時：設(shè)J=1、K=0，

則Q3=0、Q4=1，

G13G23輸出均為0。0時：CP下降沿到來首先：G22由1變0——Q=1CP變0后，Q3=Q4=1（穩(wěn)定）—翻轉(zhuǎn)后?！D(zhuǎn)到（1）。Q=0輸入信號觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)總結(jié)：觸發(fā)器結(jié)構(gòu)與原理基本RS觸發(fā)器同步RS觸發(fā)器主從觸發(fā)器：邊沿觸發(fā)器：利用傳輸延遲的邊沿觸發(fā)器（JK）按結(jié)構(gòu)：同步RS主從觸發(fā)器CMOS主從觸發(fā)器維持-阻塞邊沿觸發(fā)器（D）負跳沿觸發(fā)正跳沿觸發(fā)負跳沿觸發(fā)輸入信號觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)5.2觸發(fā)器的功能表示：真值表、狀態(tài)方程、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖5.2.1RS觸發(fā)器（主從）1、功能分析同步1）邏輯表達式即與同步RS一致2）功能表：與同步RS一致。2、集成觸發(fā)器3）狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖1、0二狀態(tài)，箭頭表示轉(zhuǎn)換方向。注意：轉(zhuǎn)換條件——TTL集成主從RS觸發(fā)器。置0端RD、置1端SD

——低電平有效。74L71：1）具有預(yù)置、清零功能?！苯?）正常工作：預(yù)置、清零端加高電平。3）功能表和同步RS一致。5.2.2JK觸發(fā)器1、功能分析RS基礎(chǔ)上改進而成1）邊沿JK觸發(fā)器與主從JK功能相同。2）無約束條件。3）J=K=1，計數(shù)狀態(tài)。1）觸發(fā)沿翻轉(zhuǎn)。2）判斷主從觸發(fā)器次態(tài)：負跳沿前瞬間輸入端的狀態(tài)。均負跳3）判斷邊沿觸發(fā)器次態(tài)：觸發(fā)沿前瞬間輸入端的狀態(tài)。正負沿注意：注意：一次變化現(xiàn)象：主觸發(fā)器只能根據(jù)輸入信號改變一次。Q=0時J端出現(xiàn)干擾。一次變化現(xiàn)象：一次變化現(xiàn)象：Q=1：CP=1期間K端出現(xiàn)干擾，主觸發(fā)器也會產(chǎn)生一次變化現(xiàn)象。2、集成JK觸