触发器的电路结构和工作原理
第四章 触发器
CP Q
SD
Q
RD
RD S R
干扰信号
1S C1 1R S CP R
Q
跳变
4-2-3. 主从触发器
主从RS RS触发器 一 . 主从RS触发器 1．电路结构
由两级同步RS触发器串联 由两级同步RS触发器串联 RS 组成。 组成。 G1～G4组成从触发器， 组成从触发器，
Q' Q' & G6 1 G9 从 触 发 器 Q Q
G1 &
&
G2
G3 &
&
G4
CP'
组成主触发器。 G5～G8组成主触发器。
CP 与CP’互补，使两个触 互补， 互补
发器工作在两个不同的时 区内。 区内。
主 G5 & 触 发 器 G7 &
&
G8
R
CP
S
主从触发器的触发翻转分为两个节拍： 主从触发器的触发翻转分为两个节拍：
2．工作原理
01
从 触 发 器 Q Q0 1 G2
CP'
0 Q'
主 G5 & 触 1 发 器 G7 & &
1' Q 1
&
0
S
G9
功能表
R Qn 0 1 0 1 0 1 0 1 Qn+1 0 1 0 0 1 1 × × 功能 保持 置0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0
G6 1
0
G8
置1
0
R CP
1
S
1
1 1 1 1
不定
CP
G7、 G3、 G7、G8 G3、G4 封 锁
数字电子技术基础-第四章-触发器
SD——直接置1端，低电平有效。
G2
G1 & Q3 & G3
& Q4 G4 &
Q
Q
L2
CP Q5 & G5 Q6 G6 &
C1 R 1D ∧ S RD SD
RD和SD不受CP和D信
SD
RD
D
号的影响，具有最高的 优先级。
3．集成D触发器74HC74
2Q 2Q 1Q 1Q Vcc 2RD 2D 2CP 2SD 2Q 2Q
2.特性方程
KQn J 0 1 00 01 11 10
0 0
0 0 1 1
0 0
1 1 0 0
0 1
0 1 0 1
0 1
0 0 1 1
0 1
1 1
0 0
0 1
Qn1 JQn KQn
1 1
1 1
0 1
1 0
3.状态转换图
J=1 K=× J=0 K=× 0 J=× K=1 1 J=× K=0
CP=1时， Q2=0，则Q=1， 封锁G1和G3 使得Q2=0，维持置1 同时Q3=1，阻塞置0
Q3
R
&
Q
G6
& Q4
D
G4
置1阻塞、置0维持线
Q3=0，则Q=0， 封锁G4，使得Q4=1， 阻塞D=1进入触发器， 阻塞置1 同时保证Q3=0，维持置0
触发器的直接置0端和置1端
RD——直接置0端，低电平有效；
JK触发器→T（T ′）触发器
Qn+ 1 = TQn + TQn
令J = K = T
D触发器→JK触发器
常用触发器的工作原理和结构
时序触发器的工作原理
时序触发器是一种具有时钟输入的触发器，通过时钟信号来控制数据的存储 和传输。了解时序触发器的工作原理是理解其他类型触发器的基础。
时序触发器的种类
时序触发器有多种不同类型，包括RS触发器、JK触发器和D触发器等。每种 触发器都有其独特的功能和应用场景。
D触发器的结构和工作原理
SR触发器的结构和工作原理
SR触发器是一种常见的时序触发器，具有两个输入引脚。通过掌握SR触发器 的结构和工作原理，可以实现各种数字逻辑电路应用。
触发器的时钟信号
时钟信号是触发器中至关重要的部分，它控制着触发器的工作和数据传输。了解时钟信号的特性对于设 计稳定和可靠的数字电路至关重要。
触发器的输出信号
触发器的输出信号是触发器所存储的数据在特定时钟周期后的状态。理解触发器的输出信号对于数字电 路的正确操作和数据传递至关重要。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
触发器的时序性能指标
触发器有多种性能指标，包括时序延迟、时钟门控延迟和存储器储备能力等。了解这些性能指标对于设 计高性能数字电路至关重要。
触发器的应用场景
触发器在各种数字电路设计中都有广泛的应用，包括寄存器、时序逻辑电路 和存储器等。深入了解触发器的应用场景将帮助您更好地利用它们。
触发器的误差分析
触发器在实际应用中可能存在误差，包括时钟抖动和电路噪声等。了解这些误差对于设计稳定和可靠的 数字电路至关重要。
触发器的电路实现
触发器可以使用不同的实现电路，如门电路、存储单元和集成电路等。了解触发器的电路实现对于设计 和优化数字电路至关重要。
触发器的翻转特性
触发器的翻转特性是指触发器从一种状态翻转到另一种状态的能力。了解触发器的翻转特性对于数字电 路的正确操作和时序控制至关重要。
常用触发器的工作原理和结构
常用触发器的工作原理和结构常用触发器是数字电路中常见的一种基本元件，它用来存储和稳定输入信号的状态，并在特定条件下产生输出信号。
常用触发器包括RS触发器、D触发器、JK触发器和T触发器。
本文将详细介绍这些触发器的工作原理和结构。
1.RS触发器：RS触发器是一种简单的触发器，由两个互补反馈的门组成。
它有两个输入端R和S以及两个输出端Q和\(\bar{Q}\)。
当R=0、S=1时，Q=0；当R=1、S=0时，Q=1；当R=S=1时，上一状态保持不变。
RS触发器的结构可以用两个门（通常是与非门）构成。
其中一个门的输入是R和Q，输出是\(\bar{Q}\)；另一个门的输入是S和\(\bar{Q}\)，输出是Q。
当输入的电平变化时，会通过门电路的逻辑运算，产生输出信号。
2.D触发器：D触发器是一种RS触发器的扩展形式，它只有一个输入端D、一个输出端Q和一个时钟信号端CLK。
D触发器通过时钟信号的输入，对输入信号D进行锁存并在时钟的上升沿或下降沿将锁存的值输出到Q。
D触发器的结构也可以用两个门（与非门和与门）构成。
与非门的输入是D和CLK，输出是\(\bar{Q}\)；与门的输入是D和CLK，输出是Q。
当时钟信号变化时，根据输入信号D的电平，通过与非门和与门的逻辑运算，传递输出信号。
3.JK触发器：JK触发器是一种RS触发器的改进形式，它相比于RS触发器可以解决RS触发器由于S和R同时为1时的不稳定状态。
JK触发器有两个输入端J和K，以及两个输出端Q和\(\bar{Q}\)。
当J=0、K=1时，Q=0；当J=1、K=0时，Q=1；当J=K=1时，上一状态取反。
JK触发器的结构可以用两个门（与非门和或门）构成。
与非门的输入是J和Q，输出是\(\bar{Q}\)；或门的输入是K和\(\bar{Q}\)，还有一个输入是J和K的异或。
当输入信号J和K的电平变化时，通过与非门和或门的逻辑运算，传递输出信号。
4.T触发器：T触发器是一种特殊的JK触发器，其输入端只有一个T（Toggle）信号，以及与JK触发器相同的输出端Q和\(\bar{Q}\)。
主从JK触发器电路结构及工作描述
主从JK 触发器电路结构及工作描述（1）电路结构主从JK 触发器电路是在主从RS 触发器基础上引两条反馈线：Q 反馈到R 端，Q 反馈到S 端，外加信号从J 、K 输入。
如图8.25a 所示。
（2）工作原理 当CP =1时，CP ′=0，从触发器被封锁，保持原状态不变。
主触发器的状态由输入端J 、K 的信号和从触发器状态来决定。
当CP 从1跃变为0时，即CP =0，主触发器被封锁，但由于CP ′=1，从触发器接收主触发器输出端的状态。
主从JK 触发器的状态变化是在CP 从1变为0时发生的。
主从JK 触发器的逻辑功能和前面的时钟JK 触发器相同。
J =0、K =0，时钟脉冲触发后，触发器的状态保持不变，即Q n+1=Q n 。
J =0、K =1，不论触发器原来是何种状态，时钟脉冲触发后，触发器的输出为0态。
J =1、K =0，不论触发器原来是何种状态，时钟脉冲触发后，触发器的输出为1态。
J =1、K =1，时钟脉冲触发后，触发器的新状态总与原来状态相反。
即Q n+1=Q n 。
图8.25 主从JK 触发器例：主从JK 触发器的输入信号如图8.26所示，设触发器的初始状态为0。
试画出触发（b ）J KQ Q CP Q ＆ ＆ G 1 G 2Q＆ G 3 ＆ G 4Q ′Q ′ ＆ ＆ G 5 G 6 ＆ G 7 ＆ G 8JK CP 1 G 9 CP ′ （a ）器输出的波形图。
CPJKQ图8.26 例题主从JK触发器克服了空翻，但却存在依次变化问题，也就是在CP=1时，JK 中有一端引入干扰信号，主触发器接受时其状态只能变化一次，而干扰信号消失后，触发器无法恢复到干扰前的正常状态，导致输出状态错误。
如图4-17所示。
触发器的初始状态为Q′=0、Q′=1，Q=0、Q=1。
在CP=1期间，J信号变为1，使G7的三个输入端都为1，输出为0，而G8门输入端有0，输出为1。
所以主触发器状态翻转为Q′=1、Q′=0。
实验八 触发器
1 0
1S C1 1R
Q主
1S C1
Q
CLK K
Q主
1R
Q
R主＝0
，即Q*= 1 , Q* = 0
5.4 脉冲触发的触发器
④J＝1，K＝1 若Q＝0， Q＝1 S主＝1，R主＝0
在CLK＝1时，主 触发器翻转为“1” 即 Q*主= 1 在CLK的 Q*= 1 若Q＝1， Q＝0 在CLK的
J
1 1
1S C1 1R
Q主
1S C1
Q
CLK K
Q主
1R
Q
，从触发器由“0 ”翻转为“1”，即 S主＝0 在CLK＝1时，主触 发器翻转为“0”， 即 Q*主= 0 Q*= Q
R主＝1
，即Q*= 0, Q* = 1
5.4 脉冲触发的触发器
其功能表如表5.4.2所示 表5.4.2
CLK J
实验八 触发器
实验目的
1、掌握基本RS、JK、T和D触发器的逻辑功能
2、掌握集成触发器的功能和使用方法 3、熟悉触发器之间相互转换的方法
实验原理
触发器概述 定义：能够存储1位二值信号的基本单元电路。 特点：a.具有两个能自行保持的稳定状态，用来 表 示逻辑状态的0和1,或二进制数的0和1 ; b.根据不同的输入信号可以置1或0. 分类: a. 按触发方式：电平触发器、脉冲触发器和边沿 触发器 b. 按逻辑功能方式：SR锁存器、JK触发器、D触 发器、T触发器、T触发器 c. 按结构：基本SR锁存器、同步SR触发器、主 从触发器、维持阻塞触发器、边沿触发器等
Q 1 0 1
× 0 1
1
也称为D锁存器，其特点是 在CLK的有效电平期间输出 状态始终跟随输入状态变化， 即输出与输入状态相同。
第4章 触发器
4.2
同步触发器
4.2.1 同步RS触发器
一、电路组成及工作原理 1.电路组成及逻辑符号 （1）电路组成：如仿真图4.2.1(a)所示。 （2）逻辑符号：如仿真图4.2.1(b)所示。 2.工作原理 （1）特性表：如仿真图4.2.1所示。 （2）特性方程：Qn+1=S+R’Qn RS=0 CP=1期间 有效。 二、主要特点 1.时钟电平控制 2.R、S之间有约束
本
章
小
结ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
一、基本触发器：把两个与非门或者或非门交叉 连接起来，便构成了基本触发器。 二、同步触发器：在基本触发器基础上，增加两 个控制门和一个控制信号，便构成同步触发器。 三、边沿触发器：把两个同步D触发器级联起来， 便可构成边沿D触发器，再加改进就可得到边沿JK 触发器。 四、边沿触发器逻辑功能分类 五、触发器逻辑功能表示方法及转换 六、触发器的电气特性
4.1 基本触发器 4.1.1 用与非门组成的基本触发器
一、电路组成及逻辑符号 如仿真图4.1.1所示。 1.电路组成：如仿真图4.1.1(a)所示。 2.逻辑符号：如仿真图4.1.1(b)所示。 二、工作原理 1.电路有两个稳定状态 电路无输入信号即R’=S’=1时，有两个稳定状态。 （1）0状态：把Q=0、Q’=1的状态定义为0状态。 （2）1状态：把Q=1、Q’=0的状态定义为1状态。
二、集成边沿JK触发器
1.CMOS边沿JK触发器CC4027 （1）逻辑符号与引出端功能图：如仿真图4.3.6 所示。 （2）特性表：如仿真图4.3.6所示。 2.TTL边沿JK触发器74LS112 （1）逻辑符号与引出端功能图：如仿真图4.3.7 所示。 （2）特性表：如仿真图4.3.7所示。
三、主要特点
触发器
第五章 触发器本章教学目的、要求：1. 掌握各种触发器的逻辑功能和工作原理。
2. 熟悉各种触发器的电路结构及动作特点。
3. 了解不同功能触发器之间的相互转换。
重点：触发器的逻辑功能和动作特点。
难点：触发器的不同电路结构及各自的动作特点。
5.1 概 述触发器:(Flip-Flop)能存储一位二进制信号的基本单元。
用FF 表示。
特点：1．具有两个能自行保持的稳定状态，用来表示逻辑状态的0和1，或二进制数的0和1。
2．根据不同的输入信号可以置成 1 或 0 状态。
根据电路结构不同分为：基本RS 触发器、同步RS 触发器、主从触发器、边沿触发器。
按逻辑功能分：RSFF 、DFF 、JKFF 、TFF 等。
3．根据存储数据的原理不同分为：静态触发器和动态触发器。
5.2 SR 锁存器一、电路结构与工作原理1.电路结构和工作原理：触发器的1状态：0,1='=Q Q 触发器的0状态：1,0='=Q Q① 当R'D =0， S' D =1时，无论触发器原来处于什么状态，其次态一定为0，即Q =0，Q' =1，称触发器处于置0(复位)状态。
② 当R'D =1，S'D =0时，无论触发器原来处于什么状态，其次态一定为1，即Q =1，Q'=0，SR图形符号QQ 'D'S D'R 置位端或置1复位端或QQ 'D'S D'R 电路结构称触发器处于置1(置位)状态。
③ 当R'D =1，S'D =1时，触发器状态不变，即Q *=Q ，称触发器处于保持(记忆)状态。
④ 当R'D =0，S'D =0时，两个与非门输出均为1(高电平)，此时破坏了触发器的互补输出关系，而且当R'D 、S'D 同时从0变化为1时，由于门的延迟时间不一致，使触发器的次态不确定，即Q *=Ø，这种情况是不允许的。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
5.3.2 维持阻塞触发器
1. 电路结构与工作原理
响应输入D和 置C0P维信持号线
CP
D
G1 & Q1
&
Q2 S
G5 &
G2
G3 & Q3 R &
C G6
& Q4 G4
Q
根据S R确定
触发器的状态
Q
2、工作原理 CP = 0
Q4= D Q1 = D
Qn+1=Qn
0
CP
D信号存于Q4
G1
&1
Q1 D
主锁存器
从锁存器
C TG1
TG
G1 1
C
Q
TG3 TG
1 G3
Q Q
C
TG2
C TG C
C
TG4
C TG C
1 Q
1
G2
G4
C
CP
1C
2. 由传输门组成的CMOS边沿D 触发器
工作原理： (1) CP=0时: C =1，C=0，
C
CP
1C
主锁存器
从锁存器
D
C TG1
TG
G1 1
C
Q
TG3 TG
1 G3
74HC/HCT74 中D触发器的逻辑图
D1 1
C 。 TG1 ≥1 TG
G1 C TG2
C TG3 ≥1
TG G3
C TG4
1Q 1Q
C C TG C
C TG C
C
1C
P
RD 1
≥1 G2
≥1 G4
SD 1
74HC/HCT74的逻辑符号和功能表
74HC/HCT74的功能表
1S S
1Q
1D C
C1
动态特性反映其触发器对输入信号和时钟信号间的时间要求， 以及输出状态对时钟信号响应的延迟时间。
保持时间
C
C1
D 1D
建立时间 D
tSU
Q
C
P tPL
Q
H
Q
tH tW
Tcmin
脉冲宽度 tPHL
Q 传输延时时间
tPHL
tPLH
传输延时时间
建立时间tSU ：保证与D 相关的电路建立起稳定的状态，使触 发器状态得到正确的转换。 保持时间tH ：保证D状态可靠地传送到Q 触发脉冲宽度tW ：保证内部各门正确翻转。 传输延迟时间tPLH和tPHL ：时钟脉冲CP上升沿至输出端新状态 稳定建立起来的时间 最高触发频率fcmax ：触发器内部都要完成一系列动作，需要 一定的时间延迟，所以对于CP最高工作频率有一个限制。
& Q4 D
G4
当CP =1
D信号不影响 S 、R 的状态，Q的状态不变
置0 阻塞线
CP 1 0
G1
置1维持线
&1
Q1
&
Q 2 S 0 G5
&5
G2
G23
&3 Q 3 R 1 &
G6
Q1
Q
1
D
&
0
Q4
G4
在CP脉冲的上升沿到来瞬间使触发器的状态变化
当CP =1
D信号不影响 S 、R 的状态，Q的状态不变
G5
&
Q21 S
&5
Q
G2
G23
&3
Q 31 R
&
Q
G6
D
&
Q4 D
D 信号进入触发器,为状态刷新作好准备
当CP 由0 跳变为1 Q n1 D
在CP脉冲的上升沿，触法器按此前的D信号刷新
G1
&1 Q 1 D
D&
Q2 S
D
G5 &5
G2
CP
G23
&3 Q R &
D
D =1 G6
Q D =1
Q
D =1
C
Q
TG3 TG
1 G3
Q Q
C
TG2
C
TG4
C
C TG C
C TG C
CP
1C
1 Q
1
G2
G4
TG1断开，TG2导通——输入信号D 不能送入主锁存器。
主锁存器维持原态不变。
TG3导通，TG4断开——从锁存器Q的信号送Q端。 触发器的状态仅仅取决于CP信号上升沿到达前瞬间的D信号
2. 典型集成电路
P1D 1D 1R R
1Q
D2S S
2Q
2D C
C2
P2D 2D 2R R
2Q
D
国标逻辑符号
输入
输出
S D R D CP D Q
Q
L H× × H L
H L×× L H
L L××H H
S D R D CP D
Qn+1 Qn1
HH↑ L L H
HH↑ HH L
具有直接置1、直接置0，正边沿触发的D功能触发器
G1
&1
Q1
&
Q 2 S 1 G5
&5
G2
CP 1
置0维持 置1阻塞线
1
G23
&3
0
Q3 R &
0
G6
Q0
Q
D
0
& Q4 1
G4
在CP脉冲的上升沿到来瞬间使触发器的状态变化
2. 典型集成电路-----74LS74
SD
&
& RD
C
&
P
D
&
&
Q
SD
S
CP C1
Q
D 1D
Q
&
Q
RD
R
5.3.4 触发器的动态特性
5.3 触发器 的电路结构和工作原理
Circuit structure and work principle of Flip-Flop
5.3.1 主从触发器 5.3.2 维持阻塞触发器 *5.3.3 利用传输延时的触发器 5.3.4 触发器的动态特性
触发器 的电路结构和工作原理
5.3 触发器的电路结构和工作原理
1. 锁存器与触发器
E 锁存器在E的高(低)电平期间
对信号敏感
E
触发器在CP的上升沿(下降
CP
沿)对信号敏感
在VerilogHDL中对锁存器与 触发器的描述语句是不同的
CP
5.3 触发器的电路结构和工作原理
5.3.1 主从触发器
1. 电Байду номын сангаас结构
主锁存器与
D
从锁存器结构相同
TG1和TG4的工作状态相同 TG2和TG3的工作状态相同
Q Q
C
TG2
C TG C
C
TG4
C TG C
1 Q
1
G2
G4
TG1导通，TG2断开——输入信号D 送入主锁存器。 Q跟随D端的状态变化，使Q=D。
TG3断开，TG4导通——从锁存器维持在原来的状态不变。
工作原理：
(2) CP由0跳变到1 :
C =0，C=1，
D
主锁存器
从锁存器
C TG1
TG
G1 1