第5章 触发器(5)

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基本RS触发器

基本RS触发器
5.输入触发信号R、S高、低电平有效如何理解? 5.基本RS触发器的不定状态有几种情况? 6.基本RS触发器的动作特点是什么?
5.2 同步触发器
5.2.1 同步RS 5.2.2 JK、D和T 5.2.3 同步JK 5.2.4 同步D触发器 5.2.5 同步T触发器
5.2.1 同步RS触发器
图5.2.1所示,是与非门和或非门构成的同步RS触 发器的原理电路。
00
0 1
0 保持 1 Qn+1 =Qn
01
0 1
1 1
置“1” Qn+1 =1
10
0 1
0 0
置“0” Qn+1 =0
11
0 1
1* 1*
不定态 1*
Qn+1=S + RQn RS=0(约束条件)
2.状态转换图
状态转换图如图5.1.7所示, 简称状态图。
3.时序波形图
基本RS触发器的时序图如图5.1.8所示,设电路初
⑶ 输入信号消失后,电路能保持获得的状态-- 具有“记忆” 能力。
2.触发器现态、次态和时序的概念 现态--输入信号作用的t 时刻,触发器所处的状 态,用Qn表示 。 次态-- t 时刻输入信号作用后,触发器获得的新 状态,用Qn+1表示。 时序--在输入信号作用下,触发器状态更新和演 化过程的时间序列。
显然,不应该出现Q=Q=0,或Q=Q=1的状态。
把这两种状态称为不定态,用“0*”或“1*”表示。
与非门和或非门构成的触
发器逻辑符号,如图5.1.2(a)、 Q Q
(b)所示。
SR
QQ SR
2. 基本特点
(a) 与非门 (b) 或非门
基本RS触发器是一 图5.1.2 基本RS触发器逻辑符号

数电第5章

数电第5章

第五章 触 发 器
图 5 – 7 由与非门构成的基本RS触发器
第五章 触 发 器
1. 功能描述 (1) 当Rd=1, Sd=0时,不管触发器原来处于什么状态, 其次态一定为“1”,即Qn+1=1,故触发器处于置位状态。 (2) 当Rd=0, Sd=1时,Qn+1=0,触发器处于复位状态。 (3) 当Rd=Sd=1 时,触发器状态不变,处于维持状态, 即Qn+1=Qn。 (4) 当Rd=Sd=0 时,Qn+1=Q n+1=1,破坏了触发器的正常 工作,使触发器失效。而且当输入条件同时消失时,触发 器是“0”态还是“1”态是不定的,这种情况在触发器工作 时是不允许出现的。因此使用这种触发器时, 禁止 Rd=Sd=0出现。
发生的。这种电路中没有统一的时钟脉冲。任何输入信
号的变化都可能立刻引起异步时序电路状态的变依从关系来分,又可分为米里 (Mealy)型和莫尔(Moore)型两类。米里型电路的输出是输 入变量及现态的函数,即
F (t ) f [ x(t ),Qn (t )]
器和JK触发器。在基本RS触发器的基础上, 加两个与非
门即可构成钟控RS触发器, 如图 5-10 所示。
第五章 触 发 器
图 5 – 10 钟控RS触发器
第五章 触 发 器
1. 功能描述 当CP=0时,触发器不工作,此时C、D门输出均为 1, 基本RS触发器处于保持态。此时无论R、S如何变化,均 不会改变C、D门的输出,故对状态无影响。 当CP=1 时,触发器工作,其逻辑功能如下: R=0, S=1, Qn+1=1,触发器置“1”; R=1, S=0, Q n+1=0,触发器置“0”; R=S=0, Qn+1=Qn,触发器状态不变; R=S=1, 触发器失效,工作时不允许。

第5章 触发器

第5章 触发器
6
表5-1 或非门组成的基本RS触发器的真值表
R
பைடு நூலகம்
S
Q
Q
不变 0 1 0*
触发器 状态 保持 置1 置0 不定
0 0 1 1
0 1 0 1
不变 1 0 0*
7
对于图5-1(b),可作同样分析。这种触发器是以 低电平作为输入有效信号的,在逻辑符号的输入端用小 圆圈表示低电平输入信号有效,它的真值表如表5-2所示。 由于S=R=0时出现了Q==1的状态,而且当S和R同时 撤去(变到1)后,触发器的状态将不能确定是1还是0。 因此这种情况也应当避免。
18
图5-5 开关触点抖动消除电路 图5-5不仅可以消除开关的抖动,而且从波形可以看出,此电路还可 作为手动单次脉冲产生电路使用,譬如可以应用在数字电路实验设备中。
19
5.2 D触发器
导读: 导读 在这一节中,你将学习: 在这一节中,你将学习: 电平触发与边沿触发的概念 电平触发D触发器的特点与逻辑功能 电平触发 触发器的特点与逻辑功能 边沿触发D触发器的特点与逻辑功能 边沿触发 触发器的特点与逻辑功能 异步清0与异步置 与异步置1 异步清 与异步置 集成D触发器 触发器74LS74 集成 触发器
10
2.集成基本RS触发器 .集成基本 触发器 触发器74LS279
集成基本RS触发器74LS279的内部包含4个基 本RS触发器,输入信号均为低电平有效,其逻辑符 号和引脚图如图5-3所示,应该注意的是图中有两个 基本RS触发器具有两个输入端S1和S2,这两个输入 端的逻辑关系为与逻辑,每个基本RS触发器只有一 个Q输出端。
21
图5-6 D触发器
22
R=D
当CP=1时,将 S = D ,R = D ,代入钟控RS 时 代入钟控 触发器的特性方程( ),即得到 触发器的特性方程(5.2.1),即得到 触发器的特 ),即得到D触发器的特 性方程为: 性方程为:

第五章 触发器

第五章 触发器

图5.5.2 带异步置位、复位端的CMOS边沿触发器
CMOS边沿触发器的特性表
CP

D

Q

n
Q n 1

0 0
0
0 0
1
0
1 1
1 1
1
(4-33)
二、维持阻塞触发器 1、阻塞RS触发器
S
①置1 维持 线
1
0
S’
& G5 0 1
③置0 阻塞线
&
G3 L1 L2
1 0 1
& G1
Q 0 1
§5.3 电平触发的触发器
一、电路结构及工作原理
(1)CP=0,状态不变。
(2)CP=1,工作,同SR锁存器一样约束条件为:SR=0。
电平触发RS触发器的特性表
*CP回到低电平后状态不定 在使用电平触发RS触发器的过程中,有时还需要CP信号到 来之前将触发器预先置成指定的状态,为此在实用的电平触发 RS触发器电路上往往还设置有专门异步置位输入端和异步复位 输入端,如下页图:1717
1
1 0
1 0
01 10
0 1 0 1
设触发器的初始状态Q=0。
CP=0:基本RS触发器的状态通过A,A’得以保持。
CP变为高电平以后:门 B,B’ 首先解除封锁,若此时输入 为J=1,K=0,则P=0,P’=1 ,…状 态无影响。 CP下降沿到达时:门 B,B’ 首先封锁,P,P’ 的电平不会立
第五章 触发器
§5.1 概述 §5.2 SR锁存器 §5.3 电平触发的触发器
§5.4 脉冲触发的触发器
§5.5 边沿触发的触发器 §5.6 触发器的逻辑功能及其描述方法

第5章-触发器

第5章-触发器

JK 00 01 10 11
Qn+1 Qn 0 1 Qn
CP
在CP上升沿时,接受J、K 信息,Q不变化
在CP下降沿时,根据接受 到旳J、K信息,Q变化
主从型J-K触发器工作波形图举例
J K Qn+1
CP
0 0 Qn
01 0
J
10 1
1 1 Qn
K
CP
接受JK 信号
Q Q状态 转变
0
置1 清0 翻转 翻转
2、触发器功能表
CP R S Q n+1 1 0 0 Qn 1 01 1
阐明 保持 置1
1 1 0 0 清0
&
&
1 1 1 不定 防止
R
R、S
控制端
CP
S
CP: 时钟脉冲
(Clock Pulse)
0 Qn 保持
3、逻辑符号
Q
Q
R
S
R CP S
4、特征方程
Qn+1=S+RQn SR=0(约束条件)
• 主从触发器旳特点 由两个触发器构成(主触发器和从触发器) 触发方式:主从触发方式(上升沿接受,下降沿触发)
5.4.1 主从RS触发器
1、构造:两个同步RS触发器构成,主从两触发器时钟脉冲反相 2、原理:CP:主触发器输入暂存,CP:从触发器封锁,保持原 状态;时钟后沿出现后从触发器接受主触发器信号而主触发器被 封锁。 3、优点:防止空翻现象 4、缺陷:CP高电平期间受R、S变化旳影响会造成误动作
指R、S从01或10变成11时,输出端状态不变
R-S触发器真值表
Q 1
&
01 RD
Q 1

第5章 触发器

第5章 触发器
Q=1时,CP=1期间,主触置0,CP=0后,从触置0。
山东大学(威海)机电与信息工程学院 邹晓玉 25
主从JK触发器特性表 CP J K Q Q* Q 0 1 0 0 1 1 1 0
功能 保持 保持 置0
× × × × 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1
根据特性表可写出Q*关于 J、K、Q的函数表达式, 并化简为最简形式,即特 性方程
山东大学(威海)机电与信息工程学院 邹晓玉 17
为适应单输入信号的需要,电平触发的SR触发器 可做成如下的电平触发的D触发器(D锁存器):
电平触发D触发器的特性表
CP
0
D Q
× ×
Q*
Q
功 能
保持
1
1 1 1
0 0
0 1 1 0 1 1
0
0 1 1
置0
置1
CP高电平触发;CP=0时不动作; D=0时,触发器置0; D=1时,触发器置1。
山东大学(威海)机电与信息工程学院 邹晓玉 18
例:已知电平触发的SR触发器的输入信号波形,画出的输出 波形 。设触发器初始状态为0。 保持原态 使输出全为1 Reset Set
CP R
S Q
Q
山东大学(威海)机电与信息工程学院 邹晓玉 19
CP撤去后 状态不定
电平触发的触发器的空翻现象 电平触发的触发器在一个CP脉冲作用期间,出现两次或 两次以上翻转的现象称为空翻。 电平触发的SR触发器, CP=1期间,输入信号仍 直接控制触发器输出端 状态。 CP=1时,S、R状态多次 变化,触发器输出状态随 着变化,触发器的抗干扰 能力较差。
0
1
1
0
1
0

5、触发器

5、触发器
R D = 1, D = 0 S
RD = SD = 1
0

RD = 1 SD =
D锁存器的定时图 74HC/HCT373: 8D锁存器 4.典型集成电路
5.3 触发器的电路结构和工作原理
E 锁存器:(高)电平响应 锁存器在E为低电平时,不接受输入激励信号,状态保持不变; 当E为高电平时,锁存器接受输入激励信号,状态发生转移。 在E=1且脉冲宽度较宽时,锁存器输出状态将随着输入信号 的变化出现连续不停的多次翻转。如果要求每来一个E脉冲锁
RDSD Qn 0 1 00 × × 01 0 0 11 0 1 10 1 1
图5-1-3
基本触发器卡诺图
特征方程:
由于S D和R D同时为0又同时恢复为 时,状态Q n1是不确定 1 的,所以输入信号S D和R D应满足S D R D = 1。
3、状态转移图 描述触发器状态变化及其相应输入条件的一种图形。
( 3) 当 R = 0, S = 0时,锁存器状态保持不 变,说明锁存器
具有保持功能。 ( 4) 当 R = 1, S = 1时,则Q = 0,Q = 0。
此时如果两个输入信号同时发生由0到1的变化,则会出现 所谓竞争现象。由于两个或非门的延迟时间无法确定,使得触 发器最终稳定状态也不能确定。约束条件:SR=0
存 器仅翻转一次,则对钟控信号约定电平的宽度有极其苛刻
的要求。为了避免多次翻转,必须采用其他的电路结构。 触发:在时钟脉冲作用下的电路状态刷新。 CP 上升沿触发 CP 下降沿触发
主要的三种电路结构:主从触发器、维持阻塞触发器、 利用传输延迟的触发器。
5.3.1 主从触发器
1.工作原理
主锁存器 D
1.逻辑门控D锁存器

第5章 触发器

第5章 触发器

RD
SD
D
CP
4、特性方程 、
Qn+1=D
17
5.3.3 同步JK触发器 同步JK JK触发器
2、逻辑符号 1、电路结构
Q Q
Q & RD & CP J
Q & SD &
J 0 0 1 1 J CP K
3、功能表
K 0 1 0 1 Qn+1 Qn 0 1 Qn 说明 保持 置0 置1 翻转
K
4、特性方程 Qn+1=JQn+KQn Qn
CP J K
Q
Q
5.5 边沿触发器
• 特点:次态仅取决于CP上升沿或者下降沿 特点:次态仅取决于 上升沿或者下降沿 到达前瞬间的输入状态。 到达前瞬间的输入状态。 • 优点:可靠性高,抗干扰能力强,无空翻 优点:可靠性高,抗干扰能力强, 维持阻塞触发器(上升沿触发) 维持阻塞触发器(上升沿触发) • 分类 负边沿触发器(下降沿触发) 负边沿触发器(下降沿触发)
主从JK JK触发器 5.4.2 主从JK触发器
1、结构:将主从RS触发器的 、S端分别与 、Q端相 、结构:将主从 触发器的 触发器的R、 端分别与 端分别与Q、 端相 再分别从G7、 引出 引出J、 输入端 输入端。 连,再分别从 、G8引出 、K输入端。 2、特性方程:Qn+1=JQn+KQn(与JK触发器相同) 、特性方程: 触发器相同) 触发器相同
R-S触发器真值表(特性表) 触发器真值表(特性表) 触发器真值表 RD Q 0 & 1 RD 1 0 Q 1 & 0 SD 0 1 1 0 SD 1 0 1 0 Q 0 1 Q 1(复位 复位) 复位 0(置位 置位)
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第五章 触发器
(二)维持-阻塞型 D触发器。 5.3.2
Q Q
e
f
c
d CP
a
D
b
图5.3.5
第五章 触发器
Q
Q e f
不变
*工作原理(略):
CP=0时: Q保持不变
1 c
1
d D
D
a b
0 CP
1
D
1
第五章 触发器
D Q e D c f
D Q
*工作原理:
CP由0变成1时: Q=D (CP由0变成 1瞬间的)
第五章 触发器
总结:
1.按结构 基本锁存器 电路简单;无控制端
触发器
随时钟动作,抗干扰能力强;
第五章 触发器
2.按逻辑功能分
RS触发器
JK触发器 D触发器
Q
n 1
S RQ
n
n
RS 0
n
Q
n 1
J Q KQ
Q
Q
n 1
D
T Q TQ
n n
T触发器
n 1
第五章 触发器
D
d D
CP
D
a b
D
第五章 触发器
Q
Q e f 0 1 c
*工作原理:
CP=1时: 由上页分析,c,d 为互补输出
D无法输出到Q。 Q保持不变
维持-阻塞型 D触发器。 置0维持 置1阻塞线
aa
D=0 D=1
置 0 阻 塞 线
d
1 CP
b
D
置1维持线
第五章 触发器
D触发器
(1)特性方程 Qn+1=D (2)触发方式:边沿触发(在CP脉冲的上升沿到来前一 瞬间接收信号,在CP上升沿到来时产生状态转换。 )
触发器逻辑功能的转换 (一)意义:
§5.2
5.4.5
(1)市售多为JK、D触发器。 (2)转换方法有普遍性。 (二) 方法: 1)写出目标器件的特性方程 2)写出原始器件的特性方程 3)两方程联立得出原始器件输入信号的关系式
注意:功能可转换,但触发方式不能。
第五章 触发器
(三) 转换举例: 1、 J-K触发器转换为D触发器 Qn+1=D=D( Qn+ Qn) =D Qn+ DQn Qn+1=J Qn+K Qn 令J=D

Q
RD
&

Q
图5.2.5
主要用于各种触发器置/复位
第五章 触发器
输入RD=0, SD=1时 1 0
输入RD=1, SD=0时
Q
Q
Q
0
1
& b
Q
& a
& b
0
& a 1 1
R
D
0
R
D
1
SD
1
0
SD
0
输出: Q 0
Q 1
输出: Q 1 Q 0
第五章 触发器
输入RD=1, SD=1时 若原状态: Q
J, K Q m
1 ) 电 路 组 成 及 工 作 原 理

CP=0时:主锁存器封 锁,从锁存器打开 。
Qm Qn

动作特点: F主、F从轮流工作。
第五章 触发器
2)触发方式(脉冲触发)
主从结构的触发器采用双节拍工作方式:
第一节拍:CP=1期间,主锁存器状态随输入信号变 化, 从锁存器状态不变。 第二节拍:CP下降沿到来时(由1变0时),主锁存器 被封锁,从锁存器按照主锁存器状态 翻转。 主从JK触发器在CP高电平期间接收信号,在CP 的下降沿 到来时,触发器的状态转换。
(3)D触发器特性表 RD Q
C1
SD
1D
Q
D 0 0 1 1
Qn 0 1 0 1
Qn+1 0 0 0 1 1 1
Qn+1跟随D
第五章 触发器
4)D触发器的状态转换图
D=0 D=1
1 0
Qn+1=D
D = 0
D = 1
第五章 触发器
例:已知上升沿触发的边沿D触发器CP和D端的波 形,试画出输出端Q的波形。设初态 Q=0
D CP 1
1J
1K
K=D 即可
第五章 触发器
2、 D触发器转换为J-K触发器 Qn+1=J Qn+K Qn 令D=J Qn+K Qn =J Qn K Qn
& &
1D Q Q
Qn+1=D
K
J
1
&
C1
CP
第五章 触发器
例. 四人抢答器电路
设计一个4人抢答电路,具体要求如下:
1. 用边沿D触发器及与非门实现。 2. 每个参赛者控制一个按钮,用按动按钮发 出抢答信号。 3. 竞赛主持人有一个开关,用于将电路复位。 4. 竞赛开始后,先按动按钮将对应的一个发 光二极管点亮,此后其他三人再按动按钮 对电路不起作用。
E
锁存器---对脉冲电平敏感的存储 电路,在特定输入脉冲电平作用下 改变状态。
E
CP
触发器---对脉冲边沿敏感的存储电 路,在时钟脉冲的上升沿或下降沿 的变化瞬间改变状态。
CP
第五章 触发器
由逻辑门加上反馈电路构成,电路有两个互补的输 出端Q和Q,其中Q的状态称为锁存器和触发器的状态。
相关概念: 1)稳定工作状态(1态:Q=1,Q=0;O态:Q=0,Q=1)
Qn+1 Qn 1 0
保持
J K Qn+1 0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 1 1 Qn
Qn+1=J Qn+K Qn
Qn+1跟随 J变化 Qn
翻转
第五章 触发器
5)状态转换图
J =X K=1
Qn+1=J Qn+K Qn
J=X K=0
1 J = 1 K=X
0
J =0 K=X
状态转换图:描述触发器的状态转换关系及转换条 件的图形称为状态图。
Q
保持!
若原状态: Q
Q
1
Q 0
0
Q 1
Q
0 0
& a
1
R
D
1 1 & b 1
Q
1 1
& a 1 1
R
0 0 & b 0 1
0
Q 0
SD
D
SD
1
输出保持原状态:
Q 1
输出保持原状态:
Q 0 Q 1
第五章 触发器
输入RD=0, SD=0时 1 1 Q Q
1 0 0 1
Q
Q
R S
2、它在某一时刻的输出状态不仅与该时 刻的输入 信号有关,还与电路原来的输出 状态有关 3、输出、输入间有反馈路径。
第五章 触发器
重点掌握:锁存使能;
§5.1 锁存器和触发器
**锁存器与触发器异同点
触发方式(翻转时刻);功能
共同点:具有0 和1两个稳定状态,一旦状态被确定,就能自行 保持。一个锁存器或触发器能存储一位二进制码。 不同点:
第五章 触发器
集成
边沿
D触
发器
第五章 触发器
(三)T触发器(自学) 5.4
(2)T触发器特性表 RD
T Qn
Q
Qn+1
T C1 Q SD (1)符号
(3)特性方程
0 0 1 1
0 1 0 1
0 Qn 保持功能 1 1 Qn 计数功能 0
Qn+1=TQn+TQn
具有计数、分频功能
T’ 触发器:当T=1时,Qn+1=Qn
&
1
1 0
&
1 2
3
0 1
第五章 触发器
作业(五版): 5.4.1 5.4.5 5.4.7
第五章 触发器
例:初态Q=0,画出下降沿触发主 从JK触发器在CP作用下Q端的波形。
1 2 3 4 5
特性表
CP
J K Q
J K Qn+1 0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 1 1 Qn
第五章 触发器
习题5.4.7
CP
A
Q
第五章 触发器
集成
主从
JK 触发器
74112D
& a
10
R
D
& b
SD
SD
复位端
置位端
0 1
逻辑符号
输出:全是1
注意:当RD、SD同时由0变为1时,
翻转快的门输出变为0,另一个不得翻转。 因此,该状态为不定状态。
第五章 触发器
2、功能表(重点)
简化特性功能表 SD RD Qn+1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 Qn 0 不定
基本RS触发器功能表 SD RD Qn 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 Qn+1 0 1 0 0 1 1 不定 不定
第五章 触发器
锁存器和触发器的分类: 基本锁存器(无使能端)
锁存器 (非严格定时)
SR、D锁存器 主从触发器 触发器 (严格定时) 维持-阻塞触发器
SR、JK、D、T触发器
第五章 触发器
一、 锁存器 5.2.1 (一)基本SR锁存器 1. 电路组成及工作原理
SD &
SD:置位端;RD:复位端 低电平有效,只能有一个 有效
1
CP
2
3
4
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