数字电子技术第四章触发器
数字逻辑电路设计第4章 触发器
第4章 触发器
图4-3 由与非门构成的基本RS触发器的时序图
第4章 触发器
2. 同步RS触发器
图4-4 同步RS触发器
第4章 触发器
同步RS触发器是在基本RS触发器的基础上增加一个 时钟控制端构成的,其目的是提高触发器的抗干扰能力,同 时使多个触发器能够在一个控制信号的作用下同步工作。 图4-4(a)是一个由与非门组成的同步RS触发器，图4-4(b) 是它的逻辑符号。
基本RS触发器的逻辑功能 约束条件 状态表及状态图 次态方程
第4章 触发器
逻辑功能 ：
=0
R =0 , S =1
=1
不管触发器的原状态如何，触发器置0
第4章 触发器
R =1 , S =0
=1
=0
不管触发器的原状态如何，触发器置1
第4章 触发器
R =1, S =1
=1
=0
触发器保持原状态不变
第4章 触发器
第4章 触发器
表4-1为基本RS触发器次态真值表
现态Qn
0
1 0 1 0 1 0 1
R 触发信号 S
1
1
1
1
1
0
1
0
0
1
0
1
0
0
0
0
次态Qn+1
0
1 1 1 0 0 d d
说明 状态保持
置1 置0 状态不定
第4章 触发器
根据基本RS触发器的次态真值表可得状态表和状态图：
图4-2 基本RS触发器状态表和状态图
次态真值表如表4-7所示 ：
T
Qn+1
0
Qn
1
Qn
表4-7 T触发器的次态真值表
数字电子技术-4
1．主从RS触发器的逻辑功能
（1）当 CP =0时，CP 0 ，从触发器被封锁，保持原状态不变。 此时，G7 和 G8打开，主触发器工作，接收R和S端的输入信号。 （2）当CP由1跃变到0时，即CP 0，CP 1 。主触发器被封锁， 输入信号R，S不再影响主触发器的状态。此时，由于 CP 1， G3 和 G4打开，从触发器接收主触发器输出端的状态。
由上述分析可知，主从触发器的翻转是在CP由1变0时刻 （CP下降沿）发生的，CP一旦变为0后，主触发器被封锁，其状 态不再受R，S影响，故主从触发器对输入信号的敏感时间大大 缩短，只在CP由1变0的时刻触发翻转，因此不会有空翻现象。
如表4-4所示为主从RS触发器的特性表。
R
S
现态 Qn
次态 Qn1
1
0
1
1
1
1
每输入一个脉冲
0
输出状态改变一次
表4-5 主从JK触发器的特性表（CP下降沿触发）
由上表可K触发器没有约束条件，且当 J K 1 时，每输入一个 时钟脉冲后，触发器都向相反的状态翻转一次。
2．主从JK触发器的特性方程
根据主从JK触发器的特性表，用卡诺图化简法可得主从JK
1．同步D触发器的逻辑功能
（1）当 CP =0时，G3 和 G4被封锁，触发器保持原状态不变， 输出都为1，不受D端输入信号的控制。 （2）当 CP =1 时，G3 和 G4 解除封锁，可接收D端的输入信号。 若 D =0，触发器翻转到0状态，则 Q =0 ；若 D =1 ，触发器翻 转到1状态，则 Q =1 。
数字电子技术
第4章 触发器
1 触发器概述
2 基本RS触发器
3 同步触发器
4 主从触发器
数字逻辑 第四章 触发器
RD
1
0 SD 01Fra bibliotek0 SD 0
输出变为：Q 1 Q 0
Q1 Q0 输出保持：
2、工作原理
输入RD=1, SD=1时 若原状态：Q 1 Q 0 1 Q Q 0 1 0 & & b a
1
RD
保持！
若原状态：Q 0 Q 1 0 Q Q 1 0 1 & & b a 1
RD
1
4、触发器的输出，不仅与输入有关，还与原输出有关。即 具有记忆功能。
（四）应用
基本RS触发器有两个稳态，具有记忆的功能，可作 为二进制数码寄存器，也可作为简单的逻辑控制单元。
二、钟控（同步）触发器——解决定时控制的问题 同步RS触发器
1、电路构成及 逻辑符号
Q
RD a b
Q
Q
输出端
Q
SD
RD R S SD 直接置1端
一、基本 RS 触发器 结论
1、触发器是由两个与非门或或非门首尾相连而组成的具有 正反馈作用的闭环逻辑单元电路，它具有两个互补的输出 端。 2、电路具有两个稳态，如果没有外来触发信号，电路永远 处于某一稳态。即触发器具有存储信息的功能。
3、外加适当的触发信号，电路由一个稳态翻转到另一个稳 态。即触发器具有触发翻转的性质。
按功能分：有R-S触发器、D型触发器、JK触发器、T触发 器、T'触发器等； 按结构分：有基本触发方式、同步触发器、主从触发方式、 维持阻塞触发器和边沿触发方式 。
着重掌握触发器的功能、触发情况、转换关系。
4.2 触发器的基本形式
1、电路构成及逻辑符号
一、基本 RS 触发器 （一）由与非门构成的基本RS触发器
数字电子技术课后习题答案
❖ 3.21 用8选1数据选择器74151设计一个组合 逻辑电路。该电路有3三个输入逻辑变量A、B、 C和一个工作状态控制变量M。当M＝0时电路 实现“意见一致”功能（ A、B、C状态一致 时输出为1，否则输出为0），而M＝1时电路 实现“多数表决”功能，即输出与A、B、C中 多数的状态一致。
数字电子技术作业
第一章数字逻辑基础 第二章逻辑门电路 第三章组合逻辑电路 第四章触发器 第五章时序逻辑电路 第六章脉冲波形的产生与整形 第七章半导体存储器 第八章可编程逻辑器件 第九章数/模和模/数转换器
1.12 写出下图所示各逻辑图的输出函数表达式，列 出它们的真值表。
F1 F4
F2
F3
解： F1 AB F2 A B F3 BC
ABACBC
BC
A
00 01 11 10
00
1
0
1
11
0
1
0
Y ABC
❖ 3.13某医院有一、二、三、四号病室4间，每室设有 呼叫按钮，同时在护士值班室内对应的装有一号、 二号、三号、四号4个指示灯。
❖ 现要求当一号病室的按钮按下时，无论其它病室的 按钮是否按下，只有一号灯亮。当一号病室的按钮 没有按下而二号病室的按钮按下时，无论三、四号 病室的按钮是否按下，只有二号灯亮。当一、二号 病室的按钮都未按下而三号病室的按钮按下时，无 论四号病室的按钮是否按下，只有三号灯亮。只有 在一、二、三号病室的按钮均未按下四号病室的按 钮时，四号灯才亮。试用优先编码器74148和门电路 设计满足上述控制要求的逻辑电路，给出控制四个 指示灯状态的高、低电平信号。
Y CBA CB CA CBACB CA
数电第四章
约束条件。 即有RD + SD = 1— —约束条件。
二、表示FF功能的三种方法 表示 功能的三种方法
1、状态转移真值表（功能表、特性表） 、状态转移真值表（功能表、特性表） 电路次态Q 电路原态Q 电路次态 n+1~电路原态 n基输入之间关系的表格 电路原态 基输入之间关系的表格——真值表 真值表
1、电路结构 、 2、功能及描述 、 CP=0，门C、D封锁，FF保持 封锁， 保持 ， 、 封锁 CP = 1， n +1 = S + RQ n = J Q n + KQ n Q n Q
= J Q n + KQ n
——特性方程 特性方程 无约束。 如何变化， 无约束 无论J、 如何变化 RS = KQ n ⋅ J Q n = 0 ——无约束。无论 、K如何变化，总能满足约束条件 状态转移表 00 保持 11 翻转 01、10 随 J 变 、 状态转换图 驱动表
四、或非门构成的基本RS-FF 或非门构成的基本
Q n +1 = S D + R D Q n R D ⋅ S D = 0
高电平有效
4.2、同步FF（钟控 ，时钟 ） 、同步 （钟控FF，时钟FF）
一、同步RS-FF 同步
1、电路结构及工作原理 、 （1）结构：基本 ）结构：基本RS-FF，门A、B， ， 、 ， 触发引导电路（控制门） 、 ， 触发引导电路（控制门）C、D， CP（C，CK）。 （ ， ）。 （2）原理： ）原理： CP=0，控制门封锁，Q保持不变； 保持不变； ，控制门封锁， 保持不变 CP=1，控制门打开，R、S反相后 基本 反相后→基本 相应变化。 ，控制门打开， 、 反相后 基本RS-FF→Q相应变化。 相应变化 ——同步（钟控） 同步（ 同步 钟控）
数字电子技术基础第四章习题及参考答案
数字电子技术基础第四章习题及参考答案第四章习题1．分析图4-1中所示的同步时序逻辑电路，要求：（1）写出驱动方程、输出方程、状态方程；（2）画出状态转换图，并说出电路功能。
CPY图4-12．由D触发器组成的时序逻辑电路如图4-2所示，在图中所示的CP脉冲及D作用下，画出Q0、Q1的波形。
设触发器的初始状态为Q0=0，Q1=0。
D图4-23．试分析图4-3所示同步时序逻辑电路，要求：写出驱动方程、状态方程，列出状态真值表，画出状态图。
CP图4-34．一同步时序逻辑电路如图4-4所示，设各触发器的起始状态均为0态。
（1）作出电路的状态转换表；（2）画出电路的状态图；（3）画出CP作用下Q0、Q1、Q2的波形图；（4）说明电路的逻辑功能。
图4-45．试画出如图4-5所示电路在CP波形作用下的输出波形Q1及Q0，并说明它的功能（假设初态Q0Q1=00）。
CPQ1Q0CP图4-56．分析如图4-6所示同步时序逻辑电路的功能，写出分析过程。
Y图4-67．分析图4-7所示电路的逻辑功能。
（1）写出驱动方程、状态方程；（2）作出状态转移表、状态转移图；（3）指出电路的逻辑功能，并说明能否自启动；（4）画出在时钟作用下的各触发器输出波形。
CP图4-78．时序逻辑电路分析。
电路如图4-8所示：（1）列出方程式、状态表；（2）画出状态图、时序图。
并说明电路的功能。
1C图4-89．试分析图4-9下面时序逻辑电路：（1）写出该电路的驱动方程，状态方程和输出方程；（2）画出Q1Q0的状态转换图；（3）根据状态图分析其功能；1B图4-910.分析如图4-10所示同步时序逻辑电路，具体要求：写出它的激励方程组、状态方程组和输出方程，画出状态图并描述功能。
1Z图4-1011．已知某同步时序逻辑电路如图4-11所示，试：（1）分析电路的状态转移图，并要求给出详细分析过程。
（2）电路逻辑功能是什么，能否自启动？（3）若计数脉冲f CP频率等于700Hz，从Q2端输出时的脉冲频率是多少?CP图4-1112．分析图4-12所示同步时序逻辑电路，写出它的激励方程组、状态方程组，并画出状态转换图。
中职教育-电子技术(数字)课件：第四章 触发器(一).ppt
简化的功能表
R
S
Qn+1
0
0
Qn
0
1
1
1
0
0
1
1 不确定
Qn+1 --- 次态（CP到来后的状 态Qn）--，-原状态
逻辑符号
Q
Q
RD R C S SD
例：画钟控RS触发器的输出波形 （初态为0）。
R S Qn+1
0 0 Qn 01 1 10 0
1 1 不定 CP
置1 复位 保持 使输出全为1
R
若原状态：Q =0 Q = 1
Q1 1
& a
0Q 0
& b
1R
01
S1
输出保持原状态
输入R=0, S=0时
输出全是1
Q1 &
a
1Q &
b
0R
S0
但当R = S = 0同时变为1时，翻转快的 门输出变为0，另一个不得翻转。
基本RS触发器功能表
R
S
Q
Q
1
1
不变
0
1
0
1
1
0
1
0
0
0
不定
1、触发器是双稳态器件。R=S=1，触发器保持原态。
Q1 0
& a
0Q 1 &
b
1R 1
1 S0
输出翻转
输入R=1, S=0时
若原状态： Q =1 Q = 0
Q0 0
& a
1R 1
1Q 1 &
b
0 S0
输出保持不变
输入R=1, S=1时
若原状态：Q =1 Q = 0
数字电子技术课后习题答案
ABACBC
BC
A
00 01 11 10
00
1
0
1
11
0
1
0
Y ABC
❖ 3.13某医院有一、二、三、四号病室4间，每室设有 呼叫按钮，同时在护士值班室内对应的装有一号、 二号、三号、四号4个指示灯。
❖ 现要求当一号病室的按钮按下时，无论其它病室的 按钮是否按下，只有一号灯亮。当一号病室的按钮 没有按下而二号病室的按钮按下时，无论三、四号 病室的按钮是否按下，只有二号灯亮。当一、二号 病室的按钮都未按下而三号病室的按钮按下时，无 论四号病室的按钮是否按下，只有三号灯亮。只有 在一、二、三号病室的按钮均未按下四号病室的按 钮时，四号灯才亮。试用优先编码器74148和门电路 设计满足上述控制要求的逻辑电路，给出控制四个 指示灯状态的高、低电平信号。
HP RI/BIN
I0
0/ Z1 0 10 ≥1
I1
1/ Z1 1 11
I2
2/ Z1 2 12 18
YS
I3
3/ Z1 3 13
I4
4/ Z1 4 14
YEX
I5
5/ Z1 5 15
I6
6/ Z1 6 16
I7
7/ Z1 7 17
Y0
V18
Y1
ST
E N
Y2
(b)
74148
(a)引脚图;(b)逻辑符号
A
00 01 11 10
00
0
0
1
11
1
0
1
Y AB BC AC
由于存在AC 项，不存在相切的圈，故无冒险。
❖ 4.1在用或非门组成的基本RS触发器中，已知 输入SD 、RD的波形图如下，试画出输出Q, Q
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数字电子技术第四章触发器
4.4.3、触发器功能的转换触发器按逻辑功能不同可分为RS、JK、
D、T、T’五种类型，它们分别有各自的特征方程。
1.
用JK触发器转换成其他功能的触发器（1）JK→D分别写出JK触发器和D触发器的特性方程比较得：画出逻辑图：数字电
子基础第四章触发器4触发器4.1基本触发器4.1.1、电路结构电路结构:把两个与非门G1、
G2的输入、输出端交叉连接，即构成基本RS触发器。
触发器有两个互补的输出端，4.1.2逻辑功能4.1.3波形分析例
4.1.1在用与非门组成的基本RS触发器中，设初始状态为0，已知输入R、S的波形图，画出两输出端的波形图。
解：由表4.1.
1知，当R、S都为高电平时，触发器保持原状态不变；当S变低电平时，触发器翻转为1状态；当R变低电平时，触发器翻转为0状态；不允
许R、S同时为低电平。
基本触发器的特点总结：（1）有两个互补的输出端，有两个稳定的状态。
（2）有复位（Q=0）、置位（Q=1
）、保持原状态三种功能。
（3）R为复位输入端，S为置位输入端，可以是低电平有效，也可以是高电平有效，取决于触发器的结构。
（4）
由于反馈线的存在，无论是复位还是置位，有效信号只需要作用很短的一段时间，即“一触即发”。
4.2同步RS触发器同步触发器：给触
发器加一个时钟控制端CP，只有在CP端上出现时钟脉冲时，触发器的状态才能变化。
4.2.1．同步RS触发器的电路结构4.2.2．逻辑功能工作原理：当CP＝0时，控制门G3、G4关闭，触发器的状态保持不变。
当CP＝1时，G3、G4打开，
其输出状态由R、S端的输入信号决定。
同步RS触发器的状态转换分别由R、S和CP控制，其中，R、S控制状态转换的方向；CP控
制状
态转换的时刻。
4.2.3．触发器功能的几种表示方法触发器具有不同的功能，通常可以用特性方程、状态转换图、驱动表、波形图表示。
（1）特性方程由功能表画出卡诺图得特性方程：（2）状态转换图反映逻辑电路状态转换规律
及相应输入、输出取值关系的图形称为状态图（3）驱动表驱动表是用表格的方式表示触发器从一个状态变化到另一个状
态或保持原状态不变时，对输入信号的要求。
（4）波形图触发器的功能也可以用输入输出波形图直观地表示出来。
4.2.4．同步触发器的空翻现象在一个时钟脉冲周期中，触发器发生多次翻转的现象叫做空翻。
由于在CP=1期间，G3、G4门都是开着的，都能接收R、S信号，所以，如果在CP=1期间R、S 发生多次变化，则触发器的状态也可能发生多次翻转。
4.3主从触发器主从触发器由两级触发器构成，其中一级直接接收输入信号，称为主触发器，另一级接收主触发器的输出信号，称为从触发器。
两级触发器的时钟信号互补，从而有效地克服了空翻。
4.3.1主从RS触发器主从触发器是一种能防止空翻的触发器1．电路结构由两级同步RS触发器串联组成。
G1～G4组成从触发器，G5～G8组成主触发器。
CP与CP’互补，使两个触发器工
作在两个不同的时区内。
2．工作原理主从触发器的触发翻转分为两个节拍：（1）当CP＝1时，CP’＝0，从触发器被封锁，保持原状态不变：主触发器工作，接收R和S端的输入信号。
（2）当CP由1跃变到0时，即CP=0、CP’＝1。
主触发器被封锁，输入信号R、
S不再影响主触发器的状态；从触发器工作，接收主触发器输出端的状态。
特点：（1）主从触发器的翻转是在CP由1变0时刻（CP下降沿）发生的。
（2）CP一旦变为0后，主触发器被封锁，其状态不再受R、S影响，因此不会有空翻现象。
4.3.2主从JK触发器1．电路结构主从RS触发器的缺点：使用时有约束条件RS=0。
为此，将触发器的两个互补的输出端信号通过两根反馈线分别
引到输入端的G7、G8门，这样，就构成了JK触发器。
2．逻辑功能(1）功能表：（2）特性方程：（3）状态转换图（4）驱动表例4.3.1已知主从JK触发器J、K的波形如图所示，画出输出Q 的波形图（设初始状态为0）。
在画主从触发器的波形图时，应注意以下两点：（1）触发器的触发翻转发生在时钟脉冲的触发沿（这里是下降沿）（2）判断触发器次态的依据是时钟脉冲下降沿前一瞬间输入
端的状态。
3.主从触发器存在的问题----一次变化现象1、T型触发器（1）电路结构T型触发器是一种可控制的计数触发器，将J K触发器的J端和K端相接作为控制端，称为T端T触发器特性方程：当T触发器的输入控制端为T=1时，称为T’触发器。
T’触发器的特性方程为：4.3.3．其他类型触发器（2）功能表（3）
T触发器的状态转换图2、T’触发器当T触发器的输入控制端为T=1
时，则触发器每输入一个时钟脉冲CP，状态便翻转一次，这种状态的触发器称为T’触发器。
T’触发器的特性方程为：
4.4边沿触发器4.4.1、维持—阻塞边沿D触发器1．D触发器的逻辑功能D触发
器只有一个触发输入端D，因此，逻辑关系非常简单；D触发器的特性方程为：Qn+1=DD触发器的状态转换图：D触发器的驱动表：2．维持—阻塞边沿D触发器的结构及工作原理（1）同步D触发器：该电路满足D触发器的逻辑功能，但有同步触发器的空翻现象。
（
2）维持—阻塞边沿D触发器为了克服空翻，并具有边沿触发器的特性，在原电路的基础上引入三根反馈线L1、L2、L3。
例4.4 .1已知维持—阻塞D触发器的输入波形，画出输出波形图。
解：在波形图时，应注意以下两点：（1）触发器的触发翻转发生在CP的上升
沿。
（2）判断触发器次态的依据是CP上升沿前一瞬间输入端D
的状态。
根据D触发器的功能表，可画出输出端Q的波形图。
（3）触发
器的直接置0和置1端RD——直接置0端，低电平有效；SD——直接置1端；低电平有效。
RD和SD不受CP和D信号的影响，具有最高的优先级。
4.4.2CMOS主从结构的边沿触发器1．电路结构:由CMOS逻辑门和CMOS传输门组成主从D触发器。
由于引入了传输门，该电路虽为主从结构，却没有一次变化问题，具有边沿触发器的特性。
2．工作原理触发器的触发翻转分为两个节拍：（
1）当CP变为1时，TG1开通，TG2关闭。
主触发器接收D信号。
同时，TG3关闭，TG4开通，从触发器保持原状态不变。
（2）当CP由1变为0时，TG1关闭，TG2开通，主触发器自保持。
同时，TG3开通，TG4关闭，从触发器接收主触发器的状态。
3．具有直接置0端RD和直接置1端SD的CMOS边沿D触发器。