触发器的基本知识与应用.

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1、中南大学信息科学与工程学院 第四章 触发器 1 概 述 第 4 章 触发器 2 触发器电路的结构及动作特点 3 触发器的逻辑功能及描述方法 4 触发器逻辑功能转换 中南大学信息科学与工程学院 第四章 触发器 4.1 概 述 中南大学信息科学与工程学院 第四章 触发器 一、触发器的基本特性和作用 Flip - Flop，简写为 FF，又称双稳态触发器。 基本特性 (1)有两个稳定状态(简称稳态)，可用来表示逻辑 0 和 1。 (2)在输入信号作用下，触发器的两个稳定状态可相互转换 (称为状态的翻转)。 输入信号消失后，新状态可长期保持下来，因此具有记忆功 能，可存储二进制信息。 一个触发器可存储

2、 1 位二进制数码 中南大学信息科学与工程学院 第四章 触发器 触发器的作用: 触发器有记忆功能，由它构成的电路在某时刻的输 出不仅取决于该时刻的输入，还与电路原来状态有关。 门电路无记忆功能，由它构成的电路在某时刻的输 出完全取决于该时刻的输入，与电路原来状态无关。 触发器和门电路是构成数字电路的基本单元。 中南大学信息科学与工程学院 第四章 触发器 二、触发器的类型 根据逻辑功能可分为 ： RS 触发器 D 触发器 JK 触发器 T 触发器 T 触发器 根据触发方式可分为： 电平触发器 边沿触发器 主从触发器 根据电路结构可分为： 基本 RS 触发器 同步触发器 主从触发器 边沿触发器 中

3、南大学信息科学与工程学院 第四章 触发器 三、触发器逻辑功能的描述方法 主要有特性表、特性方程、 驱动表 (又称激励表) 状态转换图 波形图 (又称时序图) 中南大学信息科学与工程学院 第四章 触发器 4.2 触发器电路的结构 及动作特点 中南大学信息科学与工程学院 第四章 触发器 4.2.1 基本 RS 触发器 (一)由与非门组成的基本 RS 触发器 1. 电路结构及逻辑符号 QQ SDRD G1G2 SDRD QQ Q = 1，Q = 0 时，称为触发器的 1 状态，记为 Q = 1； Q = 0，Q = 1 时，称为触发器的 0 状态，记为 Q = 0。 Basic Flip - Flo

4、p 互补输出端， 正常工作时， 它们的输出 状态相反 交叉耦合连接 信号输入端 中南大学信息科学与工程学院 第四章 触发器 工作原理 QQ SDRD G1G2 11 01 10 00 SDRD 功 能 说 明 输 入 QQ 输 出 2. 工作原理及逻辑功能 01 1 1 1 0触发器被置 0 触发器置 010 中南大学信息科学与工程学院 第四章 触发器 2. 工作原理及逻辑功能 QQ SDRD G1G2 11 01 10 00 SDRD 功 能 说 明 输 入 QQ 输 出 10 0 1 1 1触发器被置 1 触发器置 010 触发器置 101 中南大学信息科学与工程学院 第四章 触发器 2.

5、 工作原理及逻辑功能 QQ SDRD G1G2 11 01 10 00 SDRD 功 能 说 明 输 入 QQ 输 出 11 触发器置 010 触发器置 101 触发器保持原状态不变不 变 & G1 门输出G2 门输出 中南大学信息科学与工程学院 第四章 触发器 2. 工作原理及逻辑功能 QQ SDRD G1G2 输出状态不定(禁用)不 定 11 01 10 00 SDRD 功 能 说 明 输 入 QQ 输 出 触发器置 010 触发器置 101 触发器保持原状态不变不 变 00 11 输出既非 0 状态， 也非 1 状态。当 RD 和 SD 同时由 0 变 1 时， 输出状态可能为 0，也

6、可能为 1，即输出状态 不定。因此，这种情况 禁用。 中南大学信息科学与工程学院 第四章 触发器 QQ SDRD SR RDSD 置1端， 也称置位端 S 即 Set 低电平有效 置0端， 也称复位端 R 即 Reset 基本RS触发器逻辑图 中南大学信息科学与工程学院 第四章 触发器 3. 逻辑功能的特性表描述 次态 现态 指触发器在输入信号变化前的状态，用 Qn 表示 指触发器在输入信号变化后的状态，用 Qn+1 表示 触发器次态与输入信号和电路原有状态之 间关系的真值表。 中南大学信息科学与工程学院 第四章 触发器 00 00 1 触发器状态不定 0 10 10 1 0 0 触发器置 0

7、 0 01 01 1 0 1 触发器置 1 1 11 1100 11 触发器保持原状态不变 说 明Qn+1QnSDRD 基本 RS 触发器特 性表的简化表示 Qn11 101 010 不定00 Qn+1SDRD 与非门组成的基本 RS 触发器特性表 置 0 端 RD 和 置 1 端 SD 低电平有效。 禁用 RD = SD = 0称约束条件 注意 中南大学信息科学与工程学院 第四章 触发器 波形分析举例 解： 例 设下图中触发器初始状态为 0，试对应输 入波形画出 Q 和 Q 的波形。 Q Q SD RD S R SD RD 保持 初态为 0，故保持为 0。 置 0 保持 Q Q 置 1 中南

8、大学信息科学与工程学院 第四章 触发器 (二)基本 RS 触发器的两种形式 特 性 表 Qn11 101 010 不定00 Qn+1SDRD 不定11 001 110 Qn00 Qn+1SDRD QQ SDRD SR QQ SDRD SR 逻 辑 符 号 置 0、置1 信 号低电平有效 置 0、置1 信 号高电平有效 注意：确定输 入信号是低电 平有效还是高 电平有效 中南大学信息科学与工程学院 第四章 触发器 (三)基本 RS 触发器的优缺点 优点 缺点 电路简单，是构成各种触发器的基础。 1. 输出受输入信号直接控制，不能定时控制； 2. 有约束条件。 中南大学信息科学与工程学院 第四章

9、触发器 4.2.2 同步RS触发器 实际工作中，触发器的工作状态不仅要由触发输入 信号决定，而且要求按照一定的节拍工作。为此，需要 增加一个时钟控制端 CP。 CP 即 Clock Pulse，它是一串 周期和脉宽一定的矩形脉冲。 具有时钟脉冲控制的触发器称为时钟触发器， 又称钟控触发器。 同步触发器是其中最简单的一种，而 基本 RS 触发器称异步触发器。 中南大学信息科学与工程学院 第四章 触发器 & S CP R Q Q 1）CP：时钟脉冲是一系列的 高低电平 2）CP=0 ， 3）CP=1， 触发器的状态随R、S的变化而变 化 触发器的状态保持不变 (一)同步 RS 触发器 1. 电路结

10、构与工作原理 中南大学信息科学与工程学院 第四章 触发器 QQ 1SC11R QQ G1 G2 SR G3G4 CP Q3Q4 不定11 001 1 10 Qn00 Qn+1SR RS功能 R、S 信号 高电平有效 S SD R RD RDSD 2. 逻辑功能与逻辑符号 异步置 0 端 RD 和异步置1 端 SD 不受 CP 控制。 实际应用中，常需要利用异步端预置触发器值 (置 0 或置 1)，预置完毕后应使 RD = SD = 1。 中南大学信息科学与工程学院 第四章 触发器 RD CP R Q Q 1SS C1CP R1R R S VCC RD S 解： 例：试对应输入波形画出下图中 Q

11、 端波形。 原态未知 Q VCC RD RD 中南大学信息科学与工程学院 第四章 触发器 (二)同步 D 触发器 1. 电路结构、逻辑符号和逻辑功能 D QQ 1S1RC1 CP QQ 1D D C1 CP CPDQn+1说明 1 0 1 0 1 置0 置1 0Qn不变 同步 D 触发器功能表 称为 D 功能 特点：Qn+1 跟随 D 信号 中南大学信息科学与工程学院 第四章 触发器 解： 例： 试对应输入波形画出下图中 Q 端波形(设 触发器初始状态为 0。 QQ 1D D C1 CP D CP Q CP = 0，同步触发器状态不变 CP = 1，同步 D 触发 器次态跟随 D 信号 同步触

12、发器在 CP = 1 期间能发生多 次翻转，这种现象称为空翻 中南大学信息科学与工程学院 第四章 触发器 (三)同步 JK 触发器 QQ 1S1RC1 CP 功能表 JK 电路结构 QQ 1J J C1 CP 1K K 逻辑符号 1 说明Qn+1KJCP 称为 JK 功能，即 JK = 00 时保持； JK = 11 时翻转； J K 时 Qn+1 值与 J 相同。 不变Qn00 置 0010 翻转11 置 1101 不变Qn0 Qn 中南大学信息科学与工程学院 第四章 触发器 解： 例： 设触发器初始状态为 0，试对应输入波形画 出Q 端波形。 J CP Q Q1JJ C1CP K1K K

13、Q CP = 0 时，同步 触发器状态不变。 CP = 1 时，触发器根据 J、 K 信号取值按照 JK 功能工作。 中南大学信息科学与工程学院 第四章 触发器 (四)同步触发器的特点 1、同步触发器的触发方式为电平触发式 2、同步触发器的共同缺点是存在空翻 触发脉冲作用期间，输入信号发生多次变化时，触 发器输出状态也相应发生多次变化的现象称为空翻。 空翻可导致电路工作失控。 指时钟脉冲信号控制 触发器工作的方式 CP = 1 期间翻转的称正电平触发式； CP = 0 期间翻转的称负电平触发式。 中南大学信息科学与工程学院 第四章 触发器 触发器的类型分析 根据逻辑功能： RS 触发器 D 触

14、发器 JK 触发器 根据电路结构： 基本 RS 型 同步型 CP空翻问题 QQ SDRD SR QQ 1J J C1 CP 1K K ？ 中南大学信息科学与工程学院 第四章 触发器 无空翻触发器 中南大学信息科学与工程学院 第四章 触发器 一、电路结构与工作原理 1 CP S R Q F1 F2 1、F1为主触发器，F2为从触发器 2、CP=1，F1工作，F2不工作， 从触发器状态保持不变； 3、CP=0，F2工作， F1不工作，主 触发 器状态保持不变； 4、触发器的状态只在CP 下降沿发生变化； 5、特性表与同步型一致。 4.2.3 主从触发器 中南大学信息科学与工程学院 第四章 触发器

15、二、动作特点 4、置位端与复位端不能同时 作用，其约束条件为： SR=0 1、触发器的状态在CP一个 周期内只在下降沿发生一次 变化 2、如果CP=1期间，输入信号 不发生变化 ，触发器的状态在 CP下降沿按特性表发生变化 3、如果CP=1期间，输入信号发 生变化 ，触发器的状态在CP下降 沿按主触发器状态发生变化 QQ 1S S C1 CP 1R R 中南大学信息科学与工程学院 第四章 触发器 主从 RS 触发器 主从 JK 触发器 主从触发器逻辑图 QQ 1J J C1 CP 1K K QQ 1S S C1 CP 1R R 中南大学信息科学与工程学院 第四章 触发器 三、主从JK触发器 J K QnQn+1 0000 0011 0100 0110 1001 1011 1101 1110 & J CP K Q 中南大学信息科学与工程学院 第四章 触发器 主从JKF特性表 J K QnQn+1 0000 0011 0100 0110 1001 1011 1101 1110 J K Qn+1 功能描述 00 Qn 保持 010复位 101 置位 11翻转 主从JKF功能表 QQ 1J J C1 CP 1K K 中南大学信息科学