基本RS触发器ppt课件

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1、第5章触发器5 1基本RS触发器 5 2同步触发器 5 3主从触发器和边沿触发器 5 4触发器逻辑功能的相互转换5 5集成触发器及触发器的典型应用 重点掌握1 触发器及其特点 触发器现态 次态和时序的概念 2 触发器的电路组成 逻辑功能表示和动作特点 3 触发器逻辑功能之间的相互转换 5 触发器典型应用 概述 触发器及其特点触发器 FlipFlop 缩写FF 能够记忆二值信息 1 和 0 的基本时序逻辑单元电路 触发器由门电路构成 分为双稳态触发器 单稳态触发器 无稳态触发器 多谐振荡器 等几种 本章介绍双稳态触发器 两个稳状态分别用 1 和 0 表示 双稳态触发器具有以下基本特点 有两个稳定

2、的状态 以便于记忆 1 和 0 在输入的触发信号作用下 电路能被置于 1 或 0 输入信号消失后 电路能保持获得的状态 具有 记忆 能力 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 触发器的状态方程 Qn 1 tn f Qn tn xi tn 触发器的种类 根据电路结构的不同 将触发器分为 基本RS触发器 同步触发器 主从触发器和边缘触发器等 根据逻辑功能的不同 将触发器分为 RS触发器 JK触发器 D触发器和T触发器等 根据时钟

3、触发方式不同 将触发器分为 同步 电平 触发器和边缘触发器等 不同的电路结构 有不同的动作特点 不同的逻辑功能 有不同的工作原理 了解触发器的这些特点 对本章的学习内容十分重要 5 触发器逻辑功能的表示方法 逻辑电路 实现触发器逻辑功能的电路 特性表 又称功能表 用来反映触发器输出状态的变化规律 特性方程 又称状态方程 反映触发器输出状态变化的函数式 状态转换图 反映触发器 0 和 1 两种状态之间转换及条件的图形 时序图 又称输出状态演化时序波形图 类似组合逻辑电路的波形图 5 1基本RS触发器5 1 1基本RS触发器电路组成及其基本特点5 1 2基本RS触发器工作原理 动作特点5 1 3基

4、本RS触发器逻辑功能的表示 5 1 1基本RS触发器电路组成及其特点 a 与非门电路 b 或非门电路图5 1 1基本RS触发器原理电路 1 电路组成和逻辑符号 与非门和或非门构成的原理电路 如图5 1 1 a b 所示 电路有两个输入端R和S 又称触发信号端 有两个互反的输出端Q和Q 把Q 1 Q 0的状态称为触发器的 1 状态 把Q 0 Q 1的状态称为触发器的 0 状态 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 b 所示 a 与非门 b 或非门图5 1 2基本RS触发器逻辑符号 2

5、基本特点基本RS触发器是一 种最简单的触发器 是构成其他种类触发器的基础 两个与非门 或非门 的输入和输出交叉反馈连接而成 使电路具有了一定的记忆能力 输入触发信号消失 电路也能保持获得的状态 两个触发信号输入端R和S 与非门电路为低电平有 效输入方式 或非门电路为高电平有效输入方式 3 基本RS触发器的输入电路和工作状态 a 与非门 b 或非门图5 1 3基本RS触发器输入电路 11 SR 00 RS 5 1 2基本RS触发器工作原理及动作特点1 工作原理基本RS触发器工作原理图示如下 图5 1 4 a 与非门基本RS触发器工作原理 10 11 输入都有效 电路处于不定态1 01 11 10

6、 11 01 01 01 S有效 置 1 但从 0 到 1 时历经不定态 图5 1 4 b 与非门基本RS触发器工作原理 10 10 01 11 10 R有效 置 0 但从 1 到 0 时历经不定态 10 10 01 01 都为无效输入 电路保持现态不变 即 Qn 1 Qn 问题 电路不输入 等待状态 时 输入触发信号处于什么状态 实际电路中 低电平有效如何实现 图5 1 4 c 或非门基本RS触发器工作原理 10 R 0S 0 01 R 0S 0 都为无效输入 电路保持现态不变 即 Qn 1 Qn 10 00 01 R 0S 1 01 R 0S 1 S有效 置 1 但从 0 到 1 时历经不

7、定态0 问题 电路初态都是先设为 0 输入触发信号都是 00 01 10到11 电路的输出状态有什么不同 实际电路有什么不同 图5 1 4 d 或非门基本RS触发器工作原理 01 00 10 00 10 R 1S 0 R有效 置 0 但从 1 到 0 时历经不定态0 01 00 10 R 1S 0 R 1S 1 R 1S 1 输入都有效 电路处于不定态0 2 基本特点 电路由两个与非门 或非门 的输入和输出交叉反馈连接而成 因此电路具有了一定的 记忆 能力 电路有两个稳定状态 分别用 0 和 1 表示 即 两个输入端R和S 与非门构成的电路为低电平有效输入方式 用反变量表示 或非门构成的电路为

8、高电平有效输入方式 用原变量表示 工作速度高 但抗干扰能力差 3 动作特点 在输入信号作用下 电路能够被置 1 或置 0 且具有一定的 记忆 能力 在输入信号作用的全部时间内 电路的输出状态都有可能改变 当输入信号都有效时 电路输出状态无法确定 不定态 从 0 置 1 和从 1 置 0 时 电路分两步动作 且以不定状态过渡 因此 有约束条件 触发器状态演化的时序过程 t时刻 触发器的现态Qn 在输入触发信号作用下获得次态Qn 1的演化时序过程 如图5 1 5所示 图5 1 5触发器状态演化的时序示意图 RS Qn R S Qn 1 t tpd 5 1 3基本RS触发器的逻辑功能表示触发器的功能

9、可采用逻辑图 逻辑符号 特性表 特性方程 状态转换图 时序波形图 又称时序图 来描述 1 特性表和特性方程根据对基本RS触发器工作原理的分析 列表5 1 1就是基本RS触发器特性表 由表可以写出特性方程 在写特性方程时 把 不定态 当 1 来考虑 这就相当有约束存在 当然 也可用卡诺图来表示和化简 如图5 1 6所示 图5 1 6卡诺图表示及其化简 表5 1 1基本RS触发器特性表 00011110 01 2 状态转换图 状态转换图如图5 1 7所示 简称状态图 R S 0 R 0S R S 1 R 1S 图5 1 7状态图 0 1 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

10、路初态Q 0 图5 1 8时序波形图 不定态 思考题 1 基本RS触发器输入的触发信号消失后 电路还能否保持获得的次态不变 记忆能力 2 电路处于等待触发的状态时 输入端 输出端应处于什么状态 3 按逻辑功能的不同 触发器有哪几种类型 基本RS触发器电路结构有什么特点 可以实现几种功能 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触发器 5 2 2JK D和T触发器逻辑功能 5 2 3同步JK触发器 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 电路组成和逻

11、辑符号 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 图5 2 1同步RS触发器原理电路 异步控制原理 以与非门电路为例 从电路的结构可以看出 异步控制不仅能直接影响输出 而且能直接锁定输入 控制原理分析如下 是低电平输入有效直接置 0 置 1 端 设置触发器的初状态 二者不能同时有效输入 即只能输入或者输入 异步控制端存在有效输入时 电路被锁定为 0 状态或 1 状态 输入也被封锁 其级别最高 图5 2 2所示 是同步RS触发器的逻辑符号 图5 2 2同步RS触发器的逻辑符号 电路输入端增加了时钟控制的门电路 触发器能否工作取决于时钟控制信号是否有效 电路有了时钟控制 才

12、真正具有了时序工作基础 工作原理对与非门构成的同步RS触发器进行分析 CP 0期间电路被封锁不工作 CP 1期间电路工作原理如下 图5 2 3 a 与非门同步RS触发器工作原理 11 10 S 0R 0 11 01 S 0R 0 都为无效输入 电路保持现态不变 即 Qn 1 Qn 10 10 S 0R 1 10 01 11 10 S 0R 1 R有效 置 0 但从 1 到 0 时历经不定态 图5 2 3 b 与非门同步RS触发器工作原理 01 10 11 01 S 1R 0 01 01 S 1R 0 R有效 置 0 但从 1 到 0 时历经不定态 00 10 S 1R 1 01 00 S 1R

13、 1 S R 1 输入都有效 电路处于 1 不定态 问题 和基本RS触发器比较 在电路结构 逻辑功能 动作特点上主要有哪些不同 总结 在CP 0期间 门G1 G2均输出高电平不变 时钟信号封锁了输入触发信号 使门G3 G4构成的基本RS触发器的输入始终为高电平 则与非门构成的同步RS触发器的输出将保持原态不变 既Qn 1 Qn 可以理解 时钟对电路的控制方式为高电平有效 电路工作和时钟信号有效电平同步 因此 称为同步RS触发器 又称为时钟 电平 RS触发器 或非门构成的同步RS触发器的时钟控制为低电平有效方式 触发信号输入为低电平有效 基本特点时钟有效电平期间 触发器工作 在输入触发信号作用下

14、 能够被置 0 和置 1 且具有记忆能力 从 1 置 0 和从 0 置 1 时 电路分两步动作 且以不定状态过渡 存在不定态 有约束条件 工作速度高 抗干扰能力差 时钟无效电平期间 触发器被锁定 不工作 电路输出状态保持现态不变 表5 2 1同步RS触发器特性表 5 特性表和特性方程 表5 2 1为同步RS触发器的特性表 在时钟信号有效期间工作的特性表 和基本RS触发器完全相同 同步RS触发器的特性方程也和基本RS触发器的特性方程完全相同 状态转换图和时序图状态转换图和基本RS触发器的相同 图5 2 4所示为同步RS触发器的时序波形图 CPRSQ 图5 2 4时序波形图 5 2 2JK D和T

15、触发器逻辑功能 JK D T触发器的逻辑功能表5 2 2JK触发器特性表 Qn 1 Qn Qn 1 Qn 表5 2 3D触发器特性表表5 2 4T触发器特性表 JK D T触发器之间的关系表5 2 5T触发器特性表 D T触发器可视为JK触发器的特例 JK D T触发器的特性方程和状态转换图 JK触发器卡诺图表示 特性方程和状态转换图 00011110 01 Qn 1 JQn KQn没有约束条件 J K 0 J 1K J K 1 0 1 图5 2 5 a JK触发器状态图 J 0K D T触发器卡诺图表示及其特性方程 状态转换图 01 01 01 01 Qn 1 D D 0 D 1 D 1 D

16、 0 0 1 图5 2 5 b D触发器状态图 T 0 T 0 T 1 T 1 0 1 图5 2 5 c T触发器状态图 5 JK D T触发器的时序图 JK触发器的时序图 CPJKQ 图5 2 6 a JK时序波形图 D触发器的时序图 图5 2 6 b D时序波形图 CPDQ T触发器的时序图 图5 2 6 c T时序波形图 CPTQ 5 2 3同步JK触发器电路组成和动作特点 电路组成和逻辑符号 图5 2 7是与非门和或非门构成的同步JK触发器的原理电路 图5 2 7同步JK触发器 J K 在同步RS触发器电路的基础上 增加了输出到输入的大回环交叉反馈 消除输入触发信号均有效时 电路出现不定态的问题 J相当S K相当R 同步JK触发器逻辑符号如图5 2 8所示 图5 2 8JK触发器的逻辑符号 工作原理在CP 0期间 门G1 G2均输出高电平不变 时钟封锁了输入信号 使门G3 G4构成的基本RS触发器的输入始终为高电平不变 则与非门构成的同步JK触发器的输出将保持原态不变 既Qn 1 Qn 在CP 1期间 触发器正常工作 工作原理如下 图5 2 9 a 与非门同步JK触发器工作原理