数字电子技术数字电路课程课件之第五章触发器

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1、5.1 触发器的电路结构与工作原理 5.3 触发器的脉冲工作特性及主要参数 5.2 触发器的功能 教学基本要教学基本要 求求: : 1、熟练掌握不同结构触发器的工 作原理及其触发方式。2、熟练掌握不同功能的触发器的 逻辑功能。3、正确理解触发器的脉冲工作特 性。v从电路结构形式的角度，要求熟练掌握各触发器的动作特点，如果给出输入波形，要求能够正确地画出输出波形。2.从逻辑功能的角度，要求熟练掌握各触发器的逻辑符号（含义）、特性表、特性方程及状态转换图。同样，如果给出输入波形，要求能够正确地画出输出波形。教学重点教学重点: :3.建立起两个概念： 现态和次态的概念 ； 触发器的逻辑功能和电路结构

2、并没有固定的对应关系。教学重点教学重点: :现态：触发器接收输入信号之前的状态，叫做现态，用Qn表示 。次态：触发器接收输入信号之后的状态，叫做次态，用Qn+1 表示。触发器次态输出Qn+1与现态Qn和输入信号之间的逻辑关系，是贯穿本章始终的基本问题。如何获得、描述和理解这种逻辑关系，是本章学习的中心任务。5.1 触发器的电路结构与工作原理 5.5 触发器的脉冲工作特性及主要参数 5.2 集成触发器5.3 触发器功能的转换5.4 触发器“记忆”功能的举例本章讲授思路：1、时序逻辑电路：数字电路中除组合逻辑电 路外，还包括另一类具有记忆功能的电路- 时序逻辑电路。 时序逻辑电路任意时刻的输出状态

3、不仅与 该当前的输入信号有关，而且与此前电路的状 态有关。 2、触发器：触发器是构成时序逻辑电路的 基本逻辑单元 。 概概 述述 能够存储一位二值信息的基本单元电路基本概念触发器特点：1.具有两个能够自行保持的稳定状态，用来表示逻辑状态 0 和 12.根据不同的输入信号，可将输出置成 0 或 1 。3.输入信号消失后，能将获得的状态保存下来。 重点 ：触发器外部逻辑功能、触发方式。我们在学习过程中，只需了解各种触发器的基本工作原理，但 要重点掌握它们的逻辑功能，以便能正确使用它们。 3、触发器的 分类 按电路结构分：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特性分：RS触发器：置0

4、、置1、保持、不定JK触发器：置0、置1、计数、保持D触发器：置0、置1T触发器：计数、保持时钟触发器 概概 述述 5.1 5.1 触发器的电路结构与工作原触发器的电路结构与工作原 理理5.1.1 基本 RS 触发器5.1.2 同步RS触发器5.1.3 主从触发器5.1.4 边沿触发器5.1.1 5.1.1 基本基本RSRS触发器触发器反馈输入端输出端由两个与非门组成逻辑符号 1. 电路结构与逻辑符号各种触发器各种触发器 组成的基本组成的基本 单元电路单元电路触发器由逻辑门加反馈电路构成，电路有两个互补的 输出端Q和 ,其中Q的状态称为触发器的状态。2、工作原理1) 无有效电平输入（S=R=1

5、）时，触发器保持稳定状态不变 11若初态Qn = 1若初态 Qn = 0101010115.1.1 5.1.1 基本基本RSRS触发器触发器触发器触发器 保持原有状保持原有状 态不变态不变，即，即 原来的状态原来的状态 被触发器存被触发器存 储起来，这储起来，这 体现了触发体现了触发 器具有记忆器具有记忆 能力。能力。2) 在有效电平作用下（S=0、R=1） ，无论初态Q n为0或1， 触发器都会转变为1态。 01若初态Qn = 1若初态Qn = 01010101105.1.1 5.1.1 基本基本RSRS触发器触发器2、工作原理这种情这种情况称将触发况称将触发器器置置1 1或置或置 位位。S

6、 S端端称称 为触发器的为触发器的 置置1 1端或置端或置 位端位端。3) 在有效电平作用下（ S=1、R=0 ），无论初态Q n为0或1 ，触发器都会转变为0态。10初态Qn = xx105.1.1 5.1.1 基本基本RSRS触发器触发器这种情况这种情况称将触发器称将触发器置置0 0或复位或复位。R R端端 称为触发器的称为触发器的 置置0 0端或复位端或复位 端端。2、工作原理4) 当（ S=0、R=0 ）时，无论初态Q n为0或1，触发器状态不定 。 00初态Qn = x115.1.1 5.1.1 基本基本RSRS触发器触发器R=0、S=0时：Q=Q=1，不符合触发器的 逻辑关系。并且

7、由于与非门延迟时间不可 能完全相等，在两输入端的0同时撤除后， 将不能确定触发器是处于1状态还是0状态 。所以触发器不允许出现这种情况不允许出现这种情况，这就 是基本RS触发器的约束条件约束条件。此状态为不 定状态。为避免不定状态，对输入信号应 加S+R=1的约束条件。 2、工作原理3、触发方式0 11 01 0置1端置0端基本触发器的触发方式属电平触发。 5.1.1 5.1.1 基本基本RSRS触发器触发器S R 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 不定 0 0 1 不定 4、逻辑 功能逻辑功能表R+S=1保持置1置零不

8、定5.1.1 5.1.1 基本基本RSRS触发器触发器触发器的新状态Qn+1（也称次态）不仅与输入状态有关，也 与触发器原来的状态Qn（也称现态或初态）有关。5.1.1 5.1.1 基本基本RSRS触发器触发器特点： 有两个互补的输出端，有两个稳态。 有复位（Q=0）、置位（Q=1）、保持原状态三种功能。 R为复位输入端，S为置位输入端，该电路为低电平有效。 由于反馈线的存在，无论是复位还是置位，有效信号只须 作用很短的一段时间。即“一触即发”。4、逻辑 功能画工作波形的方法： 1. 根据触发器动作特征确定状态变化的时刻； 2. 根据触发器的逻辑功能确定Qn+1。 01110111011101

9、1100不定 不变 不定 置1 不变 置1 不变 置0 不变 工作波形能直观地表示其输入信号与输出的时序关系。 5.1.1 5.1.1 基本基本RSRS触发器触发器 4、逻辑 功能5.1.1 5.1.1 基本基本RSRS触发器触发器 5.5.用用或非门或非门实现的基本实现的基本RSRS触触 发器发器（a）逻辑图SRQG1G211QSR（b）逻辑符号输入高电平有效由逻辑图可得逻辑表达式为：综上所述，基本RS触发器具有复位（Q=0）、置 位（Q=1）、保持原状态三种功能，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。6、应用 举例 例1 用基本RS触

10、发器 和与非门构成四位二进制 数码寄存器。高电平有效低电平有效5.1.1 5.1.1 基本基本RSRS触发器触发器数码 输入数码 输出置数控制 （LD）清零输入（ Cr）工作原 理： 第一步：清零过程00 1不变 置0 S=1R=0S=1R=111 1 1 1 0 0 0 0 R=1置1 Qi=1不变 Qi=0第二步：置数过程Qi=DiD3D2D1D0S=Di当S=Di=0当S=Di=1101 1 1 1 不变 S=1R=1保 持 为 0置 数 前 先 清 零5.1.1 5.1.1 基本基本RSRS触发器触发器例2 消除机械开关 振动引起的抖动现象 SRS接BS 接A 悬空时间S接A振动 S悬

11、空时间接 B振动SR5.1.1 5.1.1 基本基本RSRS触发器触发器基本RS触发器存在的问 题： 由与非门组成的基本RS触发器可以实现记忆元件 的功能，但是当RS端从“00”变化到“11”时，触发 器的下一个状态不能确定，在使用中要加以约束 ，给使用带来不便。 由或非门组成的基本RS触发器同样存在这一问题 。因此，要对触发器的输入加以控制。 实际应用的触发器是实际应用的触发器是电平型电平型或或脉冲型触发器脉冲型触发器，电，电 路的抗干扰能力差。路的抗干扰能力差。5.1.1 5.1.1 基本基本RSRS触发器触发器5.1.2 5.1.2 同步同步RSRS触发器触发器在实际应用中，触发器的工作

12、状态不仅要 由R、S端的信号来决定，而且还希望触发器按一定的节拍翻转。为此，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。具有时钟脉冲控制的 触发器状态的改变与时钟脉冲同步，所以称为 同步触发器。5.1.2 5.1.2 同步同步RSRS触发器触发器逻辑符号 电路结构1、电路结构及逻辑符号电路结构：由基本RS触发器和时钟脉冲控制门电路组成。 基本基本RSRS触发器触发器输入控制电路输入控制电路2、工作原 理 S=0，R=0：Qn+1=Qn S=1，R=0：Qn+1=1 S=0，R=1：Qn+1=0 S=1，R=1：Qn+1= CP=1： CP=0：状态不变0

13、 1& & & & 3、触发方式：为时钟高电平触发方式。 状态发生变化。 5.1.2 5.1.2 同步同步RSRS触发器触发器同步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。3、 触发器功能的几种表示方法1) 逻辑功能表 （CP=1） S R Qn Qn+1 说说 明 0 0 0 0 0 1 状态不变 0 0 1 1 0 1 状态同S 1 1 0 0 0 1 状态同S1 1 1 1 0 1 状态不定 1 1 1 5.1.2 5.1.2 同步同步RSRS触发器触发器- -触发器功能的几种表示方法RS 触发器次态卡诺图2) 特性方程 （约束

14、条件）5.1.2 5.1.2 同步同步RSRS触发器触发器- -触发器功能的几种表示方法触发器次态Qn+1与输入 状态R、S及现态Qn之间关 系的逻辑表达式称为触发 器的特性方程。3) 状态转换图 1 0 S=0 R=1 S=1 R=0 S=x R=0 S=0 R=x 逻辑功能表 S R Qn Qn+1 说 明 0 0 0 0 0 1 状态不变 0 0 1 1 0 1 状态同S 1 1 0 0 0 1 状态同S1 1 1 1 0 1 状态不定 1 1 1 任何电路结构的任何电路结构的 RSRS触发器都有与此相同的功触发器都有与此相同的功 能表、特性方程及状态转换图。能表、特性方程及状态转换图。

15、 5.1.2 5.1.2 同步同步RSRS触发器触发器- -触发器功能的几种表示方法状态转换图表示触发器从一个状态变化到另一个状态或保持原状不变时，对输入信号的要求。4）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。Qn+1R S功能Qn功能表0 10 1输出状态 同S状态1 10 11 01 0输出状态 同S状态0 00 11 1 1 10 1 不定0 0 0 0保持0 10 10 0 0 1 1 0 1 1Qn Qn+1 0 0 1 1 0 0 R SRS触发器的驱动表 5.1.2 5.1.2 同步同步RSRS触发器触发器- -触发器功能的几种表示方法驱动表对时序逻辑电 路的设计是很有用的。 5）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SRQn+100Qn01010111 同步RS触发器真值表在CP为低电平期间，触发器的状态不变。 在CP为高电平期间，R、S信号影响触发器的状态。5.1.2 5.1.2 同步同步RSRS触发器触发器- -触发器功能的几种表示方法4、时序电路分析举 例例1 同步RS触发器及逻辑门组成的时序电路及输入CP、D 端波形如图所示，设触发器初态为0，试画出触发器