第五章锁存器和触发器

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1、第五章 锁存器和触发器教学基本要求 教学基本要求 教学基本要求 教学基本要求1 、掌握锁存器、触发器的电路结构和工作原理2 、熟练掌握 SR触发器、 J K触发器、 D触发器及 T 触发器的逻辑功能3 、正确理解锁存器、触发器的动态特性通 知 期中考试安排 提高实验通知下周是可编程实验，请同学做好预习教学班号 考场安排 考试时间4 班（电讯 1 - 4班及微电） X 2 3 2 1 1 1 月 6 号下午 1 6 : 3 0 1 8 : 3 05 班（电讯 5 - 6班及计算机） X 2 3 2 0 1 1 月 6 号下午 1 6 : 3 0 1 8 : 3 0基本概念锁存器：是一种对脉冲电平

2、敏感的存储单元电路，可以在特定输入电平作用下改变状态。触发器： 是一种对脉冲边沿敏感的存储电路，只有在时钟脉冲上升沿或下降沿的变化瞬间才能改变状态。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 1 2 . 根据不同的输入信号，可将输出置成 0 或 13 . 输入信号消失后，能将获得的状态保存下来。 E E CP CP 5 . 1 双稳态存储单元电路 双稳态存储单元电路 双稳态存储单元电路 双稳态存储单元电路5.1.1 双稳态的概念 双稳态的概念 双稳态的概念 双稳态的概念5.1.2 双稳态存储单元电路 双稳态存储单元电路 双稳态存储单元电路 双稳态存储单元电路5.

3、1 双稳态存储单元电路5.1.1 双稳态的概念 双稳态的概念 双稳态的概念 双稳态的概念稳 态 稳 态 稳 态 稳 态0 稳态 稳态 稳态 稳态1 介稳态 介稳态 介稳态 介稳态 1 Q Q Q Q Q Q Q Q 1 G G G G 1 G G G G 2 5 . 1 . 2 双稳态存储单元电路 双稳态存储单元电路 双稳态存储单元电路 双稳态存储单元电路 1 Q Q Q Q Q Q Q Q 1 G G G G 1 G G G G 2 反馈 反馈 反馈 反馈电路有两个互补的输出端 电路有两个互补的输出端 电路有两个互补的输出端 电路有两个互补的输出端1. 电路结构 电路结构 电路结构 电路结构

4、 2 、数字逻辑分析 、数字逻辑分析 、数字逻辑分析 、数字逻辑分析电路具有记忆 电路具有记忆 电路具有记忆 电路具有记忆 1 位二进制数据的功能。 位二进制数据的功能。 位二进制数据的功能。 位二进制数据的功能。 如 如 如 如Q = 1 如 如 如 如 Q = 01 1 Q Q G 1 G 2 V O 1 V O 2 V I 1 V I 2 1001 11 1 Q Q G 1 G 2 V O 1 V O 2 V I 1 V I 2 0110 03. 模拟特性分析 模拟特性分析 模拟特性分析 模拟特性分析1 1 Q Q G 1 G 2 V O 1 V O 2 V I 1 V I 2 I 1

5、= O 2 O 1 = I 20 稳 态 点稳 态 点 稳 态 点 稳 态 点( Q = 1 ) 稳 态 点稳 态 点 稳 态 点 稳 态 点( Q = 0 ) 介 稳 态点 I 1 ( = O 2O O O ) O 1O O O ( = I 2 ) a b c d e G G G G1 G G G G2 图中两个非门的传输特性 图中两个非门的传输特性 图中两个非门的传输特性 图中两个非门的传输特性S R 锁存器 锁存器 锁存器 锁存器5 . 2 锁存器 锁存器 锁存器 锁存器D 锁存器 锁存器 锁存器 锁存器5.2.1 S R 锁存器 锁存器 锁存器 锁存器SQ Q Q Q Q Q Q QR

6、G 1G G G G 2G G G& & 21电路结构 : 有 多 种组成形式由或非门组成由与非门组成SQ Q Q Q Q Q Q QRG 1G G G G 2G G G+ + 1 1R S 1 Q Q R G G G G 1 G G G G 2 1 S 一 一 一 一 . 或非门组成的基本 或非门组成的基本 或非门组成的基本 或非门组成的基本 S R锁存器 锁存器 锁存器 锁存器现态： 现态： 现态： 现态： 用 用 用 用 Q n 表示。 表示。 表示。 表示。次态： 次态： 次态： 次态： R、 S 信号作用后 信号作用后 信号作用后 信号作用后 Q 端的 端的 端的 端的状态 状态 状

7、态 状态 ， 次态 次态 次态 次态 用 用 用 用 Q n + 1 表示。 表示。 表示。 表示。0=+=+R SQRSQ n1n（约束条件）特性方程为 :逻辑符号： SRQQ1) 工作原理 工作原理 工作原理 工作原理R= 0 、 S = 0 状态不变 状态不变 状态不变 状态不变00若 若 若 若 Q n = 1101 1 Q Q R G G G G 1 G G G G 2 1 S 若 若 若 若 Q n = 001000 1 Q Q R G G G G 1 G G G G 2 1 S 无论 无论 无论 无论 Q n 为 为 为 为 0 或 或 或 或 1 ，锁存器的次态为为 ，锁存器的

8、次态为为 ，锁存器的次态为为 ，锁存器的次态为为 1 态。 态。 态。 态。 信号消失后新 信号消失后新 信号消失后新 信号消失后新的状态将被记忆下来。 的状态将被记忆下来。 的状态将被记忆下来。 的状态将被记忆下来。S 1 Q Q Q Q Q Q Q Q 1 R G G G G 1 G G G G 2 01若 若 若 若 Q n = 1101 S 1 Q Q Q Q Q Q Q Q 1 R G G G G 1 G G G G 2 若 若 若 若 Q n = 0010010R = 0 、 S = 1 置 置 置 置 1无论 无论 无论 无论 Q n 为 为 为 为 0 或 或 或 或 1 ，锁

9、存器的次态为 ，锁存器的次态为 ，锁存器的次态为 ，锁存器的次态为 0 态。 态。 态。 态。 信号消失后新的 信号消失后新的 信号消失后新的 信号消失后新的状态将被记忆下来。 状态将被记忆下来。 状态将被记忆下来。 状态将被记忆下来。S 1 Q Q Q Q Q Q Q Q 1 R G G G G 1 G G G G 2 10若 若 若 若 Q n = 1100若 若 若 若 Q n = 0S 1 Q Q Q Q Q Q Q Q 1 R G G G G 1 G G G G 2 100101R = 1 、 S = 0 置 置 置 置 0S 1 Q Q Q Q Q Q Q Q 1 R G G G

10、G 1 G G G G 2 11 00S = 1 、 R = 1无论初态 无论初态 无论初态 无论初态 Q n 为 为 为 为 0 或 或 或 或 1 ，触发器的次态 ，触发器的次态 ，触发器的次态 ，触发器的次态 、 、 、 、 都为 都为 都为 都为 0 。 。 。 。nQ nQ状态不确定 状态不确定 状态不确定 状态不确定约束条件 约束条件 约束条件 约束条件 : S R = 0当 当 当 当 S、 、 、 、 R 同时回到 同时回到 同时回到 同时回到 0 时，由于两个与非 时，由于两个与非 时，由于两个与非 时，由于两个与非门的延迟时间无法确定，使得触发器 门的延迟时间无法确定，使得

11、触发器 门的延迟时间无法确定，使得触发器 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。 最终稳定状态也不能确定。 最终稳定状态也不能确定。 最终稳定状态也不能确定。触发器的输出既不是 触发器的输出既不是 触发器的输出既不是 触发器的输出既不是 0 态，也不是 态，也不是 态，也不是 态，也不是 1 态 态 态 态3 ） ） ） ） 工作波形 工作波形 工作波形 工作波形S R Q Q 置 置 置 置 1 置 置 置 置 0 S & Q Q Q Q Q Q Q Q & R G G G G 1 G G G G 2 反馈 反馈 反馈 反馈输入端 输入端 输入端 输入端输出端 输出端 输出

12、端 输出端由两个与非门组成 由两个与非门组成 由两个与非门组成 由两个与非门组成1 . 电路与符号 S Q Q Q Q Q Q Q Q R 逻辑符号 逻辑符号 逻辑符号 逻辑符号 二、用与非门构成的基本 二、用与非门构成的基本 二、用与非门构成的基本 二、用与非门构成的基本 S R 锁存器 锁存器 锁存器 锁存器R 、 S 是低电平有效2 . 工作原理S = 1 R = 0:011QQ 1n =+ S1Q0QQ 1 =+ Rn R叫清 0 端S = 0 R = 1: 1Q0QQ 1n =+ S 011QQ 1 =+ Rn S 叫置 1 端S = 1 R = 1: QQ1QQ 1 =+ SnQQ

13、1QQ 1 =+ Rn 状态保持不变S = 0 R = 0: 10QQ 1n =+ QS 1Q0QQ 1 =+ Rn 状态不定SQ Q Q Q Q Q Q QRG 1G G G G 2G G G& &1 G 2S R1 1 0 01 1 1 10 1 0 10 1 1 11 0 0 01 0 1 00 0 0 不定0 0 1 不定nQ 1n +QR + S = 1保持 保持 保持 保持置 置 置 置 1置零 置零 置零 置零不定 不定 不定 不定3 . 功能表（状态转换表）画工作波形的方法： 画工作波形的方法： 画工作波形的方法： 画工作波形的方法：1. 根据锁存器动作特征确定状态变化的时刻；

14、 根据锁存器动作特征确定状态变化的时刻； 根据锁存器动作特征确定状态变化的时刻； 根据锁存器动作特征确定状态变化的时刻；2. 根据锁存器的逻辑功能确定 根据锁存器的逻辑功能确定 根据锁存器的逻辑功能确定 根据锁存器的逻辑功能确定 Qn + 1 。 。 。 。 S R Q Q Q Q Q Q Q Q 不 定 011101110111 01 1100不 定不变 不变 不变 不变 不定 不定 不定 不定置 置 置 置 1 不变 不变 不变 不变 置 置 置 置 1 不变 不变 不变 不变 置 置 置 置 0 不变 不变 不变 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。 工作波形能直观地表示

15、其输入信号与输出的时序关系。 工作波形能直观地表示其输入信号与输出的时序关系。 工作波形能直观地表示其输入信号与输出的时序关系。 4 . 波形图（时序图）5 . 表达式（状态方程）Q nS R 0 10 0 d d0 1 1 11 1 0 11 0 0 01RSQRSQ n1n=+=+约束条件6 . 状态（转换）图10R = XS = 1R = 1S = 0R = 1S = XS = 1R = 07 . 优缺点抗干扰能力差，有约束条件，输入信号随时能改变触发器状态。三、 逻辑门控 ( 同步 ) R S锁存器 电路 工作原理 波形图1 . 电路当 C=0时，门 G 1 ,G2 被封锁， S = R =1 ， Q保持不变。当 C=1时， G 1 ,G2 门打开，Q可以随 SR变化。禁用功能表 :R& &Q Q Q Q Q Q Q Q