电工技术 电子技术电工学I II 武丽第9章 触发器

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1、2019/5/22,电子技术（电工学） 第9章 触发器,1,第9章 触发器,9.1 触发器的基本概念及分类 9.2 RS触发器 9.3 JK触发器和D触发器 9.4 触发器功能间的相互转换,9.1 触发器的基本概念及分类,前述章节所讨论的数字电路都是以组合逻辑为基础，在给定时刻电路的输出，只与该时刻电路输入的状态有关，这类电路一般认为是无记忆的。复杂的数字电路中不仅需要对二值信号进行算术运算和逻辑运算，还需要将当前信号和运算结果保存起来，为此需要使用具有记忆功能的逻辑电路。能够接收、存储和输出1位二值信号的基本逻辑单元电路称为触发器。,2019/5/22,电子技术（电工学） 第9章 触发器,2

2、,9.1.1 触发器的定义及特征 9.1.2 触发器的分类,9.1 触发器的基本概念及分类,2019/5/22,电子技术（电工学） 第9章 触发器,3,9.1.1 触发器的定义及特征,触发器基本特征： 1有两个能自行保持的稳定状态，分别表示逻辑1和0。所谓的稳定状态就是指在没有外界信号作用时，触发器电路中的电流和电压均维持恒定的数值。通常用触发器输出端的状态表示：当 ，同时 ，称为1状态；而当 ，同时 ，称为0状态。 2在不同的输入信号驱动下能可靠确定其输出状态且为两种稳定状态中的一种。 触发器接收输入信号之前所保持的稳定状态，即触发器原稳定状态，称为现态，用 表示；触发器接收输入信号之后所处

3、于的稳定状态称为次态，用 表示。,2019/5/22,电子技术（电工学） 第9章 触发器,4,9.1.2 触发器分类,从触发器的逻辑功能来看，无论哪一种触发器都满足以下条件： 1有两个稳定状态（1状态和0状态），即表示触发器能反映数字电路的两个逻辑状态或二进制的0和1。 2在输入信号作用下，触发器可以从一个稳态转换到另一个稳态，触发器这种状态转换过程称为状态更新，即表示触发器能够接受信息。 3输入信号撤除后，触发器可以保持接收到的信息，即表示触发器具有记忆功能。,2019/5/22,电子技术（电工学） 第9章 触发器,5,9.1.2 触发器分类,按照逻辑功能的差异触发器可分为：RS触发器、JK

4、触发器、D触发器和T触发器等。触发器的逻辑功能常采用特性表（真值表）、卡诺图、特性方程、状态图和波形图5种表示方法来描述。这些方法本质上是相同的，可以相互转换。 另外还可以根据触发器电路结构形式进行划分，具体可分为：基本触发器、同步触发器、主从触发器和边沿触发器等。,2019/5/22,电子技术（电工学） 第9章 触发器,6,9.2.1 闩锁电路 9.2.2 基本RS触发器 9.2.3 同步RS触发器,9.2 RS触发器,2019/5/22,电子技术（电工学） 第9章 触发器,7,9.2.1 闩锁电路,闩锁电路究竟稳定在哪一种状态，往往由偶然因素决定。因为两个非门的输入和输出连接成正反馈环。两

5、个门电路电气参数存在差异，正反馈的结果必导致两个门工作状态相反。如果没有外来信号驱动，闩锁电路随机地处于l和0两个可能的状态中。,图9-1 闩锁电路,2019/5/22,电子技术（电工学） 第9章 触发器,8,图9-2 与非门组成的基本RS触发器 （a） 电路 结构 （b）逻辑符号,Set为置1端（或置位端） Reset为置0端（或复位端）,表示低电平有效,9.2.2 基本RS触发器,2019/5/22,电子技术（电工学） 第9章 触发器,9,9.2.2 基本RS触发器,初态Qn=0,2019/5/22,电子技术（电工学） 第9章 触发器,10,初态Qn=1,9.2.2 基本RS触发器,201

6、9/5/22,电子技术（电工学） 第9章 触发器,11,9.2.2 基本RS触发器,初态Qn=0,2019/5/22,电子技术（电工学） 第9章 触发器,12,9.2.2 基本RS触发器,初态Qn=1,2019/5/22,电子技术（电工学） 第9章 触发器,13,9.2.2 基本RS触发器,初态Qn=0,2019/5/22,电子技术（电工学） 第9章 触发器,14,2019/5/22,15,9.2.2 基本RS触发器,初态Qn=1,电子技术（电工学） 第9章 触发器,2019/5/22,16,9.2.2 基本RS触发器,初态Qn=1,电子技术（电工学） 第9章 触发器,2019/5/22,17

7、,9.2.2 基本RS触发器,初态Qn=1,S=1 R=1 不定,电子技术（电工学） 第9章 触发器,2019/5/22,18,初态Qn=1,若G1门传输时间快,不定状态的另一种情况,9.2.2 基本RS触发器,电子技术（电工学） 第9章 触发器,2019/5/22,19,初态Qn=1,若G2门传输时间快,不定状态的另一种情况,S=1 R=1 不定,9.2.2 基本RS触发器,电子技术（电工学） 第9章 触发器,2019/5/22,20,2、 R、S 同时从0跃变到1时，触发器的新状态不能预先确定。,电子技术（电工学） 第9章 触发器,2019/5/22,21,表9-1 与非门组成的基本RS触

8、发器的功能表,电子技术（电工学） 第9章 触发器,2019/5/22,22,图9-3 基本RS触发器不定状态波形示意图,电子技术（电工学） 第9章 触发器,2019/5/22,23,应用举例,【例9-1】 由与非门组成的基本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。,解：由基本RS触发器的功能表知，当R、S都为高电平时，触发器保持原状态不变；当S变为低电平时，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。其波形图如图9-4所示。,图9-4 例9-1题解波形图,电子技术（电工学） 第9章 触发器,2019/5/22,24,应用举

9、例,利用基本RS触发器的记忆功能，消除机械开关振动引起的干扰脉冲。,图9-5 机械开关电路及其输出波形 （a）电路 (b) 输出电压波形,干扰 脉冲,电子技术（电工学） 第9章 触发器,维持高电平,维持低电平,图9-6 基本RS触发器消除机械开关振动电路及其输出电压波形 （a）电路 （b）电压波形,应用举例,2019/5/22,电子技术（电工学） 第9章 触发器,25,基本RS触发器的触发方式逻辑电平直接触发（由输入信号直接控制）。 在实际工作中，要求触发器按统一的节拍进行状态更新。措施： 同步触发器：具有时钟脉冲CP控制的触发器。该触发器状态的改变与时钟脉冲同步。 CP时钟脉冲：控制时序电路

10、工作节奏的一定频率的脉冲信号，一般是矩形波。,9.2.3 同步RS触发器,2019/5/22,电子技术（电工学） 第9章 触发器,26,2019/5/22,27,0,图9-7 由与非门构成的同步RS触发器 （a） 电路 结构图 （b）逻辑符号,只有CP=1时（高电平有效），触发器的状态才由输入信号R和S来决定。,基本RS触发器,1,1,保持,1. 电路结构及逻辑符号,电子技术（电工学） 第9章 触发器,由图9-7a同步RS触发器电路结构图分析可知： （1）CP0时，输入信号被CP封锁，触发器的状态保持不变； （2）CP1时（高电平有效），触发器的状态由输入信号R和S决定。,2. 逻辑功能描述,

11、2019/5/22,电子技术（电工学） 第9章 触发器,28,表9-2 同步RS触发器的特性表,3. 特性表,2019/5/22,电子技术（电工学） 第9章 触发器,29,2019/5/22,30,RS触发器的Qn+1卡诺图,约束条件。 不允许R、S同时取为1,4. 特性方程,电子技术（电工学） 第9章 触发器,2019/5/22,31,图9-9 同步RS触发器状态转换图,圆圈内表示状态0或1,箭头表示状态转换的方向,在箭头旁边用文字或符号表示实现转换所必备的条件,5. 状态转换图,电子技术（电工学） 第9章 触发器,2019/5/22,32,图9-10 同步RS触发器波形图,6. 波形图（时

12、序图）,电子技术（电工学） 第9章 触发器,（1）时钟电平控制。在CP1期间接收输入信号，CP0时状态保持不变，与基本RS触发器相比，对触发器状态的转变增加了时间控制； （2）R、S之间有约束。不允许出现R和S同时为1的情况，否则会使触发器处于不确定的状态。,7. 同步RS触发器的主要特点,2019/5/22,电子技术（电工学） 第9章 触发器,33,2019/5/22,34,图9-11 同步RS触发器的空翻,1,2,3,8. 同步RS触发器的空翻,电子技术（电工学） 第9章 触发器,2019/5/22,电子技术（电工学） 第9章 触发器,35,9.3.1 主从JK触发器 9.3.2 边沿D触

13、发器,9.3 JK触发器和D触发器,由于RS触发器存在显性的约束条件，具体应用中需要保证满足，导致应用场合受限。因此设计了JK触发器和D触发器，这两种触发器在电路结构上做了特殊设计，应用时无需对输入端进行约束。其中JK触发器是双输入端，输入端被分别称之为J端和K端；而D触发器是单输入端，输入端被称之为D端。 主从JK触发器中主从的意思是指此类触发器由两级触发器构成。一级接收输入信号，其状态直接由输入信号决定，称为主触发器；另一级的输入与主触发器的输出连接，其状态由主触发器的状态决定，称为从触发器。,9.3.1 主从JK触发器,2019/5/22,电子技术（电工学） 第9章 触发器,36,201

14、9/5/22,37,图9-12 主从JK触发器电路结构,1. 电路结构,电子技术（电工学） 第9章 触发器,1. 电路结构,从等效图可看出构成主触发器的同步RS触发器的输入信号S主是由输入信号J和反馈输出信号 相与后的结果，同样R主是由输入信号K和反馈输出信号 相与后的结果，因此从电路结构上保证了其内部的RS触发器始终满足RS=0的条件。,图9-14 主从JK触发器等效电路,电子技术（电工学） 第9章 触发器,2019/5/22,38,2. 逻辑功能,（1）J=0、K=0时：状态保持； （2）J=0、K=1时：触发器状态会更新为0状态； （3）J=1、K=0时：触发器状态会更新为1状态； （4

15、）J=1、K=1时：当CP为连续脉冲时，则触发器的状态便不断来回翻转。 结合主从JK触发器的逻辑功能，可以得到主从JK触发器的特性表，如表9-3所示。,电子技术（电工学） 第9章 触发器,39,2019/5/22,表9-3 主从JK触发器的特性表,2. 逻辑功能,2019/5/22,电子技术（电工学） 第9章 触发器,40,3. 特性方程,将 代入主从RS触发器的特性方程，即可得到主从JK触发器的特性方程：,CP下降沿有效，主从JK触发器没有约束条件。,2019/5/22,电子技术（电工学） 第9章 触发器,41,4. JK触发器的状态装换图,图9-15 主从JK触发器状态转换图,2019/5

16、/22,电子技术（电工学） 第9章 触发器,42,5. 波形图（时序图）,图9-16 主从JK触发器工作波形图（时序图）,2019/5/22,电子技术（电工学） 第9章 触发器,43,电路结构特点 （1）由两个同步RS触发器（主、从触发器）组成，从根本上解决了输入信号直接控制输出状态的问题； （2）只在时钟脉冲的跳变沿电路输出状态更新（从触发器状态的更新），触发器的新状态由CP脉冲下降沿（或上升沿）到来之前的J、K信号决定； （3）对于CP下降沿有效触发的触发器，具有CP1期间接收输入信号，CP下降沿到来时触发翻转的特点（CP上升沿有效触发则具有CP0期间接收输入信号，CP上升沿到来时触发翻转的特点），有