第五章第五章 触触 发发 器器5.1 5.1 概述概述一、用于记忆一、用于记忆1 1位二进制信号位二进制信号1. 1. 有两个能自行保持的状态有两个能自行保持的状态2. 2. 根据输入信号可以置成根据输入信号可以置成0 0或或1 1二、分类二、分类 1. 1. 按触发方式（电平，脉冲，边沿）按触发方式（电平，脉冲，边沿） 2. 2. 按逻辑功能（按逻辑功能（RS, JK, D, TRS, JK, D, T） 5.2 S-R5.2 S-R锁存器锁存器一、电路结构与工作原理一、电路结构与工作原理 用或非门构成RS触发器 图5-1-1 或非门构成的RS触发器1.工作原理定义： Q=1为“1”状态 Q=0为“0”状态 Sd为置“1”端； Rd为置“0”端；2.根据反馈结果可得到特征表，如表5-1-1 0 00 00 00 00 00 01 11 11 10 00 01 11 10 01 11 10 01 10 00 00 01 11 10 01 11 10 00 01 11 11 10 0Sd Rd Qn Qn+1表5-1-1 或非门构成的RS触发器特征表 Sd Rd=0 约束条件： 用与非门构成RS触发器 Sd +Rd=1 1 11 10 00 01 11 11 11 11 10 00 00 01 10 01 10 00 01 10 01 10 01 11 11 10 00 00 01 10 00 01 11 1S d Rd Q n Qn+1 表5-1-2 与非门构成 的RS触发器特征表约束条件：二、动作特点二、动作特点在任何时刻，输入都能直接改变输出的状态。
在任何时刻，输入都能直接改变输出的状态例：例：S首先回到高电平所以次态确定5.3 5.3 电平触发的电平触发的同步型同步型RSRS触发器触发器一、电路结构与工作原理一、电路结构与工作原理CLK=1表示同步脉冲有效；CLK=0表示同步脉冲无效；图图5-3-1 5-3-1 与非门同步型与非门同步型RSRS触发器触发器0 0X XX X0 00 00 0X XX X1 11 11 10 00 00 00 01 10 00 01 11 11 11 10 00 01 11 11 10 01 11 11 10 01 10 00 01 10 01 11 10 01 11 11 10 01*1*1 11 11 11 11*1*CLK S R Q n Qn+1表表5-3-1 5-3-1 与非门同步与非门同步型型RSRS触发器特征表触发器特征表电平触发带有异步置位端和异步复位端的同步型RS触发器图图5-3-1 5-3-1 与非门同步型与非门同步型RSRS触发器触发器只要在 或 加入低电平，即可立即将触发器置1或置0，而不受时钟信号和输入信号的控制故称前者为异步置位端，称后者为异步复位端触发器在CP控制下正常工作时应使这两者处于高电平。
置位时应在CP=0时进行 图图5-3-2 5-3-2 异步置位异步置位- -置零同步型置零同步型RSRS触发器触发器二、动作特点二、动作特点 在在CLK=1 CLK=1 的全部时间里，的全部时间里，S S 和和R R 的变化都将引起的变化都将引起输出状态的变化输出状态的变化图图5-3-3 5-3-3 同步型同步型RSRS触发器动态特性触发器动态特性D D触发器触发器图图5-3-4 5-3-4 同步型同步型RSRS触发触发器构成的器构成的D D触发器触发器0 0X X 0 0 0 00 0X X 1 1 1 11 10 0 0 0 0 01 10 0 1 1 0 01 11 1 0 0 1 11 11 1 1 1 1 1CP D Qn Qn+1表表5-3-4 5-3-4 同步型同步型D D触发器特征表触发器特征表* RS触发器期间在CP作用期间，须保证RS端输入稳定不变用同步RS触发器构成的D锁存器的波形图如下：图图5-3-5 5-3-5 同步型同步型D D触发器动态特性触发器动态特性5.4 5.4 脉冲触发的触发器脉冲触发的触发器图5-4-1脉冲触发的主从式RS触发器1.主从RS触发器clk=1时，主触发器按S,R输入翻转， 从触发器保持原状态不变。
clk下降沿到达时，主触发器保持状态不变，从触发器根据主触发器的状态翻转所以，每个clk周期，Qn的状态只会改变一次X XX XX XX X0 00 00 00 00 00 01 11 11 10 00 01 11 10 01 11 10 01 10 00 00 01 11 10 01 11 10 01*1*1 11 11 11*1*CLK S R Q n Qn+1表5-4-1 主从式RS触发器图5-4-2 脉冲触发的主从式RS触发器动态特性 主触发器应注意整个CP=1期间R，S的输入 从触发器只注意CP下降沿时主触发器状态 引起 的变化 仅由RS构成主从触发器对RS输入仍须RS=0的约束为此，提出了主从JK触发器 J J K K主主从从SRCLKCLK2. 2. 主从式主从式JKJK触发器触发器 为了解除约束，即使出现S=R=1的情况下Qn+1也是确定的，构造如下主从式JK触发器图5-4-4 脉冲触发的主从式JK触发器原理图5-4-3 脉冲触发的主从式JK触发器符号图 J J主主从从SR K KCLKCLK图5-4-5 脉冲触发的主从式JK触发器内部结构从触发器（同步RS型）主触发器（同步RS型）A线B线(5) (5) 列出特征表列出特征表X XX XX XX X0 00 00 00 00 00 01 11 11 10 00 01 11 10 01 11 10 01 10 00 00 01 11 10 01 11 10 01 11 11 11 10 0表5-4-3主从式JK触发器真值表X XX XX X X X0 00 00 00 00 00 01 11 11 10 00 01 11 10 01 11 10 01 10 00 00 01 11 10 01 11 10 01*1*1 11 11 11*1*表5-4-2主从式RS触发器真值表二、脉冲触发方式的动作特点1.分两步动作：clk=1时，“主”触发器接受触发信号，而“从”触发器保 持状态不变。
当clk出现下跳沿时，“从”触发器按“主”触发器状态 翻转因此，输出状态只能改变一次2. 输入控制S,R及反馈A线，B线在clk=1的全部时间内对“主”触发器都起控制作用但在clk=1的全部时间内“主”触发器输出状态只能改变一次因此，在clk=1时间内输入RS发生变化时，只要找出内当clk出现下跳沿前瞬间的“主”触发器状态Q，即可确定从触发器的次态Qn+1主主从从SR J J K KCLKCLK图5-4-6 脉冲触发的主从式JK触发器动态特性5.5 5.5 边沿触发的触发器边沿触发的触发器 为了提高可靠性，增强抗干扰能力，希望为了提高可靠性，增强抗干扰能力，希望触发器的次态仅取决于触发器的次态仅取决于CLKCLK的的下降沿（或上升下降沿（或上升沿）沿）到来时到来时的输入信号状态，与在此前、后的输入信号状态，与在此前、后输入的状态没有关系输入的状态没有关系 用用CMOS CMOS 传输门的边沿触发器维持阻塞触发传输门的边沿触发器维持阻塞触发器用门电路器用门电路t t pd pd 的边沿触发器的边沿触发器 1 1、电路结构和工作原理、电路结构和工作原理、用两个电平触发用两个电平触发D D触发器组成的上升沿触发器触发器组成的上升沿触发器、CMOS传输门的边沿触发器（上升沿触发） 原理：原理：clk=0clk=0时，时，FFFF1 1的的1 1= =D;clkD;clk的上升沿的上升沿FFFF1 1保持而保持而FFFF2 2的的2 2=Q=Q1 1, ,动作发生在动作发生在clkclk的上升瞬间。
的上升瞬间图5-5-1上升沿D触发器. .利用利用CMOSCMOS传输门的边沿触发器传输门的边沿触发器X XX XX X0 0X X0 01 1X X1 1原理：原理：clk=C,clk=C,图5-5-2 CMOS门上升沿D触发器 *维持阻塞触发器（边沿触发）*边沿（下降沿）JK触发器（利用门延时特点） CPJ K 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1图JK边沿触发器的符号表 5-2-17JK边沿触发器的特性表5.6 5.6 触发器的逻辑功能及其描述方法触发器的逻辑功能及其描述方法5.6.1 5.6.1 触发器按逻辑功能的分类触发器按逻辑功能的分类时钟控制的触发器中由于输入方式不同（单端，双端时钟控制的触发器中由于输入方式不同（单端，双端输入）、次态（输入）、次态（ ）随输入变化的规则不同）随输入变化的规则不同一、一、RSRS触发器触发器1.1.定义，凡在时钟信号作用下，具有如下功能的触发器定义，凡在时钟信号作用下，具有如下功能的触发器称为称为RSRS触发器触发器 2.2.特征方程：特征方程：S RQ Qn nQ Qn+1n+10 00 00 00 00 00 01 11 11 10 00 01 11 10 01 11 10 01 10 00 00 01 11 10 01 11 10 01*1*1 11 11 11*1*二、JK触发器0 00 00 00 00 00 01 11 11 10 00 01 11 10 01 11 10 01 10 00 00 01 11 10 01 11 10 01 11 11 11 10 01.1.特征方程特征方程2.2.特征表特征表3.3.状态转换图状态转换图三、三、T T触发器触发器0 00 00 00 01 10 01 10 01 11 11 10 01.1.特征方程特征方程2.2.特征表特征表3.3.状态转换图状态转换图四、四、D D触发器触发器0 00 00 00 01 10 01 10 01 11 11 11 11.1.特征方程特征方程3.3.状态转换图状态转换图2.2.特征表特征表5.7 5.7 触发器的动态特征触发器的动态特征 为了保证触发器在工作时能可靠的翻转，有必要分析一下它们的动态翻转过程，并找出对输入信号、时钟信号以及它们互相配合关系的要求。
1.基本RS触发器的动态特性输入信号宽度：输入信号宽度： 假定所有的门电路的平均传输延迟时间相等为t pd传输延迟时间传输延迟时间输入信号宽度对“与非门”构成的触发器输入信号宽度对“或非门”构成的触发器输入信号宽度对Q由0到1延迟时间对Q由1到0延迟时间2.同步RS触发器的动态特性输入信号宽度设 同时为高电平的时间为 t w(scp)2tpd传输延迟时间基本RS触发器延迟时间对Q由0到1延迟时间对Q由1到0延迟时间3.主从触发器 建立时间：tset2tpd 即输入信号（J,k端）先于CP信号到达的时间 输入信号保持时间： tHtf 为了可靠要求CP由1变到0后JK的状态保持不变的时间. 传输延迟时间 定义从触发器当cp下降沿开始到Q状态稳定所需时间为传输延迟时间，则 最高时钟频率 ： 考虑主从触发器是由两个同步触发器组成，主触发器传输延时3tpd ,从触发器传输延时也是3tpd，所以，CP的最小周期为 最高时钟频率： 若为T触发器，考虑从CP的下降沿开始到输出端的新状态建立所需要的时间为最高频率只能达到：4.维持阻塞触发器 建立时间： 输入信号保持时间： 传输延迟时间 最高时钟频率 作业一5.2; 5.3; 5.5; 5.7; 5.10; 5.12 作业二5.15; 5.20; 5.24; 5.26; 5.27; 。