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1、第四章第四章 触发器触发器4.1 4.1 概述概述 是一种具有是一种具有记忆功能记忆功能的逻辑单元电路，能的逻辑单元电路，能存储一位存储一位二进制码，也称锁存器。二进制码，也称锁存器。1. 1. 触发器的概念触发器的概念2. 2. 触发器的特点触发器的特点 (1)(1)有两个稳定状态，有两个稳定状态，“0 0” 态和态和“1 1” 态；态； (2)(2)可由输入信号将触发器置可由输入信号将触发器置“0 0”态和置态和置“1 1”态；态； (3) (3)输入信号消失后，输出仍能自行保持输入信号消失后，输出仍能自行保持“0 0”态或态或“1 1”态。态。 按电路结构可分为：按电路结构可分为：基本基
2、本RSRS触发器、同步触发器、同步RS RS 触发器、主从触发器、触发器、主从触发器、CMOSCMOS边沿触发器和边沿触发器和维持阻塞触发器。维持阻塞触发器。3. 3. 分类分类 按逻辑功能可分为：按逻辑功能可分为：RSRS触发器、触发器、JKJK触发器、触发器、T T触发器和触发器和D D触发器。触发器。4. 4. 学习方法学习方法 重点掌握触发器的重点掌握触发器的特性特性和和动作特点动作特点，对具，对具体的电路结构不做要求。体的电路结构不做要求。4.2 4.2 触发器的电路结构和动作特点触发器的电路结构和动作特点4.2.1 4.2.1 基本基本RSRS触发器的电路结构和动作特点触发器的电路
3、结构和动作特点问题：问题： 左图的或非门是不是触发器？左图的或非门是不是触发器？ 答：不是答：不是 (1) (1)可输出可输出“0”“0”态和态和“1”“1”态；态； (2) (2)可将输出置可将输出置“0”“0”和和“1”“1”； (3) (3)但但不能自保持不能自保持。 如何实现自保持呢？如何实现自保持呢？ 在电路中加反馈通道。在电路中加反馈通道。说明：说明：(1)Q(1)Q和和 Q Q是互补输出端，且定义：是互补输出端，且定义： Q Q=1,=1,Q=0Q=0为触发器的为触发器的“1 1”状态状态, , Q Q=0,=0,Q=1Q=1为为触发器的触发器的“0 0”状态状态, ,显然这里的
4、显然这里的0 0和和1 1是针对是针对Q Q而言；而言； (2)(2)S SD D D D为置位端，或置为置位端，或置“1 1”输入端；输入端；(3)(3)R RD D D D为复位端，或置为复位端，或置“0 0”输入端；输入端；讨论：讨论： 当当S SD D=0=0，R RD D=0=0时，输出时，输出保持保持原状态不变；原状态不变； 当当S SD D=1=1，R RD D=0=0时，不论原来的时，不论原来的Q Q是是0 0还是还是1 1，都，都将使将使Q=1Q=1，Q=0Q=0，即将触发器即将触发器置置1 1，称，称S SD D置位端置位端； 当当S SD D=0=0，R RD D=1=1
5、时，不论原来的时，不论原来的Q Q是是0 0还是还是1 1，都，都将使将使Q=0Q=0，Q=1Q=1，即将触发器即将触发器置置0 0，称，称R RD D复位端复位端； 当当S SD D=1=1，R RD D=1=1时，置时，置Q=Q=0Q=Q=0，这是这是不允许不允许的。的。原因是首先它破坏了输出的互补关系，其次，当原因是首先它破坏了输出的互补关系，其次，当S SD D和和R RD D均为均为0 0后，输出状态不定。后，输出状态不定。用或非门组成的基本用或非门组成的基本RSRS触发器的特性表触发器的特性表（P217P217表表5.2.15.2.1）基本基本RSRS触发器触发器的逻辑符号：的逻辑
6、符号：其中其中Qn 指指现态现态，Qn+1指指次态次态。基本基本RSRS触发器也可由触发器也可由与非门与非门做成，如下图：做成，如下图： 由由与非门与非门组成基本组成基本RSRS触发器和由触发器和由或非门或非门组成的基本组成的基本RSRS触发器具有同样的功能，只是触发器具有同样的功能，只是输入的有效电平不同。与非门为输入的有效电平不同。与非门为低低电平有效。电平有效。用用与非门与非门组成的基本组成的基本RSRS触发器的特性表触发器的特性表（P217P217表表5.2.25.2.2）基本基本RSRS触发器小结：触发器小结： （1 1）有两个互补的输出端，有两个稳定）有两个互补的输出端，有两个稳定
7、的状态；的状态； （2 2）有置位）有置位( (Q=1)Q=1)、复位复位( (Q=0)Q=0)、保持原状保持原状态三种功能；态三种功能； （3 3）S S为置位输入端，为置位输入端，R R为复位输入端，为复位输入端，可以是低电平有效，可以是高电平有效，可以是低电平有效，可以是高电平有效，取决于触发器的结构。取决于触发器的结构。： S SD D和和R RD D可以随时改变输出端可以随时改变输出端Q Q和和Q Q的状态。的状态。P P218 218 例例4.2.2 4.2.2 电平触发的触发器电平触发的触发器 在数字系统中，为协调个部分的动作，常在数字系统中，为协调个部分的动作，常常要求某些触发
8、器于同一时刻动作，显然基本常要求某些触发器于同一时刻动作，显然基本RSRS触发器是做不到的。触发器是做不到的。 为此，必须引入同步信号，使这些触发器为此，必须引入同步信号，使这些触发器只有在同步信号到达时，才按输入信号改变只有在同步信号到达时，才按输入信号改变状态，通常把这个同步信号叫做时钟脉冲，状态，通常把这个同步信号叫做时钟脉冲，用用CPCP（Clock PluseClock Pluse的缩写）或的缩写）或CLKCLK表示表示。 这种受时钟信号控制的触发器统称为这种受时钟信号控制的触发器统称为时钟时钟触发器触发器，以区别于基本，以区别于基本RSRS触发器。触发器。 由由两个非门两个非门和和
9、一个基本一个基本RSRS触发器触发器组成。组成。分析：分析： （2 2）CP=1CP=1时，时，G G3 3、G G4 4的输出取决于的输出取决于R R和和S,S,输输出出Q Q随随R R和和S S的变化而变化。的变化而变化。 （1 1）CP=0CP=0时，无论时，无论S S、R R为何值，为何值，G3G4G3G4总总输出高电平，由输出高电平，由S SD D和和R RD D为低电平有效，触发为低电平有效，触发器保持原状态不变。器保持原状态不变。 电平触发电平触发RSRS触发器的特性表触发器的特性表（P P220 220 表表5.3.15.3.1） 为增强实用性，有的电平触发为增强实用性，有的电
10、平触发RSRS触发器上触发器上还设有专门的异步置位输入端和异步复位输入还设有专门的异步置位输入端和异步复位输入端。所谓异步，是指不受时钟信号控制。端。所谓异步，是指不受时钟信号控制。2.2.电平触发触发器的电平触发触发器的动作特点动作特点： （1 1）CP=0CP=0时，触发器不接收时，触发器不接收R R、S S信号，保信号，保持原来的状态。持原来的状态。 （2 2）CP=1CP=1时，时， R R、S S状态将决定输出，如状态将决定输出，如果果CP=1CP=1期间输入信号多次发生变化，则触发期间输入信号多次发生变化，则触发器状态会多次反转。（抗干扰能力差）器状态会多次反转。（抗干扰能力差）P
11、 P222 222 P P222 222 由电平触发触发器构成的由电平触发触发器构成的D D触发器触发器（D D锁存器）：锁存器）： （1 1）CP=0CP=0时，触发器不接收时，触发器不接收D D信号，保持信号，保持原来的状态。原来的状态。 （2 2）CP=1CP=1时，时， 若若D=1D=1，则置则置1 1； 若若D=0D=0，则置则置0 0；S SR RP P223 223 4.2.3 4.2.3 脉冲触发的触发器脉冲触发的触发器 在前述的在前述的电平触发电平触发触发器中，触发器中，CP=1CP=1期间，期间，若若R R、S S多次变化，则输出多次变化，则输出Q Q多次翻转，抗干扰多次翻
12、转，抗干扰能力差。能力差。 为提高触发器工作的可靠性，希望每个为提高触发器工作的可靠性，希望每个CPCP周期里输出状态周期里输出状态Q Q只能改变只能改变1 1次，因此设计次，因此设计了了脉冲触发的触发器脉冲触发的触发器。的电路结构与工作原理的电路结构与工作原理0 01 1封锁保持封锁保持传递信号传递信号1 10 0封锁保持封锁保持传递信号传递信号P P225 225 特性表特性表： （1 1）触发器翻转分两步：第一步，触发器翻转分两步：第一步，CP=1CP=1期期间主触发器接受输入信号，而从触发器保持；间主触发器接受输入信号，而从触发器保持；第二步，第二步，CPCP下降沿到来时，从触发器按主
13、触发下降沿到来时，从触发器按主触发器的输出器的输出QQ翻转。翻转。 （2 2）在在CP=1CP=1期间，若期间，若R R、S S改变多次，则改变多次，则QQ和和QQ翻转多次，最后的翻转多次，最后的QQ将决定将决定Q Q。P P225225 3. 3.脉冲触发的触发器脉冲触发的触发器的优化（的优化（主从结构主从结构JKJK触发器触发器） 无论是基本无论是基本RSRS触发器、触发器、电平触发电平触发触发器、触发器、还是还是脉冲触发的触发器脉冲触发的触发器，都没有摆脱，都没有摆脱S S、R R均为均为有效电平时，可能导致输出状态不定的阴影。有效电平时，可能导致输出状态不定的阴影。 为此，在为此，在脉
14、冲触发的脉冲触发的触发器中，希望即使触发器中，希望即使出现了出现了S=R=1S=R=1的情况，触发器的次态也是确定的，的情况，触发器的次态也是确定的，因而需要进一步改进触发器的电路结构。因而需要进一步改进触发器的电路结构。 如何改进？如何改进？将将Q Q和和Q Q端作为一对附加控制信端作为一对附加控制信号接回到输入端，并且用号接回到输入端，并且用J J代替代替S S，用用K K代替代替R R。分析结果：分析结果： (1) (1)若若J=1,K=0J=1,K=0，则则CP=1CP=1时主触发器置时主触发器置“1 1” ( (无论无论Q Q是是0 0还是还是1)1)，待，待CP=0CP=0后，从触
15、发器也置后，从触发器也置“1 1” ” 。 (2) (2)若若J=0,K=1J=0,K=1，则则CP=1CP=1时主触发器置时主触发器置“0 0” ( (无论无论Q Q是是0 0还是还是1)1)，待，待CP=0CP=0后，从触发器也置后，从触发器也置“0 0” ” 。 (3) (3)若若J=0,K=0J=0,K=0，则主、从触发器都保持原则主、从触发器都保持原状态。状态。 (4) (4)若若J=1,K=1J=1,K=1，若若Qn =0，则，则Qn+1=1；若；若Qn =1，则，则Qn+1=0。即。即Qn+1 = Qn 。换句话说，。换句话说，J=K=1J=K=1时，每遇到一个时，每遇到一个CP
16、的下降沿，则的下降沿，则Q翻转翻转一次。一次。： （1 1）分两拍；分两拍； （2 2）输出输出Q Q是由下降沿来临之前的是由下降沿来临之前的QQ决定决定的的； （3 3）J=K=1J=K=1时，触发器遇一个时，触发器遇一个CPCP下降沿就下降沿就翻转一次；翻转一次；图图5.4.4 具有多输入端的主从具有多输入端的主从 J K 触发器触发器P228 触发器回顾：触发器回顾：触发器回顾：触发器回顾： 触发器的置触发器的置1 1和置和置0 0是针对是针对Q Q而言，若使而言，若使Q=1Q=1则则称置称置1 1，若使，若使Q=0Q=0则称置则称置0 0；并且触发器有一个互；并且触发器有一个互补输出端补输出端Q Q。RSRS触发器触发器 (1) (1) 输出有三种形式，置位输出有三种形式，置位Q=1Q=1 、复位、复位Q=0Q=0 、保持原状态；、保持原状态； (2) (2) S S为置位输入端，为置位输入端，R R为复位输入端，可以为复位输入端，可以是低电平有效，可以是高电平有效，取决于触是低电平有效，可以是高电平有效，取决于触发器的结构；发器的结构；(3)(3)动作特点：输出随时由输入决定
