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1、根本根本RSRS触发器触发器同步触发器同步触发器边沿触发器边沿触发器维持阻塞维持阻塞D D触发器触发器( (又称维阻又称维阻D D触发器触发器) )第第5章章 触发器触发器 触发器Flip Flop，简写为FF是具有记忆功能的单元电路，由门电路构成，专门用来接纳存储输出0、1代码。 它有双稳态、 单稳态和无稳态触发器多谐振荡器等几种。5.1 概述概述上升沿、下降沿触发器和高电平、上升沿、下降沿触发器和高电平、低电平触发器。低电平触发器。触发器的两个特点触发器的两个特点它有两个它有两个稳定形状，定形状，“0“0和和“1“1。在输入信号作用下，两个稳态可相互转换。在输入信号作用下，两个稳态可相互转
2、换。RS、 JK、D、T和和T型触型触发器器根本、根本、 同步、主从、维持阻塞和边沿型触发器同步、主从、维持阻塞和边沿型触发器按功能分按功能分按构造分按构造分按触发方式分按触发方式分触发器的逻辑功能的描画触发器的逻辑功能的描画形状表形状表特征方程式特征方程式形状转换图形状转换图鼓励表鼓励表波形图波形图一、电路组成一、电路组成 它由两个与非门或者或非门的输入和输出交叉衔接而成，如图5.2.1所示，有两个输入端R和S又称触发信号端；R为复位端，当R有效时，Q变为0，故也称R为置0端；S为置位端，当S有效时，Q变为1，称S为置“1端；还有两个互补输出端Q和Q。当Q=1，Q =0； 反之亦然。5.2
3、根本根本RS触发器触发器 a 逻辑图; b 逻辑符号； c 逻辑符号图图5.2.1 5.2.1 根本根本RSRS触发器触发器 触发器有两个稳定形状。Qn为触发器的原形状现态，即触发信号输入前的形状； Qn+1为触发器的新形状次态，即触发信号输入后的形状。 其功能可采用形状表、特征方程式、逻辑符号图以及形状转换图、波形图或称时序图来描画。 二、二、 功能分析功能分析 1. 形状表 输 入输出逻辑功能 R S QnQn+1 0 00不定1 0 100置010 1 001置111 1 100坚持不变 1 1表表5.2 5.2 形状表形状表根据表5.2画出卡诺图如图5.2.2所示， 化简得： 2. 2
4、. 特征方程式特征方程式R+S=1 (R+S=1 (约束条件约束条件) )图图5.2.2 5.2.2 卡诺图卡诺图如图如图5.2.3所示，所示， 画图时应根据功能表来画图时应根据功能表来确定各个时间段确定各个时间段Q与与Q的形状。的形状。图图5.2.3 5.2.3 波形图波形图3 3、 波形图波形图1. 电路组成电路组成一、同步一、同步RS触发器触发器同步同步RSRS触发器的电路组成如图触发器的电路组成如图5.3.15.3.1所示。所示。图中图中, RD , RD 、 SD SD、是直接置、是直接置0 0、置、置1 1端，用来端，用来设置触发器的初形状。设置触发器的初形状。2. 2. 功能分析
5、功能分析 同步同步RSRS触发器的逻辑电路图和逻辑符号触发器的逻辑电路图和逻辑符号如图如图5.3.15.3.1所示。所示。5.3 同步触同步触发器器图图5.3.1 5.3.1 同步同步RSRS触发器触发器a a 逻辑电路逻辑电路; ; b b 逻辑符号逻辑符号代入根本RS触发器的特征方程得： Qn+1=S+ Qn RS=0 (约束条件)Q QRCPRCP当当CP=0CP=0， R=S=1 R=S=1时，Q Q与与 坚持不持不变. .当当CP=1CP=1， R= ,S= R= ,S= ，SCPSCPR CP R SQn+1功能 1111 0 0 0 1 1 0 1 1Qn10坚持置1置0不定 同
6、步RS触发器的CP脉冲、R、S均为高电平有效，触发器形状才干改动。与根本RS触发器相比，对触发器添加了时间控制,但其输出的不定形状直接影响触发器的任务质量。 表表5.3.1 5.3.1 功能表功能表主主要要特特点点波波形形图1时钟电平平控控制制。在在CP1期期间接接纳输入入信信号号，CP0时形形状状坚持持不不变，与与根根本本RS触触发器器相相比，比，对触触发器形状的器形状的转变添加了添加了时间控制。控制。2R、S之之间有有约束束。不不能能允允许出出现R和和S同同时为1的的情情况况，否否那那么么会会使使触触发器器处于于不不确确定定的的形形状。状。不变不变不变不变不变不变置1置0置1置0不变 二、
7、同步 JK 触发器图5.3.2 同步JK触发器a 逻辑电路; b 逻辑符号1 1、 电路组成电路组成SD 按图按图5.3.2(a)的逻辑电路，同步的逻辑电路，同步JK触发器的功能分析如下：触发器的功能分析如下： 当当CP=0时，时，R=S=1，Qn+1=Qn触发器的形状坚持不变。触发器的形状坚持不变。 当当CP=1时，将时，将R=KCPQn=KQn, S=JCPQn= JQn代入代入Qn+1=S+RQn, 可得可得:特性方程特性方程 Qn+1=JQn+KQn2. 2. 功能分析功能分析表表5.3.2 5.3.2 形状表形状表 CP J K Qn+1功能 1111 0 0 0 1 1 0 1 1
8、 Qn01Qn坚持置0置1翻转计数 从表5.3.2中可知: (1) 当J=0，K=1时，Qn+1=JQn+KQn ， 置“0。 (2) 当J=1， K=0时, Qn+1 =JQn+KQn ，置“1。 (3) 当J=0，K=0时，Qn+1=Qn，坚持不变。 (4) 当J=1，K=1时，Qn+1=Qn ,翻转或称计数。 所谓计数就是触发器形状翻转的次数与CP脉冲输入的个数相等,以翻转的次数记录CP的个数。波形图如图5.3.3所示。 3、波形图图 5.3.3. 波形图 三、同步三、同步D D触触发器器D D锁存器存器CP=1期期间有效有效将S=D、R=D代入同步RS触发器的特性方程，得同步D触发器的
9、特性方程：形形状状图波波形形图在在数数字字电路路中中，凡凡在在CPCP时钟脉脉冲冲控控制制下下，根根据据输入入信信号号D D情情况况的的不不同同，具具有有置置0 0、置置1 1功能的功能的电路，都称路，都称为D D触触发器。器。四、同步触发器四、同步触发器 存在的问题存在的问题 空翻景象。空翻景象就是在CP=1期间，触发器的输出形状翻转两次或两次以上的景象。 如图5.3.4所示，第一个CP=1期间Q形状变化的情况图图 5.3.4 5.3.4 空翻波形图空翻波形图 图图5.4.1 负边沿负边沿JK触发器触发器 a 逻辑电路逻辑电路; (b 逻辑符号逻辑符号一、TTL边沿JK触发器5.4 5.4
10、边沿触沿触发器器电电路路组组成成1 (1) CP=0期间，与非门G3、G4输出结果Q4 =Q3=1，此时触发器的输出Qn+1将坚持形状不变。 2CP=1期间，与或非门输出Qn+1坚持形状不变 3CP到来，CP=0，由于tpd1 tpd2, 那么与或非门中的A、D与门结果为0，与或非门变为根本RS触发器Qn+1= S+RQn =JQn+KQn 2. 2. 功能分析功能分析(4) CP到来，CP=1，那么与或非门恢复正常，Qn+1= Qn，坚持形状不变。由上述分析得出此触发器是在CP脉冲下降沿按Qn+1=JQn+KQn，特征方程式进展形状转换，故称此触发器，为负边沿触发器。其形状表、形状图与同步J
11、K触发器一样，只是逻辑符号和时序图不同。3. 3. 集成边沿集成边沿JKJK触发器触发器74LS11274LS112 74LS112为双下降沿JK触发器，其管脚陈列图及符号图如图5.4.2所示。 图5.4.274LS112管脚陈列图a 管脚陈列; b 逻辑符号图图 5.4.2 维持阻塞维持阻塞D触发器的波形图触发器的波形图二、维持阻塞二、维持阻塞D D触发器触发器形形状状图波波形形图在在数数字字电路路中中，凡凡在在CPCP时钟脉脉冲冲控控制制下下，根根据据输入入信信号号D D情情况况的的不不同同，具具有有置置0 0、置置1 1功功能能的的电路路，都称都称为D D触触发器。器。 在数字电路中，凡
12、在CP时钟脉冲控制下，根据输入信号T取值的不同，具有坚持和翻转功能的电路，即当T0时能坚持形状不变，T1时一定翻转的电路，都称为T触发器。特性表特性表逻辑符号符号三、三、T触触发器和器和T触触发器器1、JK触触发器器T触触发器器T触触发器特性方程：器特性方程：与与JK触触发器的特性方程比器的特性方程比较，得：，得：电路路图形形状状图时序序图 在在数数字字电路路中中，凡凡每每来来一一个个时钟脉脉冲冲就就翻翻转一一次次的的电路路，都称都称为T触触发器。器。特性表特性表逻辑符号符号2 2、JKJK触触发器器TT触触发器器T 触触发器特性方程：器特性方程：与与JK触触发器的特性方程比器的特性方程比较，
13、得：，得：电路路图变换T触发器的特性方程：形形状状图时序序图3 3、D D触触发器器TT触触发器器4 4、D D触触发器器TT触触发器器一、主从一、主从RSRS触触发器器任任务原理原理1接纳输入信号过程CP=1期间：主触发器控制门G7、G8翻开，接纳输入信号R、S，有： 从触发器控制门G3、G4封锁，其形状坚持不变。1 10 05.5 5.5 主从触发器主从触发器0 01 12输出信号过程CP下降沿到来时，主触发器控制门G7、G8封锁，在CP=1期间接纳的内容被存储起来。同时，从触发器控制门G3、G4被翻开，主触发器将其接纳的内容送入从触发器，输出端随之改动形状。在CP=0期间，由于主触发器坚
14、持形状不变，因此受其控制的从触发器的形状也即Q、Q的值当然不能够改动。CP下降沿到来时有效特性特性方程方程逻辑符号符号电路特点路特点主主从从RS触触发器器采采用用主主从从控控制制构构造造，从从根根本本上上处理理了了输入入信信号号直直接接控控制制的的问题，具具有有CP1期期间接接纳输入入信信号号，CP下下降降沿沿到到来来时触触发翻翻转的的特特点点。但但其其依依然然存存在在着着约束束问题，即即在在CP1期期间，输入入信信号号R和和S不不能能同同时为1。2 2、主从、主从JKJK触触发器器代入主从RS触发器的特性方程，即可得到主从JK触发器的特性方程：将主从JK触发器没有约束。特特性性表表时序序图电
15、路特点路特点逻辑符号符号主从JK触发器采用主从控制构造，从根本上处理了输入信号直接控制的问题，具有CP1期间接纳输入信号，CP下降沿到来时触发翻转的特点。输入信号J、K之间没有约束。存在一次变化问题。带清零端和清零端和预置端的置端的主从主从JK触触发器器RD=0，直接置001111001SD=0，直接置110001111带清零端和清零端和预置端的主从置端的主从JK触触发器的器的逻辑符号符号集成主从集成主从JK触触发器器低电平有效低电平有效CP下降沿触发 触发器是数字电路的极其重要的根本单元。触发器有两个稳定形状，在外界信号作用下，可以从一个稳态转变为另一个稳态；无外界信号作用时形状坚持不变。因
16、此，触发器可以作为二进制存储单元运用。触发器的逻辑功能可以用真值表、卡诺图、特性方程、形状图和波形图等5种方式来描画。触发器的特性方程是表示其逻辑功能的重要逻辑函数，在分析和设计时序电路时常用来作为判别电路形状转换的根据。本章小结本章小结JKJK触发器：触发器： Qn+1=JQn+KQnQn+1=JQn+KQn各种不同逻辑功能的触发器的特性方程为：各种不同逻辑功能的触发器的特性方程为：RSRS触发器：触发器：Qn+1=S+RQnQn+1=S+RQn其约束条件为：其约束条件为：RSRS0 0T T触发器：触发器： Qn+1=Qn Qn+1=QnT T触发器：触发器： Qn+1=TQn+TQn Qn+1=TQn+TQnD D触发器：触发器： Qn+1=D Qn+1=D
