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1、5.4 触发器的电路结构和工作原理触发器的电路结构和工作原理5.4.1 主从触发器主从触发器(D型，型，S-R型，型，J-K型）型）5.4.2 维持阻塞触发器维持阻塞触发器（D型）型）*5.4.3 利用传输延时的触发器（利用传输延时的触发器（J-K型，型，S-R型）型）5.4.4 触发器的动态特性触发器的动态特性5.4 触发器的电路结构和工作原理触发器的电路结构和工作原理1. 锁存器与触发器锁存器与触发器锁存器在锁存器在E的高的高(低低)电平期间电平期间对信号敏感对信号敏感触发器在触发器在CP的上升沿的上升沿(下降下降沿沿)对信号敏感对信号敏感在在VerilogHDL中对中对锁存器与锁存器与触
2、发器的描述语句是不同的触发器的描述语句是不同的5.4 触发器的电路结构和工作原理触发器的电路结构和工作原理主锁存器与从锁存器结主锁存器与从锁存器结构相同构相同1. 电路结构电路结构5.4.1 主从型触发器主从型触发器TG1和和TG4的工作状态相同的工作状态相同TG2和和TG3的工作状态相同的工作状态相同D 主从型触发器主从型触发器D 锁存器锁存器D 锁存器锁存器0011001101001102. 由传输门组成的由传输门组成的CMOS边沿边沿D触发器触发器 工作原理：工作原理：TG1导通，导通，TG2断开断开输入信号输入信号D 送入主锁存器。送入主锁存器。TG3断开，断开，TG4导通导通从锁存器
3、维持在原来的状态不变。从锁存器维持在原来的状态不变。 (1) CP=0时时: =1，C=0，Q 跟随跟随D端的状态变化，使端的状态变化，使Q =D。 0=0=10101D工作原理：工作原理：(2) CP由由0跳变到跳变到1 : =0，C=1，触发器的状态仅仅取决于触发器的状态仅仅取决于CP信号上升沿到达前瞬间的信号上升沿到达前瞬间的D信号信号 TG3导通，导通，TG4断开断开从锁存器从锁存器Q 的的信号送信号送Q端。端。TG1断开，断开，TG2导通导通输入信号输入信号D 不能送入主锁存器。不能送入主锁存器。主锁存器主锁存器维持原态不变。维持原态不变。 11100D=1=01。 2. 典型集成电
4、路典型集成电路 74HC74 中中D触发器的逻辑图触发器的逻辑图5.4 触发器的电路结构和工作原理触发器的电路结构和工作原理 74HC/HCT74的功能表的功能表LHHHHLHHQn+1DCPHHLLHLLHLHHLQDCP输输 出出输输 入入74HC/HCT74的逻辑符号和功能表的逻辑符号和功能表具有直接置具有直接置1、直接置、直接置0，正边沿触发的，正边沿触发的D功能功能触发器触发器国标逻辑符号国标逻辑符号DDDDDDDDPP表示为上升沿到来之前的电平表示为上升沿到来之前的电平CP的上升沿有效的上升沿有效举例举例D 触发器触发器00D 触发器触发器0021345678 CP D111000
5、00100 CP 21345678 11D110000005.4.2 维持阻塞触型维持阻塞触型D触发器触发器1. 1. 电路结构与工作原理（内部结构由电路结构与工作原理（内部结构由S-RS-R锁存器构成）锁存器构成） 置置0维持线维持线响应输入响应输入D和和CP信号信号根据根据 确定确定触发器的状态触发器的状态 4 CP = 0 2、工作原理工作原理 Qn+1=QnD 信号进入触发器信号进入触发器, ,为状态刷新作好准备为状态刷新作好准备Q1 = DQ4= DD信号存于信号存于Q45.4.2 维持阻塞触型维持阻塞触型D触发器触发器Q4=当当CP 由由0 跳变为跳变为1在在CP脉冲的上升沿，触法
6、器按此前脉冲的上升沿，触法器按此前的的D信号刷新信号刷新4 0 01 11 10 01 10 01 10 01 10 00 01 14 G1 CP Y1 G2 G3 G5 G4 Y4 D G6 QQS R SD RD 2. 典型集成电路典型集成电路-74LS74 11225.5.1 D 触发器触发器 5.5 触发器的逻辑功能触发器的逻辑功能5.5.2 JK 触发器触发器 5.5.3 SR 触发器触发器 5.5.4 D 触发器功能的转换触发器功能的转换 5.5.2 T 触发器触发器 5.5 触发器的逻辑功能触发器的逻辑功能不同逻辑功能的触发器国际逻辑符号不同逻辑功能的触发器国际逻辑符号D 触发器
7、触发器JK 触发器触发器T 触发器触发器SR 触发器触发器5.5.1 D 触发器触发器 1. 特性功能表特性功能表 DQnQn+10000101011112. 特性方程特性方程Qn+1 = D 3. 状态图状态图D 触发器符号触发器符号 QnQn+1D000011100111状态转换表状态转换表2.特性方程的导出特性方程的导出5.5.2 JK 触发器触发器 JK 触发器符号触发器符号 翻翻 转转10011111 置置 111010011 置置 000011100状态不变状态不变01010000 说说 明明Qn+1QnKJ1.特性表特性表 3.状态转换图状态转换图5.5.2 JK 触发器触发器
8、翻翻 转转10011111 置置 111010011 置置 000011100状态不变状态不变01010000 说说 明明Qn+1QnKJ1.特性表特性表 110011101000J状态转换表状态转换表K 状态图状态图 例例5.5.1 设下降沿触发的设下降沿触发的JK触发器时钟脉冲和触发器时钟脉冲和J、K信号的波形信号的波形如图所示试画出输出端如图所示试画出输出端Q的波形。设触发器的初始状态为的波形。设触发器的初始状态为0。1111111110000000000翻转翻转翻转翻转置置“0”置置“1”置置“0”保持保持2 特性方程特性方程1 特性功能表特性功能表4 逻辑符号逻辑符号 5.5.3 T
9、触发器（触发器（J-K触发器的特例）触发器的特例） 它是它是J-K触发器的特例即触发器的特例即 J = K = T 时时011101110000T功能功能保持保持翻转翻转3 状态转换图状态转换图110011101000T状态转换表状态转换表011101110000T 特性功能表特性功能表5.5.3 T触发器（触发器（J-K触发器的特例）触发器的特例） 4. T触发器（触发器（T 触发器的特例）触发器的特例）国际逻辑符号国际逻辑符号 特性方程特性方程时钟脉冲每作用一次，触发器翻转一次。时钟脉冲每作用一次，触发器翻转一次。 当当 T = 1 时时5.5.3 T触发器（触发器（J-K触发器的特例）触
10、发器的特例） 5.5.4 S-R 触发器触发器 1. 特性表特性表 SR Qn Qn+100 0000110100011010011011110111 功能功能保持保持置置“ 0 ”置置“ 1”不确定不确定SR 触发器触发器2) 特征方程特征方程 11010100 00000111111000110 00 00 00 011110 00 0 0 0 0 00 011 110 00 00 0111功能表功能表卡诺图卡诺图(R,S不能同时为不能同时为1）特征方程特征方程5.5.4 S-R 触发器触发器 3. 状态图状态图5.5.4 S-R 触发器触发器 10000110100 01 101状态表状
11、态表SR Qn Qn+100 0000110100011010011011110111功能功能保持保持置置“ 0 ”置置“ 1”不确定不确定1. 特性表特性表 5.5.5 D触发器功能的转换触发器功能的转换1. D 触发器触发器构成构成 J K 触发器触发器(用适当的门）用适当的门）组合组合电路电路DKJQn+1 = D 2. D 触发器触发器构成构成 T 触发器触发器Qn+1 = D 组合组合电路电路DT = T 5.5.5 D触发器功能的转换触发器功能的转换3. D 触发器触发器构成构成 T 触发器触发器Qn+1 = D CPQ二分频二分频上升沿有效上升沿有效T国际逻辑符号国际逻辑符号 5
12、.5.5 D触发器功能的转换触发器功能的转换J - K 触发器触发器转换为转换为 D 触发器触发器Qn+1 = D D 触发器触发器D单次脉冲单次脉冲 CP锁存器和触发器都是具有存储功能的逻辑电路，是构成时序锁存器和触发器都是具有存储功能的逻辑电路，是构成时序电路的基本逻辑单元。每个锁存器或触发器都能存储电路的基本逻辑单元。每个锁存器或触发器都能存储1位二值信位二值信息。息。 锁存器是对脉冲电平敏感的电路，它们在一定电平作用下改锁存器是对脉冲电平敏感的电路，它们在一定电平作用下改变状态。变状态。触发器是对时钟脉冲边沿敏感的电路，它们在时钟脉冲的上触发器是对时钟脉冲边沿敏感的电路，它们在时钟脉冲
13、的上升沿或下降沿作用下改变状态。升沿或下降沿作用下改变状态。触发器按逻辑功能分类有触发器按逻辑功能分类有D触发器、触发器、JK触发器、触发器、T（T）触）触发器和发器和SR触发器。它们的功能可用特性表、特性方程和状态图来触发器。它们的功能可用特性表、特性方程和状态图来描述。描述。触发器的电路结构与逻辑功能没有必然联系触发器的电路结构与逻辑功能没有必然联系。小小 结结举例举例111121345678 CP CP 21345678 00CPJ = 1 K = 10001111翻转翻转001翻转翻转=nQD0+=nnQQ010 21345678 CP1111000000X00000001111111910110000题题5.5.6P270题题5.5.821345678CP010000000000000111111111100001111110000111 CP 21345678 00010110101111000题题5.5.4
