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2、定状态：触发器输出端有两种可能的稳定状态：0、1 (双稳态触发器双稳态触发器) 触发器的输出状态不只取决于当时的输入，还触发器的输出状态不只取决于当时的输入，还与以前的输出状态有关；它是有与以前的输出状态有关；它是有记忆功能记忆功能的逻辑部的逻辑部件。件。 双稳态触发器是数字电路的基本部件之一，双稳态触发器是数字电路的基本部件之一，它具有记忆和存储的功能。它具有记忆和存储的功能。5.3.1 5.3.1 概述小结概述小结触发器触发器输出有两种可能的状态：0、1；输出状态不只与现时的输入有关，还与原来的输出状态有关；触发器是有记忆功能的逻辑部件。按功能分类：R-S触发器、D型触发器、JKJK触发器
3、、触发器、T T型触发器等。型触发器等。(4-4)Q&aR DQ&bS D5.3.2 触发器基本电路结构及工作状态触发器基本电路结构及工作状态 两个输入端两个输入端两个输出端两个输出端正常时逻辑状态相反正常时逻辑状态相反输入RD D=0, S=0, SD D=1=1时时Q10 Q&a10&b0R D01 S D 1若原状态输出仍保持输出仍保持Q&a0110&bQ0R D11 S D 1输出变为：输出变为：若原状态：输入输入Q10Q&a01&b1R D11 S D 0输出变为：输出变为：若原状态： 输入输入Q&a0011&bQ1R D10 S D 0(4-9)输入输入若原状态：若原状态：输出保持
4、：输出保持：Q&a0011&bQ1R D10S D1(4-10)若原状态：若原状态：输入输入输出保持原状态：输出保持原状态：Q&a1100&bQ1R D0 1S D1(4-11)若原状态：若原状态：输入输入输出保持原状态：输出保持原状态：输出全是输出全是1 1Q&a11&bQ0R DS D0但当但当R RD D=S=SD D=0=0同时变为同时变为1 1时，翻转快时，翻转快的门输出变为的门输出变为0 0，另一个不得翻转。，另一个不得翻转。输入输入基本触发器的功能表RD101SD110Q保持原状态01Q1000同时变为 1 后不确定(4-13)基本基本R-S触发器触发器的真值表的真值表不定不定基
5、本基本R-S触发器触发器的逻辑符号的逻辑符号SRQQRS低电平低电平有效有效1. 1. 基本触发器是双稳态器件，只要令R RD D=S=SD D=1=1，触发器即保持原态。稳态情，触发器即保持原态。稳态情况下，两个输出互补。一般定义Q为触发器的状态。2. 2. 在控制端加入负脉冲，可以使触发器状态变化。SD D端加入负脉冲，使Q = 1= 1，S SD D称为“置位”或“置 1 1 ”端；RD D端加入负脉冲，使 Q = 0Q = 0，R RD D 称为“复位”或“ 清 0 0 ”端。(4-14)总结总结R-SR-S触发器应用举例触发器应用举例: : 单脉冲发生器单脉冲发生器&RDSDQQ+5
6、V+5V4.7k 4.7k KQQt正脉冲正脉冲负脉冲负脉冲5.3.3 同步触发器同步触发器 在数字系统中，为协调各部分的动作，常要在数字系统中，为协调各部分的动作，常要求某些触发器于同一时刻动作。为此，必须引入求某些触发器于同一时刻动作。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状态。通常才按输入信号改变状态。通常把这个同步信号叫把这个同步信号叫做时钟脉冲，或称为时钟信号，简称时钟，用做时钟脉冲，或称为时钟信号，简称时钟，用CPCP（Clock PulseClock Pulse）表示）表示。 同步触发器又称为同步触发器又
7、称为“钟控触发器钟控触发器”，即时钟，即时钟控制的电平触发器。按控制信号不同，同步触发控制的电平触发器。按控制信号不同，同步触发器有器有RSRS触发器，触发器，JKJK触发器，触发器，D D触发器，触发器，T T触发器等触发器等数字电子技术数字电子技术一、电路结构与工作原理分析一、电路结构与工作原理分析同步同步RSRS的逻辑图的逻辑图 同步同步RSRS的特性表的特性表注：注：* *CPCP回到低电平后状态不定。回到低电平后状态不定。CPSR0xx000xx1110000100111100111011101001011011101*11111*保持保持置置1置置0不定不定 5.3.3.1 5.3
8、.3.1 同步同步R-SR-S触发器触发器CP=0CP=0时时Q&c&dQR D1&a1&bS DRCP0S触发器保持原态触发器保持原态 5.3.3.1 5.3.3.1 同步同步R-SR-S触发器触发器CP=1CP=1时时Q&c&dQR D&aRRCP 1S&bSS D(4-17)输出状态由输出状态由R R，S S端输入确定端输入确定 从同步从同步RSRS的特性表可知，的特性表可知，只有只有CP=1CP=1时，输出端的时，输出端的状态才会受输入信号的控制状态才会受输入信号的控制，而且在，而且在CP=1CP=1时的特性表时的特性表与基本与基本RSRS的特性表相同。输入信号同样需要遵守的特性表相同
9、。输入信号同样需要遵守S SR=0R=0的约束条件。且由表可得同步的约束条件。且由表可得同步RSRS的特性方程和控制输的特性方程和控制输入端的约束条件如下：入端的约束条件如下： 在使用同步在使用同步RSRS时，有时还需要在时，有时还需要在CPCP信号到来之前将信号到来之前将触发器预先置成指定的状态，为此在实用的同步触发器预先置成指定的状态，为此在实用的同步RSRS电电路上往往还设有专门的异步置位输入端和异步复位输路上往往还设有专门的异步置位输入端和异步复位输入端。其逻辑图和图形符号如下所示。入端。其逻辑图和图形符号如下所示。实用同步实用同步RS-FFRS-FF的逻辑图和逻辑符号的逻辑图和逻辑符
10、号图图CP=0二、动作特点二、动作特点 同步同步RSRS的动作特点：在的动作特点：在CP=1CP=1的全部时间里的全部时间里S S和和R R的变的变化都将引起化都将引起FFFF输出端状态的变化。由此可知，若输出端状态的变化。由此可知，若在在CP=1CP=1的期间内输入信号发生多次变化，则的期间内输入信号发生多次变化，则FFFF的状态也会发生的状态也会发生多次翻转多次翻转，这就降低了电路的抗干扰能力。，这就降低了电路的抗干扰能力。 解：解：例：例：已知同步已知同步RSRS的的CPCP、S S、R R的波形，且的波形，且 , , 试画出试画出 的波形。的波形。例：逻辑钟控触发器波形如图所示，例：逻
11、辑钟控触发器波形如图所示，原始状态，画出原始状态，画出Q3， Q4， Q， Q 为了为了从根本上避免同步从根本上避免同步RSRS触发器触发器R R、S S同时为同时为1 1的情况的情况出现，可以在出现，可以在R R和和S S之间接一非门。这种单输入的之间接一非门。这种单输入的FFFF叫做叫做同步同步D D触发器（又称触发器（又称D D锁存器），其逻辑图和特性表如下锁存器），其逻辑图和特性表如下所示：所示：同步同步D D触发器的逻辑图触发器的逻辑图 同步同步D-FFD-FF的特性表的特性表CPD说明说明0x00保持保持111000送送0101101送送111 5.3.3.2 5.3.3.2 同步
12、同步D D触发器触发器R DQ&c&a&d&bQS DCPD输入端输入端(4-22)A A输入与输入与b b输出输出连接连接CP=0CP=0时，时，a a、b b门被堵塞，输出保持原态：门被堵塞，输出保持原态：Q&c&dQ保持R D&a1CP0&bD1S D(4-23)1CP=1CP=1时，时，a a、b b门被打开，门被打开，输出由输出由D D决定决定：若D=0Q&c&dQ0R D&a0CP111&bD 0S D(4-24)0CP=1CP=1时，时，a a、b b门被打开，门被打开，输出由输出由D D决定决定：若D=1Q c&dQ1R D&a1CP010&bD 1S D(4-25) 同步同步
13、D D触发器的逻触发器的逻辑功能是辑功能是：CPCP到来时到来时（CP=1CP=1），将输入数），将输入数据据D D存入触发器，存入触发器，CPCP过后（过后（CP=0CP=0），触发），触发器保存该数据不变器保存该数据不变，直到下一个直到下一个CPCP到来时，到来时，才将新的数据存入触才将新的数据存入触发器而改变原存数据。发器而改变原存数据。 正常工作时要求正常工作时要求CP=1CP=1期间期间D D端数据保端数据保持不变。持不变。同步同步D D触发器的惯用符号和国标符号触发器的惯用符号和国标符号 由特性可得同步由特性可得同步D D触发器的特性方程为：触发器的特性方程为： 同步同步JKJK触
14、发器不但能触发器不但能解决同步解决同步RSRS触发器输入触发器输入控制端控制端S=R=1S=R=1时触发器的新状态不确定的问题时触发器的新状态不确定的问题。还能使触发器保持两个输入端的作用。还能使触发器保持两个输入端的作用。JKJK触发器触发器的的J J端相当于置端相当于置“1”1”（S S）端，）端，K K端相当于置端相当于置“0”0”（R R）端。）端。 5.3.3.3 5.3.3.3 同步同步JKJK触发器触发器同步同步JKJK触发器的逻辑图触发器的逻辑图 同步同步JKJK触发器的特性表触发器的特性表CPJ K说明说明0X X00保持保持1110 0 001110 100置置01011
15、001置置11111 101翻转翻转10TCPH3tpd 同步同步JKJK触发器的惯用符号和国标符号触发器的惯用符号和国标符号 由同步由同步JKJK触发器的特性表可知：触发器的特性表可知：2 2、当、当J=K=1J=K=1时，时， ，触发器处于，触发器处于翻转翻转状态，其余情况同同步状态，其余情况同同步RSRS触发器一样。触发器一样。1 1、同步、同步JK-FFJK-FF的特性方程为：的特性方程为： 同步同步T触发器的逻辑图触发器的逻辑图 同步同步T触发器的特性表触发器的特性表 将将JKJK触发器的触发器的J J端和端和K K端连在一起，即得到端连在一起，即得到T T触发器触发器，其逻辑图和特
16、性表如下所示：其逻辑图和特性表如下所示：CPT说明说明0X00保持保持111000111101翻转翻转10J=K=T 5.3.3.4 5.3.3.4 同步同步T T和和T T，触发器触发器若若将将T T输入端恒接高电平，则成为输入端恒接高电平，则成为TT触发器触发器。 T-FFT-FF的特性方程为：的特性方程为：同步同步T T触发器的惯用符号和国标符号触发器的惯用符号和国标符号 由同步由同步T T触发器的特性表或将触发器的特性表或将J=K=TJ=K=T代入代入JKJK触发器触发器的特性方程可得同步的特性方程可得同步T T触发器的特性方程为：触发器的特性方程为： 上述四种功能的同步触发器均属于上
17、述四种功能的同步触发器均属于电平触发方式电平触发方式。电平触发方式有高电平触发和低电平触发两种。电平触发方式有高电平触发和低电平触发两种。 在同步触发器在同步触发器CPCP为高电平期间，输入信号发生多次为高电平期间，输入信号发生多次变化，触发器也会发生相应的多次翻转，如下图所示：变化，触发器也会发生相应的多次翻转，如下图所示： 同步同步D D触发器的空翻现象触发器的空翻现象 5.3.3.5 5.3.3.5 同步触发器的触发方式同步触发器的触发方式 这种这种在在CPCP为高电平期间，因输入信号变化为高电平期间，因输入信号变化而引起触发器状态变化而引起触发器状态变化多于一次多于一次的现象，称为的现
18、象，称为触发器的触发器的空翻空翻。 由于空翻问题，同步触发器只能用于数据的由于空翻问题，同步触发器只能用于数据的锁存，而不能实现计数、移位、存储等功能。锁存，而不能实现计数、移位、存储等功能。为了克服空翻，又产生了无空翻的主从触发器为了克服空翻，又产生了无空翻的主从触发器和边沿触发器等新的触发器结构形式。和边沿触发器等新的触发器结构形式。1. 1. 电位触发方式正电位触发 CP=1 CP=1 期间翻转电位触发负电位触发 CP=0 CP=0 期间翻转(4-52)结构简单、速度快。只要CPCP存在就可以翻转，容易造成空翻。CPDQ空翻(4-54)2.2.边沿触发方式为了免除CP=1CP=1期间输入
19、控制电平不许改变的限制，可采用边沿触发方式。其特点是：触发器只在时钟跳转时发生翻转，而在CP=1CP=1或 CP=0期间，输入端的任何变化都不影响输出。如果翻转发生在上升沿就叫“上升沿触发”或“正边沿触发”。如果翻转发生在下降沿就叫“下降沿触发”或“负边缘触发”。下面以边缘触发的D D触发器为例讲解。(4-66)设原态Q=0Q=0并设D=1D=1CP=0CP=0期间，c c 、d d被锁，Q&e1&fQ 01输出为1 1。&c&aD100 CP&d&b(4-67)QQ 0c=1 c=1 、d=1d=1反馈到a a、&e1&f1b的输入，a、b输出为0、1。&c0&a10&d&b11D 0 CP
20、1(4-68)1Q0QCPCP正沿到达时c c、d d开&e&f启，使c=1c=1，d=0d=0。Q Q翻转为1 11&c01&d01&a1D1 CP&b1(4-69)1CPCP正沿过后，d=0d=0将c c封锁, ,并使Q0&e&fQb=1b=1，维持d=0d=0。10因此以后CP=1CP=1期间D D的变化不影响&c&a0&d&b1输出。D1 CP0(4-70)维持阻塞型维持阻塞型D D触发器触发器的引脚功能的引脚功能功能表功能表CP Q n+1 D触发方式触发方式: : 边沿触发边沿触发( (时钟时钟上升沿触发上升沿触发) )功能表说明：功能表说明： 在在CPCP上升沿时，上升沿时，Q
21、Q等于等于D D；在在CPCP高电平、低电平和下降沿高电平、低电平和下降沿时，时，Q Q保持不变保持不变RDSDDCPQQ 5.3.4 5.3.4 维持阻塞维持阻塞D D触发器触发器时钟下降沿触发的时钟下降沿触发的维持阻塞型维持阻塞型D D触发器触发器RDSDDCPQQ功能表功能表CP Q n+1 D功能表说明：功能表说明： 在在CPCP下降沿时下降沿时，Q Q等于等于D D；在在CPCP高电平、低电平和上升沿高电平、低电平和上升沿时，时，Q Q保持不变保持不变带圈表示下降沿触发例例：已知上升沿触发：已知上升沿触发D触发器触发器D端的输入信号波形，且端的输入信号波形，且触发器原为触发器原为0态
22、，画出触发器的态，画出触发器的Q端波形端波形 。1234QCPDD的变化对的变化对Q无影响无影响例题例题题目题目: :时钟时钟CPCP及输入信号及输入信号D D 的波形如图所示的波形如图所示, ,试画试画 出各触发器输出端出各触发器输出端Q Q的波形的波形, ,设各输出端设各输出端Q Q的的 初始状态初始状态=0.=0.D DQ QD DCPCPQ1Q1Q2Q2D DQ QD DCPCPDQDCPQ1课堂练习课堂练习( (续续) )CPDQ1课堂练习课堂练习( (续续) )Q2DQDCPCPDQ11. 1. 在应用触发器时，要特别注意触发形式，否则很容易造成整个数字系统工作不正常。2. 2.
23、边沿触发抗干扰能力强，且不存在空翻，应用较广泛。(4-74) 为了提高触发器工作的可靠性，希望为了提高触发器工作的可靠性，希望在每个在每个CPCP周期里输出端的状态只改变一次周期里输出端的状态只改变一次。为此，在。为此，在同步触发器的基础上又设计出了主从结构的触同步触发器的基础上又设计出了主从结构的触发器。发器。 主从触发器的结构特点：主从触发器的结构特点： 前后由主、从两级触发器级联组成前后由主、从两级触发器级联组成 主、从两级触发器的主、从两级触发器的时钟相位相反时钟相位相反5.3.5 主从型主从型J-K触发器触发器 主从主从JKJK触发器的逻辑图触发器的逻辑图 主从主从JKJK触发器的特
24、性表触发器的特性表SR一、电路组成一、电路组成二二. . 工作情况分析工作情况分析符号符号 在在CP高电平时高电平时,接收接收J、K 信息信息, Q不变化不变化 在在CP下降沿时下降沿时,根据接收根据接收到的到的J、K信息，信息，Q变化变化J K Qn+10 0 Qn0 1 01 0 11 1 QnCPQQRDSDJKCP使用主从型JK触发器的注意事项 若若JKJK变化，要在变化，要在CPCP的的上升沿之前变化完毕，在上升沿之前变化完毕，在CPCP高电平时，要使高电平时，要使JKJK保持保持不变。否则，不变。否则，Q Q的变化要的变化要根据具体情况分析。根据具体情况分析。QQRDSDJKCPJ
25、KJK变化的区间变化的区间三、主从型三、主从型J JK K触发器工作波形图举触发器工作波形图举例例J K Qn+10 0 Qn0 1 01 0 11 1 Qn0CPJKQ置置1 1清清0 0翻转翻转翻转翻转CP接收接收JKJK信号信号Q Q状态状态转变转变四、四、 动作特点动作特点 主从主从JKJK触发器的惯用符号和国标符号触发器的惯用符号和国标符号 由特性表可知，其特性方程仍为由特性表可知，其特性方程仍为:【例例1】在下图所示的主从在下图所示的主从JK触发器电路中，若触发器电路中，若CP、J、K的电压波形如图所示的电压波形如图所示,试求试求Q和和 端的电压波形端的电压波形,设设 。 注：在注
26、：在CP=1CP=1期间，期间，J J、K K信号均未发生改变。信号均未发生改变。数字电子技术数字电子技术【例例2 2】下图示出了下图示出了CPCP、J J、K K信号的波形，波形强调信号的波形，波形强调了了CP=1CP=1期间期间J J、K K是变化的。试分析三个时钟是变化的。试分析三个时钟CPCP作用期作用期间主、从触发器的输出变化规律。间主、从触发器的输出变化规律。五、主从五、主从JKJK触发器的一次变化现象触发器的一次变化现象 主从主从JKJK触发器的一次变化现象是指：在触发器的一次变化现象是指：在CP=1CP=1期间，期间，即便即便J J、K K输入信号有多次改变，主从输入信号有多次
27、改变，主从JKJK触发器的的主触发器的的主触发器的状态仅仅只会改变一次。触发器的状态仅仅只会改变一次。主从主从JKJK触发器的一次变化现象示例触发器的一次变化现象示例 主从主从JKJK触发器的一次变化现象说明触发器在触发器的一次变化现象说明触发器在CPCP作用作用期间对期间对J J、K K的变化是敏感的。干扰信号是造成的变化是敏感的。干扰信号是造成J J、K K变化变化的重要原因。在的重要原因。在CPCP作用期间，干扰信号相当于窄脉冲作作用期间，干扰信号相当于窄脉冲作用于用于J J或或K K端，引起主触发器状态改变，主触发器记忆了端，引起主触发器状态改变，主触发器记忆了干扰信号，使得主从干扰信
28、号，使得主从JKJK触发器抗干扰能力变差。触发器抗干扰能力变差。 从本小节可知：从本小节可知： 1 1、主从触发器状态的改变是在、主从触发器状态的改变是在CPCP下降沿下降沿完成的，因而完成的，因而这种结构这种结构无空翻现象无空翻现象； 2 2、主从触发器在、主从触发器在CP=1CP=1期间期间无法抗干扰无法抗干扰，为克服这一缺，为克服这一缺点，又出现了边沿触发器。点，又出现了边沿触发器。 六、维持六、维持阻塞型阻塞型J-KJ-K触发器触发器结构类型及符号结构类型及符号 QQRSJKCPQQRSJKCP有有2 2种类型种类型: :CPCP上升沿触发上升沿触发CPCP下降沿触发下降沿触发维持维持
29、阻塞型阻塞型J-KJ-K触发器触发器 ( (续续) ) Q QQ QR RS SJ JK KCPCPR R复位端复位端 S S置位端置位端 R=0,S=1R=0,S=1时时Q=0Q=0 R=1,S=0 R=1,S=0时时Q=1Q=1正常工作时正常工作时 R=1,S=1R=1,S=1R R、S S端功能端功能CPCP下降沿触发的下降沿触发的J-KJ-K触触发器的发器的R R、S S功能相同功能相同 J J、K K控制端的功能控制端的功能QQRSJKCPCPCP上升沿触发上升沿触发维持维持阻塞型阻塞型J-KJ-K触发器触发器( (续续) )J K CP Q n+1 说明说明0 0 Q n 保持保持
30、0 1 0 清清01 0 1 置置11 1 Q n 翻转翻转 0,1 Q n CP CP 下降沿触发的下降沿触发的J-KJ-K触发器触发器J J、K K功功能相同，只是在能相同，只是在CPCP下降沿触发下降沿触发触发器课堂练习触发器课堂练习题目题目: :时钟时钟CPCP及输入信号及输入信号D D 的波形如图所示的波形如图所示, ,试画试画 出各触发器输出端出各触发器输出端Q Q的波形的波形, ,设各输出端设各输出端Q Q的的 初始状态初始状态=0.=0.JKQ1DCPQ2JKQ1DCPQ3触发器课堂练习触发器课堂练习( (续续) )JKQ1DCPQ2CPDQ2(J)KQ3JKQ1DCPQ3边沿触发边沿触发J-K触发器触发器主从型主从型J-K触发器触发器J=0、K=1时，时，CP Q=0J=1、K=0时，时，CP Q=1谢谢谢谢! !下图（下图（a a）所示基本）所示基本RSRS触发器，输入端控制信号如图触发器，输入端控制信号如图（b b）所示。画出该触发器和的波形。）所示。画出该触发器和的波形。逻辑电路如图逻辑电路如图 a a、b b所示。试对应图所示。试对应图C C 所示输入波形，分别所示输入波形，分别画出输出端画出输出端L L1 1、和、和L L2 2 的波形。的波形。( (设触发器的初态为设触发器的初态为0)0)(a)(b)(c)
