[工学]第5章 触发器.ppt

第5章 触发器,5.1 概述 5.2 触发器的基本形式 5.3 触发器逻辑功能的转换 5.4 触发器的触发方式 5.5 触发器的主要指标,5.1 概述,触发器的功能：触发器是指具有两种状态( 0 或 1 )的电路在任一时刻，触发器只处于一种稳定状态，当接到触发脉冲时，才由一种稳定状态翻转到另一稳定状态形象地说， 它具有“一触即发”的功能触发器的特点：有记忆功能的逻辑部件输出状态不只与当前的输入有关，还与原来的输出状态有关触发器的分类：,按功能分：有R-S触发器、D型触发器、JK触发器、T触发器、T'触发器等； 按结构分：有基本触发方式、同步触发器、主从触发方式、维持阻塞触发器和边沿触发方式 着重掌握触发器的功能、触发情况、转换关系5.2 触发器的基本形式,反馈,一、基本 RS 触发器,反 馈,正是由于引入反馈，才使电路具有记忆功能 !,（一）由与非门构成的基本RS触发器 1、电路构成及逻辑符号,一、基本 RS 触发器,（一）由与非门构成的基本RS触发器 1、电路构成及逻辑符号,加在输入端的小圆圈表示低电平或负脉冲有效，即仅当低电平或负脉冲作用于输入端时，触发器状态才能发生变化—低电平或负脉冲触发。

特点：（1）有两个输入端和两个输出端，且为交叉耦合方式 （2）当处于稳态时，两输出端是互补的Q=0、 =1——触发器处于0态 Q=1、 =0——触发器处于1态,输入RD=0, SD=1时,若原状态：,1,1,0,0,1,0,1,0,输出仍保持：,若原状态：,0,1,1,1,1,0,1,0,输出变为：,,,,置“0”！,2、工作原理,输入RD=1, SD=0时,若原状态：,1,0,1,0,1,0,0,1,输出变为：,,,,若原状态：,0,0,1,1,0,1,0,1,输出保持：,置“1” ！,2、工作原理,输入RD=1, SD=1时,若原状态：,1,0,1,1,1,0,0,1,输出保持原状态：,若原状态：,1,1,0,1,1,0,输出保持原状态：,,保持！,2、工作原理,输入RD=0, SD=0时,输出：全是1,注意：当RD、SD同时由0变为1时，翻转快的门输出变为0，另一个不得翻转因此，该状态为不定状态避免出现基本触发器的功能表,2、工作原理,（1）特性表（状态表）,3、逻辑功能及描述,0 0 0 d 0 0 1 d 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1,（1）特性表（状态表）,3、逻辑功能及描述,（2）状态方程（特性方程）,RD+SD=1——约束条件,（3）状态图,10 11,01 11,01,0,1,,,,,10,（1）特性表（状态表）,3、逻辑功能及描述,（4）激励表,3、逻辑功能及描述,4、关于转换时间——触发器从一个状态转换到另一个状态所需要的时间,要使触发器可靠地翻转，触发脉冲的宽度必须大于2tpd,一、基本 RS 触发器,（二）由或非门构成的基本RS触发器 1、电路构成及逻辑符号,特点 两输出端互补 高电平或正脉冲触发。

2、工作原理,（1）特性表（状态表）,3、逻辑功能及描述,（1）特性表（状态表）,3、逻辑功能及描述,（2）状态方程（特性方程）,RDSD=0——约束条件,（3）状态图,00 01,00 10,10,0,1,,,,,01,（4）激励表,（1）特性表（状态表）,3、逻辑功能及描述,一、基本 RS 触发器,（三）结论 1、触发器是由两个与非门或或非门首尾相连而组成的具有正反馈作用的闭环逻辑单元电路，它具有两个互补的输出端 2、电路具有两个稳态，如果没有外来触发信号，电路永远处于某一稳态即触发器具有存储信息的功能 3、外加适当的触发信号，电路由一个稳态翻转到另一个稳态即触发器具有触发翻转的性质 4、触发器的输出，不仅与输入有关，还与原输出有关即具有记忆功能 （四）应用 基本RS触发器有两个稳态，具有记忆的功能，可作为二进制数码寄存器，也可作为简单的逻辑控制单元R-S触发器应用举例: 单脉冲发生器,,R-S触发器应用举例: 单脉冲发生器,R-S触发器应用举例: 单脉冲发生器,正脉冲,负脉冲,（一） 同步RS触发器,直接置0端,直接置1端,二、钟控（同步）触发器——解决定时控制的问题,1、电路构成及逻辑符号,直接置0端,直接置1端,直接置0端、置1端的处理：,2、工作原理,CP=0时,0,触发器保持原态,CP=1时,,RS触发器的功能表,由它的功能表可见：在R、S不相等时，Q 服从于 S !,这是一个值得重视的规律，有必要进一步归纳和进行形象化的表达。

CP=1时,,R、S不相等时，信息传送路径的形象化表达 ：,,,该电路的信息传送规律在今后的学习过程中，将会多次使用 同步 ”的含义：由时钟CP决定R、S能否对输出端起控制作用 所谓同步是指触发器状态的改变与时钟脉冲同步例：画出RS触发器的输出波形 假设Q的初始状态为 0CP撤去后 状态不定,,,,,同步 R-S 触发器的小结,1. 当CP = 0 时,无论R、S取何种值组合，输出端均“保持原态”；,2.只有当CP=1 时,将c门和d门打开，控制端R、S的取值组合才会在输出端有所反映，即有所谓“功能表”RS=0——约束条件,逻辑符号,这根绿颜色的线也表示一重含义：“低电平有效”，即 “ 只有在时钟 CP＝0 时，它才表现出应有的逻辑功能；如果CP＝1，输出端 Q 则保持原状态”逻辑符号,这根红颜色的线还表示一重含义：“高电平有效”，即 “ 只有在时钟 CP＝1 时，它才表现出应有的逻辑功能；如果CP＝0，输出端 Q 则保持原状态”3.关于符号的问题；,4、说明 同步RS触发器解决了定时控制的问题，但还有两个缺点： （1）输入信号依然存在着约束条件； （2）可能出现“空翻”现象 空翻现象： 概念：在一个时钟脉冲作用下，引起触发器的状态翻转两次或多次的现象。

带来的问题：造成逻辑上的混乱，使电路无法正常工作3、说明 计数型触发器的工作原理和空翻现象：,每来一个CP脉冲，触发器的状态就翻转一次，从触发器翻转的次数就可知道脉冲的个数，从而达到计数的目的 空翻现象： 当CP=1的持续时间为6tpd，则一个CP使触发器翻转两次CP,（二）同步JK触发器 1、电路构成及逻辑符号,（二）同步JK触发器,2、工作原理,（1）CP=0时 触发器的状态不变，与输入无关，相当于门被封锁，触发器不工作 （2）CP=1时 J=0 K=0,J=1 K=1 Qn=0，,触发器的状态保持不变,J=0 K=1 Qn=0，,Qn+1=0；,Qn=1，,Qn+1=0,触发器置“0”状态,J=1 K=0 Qn=0，,Qn+1=1；,Qn=1，,Qn+1=1,触发器置“1”状态,触发器翻转,Qn+1=1；,Qn=1，,Qn+1=0,（二）同步JK触发器,3、逻辑功能及描述,（1）CP=0时 触发器的状态不变，与输入无关，相当于门被封锁，触发器不工作 （2）CP=1时 J=0 K=0,J=1 K=1 Qn=0，,触发器的状态保持不变,J=0 K=1 Qn=0，,Qn+1=0；,Qn=1，,Qn+1=0,触发器置“0”状态,J=1 K=0 Qn=0，,Qn+1=1；,Qn=1，,Qn+1=1,触发器置“1”状态,触发器翻转,Qn+1=1；,Qn=1，,Qn+1=0,（1）特性表（状态表） 当CP=1时,（二）同步JK触发器,3、逻辑功能及描述,（1）特性表（状态表） 当CP=1时,（2）状态方程（特性方程）,（3）状态图,（4）激励表,（三）同步T触发器,1、电路构成及逻辑符号,JK触发器,T触发器,符号,2、逻辑功能及描述,（1）特性表（状态表） 当CP=1时,（2）状态方程（特性方程）,（3）状态图,（4）激励表,（三）同步T触发器,,（四）T'触发器,将T触发器的输入端T始终接“1”，即构成T'触发器。

T触发器,T'触发器,,（五）D触发器 1、电路构成及逻辑符号,CP=0时，a、b门被堵，输出保持原态：,0,2、工作原理 （1）CP=0时,CP=1时，a、b门被打开，输出由D决定：,若D=0,1,0,1,1,0,0,1,若D=1,1,1,0,0,1,1,0,结论：Qn+1 = D,（1）CP=0时,功能表,Q,,,例：画出D触发器的输出波形特性方程,Qn+1=D,状态图,激励表,D触发器也称 D锁存器，有集成组件的产品，如74LS77(4位锁存器)、74LS75(4位双稳态锁存器)，等等三、触发器按功能分类时的定义,1、RS触发器 在CP的操作下，根据输入信号RS的情况不同，具有置0、置1和保持功能的电路 2、JK触发器 在CP的操作下，根据输入信号JK的情况不同，具有置0、置1、翻转和保持功能的电路 JK均为0时，输出状态不变；JK不同时，输出状态与J相同；JK均为1时，输出状态翻转三、触发器按功能分类时的定义,3、T触发器 在CP的操作下，根据输入信号T的情况不同，具有保持和翻转功能的电路 T、Q相同时，输出为0；T、Q不同时，输出状态为1 4、T'触发器 在CP的操作下，只具有翻转功能的电路。

5、D触发器 在CP的操作下，根据输入信号D的情况不同，具有置0、置1功能的电路 输出状态与D相同四、主从触发器,用来防止空翻的触发器有： 主从触发器、维持阻塞触发器和边沿触发器一）主从RS触发器 1、电路构成及逻辑符号,从触 发器,主触 发器,F主,F从,CP＝1时：主触发器打开，从触发器封锁 输入端R、S的状态存入主触发器中CP＝0时：主触发器封锁，从触发器打开 主触发器的状态转移到从触发器中动作特点：F主、F从轮流工作2、工作原理,3、说明 （1）主从触发器是分两步工作的； 第一步：输入信号存入主触发器，从触发器状态不变 第二步：主触发器控制从触发器翻转，而主触发器状态保持不变，不受输入信号改变的影响 （2）主从RS触发器的状态翻转是发生在时钟脉冲的下降沿，这种工作方式称为下降沿触发 （3）该电路同样存在约束问题4） 、 分别为置0端和置1端； =0、 =1 则触发器被直接置0； =1、 =0 则触发器被直接置1； 注意：预置完成后、应保持为高电平综合上述分析，主从触发器一个CP 只能翻转一次前沿处，输出交叉反馈到F主后沿处，输出传递到F从翻转完成逻辑符号：,时序图：,,,,R– S 触发器的电路结构演变过程,由两个与非门构成基本R－S触发器,由四个与非门构成同步R－S触发器,由九个与非门构成主从R－S触发器,,,公共结构,让其接受时钟控制,克服空翻,（二）主从JK触发器,JK触发器的功能最完善，有两个控制端J、K。

1、电路构成及逻辑符号,（二）主从JK触发器,1、电路构成及逻辑符号,2、工作原理 （1）CP=0时 触发器的状态不变，与输入无关，触发器不工作 （2）CP=1时,保持原态,J=K=0时：,（二）主从JK触发器,2、工作原理 （1）CP=0时 触发器的状态不变，与输入无关，触发器不工作 （2）CP=1时,保持原状态,被封锁,J=K=0时：,（二）主从JK触发器,2、工作原理 （1）CP=0时 触发器的状态不变，与输入无关，触发器不工作 （2）CP=1时,保持原状态,J=K=1时：,设现态为0态,次态变为1态,设现态为1态,次态变为0态,J=K=0时：,（二）主从JK触发器,2、工作原理 （1）CP=0时 触发器的状态不变，与输入无关，触发器不工作 （2）CP=1时,保持原状态,J=K=1时：,设现态为0态,次态保持0态,状态翻转,J=0，K=1时：,J=K=0时：,（二）主从JK触发器,2、工作原理 （1）CP=0时 触发器的状态不变，与输入无关，触发器不工作 （2）CP=1时,保持原状态,J=K=1时：。