4.3 触发器触发器是一种存储元件,在电路中用来 "
记忆 "电路过去的输入情况。
一个触发器具有两种稳定的状态,一个称之为 "0"状态,另一种称之为 "1"状态。在任何时刻,
触发器只处于一个稳定状态,当触发脉冲作用时,
触发器可以从一种状态翻转到另一种状态。
常用的触发器有 R–S触发器,D触发器 J – K
触发器和 T触发器。
4.3.1 基本 R- S触发器基本 R- S触发器可 由两个 "与非 "门交叉耦合组成,其逻辑图和逻辑符号如下:
& &G1
R
Q
G2
S
Q
0
1
11
0
0
Q
R S
Q
基本 R- S触发器的输入与状态之间的逻辑关系可用触发器的功能表来描述。
R S Q(n+1) 功能说明
0 0
0 1
1 0
1 1
d
0
1
Q
不定置 0
置 1
不变基本 R- S触发器功能表基本 R- S触发器的次态方程为:
Q(n+1)= S+ RQ
其约束条件为:
R+S=1
基本 R- S触发器的一个重要特性:如果连续出现多个置 0或置 1信号,只有第一个置 0或置
1信号起作用。利用这一特性可消除机械开关的触点抖动。
基本 R- S触发器也可由 "或非 "门组成。
0
00 01 11 10
0
1
RS
Q
0
Q(n+1)
d
d
0 1
11
4.3.2 时钟控制 R- S触发器在数字系统中,通常要求触发器按一定的时间节拍动作,即让输入信号的作用受到时钟脉冲的控制,为此出现了带时钟控制的 R- S触发器,其逻辑图和逻辑符号如下:
& &G1
R
Q
G2
S
Q
& &
CP
G3 G4
Q
R S
Q
CP1 10
1 0
1
1
0
0
当 CP为 0时,不论 R,S为何值,触发器的状态保持不变;当 CP为 1时,触发器的状态取取决于 R和 S,工作原理与 R- S触发器相同。
钟控触发器的功能表和状态表如下:
R S Q(n+1) 功能说明
0 0
0 1
1 0
1 1
Q
1
0
d
不变置 1
置 0
不定钟控 R- S触发器功能表现 态
Q
次 态 Q(n+1)
0 1
0
1
0
1
1
1
d
d
0
0
RS=00 1 1 1 0
钟控 R- S触发器状态表
0 1
00,10
00,01
RS
01
10
钟控 R- S触发器状态 图钟控 R- S触发器存在次态不能确定和 "空翻 "两个问题。
钟控 R- S触发器的状态方程为:
Q(n+1)= S+ RQ
R?S = 0 (约束条件 )
1
00 01 11 10
0
1
RS
Q
d
Q(n+1)
0
1
1 0
0d
1 1
4.3.3 D触发器如果使钟控 R- S触发器的 R和 S端始终处于互补状态,则可消去次态不能确定的问题,这就形成了所谓的 D触发器,其逻辑图的逻辑符号如下,
Q Q
C D0
0
1
1
1
0
0
1
1
0
1
1
0
0
& &G1
(R)
Q
G2
D
Q
& &
CP
G3 G4
(S)
当 CP=0时,D触发器的状态不变;当
CP=1时,D触发器的状态取决于 D。
D触发器的功能表和状态表如下:
D Q(n+1)
0
1
0
1
Q Q(n+1)
0
1
0
0
1
1
D= 0 D= 1
D触发器功能表 D触发器状态表
D触发器的次态方程为:
Q(n+1)= D
状态图为:
0 1
0
1
D
1
0
D触发器结构简单,但仍然存在 "空翻 "现象 。
实际使用的 D触发器是一种维持阻塞型 D触发器,可以防止 "空翻 "的发生 。
置” 1”
维持线置” 1”
阻塞线置” 0”
阻塞线置” 0”
维持线
& &
Q
SD
Q
& &
CP
RD
D
& &
D
CP
SD
RD
Q
Q
维持阻塞 D触发器,
CP上升沿将
D可靠置入,
无空翻现象。
4.3.4 J- K触发器
J- K触发器有两个输入端,即克服了 R- S
触发器的 "约束 "问题,使用上又比 D触发器灵活 。 其逻辑图与逻辑符号如下:
Q Q
J KC
0 1 1
1 Q
1
1
0
0
Q= 1
Q(n+1)=0
Q
1
1
1
0
0
& &G1
K
Q
G2
J
Q
& &
CP
G3 G4
Q(n+1)=1
= 0
当 CP= 0时,J- K触发器的状态保持不变;
当 CP= 1时,
若 J=K=0,则 G3=G4=1,触发器保持原状态;
若 J=1,K=0,则 G3=1,G4=Q,使触发器置 1;
若 J=0,K=1,则 G3=Q,G4=1,使触发器置 0;
若 J=K=1,则 G3=Q,G4=Q,使触发器翻转;
J- K触发器功能表和状态表如下:
J- K触发器功能表
Q Q
(n+1)
0 1
0
1
0
1
0
0
1
0
1
1
JK=00 1 1 1 0
J- K触发器状态表
J K Q(n+1) 功能说明
0 0
0 1
1 0
1 1
Q
0
1
Q
不变置 0
置 1
翻转
J- K触发器的次态方程为:
Q(n+1)= JQ+ KQ
状态图为:
0 1
00,01 JK10,11
01,11 00,10
为防止 "空翻 ",实际数字电路中使用的 J- K
触发器是主从式集成 J- K触发器,它使用 "前沿采样,后沿定局 "的方式,无空翻,功能较全,
使用灵活。
0
00 01 11 10
0
1
JK
Q
1
Q(n+1)
0
1
0 1
10
主从 J—K触发器,
K JCP
& &
Q
SD
Q
& &
& &R
D
& &1
(从)
(主)
CP前沿采样,
后沿定态;无空翻现象。
J
CP
SD
RD
Q
Q
K
4.3.5 T触发器
T触发器实际上是 J- K触发器的一种特殊形式。如果把 J- K触发器的 J- K端连在一起就形成了 T触发器。因此 T触发器的次态方程为,Q(n+1)= TQ+ TQ
其功能表和状态表是 J- K触发器功能表和状态表的一部分。
T触发器又称 "计数 "触发器。
第六章:触发器
§ 6.1触发器的性质和分类一、触发器的基本性质
1.触发器有两个稳定的工作状态,
一个为 1。即输出端 Q=1,Q=0。
一个为 0。即输出端 Q=0,Q=1。
在没有外界信号作用时,触发器维持原来的稳定状态。
2.在一定外界信号作用下,触发器可以从一个稳定的工作状态翻转到另一个稳定状态。
小结:
触发器是一个可以记忆二进制信号 0,1的存储单元,这就是触发器的记忆作用。
具有记忆功能的电路称为时序逻辑电路。
触发器的工作状态不仅和输入端有关,而且还和过去的工作状态有关。
二、基本触发器(用与非门)
& &
__R __S
__Q Q
不定不定置置置置保持保持功能次态次态现态置位复位
11111
11011
010101
010001
101110
101010
01100
10000
11
_ _ _ _ _ _ _
QnQnQnSR
R复位
S置位约束条件,)0(1____ RSSR 输入为 0优先基本触发器(用或非门)
S R
__Q Q
不定不定置置置置保持保持功能次态次态现态置位复位
00111
00011
010101
010001
101110
101010
01100
10000
11
_ _ _ _ _ _ _
QnQnQnSR
R复位
S置位约束条件,)0(1____ RSSR
1? 1?
输入为 1优先时序图:(波形图)(或非门)
Q的初态为 0
不定
S
R
Q
Q
不定三、时钟触发器的分类:
1.按逻辑功能分类
SR触发器 D触发器 JK触发器 T触发器
2.按结构和触发方式分类同步式触发器维持阻塞触发器边沿触发器主从触发器
§ 6.3时钟触发器的结构形式及触发方式
一、同步触发器
1.同步触发器的触发方式
CP=1 接收
CP=0 保持
2.同步触发器的缺点 ———空翻空翻:如果在一个时钟脉冲的作用下,触发器发生了两次或两次以上的翻转。这就叫做空翻。
空翻意味着失控,是应当避免的。
CP
S
R
Q
二、维持阻塞触发器
1.在时钟脉冲的上升沿到来时触发。
2.克服了空翻。
CP
D
Q
三、边沿触发器
1.在时钟脉冲的下降沿到来时触发。
2.克服了空翻。
CP
J
K
Q
四、主从触发器(结构看书)
1,CP=1时主触发器接收。
CP下降沿时从触发器向主触发器靠拢。
2,克服了空翻。 11 nn QQ
主从
CP
J
K
Q主
Q从五、时钟触发器的直接置位和直接复位 (结构看书 )
异步复位异步置位
__
__
d
d
R
S
1.不受时钟和输入信号的控制。
2.Sd=Rd=1时触发器正常工作。
不定置置触发器
00
001
110
11
____
dd
RS
六、触发器的逻辑符号
同步触发器:
__
Q
Q
CP
维阻触发器:上升沿
__
Q
Q
CP
__
Q
Q
CP
边沿触发器:下降沿
主从触发器:下降沿
__
Q
Q
CP
(主从触发器 )
触发器的扩展端是与的关系
触发器的功能转换:
JK D
JK T
JK T’
T T’ T=1
__1____1
,DKDJDQQKQJQ nnnn
TKTJQTQTQQKQJQ nnnnnn,
____1____1
1,1
__1____1
KJQQQKQJQ nnnnn
& &G1
R
Q
G2
S
Q
& &
cp
G3 G4
Q
R S
Q
cp
1R 1SC1
同步 RS触发器特性表
Qn R S Qn+1
0 0 0 0
0 0 1 1
0 1 0 0
0 1 1 不定
1 0 0 1
1 0 1 1
1 1 0 0
1 1 1 不定利用约束条件求特性方程
Qn+1 =S + RQn
R?S=0
1
00 01 11 10
0
1
RS
Q
d0
1
1 0
0d
R S Q(n+1) 功能说明
0 0
0 1
1 0
1 1
Q
1
0
d
不变置 1
置 0
不定
CP
QQ
CP
R2 S2C
F从Q Q
R1 S1C
F主Q Q
SR
'Q 'Q
K S JR
&
&
&
&
&
& &
&
G3
G1
G7
G5
Q
G9
G4
G2
G8
G6
Q
CP
SR
Q/Q/
1
主触发器从触发器
D
&
≥ 1 &J
K
Qn
0 1
R=0 S=1
R=0
S=?
R=?
S=0
R=1 S=0
JK=00时,维持原态不变,Qn+ 1 = Qn
JK=01时,置 0 Qn+ 1 =0
JK=10时,置 1 Qn+ 1 =1
JK=11时,计数翻转 Qn+ 1 = Qn
Q
J cp K
1J C1 1K
Q
DR DS
Qn J K Qn+1
0 0 0 0
0 0 1 0
0 1 0 1
0 1 1 1
1 0 0 1
1 0 1 0
1 1 0 1
1 1 1 0
0 1
R=0 S=1
R=0
S=?
R=?
S=0
R=1 S=0
nnn QK QJQ 1
1 1
1 1
00 01 11 10
0
1
JKQn
&
G1
&
G2
QQ
D
cp
&
G3
&G4
&
G5
&
G6

1
线阻 0线 维0
线阻 1线
Q
J cp K
1J C1 1K
Q
DR DS
&
D
Q
J cp K
1J C1 1K
Q
DR DS
T
&
J
≥ 1
&
&
Q
D cp
1D C1
Q
DR DS
K
T
=1
Q
D cp
1D C1
Q
DR DS
Q
D cp
1D C1
Q
DR DS
触发器的扩展端是与的关系
触发器的功能转换:
JK D
JK T
JK T’
T T’ T=1
__1____1
,DKDJDQQKQJQ nnnn
TKTJQTQTQQKQJQ nnnnnn,
____1____1
1,1
__1____1
KJQQQKQJQ nnnnn
CP=0时,a,b门被堵塞,输出保持原态:
0
1 1
保持
D
&c &d
Q Q
&a &b
CP
补充,D触发器工作原理 (了解 )
CP=1时,a,b门被打开,输出由 D决定:
若 D=0
1 0
1
1
0
01
D
&c &d
Q Q
&a &b
CP
CP=1时,a,b门被打开,输出由 D决定:
若 D=1
1 1
0
0
1
10
D
&c &d
Q Q
&a &b
CP
例:已知某触发器的真值表,试用 JK触发器和少量门实现。
A B Qn+ 1
0 0
0 1
1 0
1 1
/Qn
1
Qn
0
解:
nn
nn
nnnn
nnn
QBAQA
QBABAQBABA
QBAQQBAQBA
ABQBABAQBAQ
)(
)()(
)(
0
1




nnn QKQJQ 1
BAK
AJ


电路:
5.9 P134
01
0
QCP
CPCP
QQKJ
QQKJ
n
n
1
1
111
0
1
000
1
1


01012
11
QQQQΦ


)超前(
,相差
90
90,
21
21
ΦΦ
ΦΦ
下降沿翻转下降沿翻转
5.10 P134
分析:
1.D触发器,上升沿翻转,
2.有异步清零端,
BCP
ACP
2
1
12
21
QD
QD
清零清零未结束,
CP2不起作用,
D1=1
D2=0
5.14 P135
分析:
1.主从 JK触发器,可能会发生,一次空翻,现象,
2.有异步清零端,
0 KAJ,
n
nnn
QA
QQAQ


1
CP=1时,若 Qn=0,而 J由 0→1;
或者,若 Qn=1,而 K由 0→1
时发生,
检,1”说明,
CP=1时,只要出现 A脉冲 (1信号 ),
无论 A脉冲宽度如何 (窄 ),输出即产生一个脉冲,输出脉宽为 CP的低电平时间,
nD QCPR
J=A=1产生
1次翻转
Q从 =Q主 /RD=0,清零
tp
d
5.13 P135
1.触摸时,相当 K合上,Sd=1,否则 Sd=0.
2.F1:因 CP1=0,故 F1仅靠异步置 1或清 0翻转,
K合上,Sd=1 → 置 1,Q1=1;
Q1→1( /Q1→0 ),经 RC延时,Rd=1→ 清 0→Q1=0;
3.F2:计数翻转方式,Q1由 0→1 时翻转,
分析: