1
第五节 CMOS FF
1.电路结构一,CMOS DEF
CP=1时,导通;
CMOS 传输门
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T i t l e
N u m be r R e v i s i o nS i z e
B
D a t e,2 0- M a r - 2 0 02 S he e t o f
F i l e,C,\ P r og r a m F i l e s \ D e s i gn E x p l o r e r 9 9 S E \ L i b r a r y \ Y a ng H e n g X i n \ M y D e s i g n,d d bD a w n B y:
1
uI/uO uO/uI
C
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T itl e
N u m be r R e v i s io nS iz e
B
D a t e,2 0- M a r -2 0 02 S he e t o f
F ile,C,\ P r og r a m F il e s \D e s i gn E x p lo re r 9 9 S E \L ib ra ry \Y a ng H e n g X in \M y D e s ig n,d d bD a w n B y:
C
uI/uO uO/uI
CP=0时,关断。
等效电路
2
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T i t l e
N u m be r R e v i s i o nS i z e
B
D a t e,2 0- M a r - 2 0 02 S he e t o f
F i l e,C,\ P r o g r a m F i l e s \ D e s i g n E x pl or e r 9 9 S E \ L i b r a r y \ Y a n g H e n g X i n \第五章,d dbD r a w n B y:
1
1
1
1
1
T G 1
T G 2
T G 3
T G 4
CP
CP
D
S
G1
Q
R
G2
Q
Q
Q
G4
G3
Q
CP
CP
CP
CP
D
D

Q

CP
CP
1
(a)逻辑图
3
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T i t l e
N u m be r R e v i s i o nS i z e
B
D a t e,2 0- M a r - 2 0 02 S he e t o f
F i l e,C,\ P r o g r a m F i l e s \ D e s i g n E x pl or e r 9 9 S E \ L i b r a r y \ Y a n g H e n g X i n \第五章,d dbD r a w n B y:
S R
Q Q
CP D
( b ) 曾用符号
D D
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T itl e
N u m be r R e v i s io nS iz e
B
D a t e,2 0- M a r -2 0 02 S he e t o f
F ile,C,\P ro g ra m F i le s \D e s ig n E x pl or e r 9 9 S E \L ib ra ry \Y a n g H e n g X in \第五章,d dbD ra w n B y:
D CP R
S 1D
C1
R
Q Q
S
( c ) 国标符号
D D
图 5.5.1 CMOS DFF
4
2.工作原理
(1)CP=0时,TG1,TG4导通,主 FF工作,从 FF维持 ;
Q主n+1 = D
(2)CP↑ 到 时,TG2,TG3导通,主 FF维持,从 FF
工作 。
Q主n+1 = DQn+1 =
5
二,CMOS JKFF
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T i t l e
N u m be r R e v i s i o nS i z e
B
D a t e,2 3- M a r - 2 0 02 S he e t o f
F i l e,E,\ D e s i g n E x pl or e r 9 9 S E \ L i b r a r y \ Y a n g H e n g X i n \ 第五章,d dbD r a w n B y:
1
1
1
1
K
J
Q
Q
CP
R
S
( a ) 逻辑图
1D
C1
SD
RD
6
Qn+1=[JQn+KQn]·CP
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T i t l e
N u m be r R e v i s i o nS i z e
B
D a t e,2 3- M a r - 2 0 02 S he e t o f
F i l e,E,\ D e s i g n E x pl or e r 9 9 S E \ L i b r a r y \ Y a n g H e n g X i n \第五章,d dbD r a w n B y:
J CP K
S R
Q Q
D D
( b ) 曾用符号
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T i t l e
N u m be r R e v i s i o nS i z e
B
D a t e,2 3- M a r -2 0 02 S he e t o f
F i l e,E,\ D e s i g n E x pl or e r 9 9 S E \ L i b ra ry \ Y a n g H e n g X i n \第五章,d dbD ra w n B y:
S CP R
S 1J
C1
1K R
Q Q
( c ) 国际符号
D DJ K
图 5.5.2 CMOS JKFF
7
第六节 触发器逻辑功能的转换一、转换模型
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T i t l e
N u m be r R e v i s i o nS i z e
B
D a t e,2 5- M a r - 2 0 02 S he e t o f
F i l e,E,\ D e s i g n E x p l o r e r 99 S E \ L i b r a r y \ Y a ng H e ng X i n \ M yD e s i gn,d d bD r a w n B y:
Q
Q
CP
转换逻辑 原触发器激励输入激励输入图 5,6,1 触发器转换模型
8
二、公式法例 5.6.1 试将 JKFF转换成 DFF。
解,Qn+1=JQn+KQn
Qn+1=D=D(Qn+Qn)=DQn+DQn
令新老触发器的次态方程相等,
则有
J=D,K=D
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T i t l e
N u m be r R e v i s i o nS i z e
B
D a t e,2 3- M a r - 2 0 02 S he e t o f
F i l e,E,\ D e s i g n E x pl or e r 9 9 S E \ L i b r a r y \ Y a n g H e n g X i n \第五章,d dbD r a w n B y:
1
D
Q
Q1J
C1
1K
CP
图 5.6.2
9
例 将 SRFF转换成 DFF。
Qn+1=S+RQn
SR =0
令新老触发器的次态方程相等,则有
S=DQn,R=D
Qn+1=D=D(Qn+Qn)=DQn+DQn
令新老触发器的次态方程相等,则有另,Qn+1=D=D+DQn
S=D,R=D
10
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T i t l e
N u m be r R e v i s i o nS i z e
B
D a t e,2 3- M a r - 2 0 02 S he e t o f
F i l e,E,\ D e s i g n E x pl or e r 9 9 S E \ L i b r a r y \ Y a n g H e n g X i n \ 第五章,d dbD r a w n B y:
1S
C1
1R1
D
Q
Q
CP
三、列表图解法例 5.6.1 试将 JKFF转换成 DFF。
解,(1)列综合表,如下所示:
11
11 1
11 0
00 1
00 0
Qn+1D Qn J K
0
0
1
1
JKFF激励表
DFF状态表表 5.6.1 例 5.6.1的综合表
12
(2)作卡诺图,如下图所示
1
0
0
0
1
1D Q
n
0
10
01
1D Q
n
J = D K = D
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T i t l e
N u m be r R e v i s i o nS i z e
B
D a t e,2 3- M a r - 2 0 02 S he e t o f
F i l e,E,\ D e s i g n E x pl or e r 9 9 S E \ L i b r a r y \ Y a n g H e n g X i n \第五章,d dbD r a w n B y:
1
D
Q
Q1J
C1
1K
CP
13
一、触发器概念二、触发器的分类
(1) 异步(基本)触发器
(2) 同步(时钟)触发器
① 钟控电位触发器
② 主从触发器
③ 边沿触发器
1.按是否受控于时钟脉冲 (CP Clock Pulse )
14
2,按实现的逻辑功能
(1) SRFF
(2) DFF
(3) JKFF
(4) TFF
(5) T′FF
Qn+1=S+RQn
SR=0
Qn+1=D
Qn+1=JQn+KQn
Qn+1=TQn+TQn
Qn+1=Qn
15
三、触发器逻辑功能的转换
1.转换模型
2.公式法
3.列表图解法
16
5.1 基本触发器的逻辑符号与输入波形如图
P5.1所示。试作出 Q,Q 的波形。
SD
RD
Q
Q
图 P5.1
17
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T i t l e
N u m be r R e v i s i o nS i z e
B
D a t e,2 4- M a r -2 0 02 S he e t o f
F i l e,E,\ D e s i g n E x p l o re r 99 S E \ L i b ra ry \ Y a ng H e ng X i n \ M yD e s i gn,d d bD ra w n B y:
S
R Q
QS
R
D
D
图 P5.1
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T i t l e
N u m be r R e v i s i o nS i z e
B
D a t e,2 4- M a r - 2 0 02 S he e t o f
F i l e,E,\ D e s i g n E x p l o r e r 99 S E \ L i b r a r y \ Y a ng H e ng X i n \ M yD e s i gn,d d bD r a w n B y:
S
R
R
R
S
+ 5 V
B
A
Q
Q
图 P5.2
18
5.2 图 P5.2电路,在开关 S由 A点拨到 B点,再由
B点拨回 A点过程中,A,B两点电压波形如图中所示。试作出 Q 和 Q 端的波形。
UA
t
UB
t
19
UA
t
UB
t
Q
t
t
Q
图 P5.2
20
5.3 分析图 P5.3的逻辑功能:列出真值表,导出特征方程并说明 SD,RD 的有效电平。
1 1
11 0
00 1
Qn0 0
Qn+1SD RD
111
00100
10110100SD
RDQn
SDRD=0
Qn+1=SD+RDQn
解,(1)列真值表如下 (2)求特征方程
SD,RD 高电平有效
21
Q
RD
≥1G1 ≥1 G2
Q
SD
图 P5.3
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T i t l e
N u m be r R e v i s i o nS i z e
B
D a t e,2 4- M a r - 2 0 02 S he e t o f
F i l e,E,\ D e s i g n E x p l o r e r 99 S E \ L i b r a r y \ Y a ng H e ng X i n \ M yD e s i gn,d d bD r a w n B y:
1D
C1
R
CP
R
D
Q
图 P5.8
22
5.8 维阻 D触发器构成的电路如图 P5.8所示,试作 Q端波形。
CP
RD
Q
解:特征方程为,Qn+1=D=Qn
Q端波形如上所示。
23
5.10 画出图 P5.10中 Q端的波形。设初态为,0”

CP
Q
A
解:特征方程为,Qn+1=D=Qn⊕A
Q端波形如上所示。
24
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T i t l e
N u m be r R e v i s i o nS i z e
B
D a t e,2 4- M a r - 2 0 02 S he e t o f
F i l e,E,\ D e s i g n E x p l o r e r 99 S E \ L i b r a r y \ Y a ng H e ng X i n \ M yD e s i gn,d d bD r a w n B y:
1D
C1
=1A
CP
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T i t l e
N u m be r R e v i s i o nS i z e
B
D a t e,2 4- M a r - 2 0 02 S he e t o f
F i l e,E,\ D e s i g n E x p l o r e r 99 S E \ L i b r a r y \ Y a ng H e ng X i n \ M yD e s i gn,d d bD r a w n B y:
1D
C1
R
1J
C1
1K R
CP
CP
D
R
D
1
2
1
2
QQ图 P5.10
图 P5.12
25
5.12 画出图 P5.12电路中 Q1,Q2 的波形。
CP1
RD
CP2
D
解:特征方程为,=[D]·CP1,Q1n+1
Q2n+1= Q1n[ ]·CP2
26
CP1
RD
CP2
D
Q1
Q2 0
Q1,Q2 端波形如下所示。
27
5.13 画出图 P5.13电路中 Q1和 Q2 的波形。
RD
CP1
CP2
28
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T i t l e
N u m be r R e v i s i o nS i z e
B
D a t e,2 4- M a r - 2 0 02 S he e t o f
F i l e,E,\ D e s i g n E x p l o r e r 99 S E \ L i b r a r y \ Y a ng H e ng X i n \ M yD e s i gn,d d bD r a w n B y:
1D
C1
R
1J
C1
1K R
CP
CP
R
D
1
2
1
2
QQ
图 P5.13
解:特征方程为:
Q2n+1= Q1n[ ]·CP2
Q1n+1= Q2n[ ]·CP1
29
Q1,Q2 端波形如下所示。
Q1
RD
CP1
CP2
Q2