(4-1)
第四章 触发器
§ 4.1 概述
§ 4.2 触发器的电路结构与动作特点
§ 4.3 触发器的逻辑功能及描述方法
*§ 4.4 触发器的动态特性
(4-2)
§ 4.1 概述
.
.
.
当时的输入 当时的输出时序逻辑电路过去的输出
..
.
(4-3)
触发器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、
JK触发器,T型触发器等。
按存储数据的原理分类:静态触发器、
动态触发器。
(4-4)
两个输入端
§ 4.2 触发器电路结构与动作特点
4.2.1基本 RS触发器:
1 1
1
0
10
1
0
1 1
0
& & &a &b
Q Q
两个输出端一、电路结构:
复位 输入端使 Q端 为 0
置位 输入端使 Q端 为 1
DR
DS
0
(4-5)
1001
1 1
静态,( RD=1,SD=1)
Q=1,Q=0
Q=0,Q=1
二、工作原理:
动态:
0
双稳态正反馈,一触即发的过程。 触发器
RS双稳态触发器
0
1
1
1
1
0
0
0
Q
Q
DR
DS0
&a &b
Q Q
DR DS
&a &b
Q Q
DR DS
(4-6)
RD SD Q
0 0
0 1 0
1 0 1
1 1
&a &b
Q Q
1
0
0
1 10
0 0 不定
0 1 0
1 0 1
1 1 保持
×
Qn
Qn+1
1 0
1
1
0
0
三、真值表及逻辑符号:
Q Q
R S
DR DS
RD SD Q
(4-7)
1a?1b
Q Q
DRDS
输入 RD=0,SD=1时,
01 QQ
10 QQ
四、其它电路结构的基本 RS触发器,静态,R
D=0,SD=0时,
若原状态,10 QQ
输出变为,01 QQ
双稳态输入 RD=1,SD=0时若原状态,01 QQ
输出变为:
10 QQ
输入 RD=1,SD=1时输出,00 QQ
10
10
1
1
0
0
RD SD Q
0 00 1 1
1 0 0
1 1 ×
Qn
Qn+1
Q Q
R S
(4-8)
基本触发器的特点总结:
( 1)有两个互补的输出端,有两个稳定的状态。
( 2)有复位( Q=0)、置位( Q=1)、保持原状态三种功能。
( 3) R为复位输入端,S为置位输入端,可以是低电平有效,
也可以是高电平有效,取决于触发器的结构。
( 4)由于反馈线的存在,无论是复位还是置位,有效信号只需要作用很短的一段时间,即,一触即发,。
(4-9)
&c &d
Q Q
&a &b
R SCP时钟信号
R,S为输入控制端一、电路结构:
4.2.2同步 RS触发器:
(4-10)
CP=0时
&c &d
Q Q
DR D
S
&a &b
R SCP
0
1 1
触发器保持原态 1
R S
&c &d
Q Q
&a &b
R SCP
CP=1时
( 1)同步 RS触发器的功能表
CP R S Q
0 φ φ 保持
1 0 0 保持
1 0 1 1 0
1 1 0 0 1
1 1 1 不确定
Q
简化的功能表
R S Q n + 1
0 0 Q n
0 1 1
1 0 0
1 1 不确定
Qn+1
Qn
二、工作原理:
(4-11)
触发器功能的几种表示方法触发器的功能除了可以用功能表表示外,还有几种表示方法:
( 1) 特性方程
( 2) 状态转换图 状态转换图表示触发器从一个状态变化到另一个状态或保持原状不变时,对输入信号的要求 。
( 3) 功能表驱动表是用表格的方式表示触发器从一个状态变化到另一个状态或保持原状态不变时,对输入信号的要求 。
( 4) 波形图触发器的功能也可以用输入输出波形图直观地表示出来 。
(4-12)
R S Q n + 1
0 0 Q n
0 1 1
1 0 0
1 1 不确定
Qn+1
Qn
0 0 0
0 0 1
0
1
0 1 0
0 1 1
1
1
1 0 0
1 0 1
0
0
1 1 0
1 1 1
R S Qn Qn+1
nn QRSQ 1
1 1 1
R
S
Qn
0?RS
( 3)状态转换图:
RS
01
0?0 1?0
10
( 2)特性方程:
(4-13)
RD SDR SC
QQ
Q Q
RD SD
a b
c d
R SCP
平时常为 1
平时常为 1
直接清零端 直接置位端
( 3)逻辑符号:
(4-14)
CP
R
S
Q
Q
Set Reset 使输出全为 1
CP撤去后状态不定例:画出 RS触发器的输出波形
(4-15)
同步触发器存在的问题 —— 空翻由于在 CP=1期间,G3,G4门都是开着的,都能接收 R,S信号,所以,如果在
CP=1期间 R,S发生多次变化,则触发器的状态也可能发生多次翻转 。
在一个时钟脉冲周期中,触发器发生多次翻转的现象叫做 空翻 。
& &
CP
3
G G
& &G G
1 2
QQ
SR
CP
S
R
Q
有效翻转 空翻
(4-16)
&c &d
Q Q
&a &b
R SCP
1
D
三,D型锁存器
(4-17)
4.2.3主从触发器:
一,主从 RS触发器:
1、电路结构:
R S
Q Q
& &
& &
Q Q
R S
& &
& &
'
''
从主
QQ
R SC
CP
QQ
QQ
R SC
CP
1 1
2 2
,,
F主
F从
R S
1
' CP
CP
1
(4-18)
CP静态 CP=0,
CP=1,
主触发器输出 主触发器输出若 Q'=0,Q' =1,R=0,S=1
主触发器工作,Q'=1,Q' =0
从触发器关闭,输出保持原态。
CP动态 CP,1 0 1 0
R S
Q Q
& &
& &
Q Q
R S
& &
& &
''
''
从主
CP
1
CP下跳之前,主触发器工作,把 R、
S
的状态送到主触发器的输出。CP下跳时,从触发器工作,把主触发器的输出送到从触发器的输出。 0 0 0
0 0 1
0
1
0 1 0
0 1 1
1
1
1 0 0
1 0 1
0
0
1 1 0
1 1 1
R S Qn Qn+1
1
0CP
2、工作原理:
(4-19)
1、电路结构:
二,主从 JK触发器:
R S
Q Q
& &
& &
Q Q
R S
& &
& &
''
''
从主
CP
1
K J
0 0 0
0 0 1
0
1
0 1 0
0 1 1
1
1
1 0 0
1 0 1
0
0
1 1 0
1 1 1
R S Qn Qn+1JK
1
0CP
1
0
0
1
Qn
Qn
J K
0 0
0 1
1 0
1 1
Qn+1
2、工作原理:
(4-20)
4、逻辑符号:
3、特性方程:
R S
Q Q
& &
& &
Q Q
K J
& &
& &
''
''
从主
CP
1
n
n
QKR
QJS


nn QRSQ 1
nnn QQKQJ )(
nnn QQKQJ
J KC
QQ
K1 K2C
QQ
J1 J2
nnn QKQJQ 1
(4-21)
CP
J
K
Q
Q
1 2 3 45、波形分析:
R S
Q Q
& &
& &
Q Q
K J
& &
& &
''
''
从主
CP
1
J=1
K=0
Q =Q ' =1
Q =Q ' =0
当 1 0CP 错误状态送 Q,Q 输出。
( 一次变化现象 )
CP=1期间,若 K 0 1 Q ' =0,Q ' =1
即使 K 1 0 Q ',Q '不动
(4-22)
4.2.4边沿触发器:
一,边沿 JK触发器,(利用传输延迟时间)
Sd Rd
1、工作原理:
G4G3
Q Q
J KCP
& &
&
1
G1 G5 &
1
G2G6
① CP=0,G3=G4=1,G1=G2=0
Qn+1=Qn,保持
② CP,
1
0
G1,G2 先于 G5,G6输出,Qn+1=Qn
③ CP
1
0 假设 J=1,K=0
CP下降沿之前,G3=0,G4=1
CP下降沿到来时,G1,G2 首先关闭,G1=G2=0,
G3=0,G5=0,Q=1
G4=1,Q=0
设 Q=0,Q=1
④ 异步置位、复位
(4-23)
CP
J
K
Q
Q
1 2 3 4
主从边沿
Q
Q
nnn QKQJQ 1
J K
0 0
0 1
1 0
1 1
Qn+1
0
1
Qn
Qn
2、功能表:
3、特性方程:
4、逻辑符号:
5、波形分析:
J KC
QQ
RDSD
(4-24)
二,边沿 D触发器:
1、利用 CMOS传输门边沿 D触发器
CP=0,TG1,TG4导通,
TG1
1 1
TG2
TG3
1 1
TG4
CP
CP CP
CP
CP CP
CP
CP
D
Q
QQ'Q'
TG2,TG3截止,Q '=D,Q保持。
CP,0
1
TG1,TG4截止,TG2,TG3导通,Q = Q '=D。
(1)、工作原理:
RD

SD

1
1
(4-25)
D Q
0 0
1 1
n+1
(2)、功能表:
(3)、特性方程:
DQ n 1
(4)、逻辑符号:
CP
D
Q
Q
5、波形分析:
RD SDD C
Q
Q
(4-26)
2、维持阻塞 D触发器:
Q Q
e f
c d
a b
CP
D
& &
& &
& &
RD SD
(4-27)
Q Q
e f
c d
a b
CP
D
0
10
1 1
1 0
1
假设 Q n = 1,D = 0,
Q Q
e f
c d
a b
CP
D
0
10
0
1 1
1 0
保持不变
1
0
1 0
1
0
1 1 1
1
11 1
Q n+1 = D !
原理:
(4-28)
Q Q
e f
c d
a b
CP
D
0
1 1
0
1 0
1
0
输出端保持变化后的新状态
Q Q
e f
c d
a b
CP
D
0
10
1 1
1 0
1
0
1 0
1
1
0
0
1 1
01
1 0
1 1
CP 回到 0 以后:
当 CP 从 0 变为 1 以后,输出 Q才等于 D ! 上升沿翻转
(4-29)
Q Q
e f
c d
a b
CP
D
& &
& &
& &
RD SD0 1
1
1
1
1
0
异步置位、复位功能:
(4-30)
RD SDD C
QQ
J KC
QQ
RDSD
J KC
QQ
符号说明:
CP 1 0
1
0CP
负沿触发正沿触发
CP D Q n+ 1
0? Q n
1? Q n
0 0
1 1
(4-31)
4.3.1触发器的逻辑功能:
§ 4.3 触发器的逻辑功能及其相互转换一,RS功能 触发器:
R S Q n + 1
0 0 Q n
0 1 1
1 0 0
1 1 不确定
Qn+1
Qn
nn QRSQ 1
0?RS
RS
01
0?0 1?0
10
真值表状态方程状态转换图
(4-32)
二,JK功能 触发器:
0
1
Qn
Qn
J K
0 0
0 1
1 0
1 1
Qn+1
D RS
T
T'
nnn QKQJQ 1
激励表:
0 0
0 1
1 0
1 1
Qn Qn+1 J K
功能表:
0?
1
1?
0
JK 1?
00 10?
1
(4-33)
波形分析:
CP
J
K
1 2 3 4
Q
Q
主从
Q
Q
边沿
CP
J
K
1 2 3 4
Q
Q
主从
Q
Q
边沿
0
1
1
1
0
1
1
0
0
0
1
0
(4-34)
三,T功能 触发器:
T Qn+1
0
1
Qn
Qn
nnn QTQTQ 1 T=1,nn QQ 1 T'功能
T 1
00 10
1
四,D功能 触发器:
D Q
0 0
1 1
n+1
D 1
10 10
0
DQ n 1
(4-35)
4.3.2触发器逻辑功能的相互转换:
DQ n 1
二,D JK
一,JK D,RS,T
nnn QKQJQ 1
nnn QTQTQ 1
DQ n 1
nn QRSQ 1
0?RS
KJT
)( nn QQD nn DQQD
KJD
0
1
Qn
Qn
J K
0 0
0 1
1 0
1 1
Qn+1
RS
0
,

JK
JSKR
nnnn QKQJQKQJ
(4-36)
* § 4.4 触发器的动态特性一、基本、同步 RS触发器的动态特性:
1,输入信号宽度
2,传输延迟时间
& G1&G1
QQ
RD SD
tW
tPLH
tPHL
SD
RD
Q
Q
(4-37)
1、建立时间
2、保持时间
3、传输延迟时间
4、最高时钟频率二、主从、边沿 RS触发器的动态特性:
CP
Q Q
D
& &
& &
& &
CP
D
Q
Q
tset
(4-38)
[基本要求 ]
结束
1,熟练掌握 RS,JK,D,T,T′ 功能触发器的逻辑功能、触发方式、和表示方法,正确理解其相互转换。
2.掌握基本触发器的电路结构,了解其他触发器的电路结构。