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第五章 集成触发器

§1 基本 RS 触发器 §2 同步 RS 触发器 §3 主从触发器 §4 边沿触发器 §5 不同功能触发器间的转换. 第五章 集成触发器. 主要内容. 基本概念. 触发器： 是具有记忆功能的基本逻辑单元，一个触发器能够 存贮一位二值信号。. 触发器输出： ① 有两种可能的状态： 0 、 1 ； ② 输出状态在触发信号作用之下可以发生转变。 ③ 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；. 记忆： 有外触发时 , 触发器状态改变 ; 触发信号撤除 , 维持状态不变 。. 触发器分类：.

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第五章 集成触发器

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Presentation Transcript

  1. §1 基本RS触发器 §2 同步RS触发器 §3 主从触发器 §4 边沿触发器 §5 不同功能触发器间的转换 第五章 集成触发器 主要内容

  2. 基本概念 触发器：是具有记忆功能的基本逻辑单元，一个触发器能够 存贮一位二值信号。 触发器输出： ①有两种可能的状态：0、1； ②输出状态在触发信号作用之下可以发生转变。 ③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； 记忆：有外触发时,触发器状态改变; 触发信号撤除,维持状态不变。

  3. 触发器分类： 按结构分： 按功能分： 基本RS触发器 钟控RS触发器 主从触发器 边沿触发器 RS触发器 JK触发器 D触发器 T触发器 T´触发器 按触发方式分： 电平触发 脉冲触发 边沿触发

  4. §1 基本RS触发器 基本RS触发器，又称RS锁存器，是各种触发器电路中结构形式最简单的一种，也是各种复杂电路结构触发器的基本组成部分。 一、电路结构 由两个与非门首尾相接，交叉耦合构成。

  5. 在触发器中，通常用Q的状态表示触发器的状态，即:在触发器中，通常用Q的状态表示触发器的状态，即: 为触发器的0状态； 为触发器的1状态。 S R 也可由或非门构成RS触发器

  6. 二、工作原理 & & G1 G2 ①若原状态： 输入RD=1, SD=1时 输出： 保持原态 0 1 1 0 1 0 1 1

  7. & & G2 G1 输入RD=1, SD=1时 ①若原状态： 输出： 保持原态 ②若原状态： 输出： 保持原态 1 0 1 0 0 1 1 1

  8. & & G1 G2 ①若原状态： 输入RD=0, SD=1时 输出： 保持原态 1 0 1 0 1 0 0 1

  9. & & G2 G1 ① 若原状态： 输入RD=0, SD=1时 输出： 保持原态 ②若原状态： 输出： 1 0 1 0 1 0 0 1

  10. & & G1 G2 输入RD=1, SD=0时 ①若原状态： 输出： 1 0 0 1 0 1 0 1

  11. & & G1 G2 输入RD=1, SD=0时 ①若原状态： 输出： ②若原状态： 输出： 保持原态 0 1 0 1 1 0 1 0

  12. 1 1 & & G1 G2 0 0 1.当RD=SD=0时, Q = Q = 1 违背互补输出的条件, 故不允许RD=SD=0同时输入。 2.当RD=SD=0同时变为1时，翻转快的门输出变为0， 另一个维持为1,不得翻转。 输入RD=0, SD=0时 不论原态如何，输出全是1

  13. RD 触发，Q=0，Q=1。在RD =0信号消失后，电路保持0状态不变。RD 端称为置0输入端或复位端。 SD 触发，Q=1，Q=0。在SD =0信号消失后，电路保持1状态不变。SD 端称为置1输入端或置位端。 Q=Q=1，不是定义的1状态和0状态。而且 RD 、SD同时回到1以后，无法确定触发器是1状态还是0状态。因此，正常工作时，输入信号应遵守RD+ SD =1的约束条件，即不允许输入RD =SD =0的信号。 基本RS触发器小结 电路维持原状态不变。

  14. 基本触发器的真值表 1 1 不变 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 不定 约束条件:RD+ SD =1 注： ⑴ 称触发器的新状态或次态为Qn+1； ⑵ 称触发器的原状态或初态为Qn。 三、动作特点 输入信号直接加在输出门上，在输入信号全部作用时间内，都能直接改变输出端的状态。故又称基本RS触发器为直接复位、置位触发器。为电平触发方式。

  15. §2 同步RS触发器 在数字信号系统中，为协调各部分的动作，常常要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才按输入信号改变状态。通常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cp表示。这种受时钟信号控制的触发器称为时钟触发器、钟控RS触发器、同步RS触发器。

  16. 一、电路结构 Q Q & & G1 G2 C1 1R 1S Q Q G3 G4 & & R S R cp S cp 由G1、G2组成基本RS触发器,由G3、G4组成输入控制(导引)电路。 cp控制翻转时间，R、S决定翻转状态。

  17. 二、工作原理 Q & & G1 G2 Q G3 G4 & & R S 1 1 cp 0 1 cp=0时， 3、4门被封锁，R、S不会影响输出状态，故触发器 维持原状态不变。 cp=1时， R、S信号通过G3、G4反相加到基本RS触发器上，使 触发器状态跟随输入信号状态的变化而改变。 基本RS触发器

  18. RDSD=11 RDSD=10 RDSD=01 RDSD=00 功能说明 R S Qn+1 0 0 0 1 1 0 1 1 Q 1 0 d 不变 置 1 置 0 不定 真值表 约束条件 R•S=0 三、动作特点 cp=1的全部时间内，R、S变化都将引起触发器状态变化。为电平触发方式。

  19. 四、功能描述方法 Qn+1 =S + RQn R•S=0 R S Qn+1 功能说明 不变 置 1 置 0 不定 Q 1 0 d 0 0 0 1 1 0 1 1 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 RS 00 01 11 10 Qn d 0 1 0 01 1 1 d 0 1.特性表 触发器真值表不直观，若将 Qn称为状态变量，作为一个变量列入真值表，就得到触发器的特性表（或功能表）。 同步RS触发器特性表 2.特性方程 利用约束条件求特性方程

  20. 3.激励表 Qn Qn+1 R S 0 0  0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0  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 根据状态变化要求,找出输入信号(激励信号)规律 特性表

  21. Qn Qn+1 R S 0 0  0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0  独立状态——有标号的圈表示 转移方向——现态次态 转移条件——输入条件 4.状态转换图 三要素 R=0 S=1 R= S=0 R=0 S= 0 1 R=1 S=0

  22. 5 波形图 Reset 不变 Set R S 功能说明 Q(n+1) 0 0 0 1 1 0 1 1 Q 1 0 d 不变 置 1 置 0 不定 R=0 S=1 R= S=0 R=0 S= 0 1 R=1 S=0 使输出全为1 CP R CP撤去后 状态不定 S Q

  23. 说明： （1）为了适应单端输入信号的场合,有时把同步RS触发器作成S=D、R=D的形式，称为D锁存器。Qn+1 =D。如74LS75为4D锁存器。 & & Qn+1 =S + RQn =D＋DQn =D G2 G1 & & G4 G3 输入端 CP 控制端 满足R•S=0 D

  24. 功能表 波形图 CP D Q

  25. 说明(续) （2）cp=1期间,若输入信号多次发生变化，则触发器状态将多次翻转，从而降低了电路的抗干扰能力。作为计数使用时，将发生空翻。 CP D Q （3）基本RS触发器和同步RS触发器的不足: ①输入有约束条件,②存在空翻现象。

  26. §3 主从触发器 Q F从 F主 R1 R2 S1 S2 C C G1 G2 & 从触发器 & & & & & & & 1 G3 G4 CP Q/ R S Q/ G5 G6 G9 主触发器 G7 G8 R S 一、主从RS触发器 1.电路结构：由两个相同的同步RS触发器组成，cp相位相反。 Q CP

  27. 2.工作原理 （1）cp Q Q G1 G2 & G3 G4 CP Q/ Q/ G5 G6 & & & & & & 1 & G9 G7 G8 R S CP 从：cp=0 设原态Qn=0 1 0 主：cp=1， 7、8门打开，可以翻转，由R、S决定。 如 R=0，S=1→ Q'=1； 0 0 1 1 3、4门被封锁 ，维持原状态不变， Q=0。 称上升沿存贮准备阶段。 0 1

  28. Q Q G1 G2 & G3 G4 CP Q/ Q/ G5 G6 & & & 1 & & & & G9 G7 G8 R S CP 从：cp=1 （2）cp (Q'=1) 1 0 0 1 主：cp=0 7、8门被封锁，隔断主触发器与 R、S的联系。使Q'=1维持不变； 1 0 1 3、4门打开，可以翻转，决定于 R(Q‘)、S(Q‘)，则Qn+1= Q'=1， 称下降沿触发翻转阶段。 0 0 1 (3)cp=0期间: ①主触发器与R、S无联系，即R、S变化不能使Q’变化。 ②从触发器翻转成主触发器的状态，即Qn+1= Q’。 Q’不变，Qn+1 = Q’ 后亦不再变，故一个脉冲，只能翻转一次，无空翻现象。

  29. 说明: （1）主从结构RS触发器，完成RS触发功能，与同步RS触 发器一样仍有约束 R*S=0。 （2）主从RS触发器为脉冲触发。 准备；翻转。 （3）集成触发器多有异步输入端 （74LS71）。

  30. 二、主从JK触发器 Q Q 将从触发器的Q、Q 端作为一对附加控制信号，接回到输入端。功能上不同与RS触发器，故用J、K表示信号输入端，称主从J、K触发器。 G1 G2 & G3 G4 Q/ Q/ G6 G5 G9 G7 G8 & & & & 1 & & & CP R S S＝J Q 功能更完善，且R=S=1时，触发器状态也确定的一种触发器。 1、结构特点 R→ K，S→ J R S R＝K Q K J

  31. 2、工作原理 Q Q G1 G2 & G3 G4 Q/ Q/ G6 J=1，K=0时，相当R=0，S=Q， Qn=0时，RS=01→Qn＋1→1 Qn=1时，RS=00→Qn＋1＝1 G5 R S 功能说明 Q(n+1) G9 G7 置1 G8 0 0 0 1 1 0 1 1 Q 1 0 d 不变 置 1 置 0 不定 & & & & 1 & & & R S CP K J J=1，K=1时，相当R=Q，S=Q， Qn=0时，RS=01→Qn＋1→1 Qn=1时，RS=10→Qn＋1→0 此时，Q状态在cp作用下，交替翻转，称为计数翻转， Qn＋1=Qn。 S＝J Q R＝K Q J=K=0时，相当R=0，S=0，维持原态不变 J=0，K=1时，相当R=Q，S=0， Qn=0时，RS=00→Qn＋1＝0 Qn=1时，RS=10→Qn＋1→0 置0

  32. 真值表 ： 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 JK 00 01 11 10 Qn J K Qn+1 0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 1 1 Qn 01 1 1 1 1 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 特征表： 3、功能描述 （1）特征表和特征方程 特征方程：

  33. (2)驱动表 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 Qn Qn+1 J K 0 0 0 × 0 1 1 × 1 0 × 1 1 1 × 0 (3)状态转换图 J= 1，K=× J=0 K=× J=× K=0 0 1 J=× ，K= 1

  34. (4)时序图 J=1 K= J=0 K= J= K=0 0 1 J= K=1 翻转 置0 保持 置1 置0 cp J K Q主 Q＝Q从

  35. 4、一次变化 1 0 CP Q Q J K Q=0时，J：0 →1 Q=1时，K：0 →1 G1 G2 & Q/ Q G3 G4 Q/ Q/ G6 G5 分析:因为Q、Q引回7、8门输入端，必然 封锁一个门，设Q=0，封锁7门。 1 G9 G7 G8 0 1 & & & & & & 1 & CP K J 故当cp为时，Q翻成Q＝Q’＝1的错误状态。 t1 t2 (1)cp=1期间J、K不能变化，否则可能产生误动作。只有两种情况会产生错误： 此时，Q’会变化吗 ？ 0 1 0 1 (2)一次变化(错翻一次,不再恢复)： JK＝10，置1 JK＝11,翻转 只会发生1次变化 t1时刻，如J:0→1，会使Q’=1。 ＝1 t2时刻，如J:1→0, Q’维持为1,不再变化。 自行分析:Cp＝1期间,如Q＝1,而K由0→1时的过程。

  36. 说明 Q Q G1 G2 & G3 G4 Q/ Q/ G6 G5 G9 G7 G8 & & & & & & & 1 CP K J 无论cp状态如何,直接作用

  37. 说明（续） : Q Q G1 G2 & G3 G4 Q/ Q/ G6 G5 G9 G7 G8 & & & & & & & 1 CP K J 1 0 1 1 0 1 0 作用原理： 1 0 异步置1,自行分析。

  38. Q Q C1 1K 1J K J cp 说明（续）: (2) 有些集成电路产品中，输入端有多个，如J1、J2、J3 和K1、K2、K3等，则J=J1*J2*J3，K= K1* K2*K3。 时钟 输入端 符号： 低电平 有效 下降沿 翻转

  39. 5、动作特点 (1)触发器翻转为两步动作， cp=1期间主触发器接收输入信号，被置成相应状态， 从触发器维持不变； 在cp 时刻，触发器翻转成主触发器状态。 (2)主触发器本身仍是一个同步RS触发器，故在cp=1期 间输入信号对主触发器起控制作用。 主从JK触发器已克服了空翻和输入的约束条件， 但仍存在一次翻转的缺陷。

  40. §4 边沿触发器 边沿触发器即利用cp边沿触发的触发器，也就是触发器的次态仅取决于cp信号的上升沿 (↑)或下降沿 (↓)到达时刻输入信号的状态。 主要有： ①维持阻塞边沿触发器 ； ②利用各门电路传输延迟时间的不同构成边沿触发器； ③利用CMOS传输门的边沿触发器； ④利用二极管进行配置的边沿触发器等。

  41. Q Q C1 1K 1J K J cp 一、边沿JK触发器(74LS112) ⑴自学工作原理（了解）。 ⑵原理提示: ①由或非门G1,G2和与非门G4,G5构成基本触发器。 ②与非门G7,G8构成触发引导门,且G7,G8 的延迟时间 大于基本触发器的翻转时间。 ③下降沿触发。 利用各门电路传输延迟时间的不同构成的边沿触发器 ⑶符号

  42. Q Q G1 G2 维0线 维1线 阻0线 G3 G4 CP & & & & & & G5 G6 阻1线 D 二、维持阻塞D触发器 维持阻塞结构的触发器形式较多，有对称、非对称之分；有维持阻塞RS触发器和维持阻塞D触发器等。 1、电路结构 6与非门组成对称形式， 其中1、2、3、4、为同步触发器， 集成芯片如74LS74。 2、工作原理

  43. & & G1 G2 1 1 维0线 阻0线 & & G4 G3 维1线 cp 阻1线 & & G5 G6 D 设原态Q=0，并设D=1 0 ①CP=0期间,G3=G4=1 0 0 1

  44. & & G1 G2 1 1 维0线 阻0线 & & G4 G3 维1线 cp 阻1线 & & G5 G6 D 设原态Q=0，并设D=1 0 ① CP=0期间,G3=G4=1 ② G3=G4=1反馈到 G5，G6的输入， G5＝1、G6＝0 0 1 0 0 1 0 1 1

  45. & & G1 G2 1 1 维0线 阻0线 & & G4 G3 维1线 cp 阻1线 & & G5 G6 D 设原态Q=0，并设D=1 0 1 0 ① CP=0期间,G3=G4=1 ② G3=G4=1反馈到 G5，G6的输入， G5＝1、G6＝0。 0 1 ③ CP正沿到达时 G3G4开启，使 G3=0，G4=1。 ④ Q翻转为1 0 →1 1 0 0 →1 1 1 1

  46. & & G1 G2 1 1 维0线 阻0线 & & G4 G3 维1线 cp 阻1线 & & G5 G6 D 设原态Q=0，并设D=1 1 0 0 ① CP=0期间,G3=G4=1 ② G3=G4=1反馈到 G5，G6的输入， G5＝1、G6＝0。 0 1 ③CP正沿到达时 G3G4开启，使 G3=0，G4=1。 0 ④Q翻转为1 1 1 1 ⑤ CP正沿过后，G3=0 将G4封锁,并使 G5=1，维持G3=0。 0 ⑥因此以后CP=1期间D 的变化不影响输出。 1

  47. (1)cp=0，3、4门被封锁，触发器维持原状态不变 (2)cp 时刻，触发翻转，状态由D决定，Qn+1=D。 (3)翻转后，在cp＝1期间，靠4条反馈线（维持、阻塞线） 维持新状态，无空翻。 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. 边沿触发抗干扰能力强，且不存在空翻，应用较广泛。 其它情况（D＝0）时的翻转以及异步清0、异步置1的工作原理，请大家自己分析。 工作原理小结: 说明:

  48. Q Q C1 1D 上升沿触发 D cp 边沿D触发器功能表 符号 异步置1端 异步清0端 无圈“○”,上升降沿翻转

  49. 3、功能描述 Qn DQn+1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 Qn Qn+1 D 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 (1)特征表和特征方程 特征表： (3)状态转换图 特征方程: Q n+1=D D=1 (2)驱动表 D=0 D=1 0 1 D=0

  50. 异步清0 异步置1 Q Q C1 1D 转1 变0 变0 转0 变0 cp D (4)时序图 (设原态Q=1) CP Q n+1=Dn D Q

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