第9部分触发器.ppt

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1、第9章 触发器,9.1概 述 9.2 基本触发器 9.3 *主从触发器 9.4边沿触发器,内容提要,内 容 提 要,本章讲述数字电路的另外一类基本逻辑电路触发器，介绍基本SR触发器、同步触发器、主从触发器、边沿触发器的电路结构及其工作原理，重点介绍描述触发器逻辑功能的不同方法。,9.1概 述,1、基本特性： (1)它有两个稳定状态，可分别用来表示二进制数码0和1； (2)在输入信号作用下，触发器的两个稳定状态可相互转换，输入信号消失后，已转换的稳定状态可长期保持下来。触发器能够记忆二进制信息，常用作二进制存储单元。 2、工作特点: “不触不发，一触即发”。只有在一定的外部条件的作用下，触发器的

2、状态才会发生变化。,3、逻辑功能的描述：可用特性表、驱动表、特性方程、状态转换图和波形图等。 4、分类：基本SR触发器、同步SR触发器、主从触发器、维持阻塞触发器、边沿触发器等。,触发器是时序逻辑电路(第10章)最基本的存储器件,9.2 基本触发器,9.2.1基本SR触发器,(a)逻辑图 (b)逻辑符号 图9-1 与非门组成的基本S触发器和逻辑符号,(1)电路结构 由两个与非门的输入和输出交叉耦合组成的基本SR触发器如图9-1 (a)所示，图(b)为其逻辑符号。该电路与组合逻辑电路的根本区别在于电路中有反馈线。图为信号输入端上面的“”表示低电平有效。图9-1（b）的图形符号上，用 输入端的小圆

3、圈表示低电平有效。和为输出端，一般情况下 它们是互补输出的。我们将Q1，时，称为触发器的1状态； 将，时，称为触发器的0状态。,现态：是指触发器输入信号( 端和 端)变化前的状态，用表示； 次态：是指触发器输人信号变化后的状态，用 表示。触发器次态 与输入信号和电路原有状态(现态)之间关系的真值表称作特性表。 因此，上述基本触发器的逻辑功能可用表9-1所示的特性表来表示。,概念：,表9-1 与非门组成的基本SR触发器的特性表,(2) 逻辑功能,(a)逻辑图 (b)逻辑符号 图9-2 由或非门组成的基本SR触发器,由或非门组成的基本SR触发器,优点：结构简单 应用：用来消除电路中按键开关的抖动。

4、如图9-3手动微机复位电路。,基本SR触发器的应用,图9-3 微机复位电路,它可以消除按键开关抖动对微机复位的不良影响，保证微机可靠复位。其中，电容器C用于复位延时，使按键开关K松开后，G1门输入端的低电平能够保持一段时间，保证 有足够长的低电平时期，实现微机的可靠复位。该电路还兼有加电后自动复位的功能。,9.2.2 同步触发器,定义：给触发器加一个时钟控制端CP，只有在CP端上出现时钟脉冲时，触发器的状态才能变化。由于时钟脉冲控制的触发器状态的改变与时钟脉冲同步，所以称为同步触发器。,1 同步SR触发器,(a)电路结构 (b)图形符号 图9-4 同步触发器,(2) 逻辑功能,当CP0时，控制

5、门G3、G4关闭，都输出1。这时，不管R端和S端的信号如何变化，触发器的状态保持不变。 当CP1时，G3、G4打开，R、S端的输入信号才能通过这两个门，使基本SR触发器的状态翻转，其输出状态由R、S端的输入信号决定。电路的逻辑功能见表9-2。 由此可以看出，同步SR触发器的状态转换分别由R、S和CP控制，其中，R、S控制状态转换的方向，即转换为何种次态；CP控制状态转换的时刻，即何时发生转换。,(3)触发器功能的几种表示方法, 特性方程。 触发器次态 与输入状态R、S及现态Q之间关系的逻辑表达式称为触发器的特性方程。根据表9-2可画出同步SR触发器 的卡诺图，如图9-5所示。根据卡诺图可得同步

6、SR触发器的特性方程为： (9.1),由表10-2可看出，在=l时，触发器的输出状态不定，为避免出现这种情况，应使SR=0。,表9-2 同步触发器的特性表,图9-5 同步SR触发器的卡诺图 图9-6 同步SR触发器的状态转换图 状态转换图, 驱动表,表9-3 同步SR触发器的驱动表, 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，图9-7所示为同步SR触发器的波形图。 图9-7 同步SR触发器的波形图 图9-8 同步SR触发器的空翻波形,2同步触发器存在的问题-空翻,在一个时钟周期的整个高电平期间或整个低电平期间都能接收输入信号并改变状态的触发方式称为电平触发。由此引起的在一个时钟

7、脉冲周期中，触发器发生多次翻转的现象叫做空翻，如图9-8所示。空翻是一种有害的现象，它使得时序电路不能按时钟节拍工作，造成系统的误动作。 造成空翻现象的原因是同步触发器结构的不完善，可从结构上采取措施，从而克服了空翻现象。,【思考题与练习题】,阐述基本SR触发器的工作原理。 由与非门构成的基本SR触发器和由或非门构成的基本SR触发器有什么不同？,9.3 *主从触发器,主从触发器由两级触发器构成，其中一级直接接收输入信号，称为主触发器，另一级接收主触发器的输出信号，称为从触发器。两级触发器的时钟信号互补，从而有效地克服了空翻。 9.3.1主从SR触发器 (1)电路结构 主从SR出发器的电路结构如

8、图9-9(a)所示，图(b)为它的电路符号，“ ”表示该触发器为主从式。它是由两个同步SR触发器串联组成的，它们的时钟信号相位相反。其中由门 组成的同步SR触发 器为从触发器，由门 组成的同步SR触发器为主触发器。,（a）逻辑图 （b）逻辑符号 图9-9 主从SR触发器,(2) 逻辑功能,当CP1时，CP0，从触发器被封锁，保持原状态不变。这时，G7、G8打开，主触发器工作，接收R和S端的输入信号。 当CP由1跃变到0时，即CP=0、CP1。主触发器被封锁，输入信号R、S不再影响主触发器的状态。而这时，由于CP1，G3、G4打开，从触发器接收主触发器输出端的状态。 由上分析可知，主从触发器的翻

9、转是在CP由1变0时刻（CP下降沿）发生的，CP一旦变为0后，主触发器被封锁，其状态不再受R、S影响，故主从触发器对输入信号的敏感时间大大缩短，只在CP由1变0的时刻触发翻转，因此不会有空翻现象。但仍需遵守约束条件 。,9.3.2 主从JK触发器,SR触发器的特性方程中有一约束条件SR=0，即在工作时，不允许输入信号R、S同时为1。这一约束条件使得SR触发器在使用时，有时感觉不方便。如何解决这一问题呢？我们注意到，触发器的两个输出端Q、Q在正常工作时是互补的，即一个为1，另一个一定为0。因此，如果把这两个信号通过两根反馈线分别引到输入端的G7、G8门，就一定有一个门被封锁，这时，就不怕输入信号

10、同时为1了。这就是主从JK触发器的构成思路. 电路结构 为表示与主从SR触发器在逻辑功能上的区别，以J、K表示两个信号输入端，并把图9-10电路称为主从结构的JK触发器（简称主从JK触发器）。,（ a）逻辑图 （b）逻辑符号 图9-10 主从JK触发器,(2) 逻辑功能,JK触发器的逻辑功能与SR触发器的逻辑功能基本相同，不同之处是JK触发器没有约束条件，在J=K=1时，每输入一个时钟脉冲后，触发器向相反的状态翻转一次。表9-4为JK触发器的特性表。 根据表9-4可画出JK触发器 的卡诺图，如图9-11所示。根据卡诺图可得JK触发器的特性方程为 (9.2),表9-4 主从JK触发器的特性表 表

11、9-5 JK触发器的驱动表,JK触发器的状态转换图如图9-12所示。,图9-11 JK触发器Q*的卡诺图 图9-12 JK触发器的状态转换图,将JK触发器的J端和K端连接在一起作为T输入端的触发器称为T触发器，对照JK触发器的特性方程得到T触发器特性方程：,（a）逻辑图 （b）电路逻辑符号 图9-14 用JK触发器构成的T触发器,T触发器和T触发器,表9-6 T 触发器的特性表,T触发器的状态转换图如图9-15所示。驱动表如表9-7所示。 表9-7 T触发器的驱动表,图9-15 T触发器的状态转换图,.,当T触发器的输入控制端为T=1时，则触发器每输入一个时钟脉冲CP，状态便翻转一次，我们将这

12、种只有翻转功能的触发器称为T触发器。图9-16为T触发器的逻辑电路和符号，触发器的特性方程为： (9.3) （a）逻辑图 （b）电路逻辑符号 图9-16 用JK触发器构成的触发器,【思考题与练习题】,1.什么叫主从式触发器？它的工作特点是什么？ 2.主从式触发器的电路符号用什么符号来表征“主从式”？ 3.主从式触发器和基本SR触发器在电路结构和功能特点上有什么不同？ 4.如何将主从式JK触发器接成T触发器和T触发器。,9.4边沿触发器,定义：边沿触发器只在时钟信号CP的上升沿或下降沿时接收输入信号，使得电路状态发生变换。 优点：克服空翻现象。 分类：维持阻塞结构的边沿触发器、CMOS主从结构的

13、边沿触发器。,1. D触发器的逻辑功能,定义：凡在时钟信号作用下逻辑功能符合表9-8特性表所规定的逻辑功能者，即为D触发器。 D触发器的特性方程为：Q*=D (9.4) D触发器的状态转换图如图9-17所示。驱动表如表9-9所示。 表9-8 D触发器的特性表 表9-9 D触发器的驱动表 图9-17 D触发器的状态转换图,2维持阻塞边沿D触发器的结构及工作原理,工作原理： （1）输入D=1 在CP=0时，G3、G4被封锁，Q31、Q41，G1、G2状态不变。Q5=0，Q3=1，Q6=1。 当CP由0变1时，Q4=0。继而，Q翻转为1，Q翻转为0，完成了使触发器翻转为1状态的全过程。,图9-18

14、维持阻塞边沿D触发器,（2）输入D=0,在CP=0时，G3、G4被封锁，Q31、Q41，G1、G2保持原状态不变。因D=0，Q5=1，G6输入全1，输出Q6=0。 当CP由0变1时，Q3=0，Q翻转为1，Q翻转为0，完成了使触发器翻转为0状态的全过程。 可见，维持阻塞触发器是利用了维持线和阻塞线，将触发器的触发翻转控制在CP上升沿到来的一瞬间，并接收CP上升沿到来前一瞬间的D信号。,例9.2 维持阻塞D触发器如图9-18所示，设初始状态为0，已知输入D的波形图如图9-19所示，画出输出Q的波形图。,解：,在画边沿触发器波形图时，应注意以下两点： （1）触发器输出状态的变化发生在时钟信号的上升沿

15、或下降沿（这里是上升沿）。 （2）判断触发器次态的依据是时钟信号触发沿前一瞬间（这里是上升沿前一瞬间）输入端的状态。,图9-19 例9.2波形图,3触发器的直接置0和置1端,为了实现异步置位、复位功能，引入置1 和置0 信号,如图9-20(a)所示。图（b）为其电路符号。三角号表示边沿触发。,(a) 维持阻塞D触发器的逻辑图 (b)电路符号 图9-20 带有 和 端的维持阻塞D触发器,提醒： 和 的作用主要是用来给触发器设置初始状态，或对触发器的状态进行特殊的控制。在使用时要注意，任何时刻，只能一个信号有效，不能同时有效。,同理亦可构成边沿JK触发器、边沿T触发器等，如图所示。,图9-21上升

16、沿触发的JK触发器 图9-22下降沿触发的T触发器,【思考题与练习题】,1.什么叫边沿触发器？它有什么优点？ 2.边沿JK触发器和主从式JK触发器的逻辑功能是否相同？ 3.写出边沿JK触发器、边沿D触发器、边沿T触发器的电路符号（分上升沿和下降沿），并阐述相应的逻辑功能。 4.图9-20中和两个输入端起什么作用？,小 结,1触发器有两个基本性质： （1）在一定条件下，触发器可维持在两种稳定状态（0或1状态）之一而保持不变 （2）在一定的外加信号作用下，触发器可从一个稳定状态转变到另一个稳定状态。 这就使得触发器能够记忆二进制信息0和1，常被用作二进制存储单元。,触发器输出的次态与输出的现态及输入信号之间的逻辑关系。描写触发器逻辑功能的方法主要有特性表、特性方程、驱动表、状态转换图和波形图等。,2触发器的逻辑功能:,3. 根据逻辑功能的不同，触发器可分为： (1)SR触发器,(2)JK触发器 (3)T 触发器 触发器 触发器 5同一电路结构的触发器可以做成不同的逻辑功能；同一逻辑功能的触发器可以用不同的电路结构来实现；不同结构的触发器具有不同的触发条件和动作特点，边沿触发器逻辑符号中CP 端有小圆圈的为下降沿触发；没有小圆圈的为上升沿触发。,THE END,