数字电路触发器详解PPT资料.ppt

1、3.要注意区分触发器的电路结构和逻辑功能这两个不同的概念。,5.1 概述,广东工业大学 自动化学院,一、触发器的特点,（1）有两个稳定状态（简称稳态），用来表示逻辑 0 和 1。,一个触发器可存储 1 位二进制数码,（2）在输入信号作用下，触发器的两个稳定状态可相互转换（称为状态的翻转）。,（3）输入信号消失后，新状态可长期保持下来，具有记忆功能。,5.1 概述,广东工业大学 自动化学院,二、触发器的分类,按触发方式分,2.按逻辑功能分,三、触发器逻辑功能的描述方法,主要有特性表、特性方程、驱动表（激励表）、状态转换图（状态图）和波形图（时序图）等。,5.2 SR锁存器,广东工业大学 自动化学

2、院,SR（Set-Reset）锁存器（又叫基本RS触发器）是各种触发器构成的基本部件，也是最简单的一种触发器。,锁存器-不需要触发信号，由输入信号直接完成置0或置1操作。,触发器-需要一个触发信号（称为时钟信号CLOCK），只有触发信号有效时，才按输入信号完成置0或置1操作。,广东工业大学 自动化学院,5.2 SR锁存器,一、电路结构与工作原理,1.用或非门组成的锁存器,电路组成,信号输入端,互补输出端,Q和Q为互补输出端，正常工作时，它们的输出状态相反。通常用Q的状态表示触发器的状态，即:,Q=0，Q=1时，称为触发器的“0”态。,Q=1，Q=0时，称为触发器的“1”态。,广东工业大学 自动

3、化学院,5.2 SR锁存器,工作原理,0,a.RD0，SD1时,1,0,0,1,锁存器为“1”态,Q0,Q1,b.RD1，SD0时,1,0,0,0,1,锁存器为“0”态,Q1,Q0,广东工业大学 自动化学院,5.2 SR锁存器,工作原理,0,C.RD0，SD0时,0,1,1,0,锁存器为“0”态,Q1,Q0,0,0,0,锁存器为“1”态,Q0,Q1,若Q=0,0,0,1,若Q=1,1,0,1,0,锁存器的状态保持不变,0,1,0,广东工业大学 自动化学院,5.2 SR锁存器,工作原理,1,d.RD1，SD1时,1,0,0,“禁止”态,Q0,Q0,Q和Q违背互补输出的条件。,当RD和SD同时去掉

4、高电平加低电平时,不允许输入RD=SD=1的信号,即SR锁存器存在约束条件。,0,0,0,0,1,1,1,1,0,0,输出状态不定,触发器次态与输入信号和电路原有状态之间关系的真值表。,广东工业大学 自动化学院,5.2 SR锁存器,特性表（或功能表）,保持,清“0”,置“1”,不允许,SR锁存器存在约束条件。,广东工业大学 自动化学院,5.2 SR锁存器,图形（逻辑）符号,输入没有小圆圈表示高电平有效,置位端或置1输入端,复位端或置0输入端,广东工业大学 自动化学院,5.2 SR锁存器,2.用与非门组成的锁存器,电路组成,特性表（或功能表）,广东工业大学 自动化学院,5.2 SR锁存器,图形（

5、逻辑）符号,置位端或置1输入端,复位端或置0输入端,输入有小圆圈表示低电平有效,广东工业大学 自动化学院,5.2 SR锁存器,波形分析举例,解：,例 设下图中触发器初始状态为 0，试对应输入波形 画出 Q 和 Q 的波形。,保持,初态为 0，故保持为 0。,置 0,保持,Q,置 1,输入有小圆圈表示低电平有效,置0,广东工业大学 自动化学院,5.2 SR锁存器,假设Q的初态为 0，试对应输入波形画出 Q 和 Q 的波形。,a、信号同时存在时，两输出端均为高电平；,b、信号同时撤消时，Q的状态无法确定；,c、信号分时撤消时，Q的状态由输入决定。,0,0,1,1,保持,0,1,0,1,1,0,保持

6、,保持,结论：不允许在两个输入端同时加输入信号:,广东工业大学 自动化学院,5.2 SR锁存器,二、动作特点,直接控制：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（即只要有输入信号，就能作用于电路）。故又称该电路为直接复位、置位锁存器。,广东工业大学 自动化学院,5.2 SR锁存器,三、应用举例,利用SR锁存器的记忆功能可消除机械开关振动引起的干扰脉冲。,干扰脉冲,开关由断开变至稳定闭合的uo波形,广东工业大学 自动化学院,5.2 SR锁存器,A有0就置1,B有0就置0,SD,RD,开关切换到A,开关切换到B,广东工业大学 自动化学院,5.3 电平触发的触发器

7、,在数字系统中，为协调各部分的动作，常常要求某些触发器在同一时刻动作（即改变状态，也称为翻转），这就要求有一个同步信号来控制，这个控制信号叫做时钟信号（Clock），简称时钟，用CLK表示。,电平触发器（也称同步触发器）是其中最简单的一种。,Clock 是一串周期和脉宽一定的矩形脉冲。,具有时钟脉冲控制的触发器统称为时钟触发器，又称钟控触发器。,广东工业大学 自动化学院,5.3 电平触发的触发器,一、电平触发SR触发器（同步SR触发器）,1.电路结构和工作原理,电路组成,SR锁存器,触发信号控制门,工作原理,CLK=0 时，G3、G4被封锁，输入信号 R、S不起作用。SR 锁存器的输入均为 1

8、，触发器状态保持不变。,0,1,1,CLK=1 时，G3、G4解除封锁，将输入信号 R 和 S 取非后送至SR锁存器的输入端。,1,只有在CLK1时，S、R才能起作用,S,R,广东工业大学 自动化学院,5.3 电平触发的触发器,CLK=0，触发器状态保持不变,CLK=1，触发器状态受输入信号控制,SR触发器存在约束条件,2.特性表（或功能表）,保持,置1,置0,广东工业大学 自动化学院,5.3 电平触发的触发器,时钟控制信号,输入没有小圆圈表示高电平有效,3.图形（逻辑）符号,1S,1R,C1,广东工业大学 自动化学院,5.3 电平触发的触发器,解：,例 试对应输入波形画出下图中 Q 端波形。

9、假设触发器的初态为“0”。,Q,0,0,1,0,0,0,0,1,CLK=0 时，触发器状态不变。,CLK=1 时，触发器根据 S、R 取值翻转。,只在CLK=1期间接受输入信号,广东工业大学 自动化学院,5.3 电平触发的触发器,假设触发器的初态为“0”。,0,1,1,0,0,0,0,0,1,1,广东工业大学 自动化学院,5.3 电平触发的触发器,异步输入端（SD、RD）-不受时钟信号（CLK）控制,在某些应用场合，有时需要在时钟CLK到来之前，先将触发器预置成制定状态，故实际的同步SR触发器设置了异步置位端SD和异步复位端RD。,异步置1端,异步置0端,小圆圈表示低电平有效,广东工业大学 自

10、动化学院,5.3 电平触发的触发器,例 试对应输入波形画出下图中 Q 端波形。,解：,原态未知,VCC,RD,0,0,1,0,0,0,0,1,异步置0,广东工业大学 自动化学院,5.3 电平触发的触发器,二、电平触发D触发器（D型锁存器）,1.电路组成,与SR触发器结构相同，只是S=D，R=D，所以只出现S=0，R=1或S=1，R=0的情况。,S,R,5.3 电平触发的触发器,广东工业大学 自动化学院,2.特性表（或功能表）,3.图形（逻辑）符号,保持,置“1”,置“0”,广东工业大学 自动化学院,5.3 电平触发的触发器,解：,例 试对应输入波形画出下图中 Q 端波形（设触发器 初始状态为

11、0）。,1,0,1,0,1,0,CLK=0时，触发器状态不变,CLK=1时，触发器次态跟随 D 信号,初始状态,广东工业大学 自动化学院,5.3 电平触发的触发器,三、电平触发方式的动作特点,（1）只有当CLK变为有效电平时，触发器才能接受输入信号，并根据输入信号将触发器的输出置成相应的状态。,（2）在CLK为有效电平的全部时间里，输入信号的变化都将引起触发器输出状态的变化。,（3）在CLK有效电平期间,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。,电平触发器在 CLK=有效电平 期间，输出发生多次翻转的现象称为空翻。,CLK=1 期间翻转的称正电平触发式；CL

12、K=0 期间翻转的称负电平触发式。,广东工业大学 自动化学院,5.3 电平触发的触发器,1,2,3,空翻,例：,CLK,空翻可能会造成误动作！,广东工业大学 自动化学院,5.4 脉冲触发的触发器,为了避免空翻现象，提高触发器工作的可靠性，希望在每个CLK期间输出端的状态只改变一次，则在电平触发的触发器的基础上设计出脉冲触发的触发器（也称为主从触发器）。,一、主从SR触发器,脉冲触发的SR触发器（即主从SR触发器）是由两个同样的电平触发SR触发器组成。,广东工业大学 自动化学院,5.4 脉冲触发的触发器,1.电路结构和工作原理,电路组成,主触发器,从触发器,CLK,CLK,主触发器与从触发器的结

13、构相同，只是主触发器由CLK控制，而从触发器由CLK 控制。,广东工业大学 自动化学院,5.4 脉冲触发的触发器,1,0,0,1,CLK=1 期间，主触发器接受输入信号，从触发器被封锁，使主从 RS 触发器状态保持不变。,工作原理,广东工业大学 自动化学院,5.4 脉冲触发的触发器,2.特性表,表示输出状态的变化发生在CLK的下降沿,没有CLK时，触发器状态保持不变,有CLK到来时，触发器才改变状态,广东工业大学 自动化学院,5.4 脉冲触发的触发器,3.图形（逻辑）符号,表示延迟输出，即下降沿动作,没有小圆圈表示CLK=1期间接收信号,广东工业大学 自动化学院,5.4 脉冲触发的触发器,例

14、试对应输入波形画出下图中 Q 端波形（设触发器 初始状态为 0）。,CLK=1 时，触发器状态不变。,CLK下降沿到达 时，触发器根据 S、R 取值翻转。,0,0,0,1,1,0,1,1,0,0,初始状态,广东工业大学 自动化学院,5.4 脉冲触发的触发器,二、主从JK触发器,主从SR触发器克服了同步SR触发器（即电平触发的SR触发器）在CLK1期间多次翻转的问题；但在CLK1期间，主触发器的输出仍会随输入的变化而变化，当S=R=1时仍存在不定状态，输入信号仍要遵守SR0（约束条件）。,为了使主从SR触发器在SR1时也有确定的状态，则将输出端 Q 和 Q 反馈到输入端，这种触发器称为JK触发器

15、。实际上这对反馈线通常在制造集成电路时内部已接好。,广东工业大学 自动化学院,5.4 脉冲触发的触发器,1.电路结构和工作原理,电路组成,广东工业大学 自动化学院,5.4 脉冲触发的触发器,工作原理,与SR触发器相比，相当于S=JQ，R=KQ。,当JK=00、01、10时与SR触发器的功能相同；,当JK=11时，相当于S=Q，R=Q。,若Q=0，,Q*=1,若Q=1，,Q*=0,即当JK=11时，Q*=Q,广东工业大学 自动化学院,5.4 脉冲触发的触发器,2.特性表,广东工业大学 自动化学院,5.4 脉冲触发的触发器,2.特性表,广东工业大学 自动化学院,5.4 脉冲触发的触发器,3.图形（逻辑）符号,注：在有些集成触发器中，输入端J和K不止一个，这些输入端是“与”的关系。其逻辑符号为：,或,广东工业大学 自动化学院,5.4 脉冲触发的触发器,例 设触发器初始状态为 0，试对应输入波形画出Q 端波形。,CLK下降沿到达 时，触发器根据 J、K 取值翻转。,1,0,0,1,1,1,0,0,初始