RS触发器学习资料课件.ppt
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1、 本章基本要求本章基本要求 1. 掌握掌握RS 触发器、触发器、JK触发器和触发器和D触发器、触发器、 T触发器、触发器、T触发器的逻辑功能。触发器的逻辑功能。 2. 掌握触发器功能的描述方法:特性表(功能掌握触发器功能的描述方法:特性表(功能表)、特性方程(状态方程、次态方程)、状态转表)、特性方程(状态方程、次态方程)、状态转换图、波形图(时序图)。换图、波形图(时序图)。 3. 理解各种触发器的工作原理,熟悉它们的逻理解各种触发器的工作原理,熟悉它们的逻辑符号及动作特点。辑符号及动作特点。 4. 了解触发器的电路结构及不同功能触发器之了解触发器的电路结构及不同功能触发器之间的相互转换。间
2、的相互转换。 触发器是触发器是具有记忆功能,具有记忆功能,能存储数字信号的基本逻能存储数字信号的基本逻辑单元。辑单元。 触发器具有两个稳定状态触发器具有两个稳定状态,1状态和状态和0状态。状态。 在输入触发信号作用下,两个稳定状态可以相互转在输入触发信号作用下,两个稳定状态可以相互转换(从换(从10或从或从01),并且在触发信号消失后能保持),并且在触发信号消失后能保持信号作用时的稳态不变。信号作用时的稳态不变。 按逻辑功能的不同可分为按逻辑功能的不同可分为RS触发器、触发器、D触发器、触发器、JK触发器、触发器、T 触发器、触发器、T触发器触发器等;等; 按其结构不同可分为按其结构不同可分为
3、基本型基本型、主从型主从型和和维持阻塞型、维持阻塞型、边沿型边沿型等。等。 在触发方式上有在触发方式上有电平触发电平触发、主从触发主从触发和和边沿触发边沿触发等。等。 1. 电路结构与逻辑符号电路结构与逻辑符号 电路结构:由两个与非门电路结构:由两个与非门和反馈线交叉连接而成。和反馈线交叉连接而成。 两个输出端:两个输出端:Q 和和 Q 在正常条件下,在正常条件下,Q 与与 Q 的逻的逻辑状态能保持相反。辑状态能保持相反。 两种稳定状态两种稳定状态:Q = 1,Q = 0 Q = 0,Q = 1 两个输入端:两个输入端:S (Set)和和 R (Reset) S 称为称为直接置位端直接置位端或
4、或直接置直接置“1”端;端; R 称为称为直接复位端直接复位端或或直接置直接置“0”端。端。称为称为置位置位状态或状态或 1 态态;Q 的状态即为触发器的状态。的状态即为触发器的状态。称为称为复位复位状态或状态或 0 态态。2. 工作原理工作原理QG1SRQG2逻逻辑辑符符号号QRSQRSQG1SRG2Q 如不考虑输入信号的作用如不考虑输入信号的作用, 即即 S、 R都接高电平或悬空都接高电平或悬空( S= R = 1) 设触发器的初始状态为设触发器的初始状态为“1”态,态,即即 Q = 1、Q = 0。则触发器的。则触发器的“1”状态可以状态可以自动保持自动保持,形成稳态;,形成稳态; 此时
5、,此时,Q = 0、Q = 1, 即无论触发器的初态为何态即无论触发器的初态为何态 , 触发器置为触发器置为“0”态。态。当脉冲消失后,触发器保持当脉冲消失后,触发器保持“0”态态不变。不变。同理若触发器的初始状态为同理若触发器的初始状态为“0”态,态,即即 Q = 0、Q = 1,触发器也可自动,触发器也可自动保持保持“0”态。可见,态。可见,触发器具有保持原状态不变的功能触发器具有保持原状态不变的功能,这就是它的这就是它的存储或记忆的功能。存储或记忆的功能。 1) S = 1, R = 0 下面分析下面分析 S 、R加输入信号时加输入信号时, 输出与输入的逻辑关系输出与输入的逻辑关系111
6、00101010011QG1SRG2Q1010 1100 此时,此时,Q = 1、Q = 0, 即无即无论触发器的初态为何态,论触发器的初态为何态,触发触发器置为器置为“1”态。态。当脉冲消失后,当脉冲消失后,触发器保持触发器保持“1”态不变。态不变。2) S0, R1 3) S0, R0 当当R端和端和S端端同时加低电平或负脉冲同时加低电平或负脉冲时时, 两个与非门输两个与非门输出出都为都为1, 这不符合这不符合 Q 与与 Q 状态相反的逻辑要求状态相反的逻辑要求, 且当负且当负脉冲消失后脉冲消失后, 触发器将由各种偶然因素决定其最终状态。触发器将由各种偶然因素决定其最终状态。因此这是因此这
7、是不允许出现的状态不允许出现的状态,使用时,使用时应禁止出现应禁止出现。可见,由与非门组成的基本可见,由与非门组成的基本RS触发器触发器在低电平信号在低电平信号作用下作用下, 触发器可以从一个稳态转换到另一个稳态。触发器可以从一个稳态转换到另一个稳态。基本基本 RS 触发器特触发器特性表的简化表示性表的简化表示Q n00101010不定不定11Q n+1SR 置置 0 端端 R 和置和置 1 端端 S 低电平有效。低电平有效。 约束条件约束条件 注意注意3. 逻辑功能的描述方法逻辑功能的描述方法(1) (1) 特性表特性表(真值表)(真值表)000011 触发器触发器状态不定状态不定00101
8、0100 触发器触发器置置 000101101 触发器触发器置置 11111101触发器触发器保持原状态不变保持原状态不变说说 明明Qn+1Q nSR与非门组成的基本与非门组成的基本RS触发器的特性表触发器的特性表禁用禁用 R = S = 0Qn:现态现态(触发信号到来之前的状态触发信号到来之前的状态);Qn+1:次态次态(触发信号到来之后的状态触发信号到来之后的状态)。 由特性表可画出由特性表可画出Q n+1的卡诺图:的卡诺图: RS RS Q Qn 00 01 11 10 00 01 11 10 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 (2)特性方程(状态方)特性方
9、程(状态方程):程): nnQRSQ11 RS(约束条件约束条件) QnRSQn+1说说 明明01110011置置101001100置置001111101保保 持持010000不不 允允 许许(3) 时序图(波形图)时序图(波形图)10111110000011111111000111不定不定Q n00101010不定不定11Q n+1SR 在基本在基本RS触发器中,只要输入信号有变化,就触发器中,只要输入信号有变化,就可可能能直接直接引起触发器动作,使触发器的状态改变,这就引起触发器动作,使触发器的状态改变,这就是基本是基本RS触发器的触发器的动作特点动作特点。 QG1SRG2Q设触发器的设触
10、发器的初态为初态为“0”。 1 1 1 1 (a a)(b b)(a a)逻辑图)逻辑图(b b)逻辑符号)逻辑符号 RSSRG1G24. 由或非门组成的基本由或非门组成的基本RS触发器触发器 RS触发器还可用或非门组成触发器还可用或非门组成, 不同之处不同之处: 一是一是R、S的的位置对换位置对换, 二是二是R、S无反号无反号, 即即输入高电平有效输入高电平有效。 工作原理:工作原理: 当当R=0,S=0时时触发触发器的器的状态保持不变状态保持不变; 当当R=0,S=1时时Q=1, Q=0,触发器,触发器置置1; 当当R=1,S=0时时Q=0, Q=1,触发器,触发器置置0 ; 当当R=1,
11、S=1时,时,Q=0, Q=0,这种状态是,这种状态是不允许不允许出出现的。这就是现的。这就是RS触发器的触发器的约束条件。约束条件。 00100111特特 性性 表表 R S Qn+1 功功 能能 0 0 1 0 0 1 1 1Qn01 不不 变变 置置 0 置置 1不允许不允许由特性表可画由特性表可画Qn+1的卡诺图的卡诺图特性方程特性方程 nnQRSQ10RS 约束条件约束条件 从特性表中可以看出:由于从特性表中可以看出:由于S=R=1时,触发器的时,触发器的状态状态Q=Q=0,所以正常工作时不允许加,所以正常工作时不允许加S=R=1的输入的输入信号,即需遵守信号,即需遵守 SR = 0
12、 的约束条件。的约束条件。RS RS Q Qn n000011110 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 01011010 输输 入入 输输 出出 功能说明功能说明 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 Qn 0 1 不不 定定 保保 持持 置置 0 置置 1 不允许不允许 输入端各自取反,即它们的输入端各自取反,即它们的触发电平相反触发电平相反。其特。其特性表相同,表明它们性表相同,表明它们具有相同的逻辑功能具有相同的逻辑功能。SSRRQn+1注注意意弄清弄清输入信号是输入信号是低电平有效低电平有效还是还是高电高电平有效平有效。逻逻 辑辑 符
13、符 号号QRSQRSQRSQRSS(S)为有效电平时,触发器为有效电平时,触发器直接置位直接置位R(R)为有效电平时,触发器为有效电平时,触发器直接复位。直接复位。两输入端不允许同时出现有效电平。两输入端不允许同时出现有效电平。 驱动表驱动表和和状态转换图状态转换图 根据触发器的现态根据触发器的现态 Q n 和次态和次态Q n+1 的取值来确定的取值来确定输入信号取值的关系表,称为触发器的输入信号取值的关系表,称为触发器的驱动表驱动表,又称,又称激励表激励表。驱驱 动动 表表 Qn Qn+1 R S0 00 11 01 1 0 0 1 1 0 0 nR RS S n+10 01 10 00 0
14、0 00 00 01 10 01 10 00 01 11 11 11 10 01 11 11 10 00 00 00 00 01 11 11 11 11 1状态转换图状态转换图 在状态转换图中,用两个圆圈分别代表触发器在状态转换图中,用两个圆圈分别代表触发器的两种稳定状态,用带箭头的孤线表示状态转换的方的两种稳定状态,用带箭头的孤线表示状态转换的方向,在弧线旁边标注状态转换的条件。向,在弧线旁边标注状态转换的条件。S=1, R=0S=R=0 0S=0, R=1R=01S=0 状态转换图表示触发器从状态转换图表示触发器从一个状态变化到另一个状态或一个状态变化到另一个状态或保持原状态不变时,对输入
15、信保持原状态不变时,对输入信号(号(R、S)提出的要求。)提出的要求。 Qn Qn+1 R S0 00 11 01 1 0 0 1 1 0 0 5. R S 触发器的应用触发器的应用 这是一个简单开关电路,从理论上讲,合上开这是一个简单开关电路,从理论上讲,合上开关关, 输出一个输出一个低电平低电平“0”,但由于机械开关在扳动,但由于机械开关在扳动过程瞬间存在接触抖动,使得过程瞬间存在接触抖动,使得A端电压不能从端电压不能从5V直接跃变到直接跃变到0V,而是会发生多次电压抖动,在几十,而是会发生多次电压抖动,在几十毫秒的时间内产生多个脉冲后才能稳定下来。如果毫秒的时间内产生多个脉冲后才能稳定下
16、来。如果用这种电路产生的信号去驱动数字电路,可能导致用这种电路产生的信号去驱动数字电路,可能导致电路发生误动作。电路发生误动作。 3.3KAS+5V5 VUA0t (a) 开关接触抖动开关接触抖动 要消除上示电路中因开关抖动而产生不止一个要消除上示电路中因开关抖动而产生不止一个输出脉冲的现象,可在开关输出脉冲的现象,可在开关S与输出端与输出端A之间接一个之间接一个基本基本RS触发器。触发器。 当开关当开关S在图示位置时,在图示位置时,A端输出为高电平。端输出为高电平。 在开关在开关S被向下扳动过程中一旦出现低电平,立即被向下扳动过程中一旦出现低电平,立即使触发器的输出使触发器的输出A点跳变到低
17、电平,即使在开关点跳变到低电平,即使在开关S处会处会出现抖动脉冲,但对触发器来说也是无效电平,其状出现抖动脉冲,但对触发器来说也是无效电平,其状态不会发生变化,态不会发生变化,A端会出现边沿陡峭的阶跃信号。端会出现边沿陡峭的阶跃信号。 &3.3K2S+5VA5VUA0t (b) 无抖动开关无抖动开关 在数字电路中为了协调各有关逻辑部件的动作,通在数字电路中为了协调各有关逻辑部件的动作,通常要求各触发器按一定的时间节拍协调动作,即触发器常要求各触发器按一定的时间节拍协调动作,即触发器翻转的状态仍由输入控制端的电平情况决定,但翻转的状态仍由输入控制端的电平情况决定,但翻转的翻转的时刻时刻应由统一的
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