数字电路-第四章-触发器课件.ppt

1、4.1 概述概述时序电路时序电路现时的现时的输出不仅取决于现时的输入输出不仅取决于现时的输入,还还取决于电路原来的状态。也就是说时序电路取决于电路原来的状态。也就是说时序电路能记住电路的原有状态能记住电路的原有状态,这种忆功能是靠这种忆功能是靠“双稳双稳态触发器态触发器”（flip-flop)来实现的，所以在讨论具来实现的，所以在讨论具体时序电路之前，要先介绍触发器。体时序电路之前，要先介绍触发器。flipflop&a&bQQDRDS反馈反馈两个输入端两个输入端两个输出端两个输出端01?010?011?Q00?保持原保持原状态状态不不允允许许记忆功能的实现记忆功能的实现基本基本RS触发器的功能

2、表触发器的功能表Q保持原状态保持原状态0 11 0不允许不允许 QRD SD1 10 11 00 0RDSDdirectlyResetSet1.基本基本 RS触发器触发器是双稳态器件，只要令是双稳态器件，只要令RD=SD=1，触发器即保持原态。稳态情况下，触发器即保持原态。稳态情况下，两输出互补。一般定义两输出互补。一般定义Q为触发器的状态。为触发器的状态。2.在控制端加入负脉冲，可以使触发器状态变化。在控制端加入负脉冲，可以使触发器状态变化。SD端加入负脉冲，使端加入负脉冲，使Q=1，SD称为称为“置位置位”或或“置置1”端。端。RD端加入负脉冲，使端加入负脉冲，使Q=0，RD称称为为“复位

3、复位”或或“清清0”端。端。小结小结&a&bQQDRDSQ保持原状态保持原状态0 11 0不定状态不定状态 QRD SD1 10 11 00 01 基本基本 RS触发器触发器 4.2 触发器的基本形式触发器的基本形式2 同步同步 RS触发器（触发器（时钟时钟RS)&c&dQQDRDS&a&bRSCP时钟信号时钟信号直接置直接置0或置或置1&c&dQQDRDS&a&bRSCPCP=0时时011触发器保持原态触发器保持原态CP=1时时1RS&c&dQQDRDS&a&bRSCP简化的功能表简化的功能表R S Qn+1 0 0 Qn 0 1 1 1 0 0 1 1 不不确确定定 Qn+1-下一状态（下

4、一状态（CP过后）过后）Qn-原状态原状态RDSDRSCQQ逻辑符号逻辑符号Qn+1=S+RQnRS=0特性方程特性方程疑团阵阵疑团阵阵例：例：画出画出RS触发器的输出波形触发器的输出波形。CPRSQQSet使输出全为使输出全为1CP撤去后撤去后状态不定状态不定Reset电平触发电平触发触发器的触发器的计数状态计数状态空翻空翻&c&dQQ&a&bCPRS01001T触发器触发器100101110假设起始假设起始Q=010&c&dQQ&a&bCP101010空翻空翻 电平触发的触发器在接成计数状态时电平触发的触发器在接成计数状态时会产生会产生空翻空翻现象现象(即即CP=1期间，输出期间，输出状态

5、翻转若干次，因而不能正常计状态翻转若干次，因而不能正常计数。数。)。克服空翻现象的方法之一是克服空翻现象的方法之一是:采用主从采用主从触发方式。触发方式。注意注意R2S2CF从从QQCPQQCPR1S1CF主主QQ反相，不能反相，不能同时工作同时工作主从触发方式主从触发方式T 触发器的电路结构触发器的电路结构互补脉冲互补脉冲主从触发方式主从触发方式T 触发器的工作原理触发器的工作原理10F主打开主打开F从从关闭关闭输出反输出反馈到馈到F主主R2S2CF从从QQCPQQCPR1S1CF主主QQQQDRDSRSCP01F主主输出输出送到送到F从从CPF主主关闭关闭F从从打开打开0R2S2CF从从Q

6、QQQCPR1S1CF主主QQQQDRDSRSCP综合上述分析，综合上述分析，主从触发器来一个主从触发器来一个CP 只能翻转一次。只能翻转一次。前沿处，输前沿处，输出交叉反馈出交叉反馈到到F主主。后沿处，输后沿处，输出传递到出传递到F从从翻转完成。翻转完成。CPRDSDCQQCP边沿边沿处翻转处翻转CP负沿负沿处翻转处翻转逻辑符号：逻辑符号：时序图：时序图：QCP3.T触发器触发器R2S2CF从从QQR1S1CF主主QQCPQQCPTT=0时时CP不起作不起作用，不计数；用，不计数；T=1时与时与T相同。相同。QQDRDSRSCPT 0 1 nQnQ1nQ 功能表功能表RDSDCQQT逻辑符号

7、逻辑符号:时序图：时序图：CPQT特性方程特性方程nnnQTQTQ 14.JK触发器触发器QQR2S2CF从从QQR1S1CF主主CPQQCPKJJK触发器的触发器的功能最完善，功能最完善，有两个控制有两个控制端端J、K。JK触发器的工作原理：触发器的工作原理：=0=0被封锁被封锁保持原态保持原态J=K=0时：时：R2S2CF从从QQR1S1CF主主CPQQCPKJQQDRDSRSCP=1=1相当于相当于T触触发器发器T=1R2S2CF从从QQR1S1CF主主CPQQCPKJJ=K=1时：时：QQDRDSRSCP=0=1 Qn=0时时01Qn+1=11J=1，K=0时：时：分两种情况分两种情况

8、（Q=0,Q=1）R2S2CF从从QQR1S1CF主主CPQQCPKJQQDRDSRSCP=0=1 Qn=1时时1000F主主被封被封保持原态保持原态Qn+1=1R2S2CF从从QQR1S1CF主主CPQQCPKJJ=1，K=0时时QQDRDSRSCP=1=0Qn+1=0同样原理：同样原理：J=0，K=1时：时：R2S2CF从从QQR1S1CF主主CPQQCPKJQQDRDSRSCPJ K Qn+1 0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 1 1 nQ功能表功能表逻辑符号逻辑符号RDSDCQQKJnQ00 00 11 01 10001111Qn01nQ特性方程特性方程Qn+1=J +KnQnQ时

9、序图时序图JQCPKJQ 保持保持T5.D触发器触发器R2S2CF从从QQR1S1CF主主Q Q CPQQCPDQn+1=J +KnQnQ主从触发方式在功能表中一般用主从触发方式在功能表中一般用“”表示。表示。CPDQn+10011主从型主从型D触发器功能表触发器功能表逻辑符号逻辑符号CQQD特性方程特性方程DQn 1小结：小结：从逻辑功能来看：从逻辑功能来看：1.基本基本RS触发器触发器2.同步同步RS触发器触发器3.T和和T触发器触发器4.JK触发器触发器5.D触发器触发器逻辑符号逻辑符号功能表功能表特性方程特性方程从电路结构及触发方式来看从电路结构及触发方式来看:基本基本RS触发器触发器

10、直接置位复位直接置位复位加上时钟脉冲来同步加上时钟脉冲来同步难於协调工作难於协调工作电平触发电平触发有空翻有空翻主从型结构主从型结构主从触发主从触发不允许在不允许在CP=1期间有干扰，期间有干扰，否则可能产生误动作否则可能产生误动作。维阻型结构维阻型结构边沿触发方式边沿触发方式以主从触发的以主从触发的D触发器为例：触发器为例：CPDQ干扰干扰t1t2正确的输正确的输出波形出波形假设在假设在CP=1期间期间 D有一干扰有一干扰主从型的主从型的D触发器的触发器的输出波形如何？输出波形如何？CPDQt1t2Q R2S2CF从从QQR1S1CF主主Q Q CPQQCPD第一个第一个CP到来时，到来时，

11、Q 翻转。翻转。1CPDQt1t2Q 第一个第一个CP的下降沿，的下降沿，Q翻转，翻转，输出反馈到输出反馈到F主主的输入。的输入。1010R2S2CF从从QQR1S1CF主主Q Q CPQQCPDCPDQt1t2Q 由于由于S1=0，t1时刻时刻Q 翻转为翻转为0。10100R2S2CF从从QQR1S1CF主主Q Q CPQQCPDCPDQt1t2Q t2时刻时刻Q 会再变会再变为为1 吗？吗？10100R2S2CF从从QQR1S1CF主主Q Q CPQQCPDCPDQt1t2Q 1010010由于由于D=1,所以所以F主主被封。被封。D变为变为1后，后，Q 并不翻转为并不翻转为1。R2S2C

12、F从从QQR1S1CF主主Q Q CPQQCPD！CPDQt1t2Q 1010010第二个第二个 CP的下降沿，的下降沿，F从按从按F主的输出翻转。主的输出翻转。01R2S2CF从从QQR1S1CF主主Q Q CPQQCPD由于由于D在在CP=1期间有干扰，便产生了错误的期间有干扰，便产生了错误的输出。因此，主从触发器不允许在输出。因此，主从触发器不允许在CP=1期间有期间有干扰，否则可能产生误动作。干扰，否则可能产生误动作。CPDQt1t2Q 边沿触发方式边沿触发方式为了免除为了免除CP=1期间输入控制电平不许改变期间输入控制电平不许改变的限制，采用的限制，采用边沿触发边沿触发方式。其特点是

13、：触发方式。其特点是：触发器只在时钟跳变时刻发生翻转，而在器只在时钟跳变时刻发生翻转，而在CP=1或或CP=0期间，控制端的任何变化都不影响输出。期间，控制端的任何变化都不影响输出。如果翻转发生在上升沿就叫如果翻转发生在上升沿就叫“上升沿触发上升沿触发”或或“正边沿触发正边沿触发”。如果翻转发生在下降沿就。如果翻转发生在下降沿就叫叫“下降沿触发下降沿触发”或或“负边缘触发负边缘触发”。下面以。下面以边缘触发的边缘触发的D触发器为例讲解。触发器为例讲解。&e&fQQ&c&d&a&bDCP设原态设原态Q=0，并设，并设D=1。1CP=0期间：期间：(1)c、d被锁，被锁，c、d的输出均为的输出均为

14、1。00110输出保持原状态输出保持原状态不变不变1(2)c=1、d=1反馈到反馈到a、b的输入，的输入，a、b输出输出为为0、1。001111010&e&fQQ&c&d&a&bDCPCP=0期间：期间：CP正沿到达时正沿到达时:c、d开启，使开启，使c=1，d=0。11110110Q翻转为翻转为101&e&fQQ&c&d&a&bDCP&e&fQQ&c&d&a&bDCPCP正沿过后：正沿过后：d=0将将c封锁封锁,并使并使b=1，维持，维持d=0。11001因此以后因此以后CP=1期期间间D的变化不影的变化不影响输出。响输出。001维持线维持线阻塞线阻塞线CP D Qn+1 0 Qn 1 Qn

15、 0 0 1 1 边沿触发的边沿触发的D触发器功能表触发器功能表正沿触发正沿触发CQQ正沿正沿触发触发DCPDQQCPD触发器的输出波形触发器的输出波形D Qn+1 0 0 1 1 简化的功能表简化的功能表特性方程特性方程DQn 1DCQQ负沿负沿触发触发CQQ正沿正沿触发触发DCIQQCIQQ正电位触发正电位触发负电位触发负电位触发小结小结:触发方式在逻辑符号中的表示触发方式在逻辑符号中的表示CIQQ负沿触发负沿触发CIQQ正沿触发正沿触发1.2.3.QCIQQQCIQQCI主从型正沿触发主从型正沿触发主从型负沿触发主从型负沿触发CPCP?(-:*在应用触发器时，要特别注意触发形在应用触发器

16、时，要特别注意触发形式，否则很容易造成整个数字系统工式，否则很容易造成整个数字系统工作不正常。作不正常。*边沿触发抗干扰能力强，且不存在边沿触发抗干扰能力强，且不存在空翻，应用较广泛。空翻，应用较广泛。一、一、JK触发器转换成触发器转换成D触发器触发器CQQKJD CP4.3 触发器逻辑功能的转换触发器逻辑功能的转换二、二、JK触发器转换成触发器转换成T触发器触发器CQQKJTCP三、三、D触发器转换成触发器转换成T 触发器触发器CQQDCP4.4 应用举例应用举例例：例：四人抢答电路。四人抢答电路。四人参加比赛，每人一个按四人参加比赛，每人一个按钮，其中一人按下按钮后，相应的指示灯亮。钮，其

17、中一人按下按钮后，相应的指示灯亮。并且，其它钮再按下并且，其它钮再按下,不起作用。不起作用。电路的核心是电路的核心是74LS175四四D触发器。它触发器。它的内部包含了四个的内部包含了四个D触发器，各输入、触发器，各输入、输出以字头相区别，管脚图见下页。输出以字头相区别，管脚图见下页。CLRD CPQQCLRD CPQQCLRD CPQQCLRD CPQQ1QQ11D2QQ22DGND4QQ44D3QQ33D时钟时钟清零清零USC公用清零公用清零公用时钟公用时钟74LS175管脚图管脚图+5V1Q1Q2Q2Q3Q3Q4Q4QD1D2D3D4 CLRCP赛前先清零赛前先清零0输出为零输出为零发光管不亮发光管不亮CP&1&2&2清零清零1Q1Q2Q2Q3Q3Q4Q4QD1D2D3D4 CLRCP+5V1反相端都为反相端都为11开启开启CP&1&2&2清零清零1Q1Q2Q2Q3Q3Q4Q4QD1D2D3D4 CLRCP+5V若有一按钮被按下，若有一按钮被按下，比如第一个钮。比如第一个钮。=1=00被封被封这时其它按钮被这时其它按钮被按下也没反应。按下也没反应。0CP&1&2&2清零清零第四章第四章 结束结束 数字电子技术数字电子技术