第四章触发器

第四章触发器 • 4.1 概述 • 4.2 触发器的电路结构与动作特点 • 4.3 触发器的逻辑功能及其描述方法 • 4.4 触发器逻辑功能的转换

4.1 概述 • 组合逻辑电路在任一时刻的输出信号仅仅与当时的输入信号有关；而时序逻辑电路在任一时刻的输出信号不仅与当时的输入信号有关，而且与电路原来的状态有关。 • 从结构上看，组合逻辑电路仅由若干逻辑门组成，没有存储电路，因而无记忆能力；而时序逻辑电路除包含组合电路外，还含有存储电路，因而有记忆功能。 • 组合逻辑电路的基本单元是门电路；时序逻辑电路的基本单元是触发器。

触发器的基本特点 • 具有两个能自行保持的稳定状态，用来表示逻辑状态的0和1，或二进制数的0和1。 • 根据不同的输入信号可以置成1或0状态。 • 在输入信号消失以后，能将获得的新状态保存下来。

按动作特点分： 基本RS触发器同步RS触发器主从触发器边沿触发器按功能分： RS触发器 JK触发器 D触发器 T触发器触发器的分类

Q Q ＆＆ G2 G1 R S 4.2触发器的电路结构和动作特点 4.2.1 基本RS触发器的电路结构与动作特点 1、电路结构两与非门构成 “有0出1，全1为0” 低电平有效逻辑电路

Q Q ＆＆ G2 G1 R S 逻辑表达式 Qn 现态 Qn+1 次态

Q=1， Q=0 ，“1”态 Q=0， Q=1 ，“0”态翻转： “0”态→“1”态或“1”态→“0”态

Q Q ＆＆ G2 G1 R S Qn=1 Qn=0 Qn+1=1 Qn+1=0 1 0 S=0，R=1，Qn+1=1， Qn+1=0，置“1”

Q Q ＆＆ G2 G1 R S Qn=1 Qn=0 Qn+1=0 Qn+1=1 1 1 S=1，R=1，Qn+1= Qn，保持

Q Q ＆＆ G2 G1 R S Qn=0 Qn=1 Qn+1=1 Qn+1=0 1 1 S=1，R=1，Qn+1= Qn，保存

Q Q ＆＆ G2 G1 R S Qn=1 Qn=0 Qn+1=1 Qn+1=1 0 0 S=0，R=0，Qn+1= Qn+1=1，不定

Q Q ＆＆ G2 G1 R S Qn=0 Qn=1 Qn+1=1 Qn+1=1 0 0 S=0，R=0，Qn+1= Qn+1=1，不定

基本RS触发器的逻辑功能 S=0，R=1，Qn+1=1， Qn+1=0，置“1” S=1，R=0，Qn+1=0， Qn+1=1，置“0” S=1，R=1， Qn+1= Qn，保持 S=0，R=0，Qn+1= Qn+1=1，不定 S 置“1”端 R 置“0”端

功能表

卡诺图

基本RS触发器的特性方程 Qn+1=S+RQn R+S=1 (约束方程)

简化功能表

Q R Q S 逻辑符号

动作特点 基本RS触发器的输出端Q和状态由输入信号R和S来决定，当输入信号R和S发生变化时，输出端Q和的状态作相应的变化。

R S Q Q 波形图

4.2.2 同步RS触发器的电路结构与动作特点 触发器的翻转不是由输入信号控制，而是由外加的时钟脉冲控制。 1、电路结构

Q Q ＆ G2 G1 S′ R′ G4 G3 CP ＆＆＆逻辑电路 S R

G4 G3 CP ＆＆＆ Q Q ＆ G2 G1 S′=1 R′=1 0 0 S R CP=0时， S′=1， R′= 1，Q的状态保持不变。

Q Q ＆ G2 G1 S′=S R′=R G4 G3 1 1 S R CP ＆＆＆ CP=1时， S′=S， R′= R，Q的状态由R、S决定。

CP=0时， S′=1， R′= 1，Q的状态保持不变。 • 高电平有效。 • CP=1时， S′=S ， R′= R，Q的状态由R、S的状态决定。

基本RS触发器的翻转由输入信号控制； • 同步RS触发器的翻转由时钟脉冲控制，属于电平触发，即在CP=1期间都可以触发翻转； • CP=1期间，若R、S有多次变化，Q也会多次翻转，即会“空翻”。

逻辑功能

RQn 01 10 11 00 S 0 0 1 0 0 ╳ 1 1 ╳ 1 卡诺图

特性方程 Qn+1=S+RQn R·S=0 (约束方程)

R Q C Q S 逻辑符号

动作特点 输入信号在CP=0期间保持不变，在CP=1的全部时间内RS的变化都将引起触发器状态的相应改变，即在CP=1期间输入信号发生多次变化，触发器的状态也可能发生多次翻转，这降低了电路抵御干扰信号的能力。

CP R S Q Q 波形图

Q Q 波形图 CP R S

主从RS触发器的电路结构 4.2.3 主从触发器的电路结构和动作特点一、电路结构与工作原理

主从RS触发器的工作原理 • CP=1时，主触发器打开，和的状态由R、S决定，从触发器关闭，Q、的状态不变； • CP由1变0时，主触发器关闭，从触发器打开，Q、的状态分别等于此时的和的状态； • CP=0时，主触发器关闭，和的状态保持不变，Q、的状态也不变；

K Q CP Q J 主从JK触发器电路结构主从JK触发器的逻辑符号

JK触发器的特性方程 • RS触发器的特性方程： Qn+1=S+RQn R·S=0 (约束方程) • 由图可得： S=JQn R=KQn • 主从JK触发器的特性方程： Qn+1=JQn+KQn

JK触发器的逻辑功能 • J=1、K=0时，Qn+1=1，置“1”； • J=0、K=1时，Qn+1=0，置“0”； • J=0、K=0时，Qn+1=Qn，保持； • J=1、K=1时，Qn+1=Qn，计数。

JK触发器的功能表

主从触发器的动作特点 • 触发器的翻转分两步动作。第一步，在CP=1的期间主触发器接受输入端的信号，被置成相应的状态，而从触发器不动；第二步，CP下降沿到来时从触发器按照主触发器的状态翻转，使Q、 Q相应地改变状态。 • 因为主触发器本身是一个同步RS触发器，所以在CP=1的全部时间里输入信号都将对主触发器起控制作用。 • 主从JK触发器有一次变化现象，即在CP=1期间， Q和Q的状态只能变化一次。

主从JK触发器的一次变化现象 在CP=1期间，JK发生了多次变化，Q主只变化一次，所以在CP下降沿到来时，Q状态与此时的 Q主相同，并不是由此时的JK状态决定。这就是一次变化现象。

主从JK触发器的波形图

4.2.4 边沿触发器的电路结构和动作特点 利用传输延迟时间的边沿触发器(a)电路结构 (b)逻辑符号

工作原理 • CP=0时，Q3=Q4=1，Q1=Q2=0，Q不变； • CP由0变1时，触发器不翻转，为接受输入信号作准备。由于与非门G3、G4的平均延迟时间比与或非门G1、G2构成的基本触发器的平均延迟时间要长，GA、GD门先打开，此时Q3=Q4=1，CP=1，所以Q依然不变。 • CP由1变0时触发翻转。 Q3、Q4状态由J、K决定，CP由1变0时，GA、GD门关闭，Q1=Q2=0，GB、GC门打开，Q由Q3、Q4决定，触发器翻转。 • CP=0以后，G3、G4又被封锁。

SD Q D C Q RD 维持阻塞D边沿触发器 RD直接置0端SD直接置1端低电平有效电路结构逻辑符号

工作原理 • CP=0时，Q3=Q4=1，Q不变，触发器处于稳态，同时， Q6=D ，Q5=D ，接受输入信号D； • CP由0变1时，触发器翻转，Q4=Q6=D ，Q3=Q5=D ，使Q=D； • CP=1时，输入信号被封锁。若Q4=0，则经1线封锁G6；若Q3=0时通过3线封锁Q4，通过2线封锁G5，所以，此时Q3、Q4、Q5、Q6的状态与D无关。 • 总之，该触发器在CP正跳沿前接受输入信号，正跳沿时翻转，正跳沿后输入被封锁。

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