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第五章 触发器 组合逻辑电路具有的特点 :1) 输出 , 输入之间没有反馈延迟通路。 2) 电路中不含记忆单元。 3) 它可进行逻辑运算和算术运算。而在数字系统中还需要具有记忆功能的时序逻辑电路,构成时序电路的基本单元是触发器。 §5.1 触发器的电路结构与工作原理 结构分类:基本 RS 触发器,同步 RS 触发器,主从触发器和边沿触发器。. 按功能分类: RS 触发器, JK 触发器, T 触发器和 D 触发器。
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第五章 触发器 组合逻辑电路具有的特点:1)输出,输入之间没有反馈延迟通路。2)电路中不含记忆单元。3)它可进行逻辑运算和算术运算。而在数字系统中还需要具有记忆功能的时序逻辑电路,构成时序电路的基本单元是触发器。 §5.1 触发器的电路结构与工作原理 结构分类:基本RS触发器,同步RS触发器,主从触发器和边沿触发器。
按功能分类:RS触发器,JK触发器,T触发器和D触发器。按功能分类:RS触发器,JK触发器,T触发器和D触发器。 触发器:是一种存储元件。具有“记忆”功能。记忆电路过去的输入情况。触发器具有两种稳定状态(0,1)。稳定状态:任何时刻仅处于一种稳定状态。接到脉冲时,才翻转。 分析方法:1)功能表;2)特性方程;3)状态图;4)功能评述。 研究方式:主要是分析其输入信号的加入与触发脉冲之间的时间关系。
一、基本RS触发器: 1、组成:由两个与非门交叉耦合组成;也可由两个或非门交叉耦合组成。 2、逻辑图和逻辑符号: 3、逻辑表达式: 4、原理:以与非门分析。 5、功能表:将逻辑关系列成真值表,因触发器新的状态Qn+1也叫次态,不仅与输入状态有关,而且与触发器原来的状态Qn也叫初态有关,所以把Qn也作为一个变量列入真值表,并把Qn称做状态变量,把这种含有状态变量的真值表叫做触发器的特性表(或功能表)
6、次态方程: • 7、约束条件:R+S=1(必须满足,不满足的情况不会出现)。 • 8、特点: • 1)电路比较简单,是组成其它类型触发器的基础。2)是电平直接控制的触发器。输入信号电平发生变化时,输出状态随着发生变化。3)输入R和S之间有约束。4)没有时钟脉冲控制。 • 9、应用:
二、同步RS触发器(时钟控制RS触发器) 1、逻辑图和逻辑符号2、原理:3、次态方程: 4、约束条件:SR=0;5、功能表:6、状态图:
三、主从触发器: 主从触发器由两级触发器构成,其中一级接收输入信号,其状态直接由输入信号决定,称为主触发器,还有一级的输入与主触发器的输出连接,其状态由主触发器的状态决定,称为从触发器。 1、由两个同步RS触发器组成的主从触发器: 1)逻辑图和逻辑符号:2)工作原理:3)特点: 2、由传输门组成的CMOS主从触发器: 1)逻辑图和逻辑符号:2)组成:D触发器只有一个输入端,它由两部分组成,虚线左边为主触发器,虚线右边为从触发器。3)工作原理: 四、边沿触发器: 1、维持---阻塞边沿触发器:1)逻辑图和逻辑符号:2)工作原理:2、利用传输延迟的边沿触发器:(工作原理)
§5.2 触发器的功能 一、JK触发器: 1、逻辑图和逻辑符号: 2、原理:3、功能表和状态表: 4、次态方程: 5、功能表:6、状态图: 7、为了防止“空翻”,实际数字电路中使用的J-K触发器是主从式集成J-K触发器。 1)逻辑图和符号。 2)次态方程: 3)功能表。 8、JK触发器具有保持、置0、置1和翻转功能。当J=K时,它相当于T触发器,当JK时,相当于钟控RS触发器,因此JK触发器是一种多功能触发器。 9、集成JK触发器:
二、T触发器:如果把J-K触发器的两个输入端J和K连接起来作为一个输入端,并用符号T表示就构成了T触发器。二、T触发器:如果把J-K触发器的两个输入端J和K连接起来作为一个输入端,并用符号T表示就构成了T触发器。 1、逻辑图和逻辑符号: 2、次态方程:J=K=T,则: 3、功能表: 4、状态图: 三、D触发器:为了解决时钟控制R-S触发器在R=1,S=1时,次态不确定的问题,需对时钟控制R-S触发器的控制电路稍做改变,使R、S端始终处于互补状态,这样便形成了一种新的触发器,称为D触发器。 1、逻辑图和符号:
2、功能表和状态转换图: 3、次态方程:Qn+1=D §5.3 触发器的脉冲工作特性及主要参数 一、集成触发器的脉冲工作特性: 1、脉冲工作特性:触发器对时钟脉冲、输入信号之间的时间关系的要求称为触发器的脉冲工作特性。 2、JK主从触发器的脉冲工作特性: JK主从触发器要求CP的最小工作周期Tmin=tcph(维持时间)+tcpl(延迟时间) 3、JK负边沿触发器的脉冲工作特性: 4、D型正边沿维持--阻塞触发器的脉冲工作特性:
二、集成触发器的主要参数: 1、直流参数: 1)电源电流ICC:所有输入端和输出端悬空时电源向触发器提供的电流为电源电流ICC,它表明该电路的空载功耗。 2)低电平输入电流(即输入短路电流)IIL:某输入端接地,其他各输入、输出端悬空时,从该输入端流向地的电流为低电平输入电流IIL,它表明对驱动电路输出为低电平时的加载情况。 3)高电平输入电流IIH:将各输入端(RD、SD、J、K、CP等)分别接VCC时,测得的电流就是其高电平输入电流IIH,它表明对驱动电路输出为高电平时的加载情况。 4)输出高电平VOH和输出低电平VOL:Q或Q端输出高电平时的对地电压值为VOH,输出低电平时的对地电压值为VOL。
2、开关参数: 1)最高时钟频率fmax:就是触发器在计数状态下能正常工作的最高工作频率,是表明触发器工作速度的一个指标。 2)对时钟信号的延迟时间(tcplh和tcphl) 3)对直接置O(RD)或置1(SD)端的延迟时间(tRLH、 tRHL或tSLH、 tSHL) 例题: