锁存器与触发器
电路中的触发器与锁存器的原理与应用
电路中的触发器与锁存器的原理与应用在电子学中，触发器和锁存器是两种重要的数字电路元件，常用于存储和控制信号。
它们的原理和应用是学习数字电路的基础内容。
一、触发器的原理与应用触发器是一种电子开关，可以通过外部输入信号改变其内部状态。
常见的触发器有RS触发器、D触发器、JK触发器和T触发器等。
以RS触发器为例，其原理是基于反馈原理和逻辑门的工作方式。
RS触发器有两个输入端S和R，一个输出端Q和其反相输出端Q'。
当输入为特定状态时，触发器的输出会被保持。
当输入信号变化时，触发器的输出也会相应改变。
触发器的应用广泛，其中一个重要的应用领域是存储器的设计。
在计算机的存储器中，触发器被用来存储和读取信息。
例如，SRAM（静态随机存储器）就是使用了大量的触发器作为存储单元。
此外，触发器还可以用于时钟电路、序列电路以及数字系统中的状态控制。
二、锁存器的原理与应用锁存器是一种能够存储数据并将其保持不变的电路。
它能够在需要时暂停或延迟信号的传输。
常见的锁存器有D锁存器、JK锁存器和SR锁存器等。
以D锁存器为例，它的原理是将输入信号直接存储在锁存器中，并在时钟信号的控制下将其放大到输出端。
D锁存器可以用于时序电路和通信系统中的信息存储和传输。
锁存器的应用非常广泛。
在数字系统中，锁存器常被用于存储并行输入数据，延迟信号传输和数据同步。
在通信系统中，锁存器可以用于接收和发送信号的同步和缓冲。
此外，锁存器还可以用于编解码器、计数器和频率分频器等电路中。
三、触发器和锁存器的区别与联系虽然触发器和锁存器有相似之处，但它们也存在一些区别和联系。
首先，触发器和锁存器都是用来存储信息的电子元件，但触发器是有状态的，而锁存器是无状态的。
触发器的输出依赖于输入信号的变化，而锁存器的输出则保持在一个特定的状态。
其次，触发器和锁存器在应用方面也有区别。
触发器常用于时序电路和状态控制，可以用来实现各种逻辑功能。
而锁存器则主要用于存储和传输信号，用来实现数据的存储和延迟传输。
《基于Proteus的数字电路分析与设计》课件第6章锁存器和触发器
0
1
S=× R=0
S=0 R=1
6.2.4 触发器功能汇总
2. D触发器功能描述
特性表
D Qn Qn+1
特性方程 Qn1 D
00 0 01 0 10 1 11 1
状态图
D=1
D=0
0
1
D=1
D=0
6.2.4 触发器功能汇总
3. JK触发器功能描述
特性方程
特性表
J K Qn 000 001
的约束条件。
6.2.2 脉冲触发的触发器
2.主从JK触发器电路结构及逻辑符号
6.2.2 脉冲触发的触发器
2.主从JK触发器电路结构及逻辑符号
JK触发器状态表
J K Qn Qn+1
00 0 1
01 0 1
0 10 1
Qn1 JQn ' K Qn
11 0 1
6.2.3 边沿触发的触发器
边沿触发器有维持阻塞结构、传输延迟结构等。
Qn1 JQn KQn
Qn+1
状态图
0 保持不变
1
J 1，K
010 011 100 101 110 111
0 置0 J 0，
0
K
0
1 置1
1
J ，
K 0
1
1 取反
状态
0 J
，K
1
状态
1
0
例：在同步工作条件下，JK触发器的现态Qn=0，要求Qn+1=0， 则应使 。
（1）J=1,K=0 （2）J=0，K=×（3）J=×，K= 0 （4）J=K=1
空翻带来两个问题：一是锁存器的抗干扰能力下降； 二是限制了锁存器的使用范围。
校招基础——锁存器和触发器
校招基础——锁存器和触发器基本概念1、名词解释锁存器（latch）是电平触发的存储单元，数据存储的动作取决于输⼊时钟（或者使能）信号的电平值，尽当锁存器处于使能状态时，输出才会随着数据输⼊发⽣变化。
触发器（flipflop）是边沿敏感的存储单元，数据存储的动作由某⼀信号的上升或者下降沿⾏同步的。
（钟控D触发器其实就是D锁存器，边沿D触发器才是真正的D触发器）寄存器（register）是⽤来暂时存放参与运算的数据和运算结果。
在实际的数字系统中，通常把能够⽤来存储⼀组⼆进制代码的同步时序逻辑电路称为寄存器。
2、锁存器和触发器的区别锁存器同其所有的输⼊信号相关，是电平触发，当输⼊信号变化时锁存器就变化，没有时钟端，属于异步电路设计，时序分析困难且浪费⼤量芯⽚资源。
触发器受时钟控制的边沿触发，只有在时钟触发时才采样当前的输⼊产⽣输出，当然因为锁存器和触发器⼆者都是时序逻辑，所以输出不但同当前的输⼊相关，还同上⼀时间的输出相关。
3、触发器、锁存器、寄存器的区别？由于触发器内有记忆功能，因此利⽤触发器可以⽅便地构成寄存器。
由于⼀个触发器能够存储⼀位⼆进制码，所以把n个触发器的时钟端⼝连接起来就能构成⼀个存储n位⼆进制码的寄存器。
从寄存数据的⾓度来讲，寄存器和锁存器的功能是相同的；它们的区别在于寄存器是同步时钟控制，⽽锁存器是电位信号控制。
4、锁存器有哪些缺点？锁存器在不锁存数据时，输出端的信号随输⼊信号变化，就像信号通过⼀个缓存器⼀样；⼀旦锁存信号起锁存作⽤，则数据被锁住，输⼊信号不起作⽤。
因此锁存器也称为透明锁存器，指的是不锁存时输出对输⼊是透明的。
此外锁存器还有以下⼀些缺点：（1）对⽑刺敏感，不能异步复位，所以上电后处于不确定的状态。
（2）锁存器会使静态时序分析变得⾮常复杂。
（3）在 FPGA 中，基本的单元时由查找表和触发器组成的，若⽣成锁存器反⽽需要更多的资源。
5、触发器有哪些类型？根据逻辑功能不同：RS触发器、D触发器、JK触发器、T触发器和T'触发器等。
锁存器Latch和触发器Flip-flop有何区别
锁存器Latch和触发器Flip-flop有何区别锁存器Latch概述锁存器（Latch）是一种对脉冲电平敏感的存储单元电路，它们可以在特定输入脉冲电平作用下改变状态。
锁存，就是把信号暂存以维持某种电平状态。
锁存器的最主要作用是缓存，其次完成高速的控制器与慢速的外设的不同步问题，再其次是解决驱动的问题，最后是解决一个I/O口既能输出也能输入的问题。
锁存器是利用电平控制数据的输入，它包括不带使能控制的锁存器和带使能控制的锁存器。
锁存器Latch结构latch：锁存器，是由电平触发，结构图如下：锁存器latch的优缺点优点：1、面积比ff小门电路是构建组合逻辑电路的基础，而锁存器和触发器是构建时序逻辑电路的基础。
门电路是由晶体管构成的，锁存器是由门电路构成的，而触发器是由锁存器构成的。
也就是晶体管-》门电路-》锁存器-》触发器，前一级是后一级的基础。
latch完成同一个功能所需要的门较触发器要少，所以在asic中用的较多。
2、速度比ff快用在地址锁存是很合适的，不过一定要保证所有的latch信号源的质量，锁存器在CPU设计中很常见，正是由于它的应用使得CPU的速度比外部IO部件逻辑快许多。
缺点：1、电平触发，非同步设计，受布线延迟影响较大，很难保证输出没有毛刺产生2、latch将静态时序分析变得极为复杂触发器Flip-flop结构lip-flop：触发器，是时钟边沿触发，可存储1bitdata，是register的基本组成单位，结构图如下：flip-flop的优缺点优点：1、边沿触发，同步设计，不容易受毛刺的印象2、时序分析简单缺点：1、面积比latch大，消耗的门电路比latch多锁存器Latch和触发器flipflop的区别1、锁存器Latch和触发器flipflop锁存器能根据输。
第5章 锁存器与触发器
《数字电路与逻辑设计》
3) 状态转换图与激励表
将锁存器两个状态之间的转换及其所需要的输 入条件用图形的方式表示称为状态转换图（简称为 状态图），用表格的形式表示则称为激励表。
基本SR锁存器的状态图如下图所示，表5-2为 其激励表。
表5-2 基本SR锁存器的激励表
SD=0
RD=´
0
SD=1 RD=0
《数字电路与逻辑设计》
第5章 锁存器与触发器
本章主要内容
5.1 基本锁存器及其描述方法 5.2 门控锁存器 5.3 脉冲触发器 5.4 边沿触发器 5.5 逻辑功能和动作特点
《数字电路与逻辑设计》
本章重点：
掌握锁存器与触发器的电路结构、逻辑 功能和动作特点
本章难点：
触发器的工作原理
《数字电路与逻辑设计》
此外，锁存器的功能还可以用状态转换图和激 励表表示。
《数字电路与逻辑设计》
1) 特性表（真值表） 基本锁存器的特性表如表5-1所示。
表5-1 基本SR锁存器特性表 与非门构成的锁存器 或非门构成的锁存器 SD RD Q Q* SD RD Q Q* 1 1 0 0 0000 1 1 1 1 0011 1 0 0 0 0100 1 0 1 0 0110 0 1 0 1 1001 0 1 1 1 1011 0 0 0 × 1 1 0× 0 0 1 × 1 1 1×
《数字电路与逻辑设计》
(2) CLK为高电平时， 由于SD=(S·CLK)=S、RD=(R·CLK)=R，因 此门控锁存器将根据输入信号S和R实现其相应的 功能。
将SD=S、RD=R代入到基本锁存器的特性方 程Q*=SD+RD·Q，可得到门控锁存器的特性方程为
Q*=S+R·Q
电路中的触发器与锁存器
电路中的触发器与锁存器电路中的触发器和锁存器是数字电子电路中非常重要的组件。
它们在计算机、通信设备和各种数字系统中起着关键的作用。
触发器和锁存器可以存储和传输二进制数据，是数字电路中的存储单元。
一、触发器触发器是一种多稳态逻辑电路，可以存储和处理二进制数据。
它可以将输入信号通过时钟脉冲的触发而切换到输出端。
触发器有两个稳态，即使时钟信号停止，触发器的输出也会保持不变。
在数字电路中，常用的触发器有SR触发器、D触发器、JK触发器和T触发器等。
SR触发器是最简单的触发器之一，它有两个输入端，分别是S （Set，设定）和R（Reset，复位）。
当S和R都为低电平时，输出保持不变；当S为高电平，R为低电平时，输出为高电平；当S为低电平，R为高电平时，输出为低电平；而当S和R都为高电平时，则为禁止状态。
D触发器也是一种常用的触发器，它只有一个输入端D。
当时钟信号到来时，输入端的值被传送到输出端。
这使得D触发器非常适用于数据存储、寄存器和移位寄存器等应用。
JK触发器是一种可改变输出状态的触发器。
它有两个输入端，分别是J（Set）和K（Reset）。
当时钟信号到来时，JK触发器的输出将根据J、K的状态进行切换。
当J和K同时为1时，输出反转；当J和K同时为0时，输出保持上一个状态不变；当J为1，K为0时，输出为1；而当J为0，K为1时，输出为0。
T触发器是一种特殊的JK触发器，它只有一个输入端T（Toggle，翻转）。
当时钟信号到来时，T触发器的输出将根据输入端的状态进行翻转。
如果T为1，输出翻转；如果T为0，输出保持不变。
二、锁存器锁存器是一种用来存储和传输二进制数据的电路。
它可以在时钟信号的作用下，将数据保持在输出端，并在时钟信号改变时刷新数据。
常用的锁存器有RS锁存器、D锁存器和JK锁存器等。
RS锁存器和SR触发器的工作原理类似，有两个输入端R和S，用于设置和复位。
当R和S同时为0时，输出保持不变；当R为1，S为0时，输出为1；当R为0，S为1时，输出为0；而当R和S同时为1时，则为禁止状态。
锁存器与触发器
一、锁存器锁存器（latch）---对脉冲电平敏感，在时钟脉冲的电平作用下改变状态锁存器是电平触发的存储单元，数据存储的动作取决于输入时钟（或者使能）信号的电平值，仅当锁存器处于使能状态时，输出才会随着数据输入发生变化。
锁存器不同于触发器，它不在锁存数据时，输出端的信号随输入信号变化，就像信号通过一个缓冲器一样；一旦锁存信号起锁存作用，则数据被锁住，输入信号不起作用。
锁存器也称为透明锁存器，指的是不锁存时输出对于输入是透明的。
锁存器（latch）：我听过的最多的就是它是电平触发的，呵呵。
锁存器是电平触发的存储单元，数据存储的动作取决于输入时钟（或者使能）信号的电平值，当锁存器处于使能状态时，输出才会随着数据输入发生变化。
（简单地说，它有两个输入，分别是一个有效信号EN,一个输入数据信号DA TA_IN，它有一个输出Q，它的功能就是在EN有效的时候把DA TA_IN的值传给Q，也就是锁存的过程）。
应用场合：数据有效迟后于时钟信号有效。
这意味着时钟信号先到，数据信号后到。
在某些运算器电路中有时采用锁存器作为数据暂存器。
缺点：时序分析较困难。
不要锁存器的原因有二：1、锁存器容易产生毛刺，2、锁存器在ASIC设计中应该说比ff要简单，但是在FPGA的资源中，大部分器件没有锁存器这个东西，所以需要用一个逻辑门和ff来组成锁存器，这样就浪费了资源。
优点：面积小。
锁存器比FF快，所以用在地址锁存是很合适的，不过一定要保证所有的latch信号源的质量，锁存器在CPU设计中很常见，正是由于它的应用使得CPU的速度比外部IO部件逻辑快许多。
latch完成同一个功能所需要的门较触发器要少，所以在asic中用的较多。
二、触发器触发器（Flip-Flop，简写为FF），也叫双稳态门，又称双稳态触发器。
是一种可以在两种状态下运行的数字逻辑电路。
触发器一直保持它们的状态，直到它们收到输入脉冲，又称为触发。
当收到输入脉冲时，触发器输出就会根据规则改变状态，然后保持这种状态直到收到另一个触发。
《数字逻辑设计》第8章 锁存器与触发器
0
↑
1
1
1
1
0,1,↓ X
1
1
Qn
CK
ClrN
1
PreN
D
设1
Q
清0
保持
Example Flip-Flops with Additional Inputs
例1：写出JK触发器的次态方程
+
CP AB
Qn+1 = J Qn + K Qn
JQ CP KQ
TTL电路： 悬空相当于 接高电平1
= J Qn = A Qn + B Qn Qn
Edge-Triggered D Flip-Flop
(5).驱动表
驱动表
Qn
Qn+1 D
00
0
01
1
10
0
11
1
Latches and Flip-Flops
2. S-R 触发器
(1). 逻辑符号
QQ R CK S QQ
R CK S
(2). 功能表
R S Qn Qn+1 000 0 001 1 010 1 011 1 100 0 101 0 110 × 111 ×
♦ 时序电路当前时刻的状态是什么？ ♦ 在输入信号的作用下，下一时刻的状态是什么？
Q
0
1
0 =R 1
Q’
1
对输入信 号高电平 敏感
2
0 S= 0
(2) 功能表
置0端 R
0
0
置1端 S
0
0
现态 Qn 0
1
次态 Qn+1
0
1
保持
0
1
01
锁存器和触发器区别
一、锁存器锁存器（latch）---对脉冲电平敏感，在时钟脉冲的电平作用下改变状态锁存器是电平触发的存储单元，数据存储的动作取决于输入时钟（或者使能）信号的电平值，仅当锁存器处于使能状态时，输出才会随着数据输入发生变化。
锁存器不同于触发器，它不在锁存数据时，输出端的信号随输入信号变化，就像信号通过一个缓冲器一样；一旦锁存信号起锁存作用，则数据被锁住，输入信号不起作用。
锁存器也称为透明锁存器，指的是不锁存时输出对于输入是透明的。
锁存器（latch）：我听过的最多的就是它是电平触发的，呵呵。
锁存器是电平触发的存储单元，数据存储的动作取决于输入时钟（或者使能）信号的电平值，当锁存器处于使能状态时，输出才会随着数据输入发生变化。
（简单地说，它有两个输入，分别是一个有效信号EN,一个输入数据信号DATA_IN，它有一个输出Q，它的功能就是在EN有效的时候把DATA_IN的值传给Q，也就是锁存的过程）。
应用场合：数据有效迟后于时钟信号有效。
这意味着时钟信号先到，数据信号后到。
在某些运算器电路中有时采用锁存器作为数据暂存器。
缺点：时序分析较困难。
不要锁存器的原因有二：1、锁存器容易产生毛刺，2、锁存器在ASIC设计中应该说比ff要简单，但是在FPGA的资源中，大部分器件没有锁存器这个东西，所以需要用一个逻辑门和ff来组成锁存器，这样就浪费了资源。
优点：面积小。
锁存器比FF快，所以用在地址锁存是很合适的，不过一定要保证所有的latch信号源的质量，锁存器在CPU设计中很常见，正是由于它的应用使得CPU的速度比外部IO部件逻辑快许多。
latch完成同一个功能所需要的门较触发器要少，所以在asic中用的较多。
二、触发器触发器（Flip-Flop，简写为 FF），也叫双稳态门，又称双稳态触发器。
是一种可以在两种状态下运行的数字逻辑电路。
触发器一直保持它们的状态，直到它们收到输入脉冲，又称为触发。
当收到输入脉冲时，触发器输出就会根据规则改变状态，然后保持这种状态直到收到另一个触发。
数电知识之锁存器和触发器
5.3 触发器的电路结构和工作原理
CP RD 1
0 0 0
0
1
G1
&
D
0
Q5
0 0 0
&
0
D Q3
0 0 0
&
0
Q
D
0 0 0
G5 G6
&
G3 G4
D Q6
0
0 0 0
&
D
0
Q4
0 0 0
&
0
Q
D
G2
SD
1
• 当CP由0变1时触发器 翻转。这时G3和G4门 打开，它们的输出Q3 和Q4的状态由G5和G6 的输出状态决定。 G4输出的 D一方面使Q 的状态为D，另一方面 使G3的输出为D避免使 触发器臵零；另外G4 至G6的反馈线使G6输 出维持D，继续维持G4 的输出为 D 。
5.2 锁存器
• A、SR锁存器 1、基本SR锁存器 I、由与非门构成的SR锁存器
Q Q Q Q
&
&
S
R
S (a) 逻辑图
R (b)
S
R 逻辑符号
5.2 锁存器
• 根据与非门的逻辑特点，锁存器的逻辑表达式为：
Q Q
Q SQ
Q RQ
R
&
&
S
5.2 锁存器
• 工作原理：
Q
0
1
Q
R 0
S 1
1 b）当CP由1变成0后， 情况则相反，G1和G2封 锁，R、S不影响主触发 器的状态，而这时从触 发器的G5和G6则打开， 从触发器可以翻转。此 时从触发器是在CP的下 降沿发生翻转，CP一旦 达到0电平后，主触发 器被封锁，其状态不受 RS的影响。从触发器的 状态也不可能再改变。
锁存器和触发器
CP
CP
2、双稳态存储单元电路
介稳态
G1 1 Q
稳态 0 0
稳态 1 1
G2 1 Q
双稳态的物理模型
双稳态存储单元电路
VI1
G1 1
VO1
Q
VI2
1 G2 VO2
Q
第一种稳态： Q=0，Q =1； 第二种稳态： Q =0. Q=1，
3、锁存器
3.1 SR锁存器
（1）基本SR锁存器（或非门）
R G1 ≥1 Q
数字电路 --锁存器和触发器
1、锁存器与触发器
相同点：
都具有0和1两个稳定状态，一旦状态被确定，就能自行保持，即 长期存储一位二进制码，直到通过外部信号的作用才有可能改变。
不同点：
锁存器---对脉冲电平敏感，它们 可以在特定输入脉冲电平作用下改 变状态。 触发器---对脉冲边沿敏感的存储电 路，其状态只有在被称作时钟脉冲 的上升沿或下降沿的变化瞬间才能 改变。
L L H H L L ×
DN
L H L* H* ×
内部锁存 器状态
L H L H ×
输出 QN
L H L H 高阻
锁存和读锁存器 锁存和禁止输出
L L H
传输门电路及其工作原理
C TP VI/VO +5V 0V TN C VO/VI
C VI/VO TG C VO/VI
CMOS传输门由一个P沟道和一个N沟道增强型MOSFET并联而成，如图所示。 TN和TP是结构对称的器件，它们的漏极和源极是可互换的，因而传输门的输入和输出 端可以互换使用，即为双向器件。
1 G2 Q
E=1时的等效电路： C =0,C=1 G1 TG1导通 1 D Q TG2断开 TG1
数字电路第五章锁存器和触发器
Q3
Q
S 1S
Q
G1 G3
使能信号控制门电路
2、工作原 理
E=0： 状态不变
E=1： Q3 = S Q4 = R R
G4
G2
& Q4 ≥1
Q
状态发生变化。
S=0，R=0：Qn+1=Qn
E
S=1，R=0：Qn+1=1
≥1
&
Q
S=0，R=1：Qn+1=0
S
Q3 G1
G3
S=1，R=1：Qn+1= Ф
逻辑门控SR锁存器的E、S、R的波形如下图虚线上边所示， 锁存器的原始状态为Q = 0，试画出Q3、Q4、Q和Q 的波形。
或非门
G1
G2
Q T1 T4 Q
T3 R
T6 S
T2 T5
初态：R、S信号作用前Q端的 次态：R、S信号作用后Q端的
状态，初态用Q n表示。
状态次态用Q n+1表示。
1) 工作原理 R=0、S=0
状态不变
0 G1
R
≥1
11
Q
R
0 G1
≥1
00
Q
G2 ≥1 S
0
0
Q
若初态 Q n = 1
G2 ≥1 S
建立时间tSU ：保证与D 相关的电路建立起稳定的状态，使触 发器状态得到正确的转换。 保持时间tH ：保证D状态可靠地传送到Q 触发脉冲宽度tW ：保证内部各门正确翻转。 传输延迟时间tPLH和tPHL ：时钟脉冲CP上升沿至输出端新状态 稳定建立起来的时间 最高触发频率fcmax ：触发器内部都要完成一系列动作，需要 一定的时间延迟，所以对于CP最高工作频率有一个限制。
锁存器和触发器
锁存器和触发器锁存器（Latch）和触发器（Flip-flop）是数字电路中常用的存储元件。
它们能够存储一个或多个位的信息，并将其在需要的时候保持下去。
在数字电路中，锁存器和触发器常用于存储、传输和操作数据。
本文将介绍锁存器和触发器的基本原理、特性和应用。
1. 锁存器锁存器是一种能够存储和保持输入信号状态的元件。
它可以通过一个控制信号来控制存储和保持动作。
常见的锁存器有SR锁存器、D锁存器和JK锁存器。
1.1 SR锁存器SR锁存器是由两个交叉连接的与非门构成的。
它有两个输入信号：S（Set）和R（Reset）。
当S=1、R=0时，输入Q=1，输出Q’=0；当S=0、R=1时，输入Q=0，输出Q’=1；当S=0、R=0时，保持前一状态不变；当S=1、R=1时，无效。
SR锁存器的真值表如下：S R Q Q’0 0 Q Q’0 1 0 11 0 1 01 1 禁止禁止1.2 D锁存器D锁存器是由一个与非门和一个与门构成的。
它只有一个输入信号D（Data）。
当D=0时，输入Q=0，输出Q’=1；当D=1时，输入Q=1，输出Q’=0。
D锁存器的真值表如下：D Q Q’0 0 11 1 01.3 JK锁存器JK锁存器是由两个与非门和一个与门构成的。
它有两个输入信号J（Jump）和K（Kill）。
当J=1、K=0时，输入Q=1，输出Q’=0；当J=0、K=1时，输入Q=0，输出Q’=1；当J=0、K=0时，保持前一状态不变；当J=1、K=1时，输入Q’=Q’的反相。
JK锁存器的真值表如下：J K Q Q’0 0 Q Q’0 1 0 11 0 1 01 1 翻转翻转2. 触发器触发器是一种特殊的锁存器，它能够根据时钟信号进行同步操作。
触发器有很多种类，其中最常见的是D触发器、JK触发器和T触发器。
2.1 D触发器D触发器是一个带有使能端的触发器，它只有一个输入信号D（Data），一个时钟信号CLK（Clock）和一个使能信号EN（Enable）。
5、锁存器和触发器
SD
1
74HC/HCT74的功能表
输 入
SD L RD CP H × D ×
输 出
Q H Q L SD H
输 入
RD H CP D L*
输 出
Q L Q H
SD
D CP
S
1D C1
Q
H
L
L
L
×
×
×
×
L
H
H
H
H
H
Q
H*
H
L
RD
R
逻辑符号
注：L*和H*表示CP脉冲上升沿到来之前瞬间的电平
维持阻塞触发器
特性方程： Qn+1=D
D CP
1D C1
Q Q
逻辑符号
CP
特性表 D Qn Qn+1
D=1
0
0 1 1
0
1 0 1
0
0 1 1
D=0
0
D=0
1
D=1
CP
激励表 Qn Qn+1 0 0 0 1 1 0 1 1
D 0 1 0 1
双D触发器74HC/HCT74芯片
74F系列TTL电路74F112利用传输延迟的JK触发器逻辑图,与上述电路现比， 增加了直接置1、置0端 G12 G11
&
G4
SD
K CP
&
Q4
G13
>1
Q
&
&
G23
RD
J
&
G3
Q3
&
G22
>1
G21
RS锁存器、触发器
锁存器(latch)、触发器(flip-flop)〇、时钟、锁存器、触发器a)时钟(clock pulse, CP)：其信号周期性变化b)课本已声明，一般将锁存器和触发器统称触发器。
3.1节的“触发器”其实为锁存器。
c)触发器：只有时钟信号触发(trigger)它，才有可能引起它的输出状态改变。
i.由时钟信号触发引起输出状态改变，并且该状态在下一次被触发之前始终不会被改变的器件ii.时序上容易分析控制，对脉冲边沿敏感，一般没有毛刺；不能即时响应。
d)锁存器：时钟信号的触发并不是它输出状态改变的必要条件（使能与触发不同；可由时钟信号使能）i.输出状态不是由时钟信号触发，或者虽然由时钟信号触发，但在时钟信号的某个电平下，输入会（即时地）随着输入而改变的器件。
ii.即时响应（相对于触发器），对脉冲敏感，逻辑门数量少；易产生毛刺，时序分析困难，可能有些输入状态不被允许。
一、R S(set/reset)锁存器a)电路图、输入分析以左图为例分析输入：1. /R=0,/S=0Q=/Q=1。
锁存的Q、/Q应是互补的输出，而现在两个输出相等。
触发器的次态取决于哪个输入先回到0。
这种情况对于锁存器来讲是不允许的；2./R=0,/S=1由于/S=1，故Q的状态取决于/Q的状态，而由于/R=0,/Q=1,故Q=0，所以说当/R=0,/S=1时触发器被置0；3./R=1,/S=0与上一种情况相反，其Q=1,/Q=0,即触发器被置1；4./R=1,/S=1由于输入为低电平有效，而现在输入皆为高电平，输出状态保持不变。
状态表：Qn+1=S+/RQn/S+/R=1激励表：以现态和次态为自变量，输出为因变量的“真值表”。
在已知状态变化的情况下找出实现该状态变化的激励条件。
c)带同步时钟的RS锁存器E=1时，锁存器的输出才受R、S控制。
E可为时钟脉冲CP。
二、J K、D、T锁存器a)JK：JK=1时Q n+1=/Q n。
其余与RS相同。
锁存器和触发器
2. 主从JK触发器 （1）电路组成
图4-13 主从JK触发器 a）逻辑电路图 b）逻辑符号
（2）工作原理 当CP＝1时，主触发器动作
Qn1 S RQn S RQn J Qn KQnQn J Qn KQn 当CP＝0时，从触发器动作
Qn1 S R Qn Qn QnQn Qn
图4-17 维持-阻塞D触发器
（2）工作原理 1）D＝1 使触发器可靠地置1。 2）D＝0 使触发器的输出可靠置0。 （3）逻辑功能 1）功能表
2）特性方程
Qn&作波形
图4-18 维持-阻塞D触发器的波形图
（4）异步置1端和异步置0端 当d＝0及d＝1时，均保证对触发器直接置1。 当d＝1及d＝0时，均可确保触发器直接复位。
图4-19 例4-5的波形图
2. 利用传输延迟的边沿JK触发器 （1）电路组成
图4-21 利用传输延迟的边沿JK触发器 a）逻辑电路图 b）逻辑符号
（2）工作过程 1）当＝0时 电路状态不变。
第 4 章 锁存器和触发器 4.1 概述
能存储1位二进制数据的逻辑单元电路称为 锁存器或触发器。3个特点： （1）具有两个能够自动保持的稳定状态，用来 存储数据0和数据1； （2）在输入信号作用下，它们的两个逻辑状态 之间可以相互转换； （3）输入信号不变或撤去后，其能够将所存储 数据长久保存。
约定如下：Q＝1、＝0为1态；Q＝0、＝1为0态。
4.2 基本SR锁存器 4.2.1 用与非门构成的基本SR锁存器 1. 电路组成
图4-1 用两个与非门构成的基本SR锁存器
2. 工作原理
当d＝0、d＝1时，无论现态Qn是1还是0，次态 Qn+1均为1态； 当d＝1、d＝0时，无论现态Qn是1还是0，次态 Qn+1均为0态； 当d＝1、d＝1时，现态Qn是1，次态Qn+1亦为1； Qn为0，Qn+1亦为0； 当d＝0、d＝0时，无论现态Qn是1态还是0态， 次态Qn+1＝＝1，两个互补的次态同为1。称这种状 况为不定状态“ф” 。
锁存器与触发器各详解.pptx
1
≥1
0
1
≥1
0 0
≥1
1
3
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3）S=R=0时 Q 和 Q 互锁，保持不变。 这是锁存器的特点：当输入处于某一状态时，输出保持。
两个稳定状态：
S=0，R=0，Q=1： S=0，R=0，Q=0：
0
1
≥1
≥1
锁Q 存=0 器的存储 Q 记=1 忆功能
1
0
≥1
≥1
0
0
2. T 3、状态转换图
Qn1 TQnTQn
TJ ==11
K=×
T=KJ0==×0
0
1
KJT==×0=0
TKJ===×11
当T触发器的输入控制端为T=1时，称为T’触发器。
T’触发器的特性方程为： Qn1 Qn
46
第47页/共69页
四、 RS触发器
1. 状态真值表
S
R
S CP R
(b) 曾用符号
CP
S
R
置为为““？1””状状态态
CP
Q F主 Q
S CP R
1
J .K
CP
第31页/共69页
(4) J=0,K=0
保持原态 保持原态
Q
.
Q.
Q F从 Q
CP
S
R
CP
Q F主 Q S 0 CP R0
0
0
J .K
1
CP 0
0
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保持原态
1
真 值 表
CP↓
J K Qn 000 001 010 011 100 101 110 111
数电课件第五章锁存器和触发器
不同类型的触发器具有不同的工 作特性和应用场景，可以根据实 际需求选择合适的触发器类型。
03 锁存器和触发器的应用
在时序逻辑电路中的应用
存储数据
锁存器和触发器可以用于存储数 据，在时序逻辑电路中作为寄存 器使用，保存数据以便后续处理。
控制信号
锁存器和触发器可以用于控制信号 的传递，在时序逻辑电路中作为控 制门使用，根据输入信号的变化来 控制输出信号的输出。
数电课件第五章锁存器和触发器
目录
• 锁存器概述 • 触发器概述 • 锁存器和触发器的应用 • 锁存器和触发器的实例分析 • 总结与展望
01 锁存器概述
定义与特点
01
02
定义：锁存器是一种具 特点 有存储功能的电路，能 在特定条件下保存数据， 即使在电源关闭或电路 其他部分出现故障的情 况下也能保持数据的完 整性。
分析
通过仿真验证了74HC74的触发器功能，并对其工作原理有了更深入的理解。
05 总结与展望
锁存器和触发器的重要性和应用价值
锁存器和触发器是数字电路中的基本元件，在时序逻辑电路和组合逻辑 电路中有着广泛的应用。
锁存器能够存储二进制数据，在数字系统中起到数据存储和传输的作用； 触发器则能够记忆二进制数据的状态，常用于实现时序逻辑电路如计数 器和寄存器等。
03
04
05
具有记忆功能，能够保 存前一个状态；
在时钟信号的驱动下， 通常由逻辑门电路构成， 完成数据的存储和读取； 如与门、或门和非门等。
工作原理
在时钟信号的控制下，锁存器在数据输入端接收数据，并在数据输出端输出数据。
当时钟信号处于低电平状态时，锁存器处于关闭状态，无法接收新的数据输入。
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1 1 1 1 0 0 0
0 1 0 1 0 1 0
0 1 1 1 0 0 1①
0
0
1
1①
① 由于竞争冒险引起状态的不定，也即当 SD和RD同时由0跳转为1后状态不定
表5.2.2 与非门构成的SR锁存器特性表
3）工作波形(设初态为0） 画工作波形方法： 1. 根据锁存器信号敏感电平,确定状态转换时间 2. 根据锁存器的逻辑功能确定Qn+1。
三态与非门(TSL )
当CS= 3.6V时
三态与非门真值表
CS
数据输入端 A 0 0 B 0 1
输出端L
1 1
1
1
1
0
1
1
0
0
当CS= 0.2V时 真值表
CS
数据输入端
A 0 0 1 B 0 1 0
输出端L
1 1 1
1
1
0 ×
1
×
____
0
高阻
高电平
使能
L = AB
L= Z
CS =1 CS = 0
SD RD Q Q*
0 0
0 0
0 1
0 1
1 1 0
0 1 1
0 0 1
1 1 1
0 1 0
1 0 1
1 1 0
0 0① 0①
① 由于竞争冒险引起状态的不定，也即当 SD和RD同时由1跳转为0后，状态不定
表5.2.1 或非门构成的SR锁存器特性表
低电平有效
S’D
’D R
Q Q*
1 1 0 0 1 1 0
0
R 0 0 1 1 0 0 1 1
Q n Qn 0 1 0 1 0 1 0 1
S=1 R=0
+
说 明
S=X R=0
1
0 0 0 0 1 1 1 1
0 1 状态不 变 1 0 0 置0 1 置1 1 － 状态不 － 定
S =0 R =1
状态转换图用于电路设计：已知状态的转换，确定S、R
的逻辑值
反馈
双稳态存储单元
1、电路结构 ——电路具有记忆1位二进制数据的功能。 2、逻辑状态分析 如Q=1
VI1
G1 1
VO1
Q1 1
VI1
G1 1
如Q=0
VO1
Q0 0
VI2
1 G2 VO2
Q 0
VI2
1 G2 VO2
Q 1
3. 模拟特性分析
O1 = I2
I1 = O2 O1
VI1
G1 1
5、工作波形 E=1期间的S 、 R信号影响锁存器的状态。 E=0为低电平期间锁存器状态不变。
E S
R E S
1R E1 1S
Q
Q
S 0 0 逻辑功能的四种描述方式: 1 1 功能表、特性方程、状态转换图 、波形图。
R Q
逻辑功能表 R Qn+1 0 Qn 1 0 0 1 1 Ф
5）动作特点：E=1期间电路对信号敏感，并按S 、 R信号改变 锁存器的状态。
5V
C
开关断开，不能转送信号
2）当c=1， c =0时 a、I=5V~3V
C
5V
TP +5V
GSN=5V (－5V~+3V)=(10~2)V
GSN>VTN, TN导通
vO / vI
vI / vO
– 5V
b、I=3V~5V
GSP= 5V (－3V~+5V) =2V ~ 10V GSP > |VT|, TP导通 C、I=3V~3V TN导通，TP导通
R G1 ≥1
G1 ≥1
R
0
Q
1
1
Q
1
G2 ≥1 S Q
G2
0
≥1 S
Q
1 若初态 Q n = 0
1
0
若初态 Q n = 1
R=1 、 S=0
无论初态Q n为0或1，锁存器的次态为0态。 信号消失后
新的状态将被记忆下来。 1
G1 ≥1
R
1
Q
0
R
1
G1 ≥1 Q
0
0
G2 ≥1 S Q S
G2 ≥1 Q
结构特征:由组合逻辑电路和存储电路组成,电路中存在反馈。 锁存器和触发器是构成时序逻辑电路的基本逻辑单元 。
2、锁存器与触发器 共同点： 具有0 和1两个稳定状态，一旦状态被确定，就能自行保持。一个 锁存器或触发器能存储一位二进制码。
E E
CP
不同点：
锁存器---对脉冲电平敏感的存储 电路，在特定输入脉冲电平作用下 改变状态。 触发器---对脉冲边沿敏感的存储电 路，在时钟脉冲的上升沿或下降沿 的变化瞬间改变状态。
E=1： Q3 = S
状态发生变化。 S=0，R=0：Qn+1=Qn S=1，R=0：Qn+1=1 S=0，R=1：Qn+1=0
S G3 E
1 0
& &
Q
& Q3
≥1
Q
S
G1
S=1，R=1：Qn+1= Ф
3、 逻辑功能的几种描述方式：
2) 特性方程
1) 逻辑功能表 （E=1）
S R Qn Qn+1 0 1 0 0 1 1 － － 说 明 状态不变
图5.2.1 或非门构成的SR锁存器
’
’
a.电路图 b.图形符号
图5.2.2 与非门构成的SR锁存器
5.2.1 SR锁存器
电路的初态与次态
1. 基本SR锁存器
R G1 ≥1 Q
初态：R、S信号作用前Q端的状态.
初态用Q n表示。
+VDD 或非门 G1 Q T3 或非门 G2 Q T6
T1 T4 T2 T5
与非逻辑
A
逻辑符号
B CS
高阻状态
&
EN
L
4. 典型集成电路
CMOS八D锁存器- 74HC/HCT373 传输门控 D 锁存器 D0 D1 D7 … 传输门控 制
1 1D C1 C1 1 1
E E
LE=0 锁存器的状态不变 LE=1 锁存器的状态随Dn变化 OE =0 三态门使能,数据输出
1 1D C1 C1
S 0 R 0
Qn 0
Q n 1
S R
S R
0
0
Q Q
1
0
0
S R
Q Q
0
0
1 0
0
0
0
1
0
0
0
0 0 1 1 1 1
0
1 1 0 0 1 1
1
0 1 0 1 0 1
1
0 0 1 1 不确定 不确定
不变 置1 不变 置0 不变 置1 不变
4）用与非门构成的基本SR锁存器
、
a.电路图
b.功能表
c.国标逻辑符号
D G1 1 TG
1 TG 2
C
D
TG1导通， TG2断开 Q=D
G1 1 TG 1TG
2
Q
Q
1
Q C
E
1 0
G3 1
C
0 1
G4 G2 1
1 0
1 G2
Q
1 G2
Q
2. 传输门控 D 锁存器 (b) 工作波形
C D TG
1
TG C C
2
G1 1 TG TG 1 G4 G2 1 C C
Q
D E
Q
Q Q
不变
不定
5）、应用举例 ---去抖动电路
+5V
R
开关闭合时
vO vO +5V t0 t1
开关断开时
t0 t1
t
+5V 100k A S B 100k +5V R ≥ 1 S 1 74HCT0 2 0 ≥ Q 1
去抖动电路工作原理 开关起始状态:接B, R = 0 S =1 Q=0 悬空时 R =X S =1 Q不变 开关接A时振动,Q=1 开关转接A, R = 1 S =0 Q=1
TN C
+5V
vO = vI
传输门的应用
传输门组成的数据选择器 C=0 TG1导通, TG2断开 L=X C=1 TG2导通, TG1断开 L=Y
2. 传输门控 D 锁存器 (a) 电路结构
C D TG1 C C TG2
C
(b)工作原理
E=1时
G1 1 Q
E=0时
TG2导通， TG1断开 Q 不变
E
G3 1
C
3. 锁存器的动态特性
C G1 1 TG TG
2
D E
tSU tW tpLH
tH tpHL
D
TG
1
TG C C
Q
C
1 G2
Q
Q
建立时间tSU :表示D信号对E下降沿的最少时间提前量。 脉冲宽度tW :为保证D信号正确传送到Q和 Q 保持时间tH :确保数据的可靠锁存的最少时间。 延迟时间tpLH:输出从低电平到高电平的延迟时间; 延迟时间tpHL:高电平到低电平的延迟时间。
CP
双稳态存储单元电路
双稳态的概念
介稳态
双稳态存储单元电路
G1 1
稳态 0
稳态 1
Q
双稳态电路的特点是：它有两个 G2 稳定状态，在没有外来触发信号的作 1 Q 用下。电路始终处于原来的稳定状态。 由于它具有两个稳定状态，故称为双 电路有两个互补的输出端 稳态电路。在外加输入触发信号作用 下，双稳态电路从一个稳定状态翻转 Q端的状态定义为电路输出 状态。 到另一个稳定状态。