康华光《数字电子技术》第五版 课件 第05章 锁存器和触发器02
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数电第05章锁存器和触发器(康华光)PPT课件
D Qn Qn+1 功能 0 0 0 置0 01 0
1 1
0 1
1 置1 1
简化的功能表
D
Qn+1
00
11
（1-30）
②逻辑式
Q n+1 = D
③状态转换图
D=0
D=1
0
1
D=1
2021/3/12
D=0
D Qn Qn+1 功能
0 0
0 1
0 0
置0
1 1
0 1
1 1
置1
④驱动表
Qn →Qn+1
00 01 10 11
基本R-S触发器 SD
Q & G1
导引电路
反 馈
—
Q,Q
为输出端
线
D为输入端
CP为时钟脉冲控制端
—
RD
,2—0S21D/3/分12 别为直接置0,1端
& G3 & G5
Q
& G2 RD
& G4 CP
& G6
D
（1-39）
2.逻辑功能 (1)D＝0
当CP＝0时
触发器状态不变
Q0
& G1
SD
1
1Q
& G2 10 RD
000 0 0 0 000 0 1 1
条件：SR＝0
000 1 0 0 000 1 1 0
注意：CP=1期间Qn+1随Qn、 S、R的变化按真值表变化。 CP=0时Qn+1维持原态。
001 0 0 001 0 1
001 1 0 001 1 1
1 1
不 定
R=S=1,CP=1时: Q= —Q= 0
数字电路-康华光-05锁存器和触发器
2）逻辑符号与逻辑功能
逻辑功能表
SR
Qn
Qn?1
00
0
00
1
01
0
01
1
0
不变
1
0 置0
0
10
0
1
置1
10
1
1
11
0
不确定 不确定
11
1
不确定
SS Q
RR Q
S为置1端 R为置0端 且都是高电平有效
数字电子技术
4）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 S S
0 G1
R
≥1
01
Q
0
G1
R
≥1
11
Q
G2 ≥1 S
1
Q0
若初态 Q n = 0
G2
≥1 S
1
Q
0
若初态 Q n = 1
数字电子技术
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
R
≥1
10
Q
1 G1
R
≥1
00
Q
G2 ≥1 S
0
Q
01
若初态 Q n = 1
开关转接A, R = 1 S =0 Q=1 S悬空时S =X R =1 Q不变
开关接 B振动
数字电子技术
2. 逻辑门控SR锁存器
电路结构 简单SR锁存器
R
G4
G2
& Q4 ≥1
Q
国标逻辑符号
E
R 1R
Q
≥1 &
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
《电子技术基础数字部分》第五版(康华光)第5章锁存器及触发器
S撤销后仍为1
R撤销后仍为0
5.2.1 SR 锁存器
RS锁存器功能表
RS 00 10 01 11
Qn+1 功能说明
Q
保持
0
置0
1
置1
d
不定
5.2 锁存器 用与非门构成的基本SR锁存器
逻辑图 逻辑符号
5.2.1 SR 锁存器
RS锁存器功能表
RS 11 01 10 00
Qn+1 功能说明
Q
保持
0
置0
1
简单SR锁存器
5.2.1 SR 锁存器
封锁概念
从另一个角度看：L = 1有效，B：控制信号， A：输入信号。 B=0，L=0(无效)， 门被封锁，输入信号不能 通过； B=1，L=A ，门被打开，输入信号能通过。
使能信号 控制门电 路
E=0，G3、G4门被封锁， Q3=Q4 =0，锁存器状态不变； E=1，G3、G4门被打开， Q3=S ，Q4=R，锁存器状态随输入信号R、S变化而变化。与 简单SR锁存器功能一致。
Q功n+1能
0
保持
1
0
置0
0
1
置1
1
S信号有效，置1。 信号消失后，记忆1
5.2 锁存器 工作原理 ②. R = 1、S = 1
0
0
0
0
1
1
Q
Q
Q
≥1
≥1
≥1
R
S
R
1
1
1
R、S信号都有效后同时撤销，状态不确定。
5.2.1 SR 锁存器
0 0
Q
≥1
S 1
工作原理 QRS
0 00 1 00 0 10 1 10 0 01 1 01 0 11 1 11
R撤销后仍为0
5.2.1 SR 锁存器
RS锁存器功能表
RS 00 10 01 11
Qn+1 功能说明
Q
保持
0
置0
1
置1
d
不定
5.2 锁存器 用与非门构成的基本SR锁存器
逻辑图 逻辑符号
5.2.1 SR 锁存器
RS锁存器功能表
RS 11 01 10 00
Qn+1 功能说明
Q
保持
0
置0
1
简单SR锁存器
5.2.1 SR 锁存器
封锁概念
从另一个角度看：L = 1有效，B：控制信号， A：输入信号。 B=0，L=0(无效)， 门被封锁，输入信号不能 通过； B=1，L=A ，门被打开，输入信号能通过。
使能信号 控制门电 路
E=0，G3、G4门被封锁， Q3=Q4 =0，锁存器状态不变； E=1，G3、G4门被打开， Q3=S ，Q4=R，锁存器状态随输入信号R、S变化而变化。与 简单SR锁存器功能一致。
Q功n+1能
0
保持
1
0
置0
0
1
置1
1
S信号有效，置1。 信号消失后，记忆1
5.2 锁存器 工作原理 ②. R = 1、S = 1
0
0
0
0
1
1
Q
Q
Q
≥1
≥1
≥1
R
S
R
1
1
1
R、S信号都有效后同时撤销，状态不确定。
5.2.1 SR 锁存器
0 0
Q
≥1
S 1
工作原理 QRS
0 00 1 00 0 10 1 10 0 01 1 01 0 11 1 11
数字电子技术：5 触发器-2
5.3 电平触发的触发器
电平触发方式的特点及存在的问题：
1、只有当CLK信号变为有效电平时，触发器才 接受输入信号，并按照输入信号将触发器的输出设置 成相应的状态。
2、在CLK=1的全部时间内，S和R的状态的任何 变化都会改变输出状态，在CLK=0以后，触发器保 存的是CLK由1变为0以前瞬间的状态。
3、空翻现象
同步触发器在一个 CP 脉 冲 作 用 后 ， 出 现 两次或两次以上翻转的 现象称为空翻。
深圳大学光电工程学院数字电子技术基础
5.4 脉冲触发的触发器
1. 主从SR触发器
为了提高触发器工作的可靠性，希望在每个CLK周期里 输出端的状态只能改变一次，为此，设计出脉冲触发器。
（1）逻辑图
脉冲触发方式的动作特点：
(1)触发器的翻转分两步动作。第一步，在CLK=1期间主触 发器接收输入端(S、R或J、K)的信号，被置成相应的状态，而 从触发器不动；第二步，CLK下降沿到来时从触发器按照主触 发器的状态翻转，所以Q、Q’端状态的改变发生在CLK的下降 沿。(若CLK以低电平为有效信号，则Q和Q’状态的变化发生在 CLK的上升沿。)
CLK信号作为同步控制信号。
触发信号
Q*=Q
深圳大学光电工程学院数字电子技术基础
5.3 电平触发的触发器
基本SR触发器的触发方式（动作特点）：逻辑电平直接 触发。（由输入信号直接控制）
在实际工作中，要求触发器按统一的节拍进行状态更新。 措施： 同步触发器（时钟触发器或钟控触发器）：具有时钟脉冲 控制的触发器。该触发器状态的改变与时钟脉冲同步。 CP (Clock Pulse)：控制时序电路工作节奏的固定频率的 脉冲信号，一般是矩形波。 同步触发器的状态更新时刻：受CP输入控制。 触发器更新为何种状态：由触发输入信号决定。
精品课件-数字电子技术-第5章
第5章 时序逻辑电路
2) 输出方程表达了电路的外部输出与触发器现态及外部输入 之间的逻辑关系。需要特别注意的是输出Z与触发器的现态Ｑn 有关，而不是与次态Ｑn+1 3) 将1) 中得到的驱动方程代入触发器的特性方程中，得出 每个触发器的状态方程。状态方程实际上是依据触发器的不同 连接，具体化了的触发器的特性方程，它反映了触发器次态与 现态及外部输入之间的逻辑关系。
(1) ① 驱动方程:
T0=1 T1=Q0 T2=Q1Q0 ② 输出方程:
Z=Qn2Qn1Qn0
第5章 时序逻辑电路
③ 求状态方程。将驱动方程带入T
Qn1 T Qn
Q n1 0
T0
Q0n
Q0n
Q n1 1
T1
Q1n
Q0n
Q1n
Q1n Q0n
Q1nQ0n
Q n1 2
T2
Q2n
(Q0nQ1n ) Q2n
第5章 时序逻辑电路
表5-3 例5.1的状态转换表
第5章 时序逻辑电路
② 状态转换图。 由状态转换真值表可以画出状态转换图如图5-5(b)所示。 本例中，三个触发器共有八个状态000，001，…，111。本例 是Moore型电路， 按说输出Z应该画在状态框内，这里采用了 Mealy型电路的画法。但由于没有外部输入，所以X/Z斜线上
仅取决于该时刻电路的输入状态，而且与电路原来的状态有关。 简而言之， 电路的输出状态与时间顺序有关，因此称为时序 逻辑电路。时序逻辑电路具有“记忆”性， 意指必需具有 “记忆”功能的器件来记住电路过去的状态，并与输入信号一 起共同决定电路的输出。
时序逻辑电路的一般结构框图如图5-1所示。
第5章 时序逻辑电路
第5章 时序逻辑电路
数字电子技术基础第5章锁存器与触发器PPT课件
按结构分类
分立元件触发器和集成触发器。
按工作方式分类
边沿触发器和电平触发器。
触发器的工作原理
触发器在输入信号的作用下，通过内部逻辑门电路的开关特性，实现状态的翻转。
触发器的状态翻转通常发生在时钟脉冲的边沿，此时触发器的输出状态将根据输入 信号和内部状态而改变。
触发器具有置位、复位和保持三种基本功能，这些功能可以通过组合不同的逻辑门 电路来实现。
存储器
触发器还可以用于构建更复杂的存储器，如静态随机存取存储器（SRAM）等。在这些存储器中，触发器 用于存储二进制数据，并在需要时提供数据输出。
两者结合的应用实例
• 数字系统：在数字系统中，锁存器和触发器经常结合使用。 例如，在微处理器或数字信号处理系统中，锁存器和触发器 用于实现数据的存储、传输和控制。这些系统中的锁存器和 触发器通常以大规模集成（LSI）或超大规模集成（VLSI） 的形式存在。
VS
中规模集成电路
在中规模集成电路中，我们将学习一些常 见的数字集成电路，例如译码器、编码器 和比较器等。这些集成电路在数字系统中 有着广泛的应用，例如在计算机、通信和 控制系统等。我们将学习这些集成电路的 工作原理、特性和应用。
THANKS
感谢观看
04
锁存器与触发器的比较
工作原理比较
锁存器
在时钟信号的控制下，实现数据的存 储和传输。当控制信号处于高电平时 ，数据被写入锁存器；当控制信号处 于低电平时，数据保持不变。
触发器
具有记忆功能的基本逻辑单元，能够 在时钟信号的控制下，实现数据的存 储和传输。在时钟脉冲的上升沿或下 降沿时刻，数据被写入触发器。
锁存器和触发器在数字电路中有着广 泛的应用，例如在寄存器、计数器和 时序逻辑电路中。在本章中，我们学 习了这些应用的具体实现和原理。
分立元件触发器和集成触发器。
按工作方式分类
边沿触发器和电平触发器。
触发器的工作原理
触发器在输入信号的作用下，通过内部逻辑门电路的开关特性，实现状态的翻转。
触发器的状态翻转通常发生在时钟脉冲的边沿，此时触发器的输出状态将根据输入 信号和内部状态而改变。
触发器具有置位、复位和保持三种基本功能，这些功能可以通过组合不同的逻辑门 电路来实现。
存储器
触发器还可以用于构建更复杂的存储器，如静态随机存取存储器（SRAM）等。在这些存储器中，触发器 用于存储二进制数据，并在需要时提供数据输出。
两者结合的应用实例
• 数字系统：在数字系统中，锁存器和触发器经常结合使用。 例如，在微处理器或数字信号处理系统中，锁存器和触发器 用于实现数据的存储、传输和控制。这些系统中的锁存器和 触发器通常以大规模集成（LSI）或超大规模集成（VLSI） 的形式存在。
VS
中规模集成电路
在中规模集成电路中，我们将学习一些常 见的数字集成电路，例如译码器、编码器 和比较器等。这些集成电路在数字系统中 有着广泛的应用，例如在计算机、通信和 控制系统等。我们将学习这些集成电路的 工作原理、特性和应用。
THANKS
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04
锁存器与触发器的比较
工作原理比较
锁存器
在时钟信号的控制下，实现数据的存 储和传输。当控制信号处于高电平时 ，数据被写入锁存器；当控制信号处 于低电平时，数据保持不变。
触发器
具有记忆功能的基本逻辑单元，能够 在时钟信号的控制下，实现数据的存 储和传输。在时钟脉冲的上升沿或下 降沿时刻，数据被写入触发器。
锁存器和触发器在数字电路中有着广 泛的应用，例如在寄存器、计数器和 时序逻辑电路中。在本章中，我们学 习了这些应用的具体实现和原理。
数字电子技术基础第五章-触发器
CLS KRQQ*
0X X 0 0 0X X 1 1 10 0 0 0 10 0 1 1 10 1 0 0 10 1 1 0 11 0 0 1 11 0 1 1 1 1 1 0 1* 1 1 1 1 1*
《数字电子技术基础》第五版
5.3 电平触发的触发器
一、基本SR触发器的电路结构与工作原理
CLS KRQQ*
主从JK电路结构与工作原理
在CLK高电平期间，主触发器只翻转一次
工作原理
《数字电子技术基础》第五版
CLJKKQQ* X X X X Q*
0 00 0 0 01 1 0 10 0 0 11 0 1 00 1 1 01 1 1 10 1 1 11 0
工作原理
《数字电子技术基础》第五版
CLJKKQQ* X X XX Q
《数字电子技术基础》第五版
第五章 触发器
5.1 概述
Flip-flop
一、触发器
能够存储一位二值信息的基本电路单元。
二、触发器特点： 1.保持 2.更新
《数字电子技术基础》第五版
三、触发器分类：
按逻辑功能分：SR触发器、D触发器、 JK触发器、T触发器。
按触发方式分：电平触发方式、脉冲触发方式 及边沿触发方式。
0 00 0 0 01 1 0 10 0 0 11 0 1 00 1 1 01 1 1 10 1 1 11 0
工作原理
《数字电子技术基础》第五版
CLJKKQQ* X X XX Q
0 00 0 0 01 1 0 10 0 0 11 0 1 00 1 1 01 1 1 10 1 1 11 0
工作原理
工作原理
《数字电子术基础》第五版
CLS KRQQ*
数字电子技术基础(第五版)第五章触发器PPT课件
在时钟信号下降沿时刻，触发器 接收输入信号并改变状态。实现 方法是在主从触发器的基础上，
增加一个下降沿检测电路。
边沿触发器的特点
边沿触发器只在时钟信号的边沿 时刻改变状态，具有较高的抗干 扰能力和稳定性。同时，边沿触 发器可以实现多个触发器的级联
和同步操作。
06
集成触发器及其应用
集成触发器类型与特点
波形分析
在波形图中，可以观察到输入信号J、K以及输出信号Q、Q' 的波形变化。通过对比输入信号和输出信号的波形，可以验 证触发器的逻辑功能是否正确实现。
T触发器实现方法
T触发器定义
T触发器是一种特殊类型的触发器，其输入信号为T，输出信号为Q和Q'。当T=1时，触 发器翻转；当T=0时，触发器保持原状态不变。
和时钟信号CP接入芯片对应的引脚即可。
03
可编程逻辑器件实现
利用可编程逻辑器件（如FPGA、CPLD等）实现D触发器的功能。通过
编程配置逻辑器件的内部逻辑单元，实现D触发器的逻辑功能。
04
JK触发器和T触发器
JK触发器电路结构
基本结构
由两个可控RS触发器构成，输入信号为J和K，输出信号为 Q和Q'。
功能表
列出输入信号S、R与输出信号Q、Q'之间关系的表格，用于描述触发器的逻辑功能。功能表中应包含所有可能的 输入组合及对应的输出状态。
03
同步RS触发器及D触发器
同步RS触发器电路结构
1 2 3
基本RS触发器
由两个与非门交叉耦合构成，具有置0、置1和保 持功能。
同步RS触发器
在基本RS触发器的基础上，引入时钟信号CP， 使得触发器的状态只在CP的上升沿或下降沿发生 改变。
增加一个下降沿检测电路。
边沿触发器的特点
边沿触发器只在时钟信号的边沿 时刻改变状态，具有较高的抗干 扰能力和稳定性。同时，边沿触 发器可以实现多个触发器的级联
和同步操作。
06
集成触发器及其应用
集成触发器类型与特点
波形分析
在波形图中，可以观察到输入信号J、K以及输出信号Q、Q' 的波形变化。通过对比输入信号和输出信号的波形，可以验 证触发器的逻辑功能是否正确实现。
T触发器实现方法
T触发器定义
T触发器是一种特殊类型的触发器，其输入信号为T，输出信号为Q和Q'。当T=1时，触 发器翻转；当T=0时，触发器保持原状态不变。
和时钟信号CP接入芯片对应的引脚即可。
03
可编程逻辑器件实现
利用可编程逻辑器件（如FPGA、CPLD等）实现D触发器的功能。通过
编程配置逻辑器件的内部逻辑单元，实现D触发器的逻辑功能。
04
JK触发器和T触发器
JK触发器电路结构
基本结构
由两个可控RS触发器构成，输入信号为J和K，输出信号为 Q和Q'。
功能表
列出输入信号S、R与输出信号Q、Q'之间关系的表格，用于描述触发器的逻辑功能。功能表中应包含所有可能的 输入组合及对应的输出状态。
03
同步RS触发器及D触发器
同步RS触发器电路结构
1 2 3
基本RS触发器
由两个与非门交叉耦合构成，具有置0、置1和保 持功能。
同步RS触发器
在基本RS触发器的基础上，引入时钟信号CP， 使得触发器的状态只在CP的上升沿或下降沿发生 改变。
数电 第5章5(第五版)—康华光
而触发器状态的变化仅仅发生在时钟脉冲的上升沿或下降沿。 而触发器状态的变化仅仅发生在时钟脉冲的上升沿或下降沿。 Verilog中分别用关键词 中分别用关键词posedge(上升沿 和negedge(下降沿 进行 上升沿)和 下降沿)进行 中分别用关键词 上升沿 下降沿 说明，这就是边沿敏感事件。 说明，这就是边沿敏感事件。 如 : always @(posedge CP or negedge CR)
非阻塞型语句执行过程是： 非阻塞型语句执行过程是：首先计算语句块内部所有右边表达 的值，然后完成对左边寄存器变量的赋值操作， 的值，然后完成对左边寄存器变量的赋值操作，这些操作是并 行执行的。 行执行的。 begin B<=A; C<=B+1; end 阻塞型赋值语句和非阻塞型赋值语句的主要区别是完成赋值操 作的时间不同，前者的赋值操作是立即执行的， 作的时间不同，前者的赋值操作是立即执行的，即执行后一名 前一名的赋值已经完成； 时，前一名的赋值已经完成；而后者的赋值操作要到顺序块内 部的多条非阻塞型赋值语句运算结束时， 部的多条非阻塞型赋值语句运算结束时，才同时并行完成赋值 操作，一旦赋值操作完成，语句块的执行也就结束了。 操作，一旦赋值操作完 flip-flop module DFF(Q, D, CP); output Q; input D, CP; reg Q; //define register variable always @(posedge CP) Q<=D; endmodule
// D flip-flop with asynchronous set and reset module async_set_rst_DFF(Q, QN,D, CP, Sd, Rd ); output Q, QN; input D, CP, Sd, Rd ; reg Q, QN; //define register variable always @(posedge CP or negedge Sd or negedge Rd) if (~Sd||~Rd) if (~Sd ) begin Q<=1’b1; QN <=1’b0; end else begin Q<=1’b0; QN <=1’b1; end else begin Q<=D; QN <=~D; end endmodule
数字电子技术基础阎石主编第五版第五章 ppt课件
53
第五章
D
D Q Q1
CP
CP D
Q1
数字电子技术基础阎石主编第五版
54
第五章
D
D Q Q2
CP
CP D Q2
数字电子技术基础阎石主编第五版
55
第五章
5.6 触发器的逻辑功能及其描述方法
一、触发器按逻辑功能的分类
按 逻
SR触发器
辑
功
JK触发器
能
可
D触发器
分
为
T和T'触发器
数字电子技术基础阎石主编第五版
21
第五章
例5.2.1
11
11
00 11
00 11
0
00
0
11
11
00
00
11 111 1
0
0
数字电子技术基础阎石主编第五版
22
第五章
二、电平触发的触发器 （同步触发器）
1.电平触发SR触发器
数字电子技术基础阎石主编第五版
23
第五章
同步SR触发器的特性表
特性方程：
Q* S RQ SR 0
特性 方程
Q* S RQ
SR 0
数字电子技术基础阎C石L主K编下第五降版 沿到来时有效
31
第五章
例5.4.1
Q* S RQ SR 0
数字电子技术基础阎石主编第五版
32
第五章
2.主从JK触发器
Q* S RQ
SJQ RKQ JQ (KQ)Q
JQ K Q 主从JK触发器没有数字约电子束技术。基础阎石主编第C五L版K下降沿时有效 33
步置位、复位端的数作字电用子技。术基础阎石主编第五版
数电课件第五章锁存器和触发器
器和主从触发器等。
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。
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。
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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。
电子技术基础数字部分第五版(康华光)5 锁存器和触发器59页PPT
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
电子技术基础数字部分第五版(康华光)5 锁存器和触发器
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
数字电路第五版(康华光)5__锁存器和触发器共58页PPT
数字电路第五版(康华光)5__锁存器和触 发器
31、园日涉以成趣，门虽设而常关。 32、鼓腹无所思。朝起暮归眠。 33、倾壶绝余沥，窥灶不见烟。
34、春秋满四泽，夏云多奇峰，秋月 扬明辉 ，冬岭 秀孤松 。 35、丈夫志四海，我愿不知老。
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知ห้องสมุดไป่ตู้。——苏联
31、园日涉以成趣，门虽设而常关。 32、鼓腹无所思。朝起暮归眠。 33、倾壶绝余沥，窥灶不见烟。
34、春秋满四泽，夏云多奇峰，秋月 扬明辉 ，冬岭 秀孤松 。 35、丈夫志四海，我愿不知老。
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知ห้องสมุดไป่ตู้。——苏联
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1C
2. 由传输门组成的CMOS边沿D触发器
工作原理： (1) CP=0时:
C =1，C=0，
C
CP
1C
主锁存器
从锁存器
D
C TG1
TG
G1 1
C
Q′
TG3 TG
1 G3
Q Q
C
TG2
C TG C
C
TG4
C TG C
1 Q′
1
G2
G4
TG1导通，TG2断开——输入信号D 送入主锁存器。 Q′跟随D端的状态变化，使Q′=D。
5.4 触发器的逻辑功能
不同逻辑功能的触发器国际逻辑符号
D 1D
Q
CP ＞C1 Q
D 触发器
J 1J
Q
CP ＞ C1
K 1K
Q
JK 触发器
T 1T
Q
CP ＞C1 Q
T 触发器
S 1S
Q
CP ＞C1
R 1R
Q
RS 触发器
5.4.1 D 触发器
1. 特性表
Qn
D
Qn+1
0
0
0
0
1
1
1
0
0
1
1
1
2. 特性方程
保持时间
C
C1
D 1D
建立时间 D
tSU
Q
C
P tPL
Q
H
Q
tH tW
Tcmin
脉冲宽度 tPHL
Q 传输延时时间
tPHL
tPLH
传输延时时间
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。
74HC/HCT373的功能表
工作模式
使能和读锁存 器
（传送模式）
锁存和读锁存 器
锁存和禁止输 出
输入 OE LE Dn LHL
内部锁存器 状态
L
LHH
H
L L L*
L
L L H*
H
H× ×
×
H× ×
×
输出 Qn L
H
L H 高阻 高阻
L*和H*表示门控电平LE由高变低之前瞬间Dn的逻辑电平。
5.3 触发器的电路结构和工作原理
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。
5.4 触发器的逻辑功能
5.4.1 D 触发器 5.4.2 JK 触发器 5.4.2 T 触发器 5.4.3 SR 触发器 5.4.4 D 触发器功能的转换
主锁存器维持原态不变。
TG3导通，TG4断开——从锁存器Q′的信号送Q端。 触发器的状态仅仅取决于CP信号上升沿到达前瞬间的D信号
2. 典型集成电路
74HC/HCT74 中D触发器的逻辑图
D1 1
C 。 TG1 ≥1 TG
G1 C
TG2
C TG3 ≥1
TG G3
C TG4
1Q 1Q
C C TG C
h触发器是对时钟脉冲边沿敏感的电路，它们在时钟脉冲 的上升沿或下降沿作用下改变状态。
h触发器按逻辑功能分类有D触发器、JK触发器、T（T'） 触发器和SR触发器。它们的功能可用特性表、特性方程和状 态图来描述。触发器的电路结构与逻辑功能没有必然联系。
5.3.1 主从触发器 5.3.2 维持阻塞触发器 *5.3.3 利用传输延时的触发器 5.3.4 触发器的动态特性
5.3 触发器的电路结构和工作原理
1. 锁存器与触发器
E 锁存器在E的高(低)电平期间对信号敏感E来自触发器在CP的上升沿(下降
CP
沿)对信号敏感
在VerilogHDL中对锁存器与 触发器的描述语句是不同的
CP
5.3 触发器的电路结构和工作原理
5.3.1 主从触发器
1. 电路结构
主锁存器与从锁存器结 D 构相同 TG1和TG4的工作状态相同
TG2和TG3的工作状态相同
主锁存器
从锁存器
C TG1
TG
G1 1
C
Q′
TG3 TG
1 G3
Q Q
C
TG2
C TG C
C
TG4
C TG C
1 Q′
1
G2
G4
C
CP
在CP脉冲的上升沿，触法器按此前的D信号刷新
G
&1 Q 1 D
CP
0
D
&
Q 2D S 1 G
&5
G
G2
&3 Q 3D R 0 &
G
6
& Q4 D
G
Q0 Q1
4
当CP =1
D信号不影响 S 、R 的状态，Q的状态不变
置0 阻塞线
CP 1
G
置1维持线
&1
Q1
&
Q21 S 0 G
&5
G
G2
&3 Q 3 0 R 1 &
TG3断开，TG4导通——从锁存器维持在原来的状态不变。
工作原理：
(2) CP由0跳变到1 :
C =0，C=1，
D
主锁存器
从锁存器
C TG1
TG
G1 1
C
Q′
TG3 TG
1 G3
Q Q
C
CP
1C
C
TG2
C TG C
C
TG4
C TG C
1 Q′
1
G2
G4
TG1断开，TG2导通——输入信号D 不能送入主锁存器。
11 1 0 1
Qn+1 = J Qn + KQn
3.状态转换图
′
J=1
K=×
J=0
0
K=×
1
J=×
K=0
J=× K=1
例5.4.1 设下降沿触发的JK触发器时钟脉冲和J、K信号的波形 如图所示试画出输出端Q的波形。设触发器的初始状态为0。
12 345 6 7 CP J
K
Q
5.4.3 T触发器
逻辑符号
1. 特性表
2. 特性方程
Qn
S
0
0
0
0
0
1
0
1
1
0
1
0
1
1
1
1
R
Qn+1
0
0
1
0
Q n+1 = S + RQ n SR=0（约束条件）
0
1
1 不确定
0
1
3. 状态图
S=1 R=0
1 0
0 1
S=0 R=×
0
1 不确定
1 S=× R=0
S=0 R=1
5.3.4 D触发器功能的转换
1.D 触发器构成 J K 触发器
J
组合 D 1D
Q
电路
K
C C1
Q
P
Qn+1 = J Qn + KQn
Qn+1 = D
J K1
& ≥1 1D
& C C1
P
D = JQ + KQ Q Q
2. D 触发器构成 T 触发器
Qn+1 = D
T
组合 D 1D
电路
Q
Q n+1 = TQ n + TQ n
C C1
Q
P
D = TQ + TQ = T ⊕ Q
Qn+1 = D
3. 状态图
D=1
D=0
0
1
D=1
D=0
5.4.2 JK 触发器
1.特性表
J K Qn Qn+1 说 明
0 0 0 0 状态不变 0 0 11
0 1 00 0 1 10
1 0 01 1 0 11
1 1 01 1 1 10
置0 置1 翻转
2.特性方程
KQn
J
00 01 11 10
00 1 0 0
C TG C
C
1C
P
RD 1
≥1 G2
≥1 G4
SD 1
74HC/HCT74的逻辑符号和功能表
74HC/HCT74的功能表
1S S
1Q
1DC
C1
P1D 1D 1R R
1Q
D2S S
2Q
2DC
C2
P2D 2D 2R R
2Q
D
国标逻辑符号
输入
输出
S D RD CP D Q
Q
L H×× H L
H L×× L H
T 1T
Q
CP ＞C
Q
1
特性方程
Qn+1 = T Qn + T Qn
特性表
T Qn
00 01 10 11
Q n+1
0 1 1 0
状态转换图
T=1
T=0
0
T=1
1
T=0
4. T′触发器
国际逻辑符号
Q CP ＞ C
Q
特性方程
Qn+1 = Qn
时钟脉冲每作用一次，触发器翻转一次。
5.4.4 SR 触发器
=1 T
1D
QT
=