第四模块：触发器

第四模块：触发器一、本模块学习目标1、理解基本R、S触发器的功能、描述方法、电路结构与工作特点；2、熟悉同步R、S触发器、D触发器的特点及电路结构；3、掌握主从R、S触发器、主从J、K触发器的特点；掌握边沿触发器的特点及抗干扰能力强的原因；4、熟练掌握主从J、K触发器、各类边沿触发器的功能描述方法及电路结构与逻辑功能间的关系；5、熟练掌握常用RS、JK、D、T触发器集成芯片的使用。

二、本模块重难点内容1、触发器逻辑功能的分类和逻辑功能的描述方法（特性表、特性方程和图形符号）2、触发器的不同结构及各自的动作特点。

3、触发器的电路结构类型和逻辑功能类型之间的关系。

三、本模块问题释疑1、什么是清零、预置？答：清零是将各数据输出端的状态全为0；预置是使数据输出端输出预定的状态。

什么是直接预置和直接清零？答：预置和清零与CP无关，这种方式称为直接预置和直接清零。

2.预置端和清零端的作用？答：预置端加低电平，清零端加高电平时，触发器置1，反之触发器置0，正常工作时，预置端和清零端必须都加高电平。

3.什么是触发器？答：触发器是能够存储1位二进制码的逻辑电路，它有两个互补输出端，其输出状态不仅与输入有关，而且还与原先的输出状态有关。

是构成时序逻辑电路的基本部件。

4.触发器有哪些特点？答：触发器的特点如下：1)它有两个稳定的状态：0状态和1状态；在不同的输入情况下，它可以被置成0状态或1状态；当输入信号消失后，所置成的状态能够保持不变。

5.a.按电路结构触发器可分为哪几类？解：触发器的电路结构分为基本RS触发器、同步触发器，主从触发器和边沿触发器。

b.触发器之间相互转换的方法？答：利用已有触发器和待求触发器的特性方程相等的原则，求出转换逻辑。

c.触发器之间相互转换的步骤？答：触发器之间相互转换的步骤如下：a)写出两个触发器的特性方程。

b)变换待求触发器的特性方程，使之形式与已有触发器的特性方程一致。

c)比较，根据相等原则求转换逻辑。

d)画电路图。

6.如果基本RS触发器由两个与非门组成，R、S输入端加上什么电平时触发器出现不定状态？答：当R、S均为低电平时出现不定状态。

7.基本RS触发器的不同名称？答：基本RS触发器可称为电平控制触发器、置O置1触发器、置位复位触发器。

8.说明基本RS触发器在置“1”或置“0”脉冲消失后，为什么触发器的状态保持不变。

答：基本RS触发器电路如图所示。

门G1和门G2首尾相接，构成了正反馈。

若门G1导通时门G2则截止，形成一个稳定状态；反之门G1截止时门G2则导通，形成另一个稳定状态。

二者必居其一。

在置“1”或置“0”脉中作用下破坏了原来稳定状态，发生了翻转而进入另一稳定状态，此时触发信号即失去作用，依靠正反馈使该状态得以保持。

氢置“1”或置“0”脉冲消失后，触发器状态保持不变，这便是触发器的记忆功能。

9.基本RS的特点有哪些？答：基本RS的特点有1）触发器的次态不仅与输入信号状态有关，而且与触发器的现态有关。

2） 电路具有两个稳定状态，在无外来触发信号作用时，电路将保持原状态不变。

3） 在外加触发信号有效时，电路可以触发翻转，实现置0或置1。

在稳定状态下两个输出端的状态和必须是互补关系，即有约束条件。

10.按触发器的功能定义，什么为RS 触发器？答：在数字电路中，凡根据输入信号R 、S 情况的不同，具有置0、置1和保持功能的电路，都称为RS 触发器。

按结构有基本RS 触发器、同步RS 触发器、主从RS 触发器和边沿RS 触发器等。

11.为什么RS 触发器具有约束条件？答：当RS 均为有效电平时，与非门的输出端Q 和Q 全为1，在两个输入信号都同时撤去后，触发器的状态将不能确定是1还是0，因此称这种情况为不定状态，应当避免。

故在外加输入信号RS 时一定注意其约束条件。

12.列出下图所示同步RS 触发器的功能表，并写出其特性方程。

答：同步RS 触发器的功能表如下：特性方程为：⎩⎨⎧=+=+约束方程）( 01RS Q R S Q nn CP=1期间有效13.在同步RS 触发器的电路中，D S 和D R 两个输入端起什么作用？答：D S 和D R 称为直接置“1”和置“0”输入端，当任一个（只能一个）输入为低电平时触发器便强迫置“1”或置“0”，此时不论外加输入信号R 、S （包括CP 端）是何种状态，都不会影响输出的状态。

工作时，预置端和清零端必须都加高电平。

14.同步触发器的特点是什么？答：触发器状态改变被控制在一个时间段里。

CP=1（或0）期间，触发器按照相应的逻辑功能和输入信号进行状态翻转，CP=0（或1）期间，保持状态不变。

属于脉冲（控制）触发。

逻辑功能：RS 触发器、JK 触发器、D 触发器。

其逻辑符号如下：5）例触发器的CP 、R 、S 信号波形如图题所示，画出Q 和Q 端的波形。

设初态Q =0。

答：当初态Q =0时，其输出端Q 和Q 的波形如图解所示。

图图解 15.什么是主从触发器？ 答：主从触发器由两级同步触发器构成，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。

主从RS 触发器的电路结构如下图所示：16.主从触发器的特点？答：触发器状态改变被控制在某一时刻。

CP=1（或0）期间，触发器接收信号，CP下降沿时刻触发器按照相应的逻辑功能和输入信号进行状态翻转，CP=0（或1）期间，保持状态不变。

逻辑功能：RS触发器、JK触发器、D触发器。

17.画出主从RS触发器的逻辑符号及说明表示的含义？答：符号及含义如下：18.主从JK触发器的特点？答：主从JK触发器的特点如下：①主从JK触发器采用主从控制结构，从根本上解决了输入信号直接控制的问题，具有CP＝1期间接收输入信号，CP下降沿到来时触发翻转的特点。

②输入信号J、K之间没有约束。

存在一次变化问题。

19.电路如下图所示，设各触发器的初态为0，画出在CP脉冲作用下Q端的波形。

图图解答：设图题a、b、c、d输出端Q的波形分别为Q1、Q2、Q3、Q4，它们如图解所示。

20.主从JK触发器出现一次变化现象的两种情况？答：主从JK触发器出现一次变化现象的两种情况如下：f)触发器状态为1，CP=1期间信号K由0变1；g)触发器状态为0，CP=1期间信号J由0变1。

21.为避免一次变化现象，主JK触发器对输入信号有何要求？答：以负跳沿触发为例，J、K信号在CP上升沿前加入，CP=1期间保持不变，CP下降沿时触发器状态改变。

这也是主从触发器的脉冲工作特性。

22.什么是触发器的脉冲工作特性？答：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。

23.什么是最高时钟频率f max？答：f max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。

24.什么是维持时间？答：JK主从触发器存在一次变化现象，因此J、K信号必须在CP正跳沿前加入，并且不允许在CP=1期间发生变化，为了工作可靠，CP=1的状态必须保持一段时间，即维持时间。

25.按功能说明什么为JK触发器？答：在数字电路中，凡在CP时钟脉冲控制下，根据输入信号J、K情况的不同，具有置0、置1、保持和翻转功能的电路，都称为JK触发器。

26.将JK触发器的J和K端悬空（也称T′触发器），试分析其逻辑功能。

答：触发器是由“与”非门组成，当输入端J和K悬空时，相当于J=K=1，所以是一只计数触发器，可在CP脉冲作用下连续翻转而计数。

27.什么是计数？答：所谓计数就是触发器状态翻转的次数与CP脉冲输入的个数相等，以翻转的次数记录CP的个数。

28.什么是边沿触发器？答：边沿触发器是在时钟信号CP上升沿或下降沿到来瞬间，触发器才根据输入触发信号改变输出状态，而在时钟信号CP的其他时刻，触发器将保持输出状态不变。

29.上升沿触发的边沿触发器在CP=0，CP=1时，保持状态是否相同？答：不同。

CP=0时，触发器保持触发前的状态。

而CP=1时，保持触发后的状态。

30.边沿JK触发器有哪些特点？答：边沿JK触发器特点为：（1）边沿触发，无一次变化问题。

（2）功能齐全，使用方便灵活。

（3）抗干扰能力极强，工作速度很高。

31.用边沿JK触发器组成一个四分频电路？答：其电路如下图所示：32.归纳基本RS触发器、同步触发器、主从触发器和边沿触发器触发翻转的特点？答：（1）基本RS触发器：在输入信号S和R全部作用时间内，都能直接改变输邮端Q和Q的状态。

（2）同步RS触发器：在CP=1的全部时间内，S和R的变化都将引起触发器状态的相应改变。

（3）主从触发器：触发器的翻转分两步动作，第一步，在CP=1（或CP=0）期间主触发器接收输入端的信号被置成相应的状态，从触发器不动；第二步，CP下降沿（或上升沿）到来时从触发器按照主触发器的状态翻转。

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。

（4）边沿触发器：触发器的状态仅取决于CP信号的上升沿或下降沿到达时输入端的逻辑状态，而在这以前或以后，输入信号的变化对触发器的状态没有影响。

33.解释边沿触发器的工作速度高于主从触发器的原因？答：触发器的工作速度是指从输入信号加入的时刻到触发器输出端翻转所需的时间。

边沿触发器是在CP 正（或负）跳沿前接受输入信号，正（或负）跳沿时触发翻转，工作速度不到半个时钟周期，即工作速度<21CP 周期，CP 跳变前瞬间输入信号，CP 跳变后触发翻转。

对主从触发器，输入信号在CP 正跳沿前加入，CP 正跳沿后的高电平要有一定的延迟时间，以确保主触发器达到新的稳定状态，CP 负跳沿使触发器翻转，所以，工作速度>21CP 周期，CP 要经历两次跳变，CP 正跳前输入信号，CP 负跳后触发翻转。

34.什么是T 触发器？答：根据输入信号T 的情况不同，凡是具有保持和计数功能的电路都叫T 型触发器。

35..特性方程的定义？答：由状态真值表写出的表明次态（Q n+1）与输入信号及现态（Q n ）关系的逻辑函数表达式。

例如同步RS 触发器的特性方程如下：⎩⎨⎧=+=+约束方程）( 01RS Q R S Q nn CP=1期间有效36.写出RS 触发器、JK 触发器、T 触发器和D 触发器的特性方程？答：RS 触发器：01=++SR Q R S Q n n 且JK 触发器：n nn Q K Q J Q +=+1T 触发器：n n n Q K Q T Q +=+1D 触发器：D Q n =+1 37.双稳态触发器的主要特点？答：（1）具有“0”态和“1”态两个稳定状态。

（2）在外部信号作用下能实现状态转换，即翻转。