第六章 集成触发器

述
定饮料机的输出的，还要知道以前的 投币的情况。
这样的机器，实质上就是一台时序机。
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时序电路示例
空调机遥控器
遥控器上有两个按钮，一个是升温按
钮，一个是降温按钮。每按一次按钮，
概
温度变化1℃。
述
现在按了一次升温按钮，房间内的温 度是多少？
能
据；当使能信号无效时，使用已经存
端
入的数据。
的
锁存器不是一位触发器，而是多位触
发器的组合。
触
锁存器一般还有输出的三态控制，使
发
得输出具有0、1和高阻三个状态。
器
RS
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74LS373是由D触发器构成的8位锁
带
存器。
使
表 6.5 锁存器 74LS373 功能表
显然，这个问题的答案要看房间原来 的温度是多少。也就是和以前按钮的 状况有关。
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时序电路在结构上的特征是有反馈。
反馈是将电路输出或输出的一部分加 到电路的输入端，作为电路输入的一 部分作用到时序电路。
概 述
也就是将以前输入的结果再作为下一 次的输入，就可以在下一次的输出中 包含以前输入的效果。
Q n1 = S RQn
R S1
表 6.2 RS 触发器功能表
RS
Q n1
Q n1
00*
1
1
01
0
1
10
1
0
11
Qn
Qn
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门电路的延迟对触发器输出的影响：
电 位 型 触 发 器
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触发器
本身就是最基本的时序电路。
也是构成其他时序电路的基本部件。
具有时序电路的基本特性。
概
应该掌握各种触发器的特性和使用，
述
并且通过触发器的学习，掌握时序电
路的一些最基本的概念和方法，为学
习更复杂的时序电路打下良好的基础。
带 使 能 端 的
触 发 器
RS
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有时，希望触发器的输出变化是可控 制的，只有需要它变的时候，才随输 入而变化；当不希望它变化的时候， 就能够处于保持状态。
带使能端的RS触发器
控制信号EN也称为使能（Enable）信号， 相应的输入端就是使能端。
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控 制 的
触发器组成，靠近输入的称为主触发 器，靠近输出的是从触发器。并且两 个输出分别反馈到输入端。
集
成
触
发
器
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时 钟 控 制 的 集 成 触 发 器
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CP=0时，主触发器封锁，不接受输 入信号。此时，两个触发器状态都不 会改变。
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触发器是双稳态触发器的简称。
触 双稳态触发器都应该具有以下的特
发
性：
器
*有两个互补的输出 Q 和Q 。
的
*有两个稳定的输出状态：状态 0 和状态 1。
基
一般将 Q=0，Q =1，称为状态 0；Q=1Q， =0
本
称为状态 1。
带使能端RS触发器功能表
带
表 6.3 带使能端 RS 触发器功能表
使
EN
SR
Q n 1
Q n1
能
0
××
Qn
Qn
端
1
00
Qn
Qn
的
1
01
0
1
1
10
1
0
1
11*
0
0
触
发
器
RS
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D触发器
带 使
不论是RS触发器还是RS 触发器，在 正常工作时，总有一组输入信号是不
RS
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实际使用的D触发器总是带有使能端的。
D触发器的特征方程：Q n1 =S RQn = D D Q n =D
表 6.4 带使能端 D 触发器功能表
EN
D
Q n1
Q n1
0
×
Qn
Qn
1
0
0
1
1
1
1
0
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锁存器
带 使
锁存器实际上就是带有使能端的触发 器。在使能信号有效时，储存新的数
钟
如果在CP=1期间，JK输入发生了变
控 制
化，就不一定可以按照CP下降沿时 的JK值来决定输出的变化。
的
在右图中，CP下降
集
沿时的JK=01，按 照JK触发器的功能
成
表，输出应该是0状
触 发
态，但是图中画出 的结果是Q=1。
器
原因是JK在CP=1的期间发生了变化。
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特
*触发器的状态可以因为输入的变化而变化。
性
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＃将输入信号没有发生变化到输入信号发生
触
变化前的触发器状态称为电路的现在状态，
发
用Qn 和Qn 表示。
器
＃将输入信号发生变化后的触发器所进入的
的
状态称为电路的下一状态，用 Q n1 和 Q n1
器
程。
的
也就是说，每一种特定的触发器，都
基
有自己的特征方程。
本
熟悉各种触发器的特征方程是学习这
特
一章的主要内容之一。
性
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由于触发器有两个稳定状态，它就有
触 发 器
一定的记忆能力：可以记忆外部事件 的两种状态。
由于一位二进制数也只有0和1两个状 态，所以，通常也认为一个触发器可
分析。
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由图写出状态方程：
Q n1 = R Q n
=R Qn S
电
= R(Q n S) =SR RQ n
位 型
Q n1 S R SQ n 从这两个方程，可以得到RS触发器的功能表：
触
表 6.1 RS 触发器的功能表
型
通常将这个式子和RS=0联合写在一起， 作为RS触发器的状态方程： ：
触
Q n1 = S RQ n
发
RS = 0
器
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电 位 型 触 发 器
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RS触发器也可以用两个与非门首尾 相连而构成：
特征方程和RS触发器是 一致的，只是约束条件 不同：
集
周期中只能翻转一次。
成 触发器翻转的时间，完全由时钟控
触
制。这类触发器称为钟控触发器。
发
器
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时 主从触发器
钟
主从触发器由两个带使能端的基本触
控 制 的 集
发器构成，可以是两个RS触发器， 也可以是两个D触发器。
但是在构成主从触发器时，增加了从 输出到输入的反馈，结果得到的触发 器则不是RS触发器，而是一种具有
能
允许出现的。对使用带来不便。D触
端
发器可以解决这个问题。
的
D触发器只有一个数据输入端D，这
个信号经过反相器再加到触发器的另
触 发
一个输入门，从而保证了触发器的两 个输入始终保持相反的状态。
器
RS
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带 使 能 端 的
触 发 器
器
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基本RS触发器
RS触发器，又称为置位-复位（Set-
Reset）触发器。它可以由两个或非
电
门或者两个与非门首尾相连而构成。
位
型
触
发
时序电路分析的核心就是两条：
器
由给定的时序电路逻辑图求出电
路的状态方程；
根据状态方程对电路的特性进行
发
SR
Q n1
Q n1
器
00
Qn
Qn
01
0
1
10
1
0
11*
0
0
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RS触发器的特性：
输入RS=00时，触发器维持原来状
电 位
态不变。在同样的输入00时，输出可 能不同。这正是时序电路的特征。
型 触 发
输入RS=01，使触发器置为0状态； 输入RS=10，使触发器置为1状态。
时 所以：
钟
TTL JK主从触发器只能在时钟的下
控
降沿改变输出状态。
制 的
输出和输入之间按JK触发器的规律进 行。
集 成 触
当CP＝1时，JK输入不变的情况下， 只要按照CP下降沿前的JK值和当时 触发器的状态，就可以决定在下降沿 时输出如何变化。
发
器
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能
OC
C
D
Q n1
端
的
0
1
1
1
0
1
0
0
0
0
×
Qn
触
1
×
×
高阻
发
器
RS
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时 现在实际应用的时序系统大多数都
钟 控
是同步时序系统。整个系统的工作， 由统一的时钟控制。
制 在同步系统中，不论触发器的输入
的
如何变化，要求触发器在一个时钟
基 本 特 性
来表示。 ＃触发器的下一状态是它的现在状态和输入信
号的函数： Qn1 =f (Qn ,X )
这个式子称为触发器的下一状态方程，简称
为状态方程。
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触发器有许多具体的形式。不同的触
触 发
发器都有自己的状态方程。这些方程 式有不同的具体形式，由触发器本身 的特性所决定，所以，又称为特征方
CP=1时，主触发器开放，接受JK输 入，主触发器的状态可以改变；从触 发器封锁，状态不变。
若CP＝1时，JK的输入不变，主触发器按 JK触发器特征方程工作。
CP由1变到0时，主触发器的状态向 从触发器转移，从触发器的状态按JK 触发器的功能发生变化。
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输入RS=11，触发器的两个输出都 是0，这不是触发器的正常工作状态。
器
因此这种输入组合应该避免。
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由于RS=11是不允许出现的输入组 合，可以当作任意项加入到 表达式：
电 位
Qn1 = SR RQn +RS = S RQn
时 钟 控 制 的 集 成 触 发 器
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因为主触发器输入的反馈信号不是来 自主触发器的输出。也不随着主触发 器状态的改变而改变。
时 JK触发器的功能表
钟
表 6.6 JK 触发器功能表
控
JK
Q n1
Q n1
制
00
Qn
Qn
的
01
0
1
集
10
1
0
成
11
Qn
Qn
触
由于消除了不允许出现的输入组合，使得
发
JK触发器有更广泛的应用。
器
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时 主从JK触发器
钟
主从JK触发器由两个带使能端的RS
概逻
述
辑 电
路
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P2
输出仅取
组合逻辑电路
决于当前 的输入
时序逻辑电路
除与当前 输入有关 外还与以 前输入有 关
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时序电路示例
自动饮料出售机
获得一罐饮料的价格是2元，饮料机 可以接受1元和5角的硬币。
概
只知道当前投入了一元硬币是不能决
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时序电路在描述上的特征是增加了 一组参数：状态。
时序电路的状态是以前输入的效果的 反映。
概
不同的时序电路有不同的状态（状态
述
的数目、含义）。
饮料机的状态就是是否投入过硬币，
投入过多少。
空调遥控器的状态是当前的温度设定。
的
以记忆一位二进制数。增加触发器的
基
数目，就可以增加记忆二进制数的位
本
数。
特
性
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触发器可以分为电位型触发器和钟 控型触发器。
电
电位型触发器的输出受输入信号的直
位 型 触 发
接控制，只要输入信号有变化，输出 就可能变化。
钟控型触发器的工作首先是由时钟控 制，只有在时钟的有效控制下，输出 才会随其他输入信号的变化而变化。
成
新的功能的JK触发器。
触
发
器
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JK触发器的功能
时
钟
控
制
的
JK触发器的特征方程 ：
集
Q n1 = S RQn
成 触
= JQn KQn Qn = JQ n KQ n
发
器
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时 主从JK触发器输入和输出的波形
钟
图。设初始状态是Q=0。
控
制
的
集ห้องสมุดไป่ตู้
成
触
发
器
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时 钟
CP
控J 制
的 集
K
成
触Q
发
器
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P33
保持
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翻转
时 主从JK触发器的一次翻转