第5章-1 锁存器和触发器

存器（Q’端）一致的状态 Q Q' D ；
因此，此电路仅在CP由 0→1的后瞬，即CP信号上升沿到 达后的瞬间，电路状态翻转，其状态与输入信号D一致，故称
为上升沿触发的D 触发器。 用方程：Qn+1=D 表示： （Qn+1 为时钟触发沿到来之后电路状态） D触发器的特性方程
3. 典型集成电路（74HC/HCT74） （1）
5.4.1 D触发器
描述它们之间逻辑关系的真值表称为触发器的特性表。
D触发器的特性表（功能表）
D 0 0 1 1 Qn 0 1 0 1 Qn+1 0 0 1 1 功能 输出状态 同D状态
1.特性表： 以触发器的输入信号和现态为变量，以次态为函数，
2.特性方程： Q n1 D 3. 状 态 图 ：
T
Qn
Qn+1 0 1 1 0
功能 Qn+1= Qn
Q n1 0 置0
1
0 0
1 1
0 1
0 1
T=0
Q
n1
1
置1
Qn+1= Qn
Q n1 Q n 翻转
5.T’触发器
Q n1 Q n
6.时序图
CP T
（设CP的后沿触发，且初态为0）
T’触发器 T触发器
Q1
Q2
T Qn 0 1 0 1 Qn+1 功能 Qn+1= Qn
知识点回顾2：
1. 逻辑门控SR锁存器电路结构
2. 动作特点
只在E=1的期间，接受输入信号R、S，并改变输出端 Q、Q 的状态。
3. 优缺点
① 优点：在门控信号作用下（E=1的期间）,接受输入信号，改变输出状态。 ② 缺点：SR锁存器的最大缺陷是存在不确定状态。
5.2.2 D锁存器
一、 逻辑门控D锁存器
第5章 锁存器和触发器
教学内容
1.概述（锁存器和触发器的定义、特点、分类和分析方法）
2.锁存器和触发器的电路结构和工作原理；
3.锁存器和触发器的功能及功能的描述方法；
4.锁存器和触发器的脉冲工作特性、主要参数及应用；
重点： 锁存器和触发器的功能和功能的描述方法。 难点： 锁存器和触发器的电路结构及脉冲工作特性。
置1的功能。
3. 典型集成电路（74HC/HCT74） （3）
0 0→1 1
CP由0 1时，C=1,C=0,TG1、断开，TG2、接通；TG4断开，TG3接通；
或非门GI、G2和非门构成基本SR锁存器，使电路具有直接置0和直接
置1的功能。
3. 典型集成电路（74HC/HCT74） （4）
R D、SD具有优先置0、置 的功能。 1
0
0
0
0
0
1
0
1 1 1
0
0
1
1
0
1
Q n 1 1 置 1
Q n 1 0 置 0
不允许
1
1 1 1
n 1
0
0 1 1
n
0
1 0 1
0
0 不定 不定
2. 特性方程： 3. 状态图： 4. 时序图：
Q S R Q RS 0
R=0 S= 1 R=× S= 0
0
R= 1 S= 0
基本功能：预置0或预置1
用或非门组成的基本SR锁存器 用与非门组成的基本SR锁存器：
2、工作原理
信号输出端： Q R Q
Q S Q
有1则0
全0则1
功能表
Q= 0、 Q= 1 的状态称0态； Q= 1、 Q= 0 的状态称1态。
S
R
Q
不变 （保持）
0 0
0 1
0 1
0 0 不定
(置0) (置1)
T’触发器的特性方程： Q n1 Q n T触发器的特性方程：
0 0 1 1
0 1
1 0
Qn1 TQn TQn
Qn+1= Qn
5.4.4 SR触发器
1. 特性表：
CP 0 1 1 1 1 1 1 1 1 R × S × Q
n
Q
n+1 n
功能
×
Q
Q n1 Q n 保持 Q n1 Q n 保持
0 1 1 1 0
Q
n 1
0 1
JK=10时 置1 JK=11时翻转
Q
n 1
Qn 1 Q n
3.JK触发器特性方程： Qn1 JQn KQn
3. 状态图
J= 1 K=× J= × K= 0 1
J= 0 K=×
0
J= × K=1
Qn 0 1 0 1 0 1 0 1
J 0 0 0 0 1 1 1 1
教学要求
1. 了解锁存器和触发器的电路结构与工作原理。 2. 掌握锁存器和触发器的功能和逻辑功能描述方法。 3. 掌握常用锁存器和触发器的特点和基本应用。
5.1 概述
1. 锁存器和触发器的定义、特点、分类和分析方法 锁存器和触发器的定义：
能够存储1位二进制信息、具有记忆功能的单元电路称为锁存 器或触发器。
3.特性方程：Q n1 T Q n TQ n
CP T
CP
T
CP T 1
4. 状态图
Qn J 0 0 1 0 0 0 1 T=0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 K 0 0 1 1 0 0 1 1 Qn+1 0 T=1 1 0 0 0 1 1 1 T=1 0
功能 Q n1 Q n 保持
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。
3. 存储单元（锁存器与触发器）分类
由电路结构的不同可分为： 基本RS触发器、同步RS触发器、主从触发器、边沿触发器。 由逻辑功能的不同可分为： RS触发器、D触发器、JK触发器、T和T´触发器； 由触发方式的不同可分为：同步触发器、异步触发器；
0 0
1 1
0 0
0
0
R D、SD为异步置0端和置1端。
正常工作时使R D =1,SD =1：
电路完成为主从型D触发器的功能。
3. 典型集成电路（74HC/HCT74） （2）
1 0 0
CP=0时：C=0,C=1, TG1接通、TG2断开；TG4接通，、TG3断开；
或非门G3、G4和非门构成基本SR锁存器，使电路具有直接置0和直接
S
R
不确定
5. 基本RS锁存器的应用举例
1 0
二、逻辑门控SR锁存器 设计思想：
由于基本RS锁存器动作特点是：输入信号R、S在全部作用时间内 都能直接改变输出端 Q、Q 的状态，为了消除输入信号R、S直接控制
输出端的状态的状况，设计了逻辑门控SR锁存器。 =R
0 1 0
0
=S
逻辑门控SR锁存器工作波形图
(信号同
1
1
0
1
时撤除)
3. 波形图（时序图）
S R Q Q 置1
不允许
反映触发器输入信号取值和状态之间对应关系的图形称为波形图。
置1
置0
置1
保持
不允许 不允许(不确定) 置1
4. 动作特点
输入信号R、S在全部作用时间内都能直接改变输出端 Q、Q 的状态。
用与非门构成基本SR锁存器
Q S Q S .Q Q R Q R.Q
4. D锁存器的动态特性
D信号存 在的时间 D信号保 持的时间
脉冲宽 度
传输延 迟时间
传输延 迟时间
பைடு நூலகம்
4. 典型集成D锁存器
5.3 触发器的电路结构和工作原理
定义：在时钟脉冲边沿作用下的
状态刷新称为触发，具有边沿触发特
性的存储单元电路称为触发器。 脉冲边沿有： 上升沿（前沿）：用CP表示。 下降沿（后沿） ：用CP 表示。 触发器分类（按结构）： ① 主从触发器 ② 维持阻塞触发器
相同之处：
锁存器和触发器都是具有存储功能的逻辑电路，是构成时序 电路的基本逻辑单元。 每个锁存器或触发器都能存储1位二值信息，所以又称为存 储单元或记忆单元。
相异之处：
锁存器是对脉冲电平敏感的电路，它在一定电平作用下改变状态。 触发器是对脉冲边沿敏感的电路,它在脉冲边沿作用下改变状态。
2. 锁存器和触发器的特点
5.3.2 维持阻塞触发器
电 路 结 构
工 作 原 理
1
分三种情况讨论：
1 ① 当CP=0时
G5、G6门被封锁， Q端状态不变。 1
Q4 D, Q1 D
1
分三种情况讨论：
D
工 作 原 0→1 理
2
① 当CP=0时 G5、G6门被封锁， Q端状态不变。 ②当CP由0→1时
1
S Q2 Q1 D
触发器的逻辑功能： 指次态与现态、输入信号之间的逻辑关系， 这种关系可以用特性表、特性方程或状态图来描述。 按逻辑功能的不同触发器可分为： D触发器、JK触发器、 T触发器、SR触发器。
需要注意：逻辑功能与电路结构是两个不同的概念。同一逻辑功能 的触发器可以用不同的电路结构实现；同一基本电路结构，也可以 构成不同逻辑功能的触发器；且不同类型的触发器间可互相转换。
③ 利用传输延迟的触发器
5.3.1 主从触发器
1、主从型D触发器电路结构
2、主从型D触发器工作原理（1）
0 1
1
0
0
1
1 0 0
CP 0时
Q' D, Q' D 主锁存器处于工作状态，接收输入端D信号；
从锁存器处于保持状态（不工作），Q维持原来状态不变；
2、主从D触发器工作原理（2）
由于逻辑门控SR锁存器的最大缺陷是：存在不确定状态。而消
除不确定状态的最简单方法就是去掉R=S=1和R=S=0输入。
1. 电路图
2. D锁存器工作原理
二、 传输门D锁存器工作原理(1)
1. 电路图
0
1
0
1
0
1
E=1时，C=1,C=0,TG1接通、TG 2断开，Q=D、Q=D； 电路接受输入信号D，并翻转到与输入D一致的状态。
D=0
0
D=1 D=1
1
D=0
5.4.2 JK触发器
1. JK触发器的国标符号
2. JK触发器的特性表
Qn
0 1 0 1 0 1 0 1 J 0 0 0 0 1 1 1 1 K 0 0 1 1 0 0 1 1
Qn+1
0
功能
Q
n 1
Q
n
保持 置0 置1 翻转
JK=00时保持 JK=01时 置0
1 0
R
S
（S） （R）
E=1期间：
Q4 R; Q3 S
Q R Q Q S Q ；
E=0期间： 状态保持不变。
知识点回顾1：
1. 基本SR锁存器电路结构
置0端 置1端
置1端
置0端
2. 动作特点
输入信号R、S在全部作用时间内都能直接改变输出端 Q、Q 的状态。
3. 存在的缺点
① 输入信号直接改变输出端 状态。 ② 存在不确定状态。
1
R=0 S=×
4、时序图
CP S R
Q
Q
4. 分析方法：
功能分析：主要利用功能表、特性方程、时序图、状态图。
触发方式分析：主要研究输入信号与触发脉冲之间的时间关系。
5.2 锁存器
5.2.1 SR锁存器
定义：锁存器是一种对脉冲电平敏感的电路，它在一定输入脉
冲电平作用下改变状态。
一、 基本SR锁存器 1、电路结构
基本SR锁存器：
R Q3 Q4 D D
结论：
1
D 0; R D 0; S D 1 Q0
D
D 1; R D 1; S D0 Q 1
0
D
1
分三种情况讨论：
① 当CP=0时 G5、G6门被封锁， Q端状态不变。
工 作 原 理
2
②当CP由0→1时
1
Q4 D, Q1 D
二、 传输门D锁存器工作原理(2)
1. 电路图
1
E=1
1
E=0
0
0
1
0
E=1时，C=1,C=0,TG1接通、TG 2断开，Q=D、Q=D； 电路接受输入信号D，并翻转到与输入D一致的状态。
E=0时，C=0,C=1,TG1断开、TG2接通,电路状态保持不变。
2. 工作波形图
3. 动作特点：
在E=1时，Q端的波形跟随D端变化； 在E=0时，锁存器保持由1跳变为0前瞬间的状态。
=1
1
S Q2 Q1 D
R Q3 Q4 D D
③当CP=1期间 D=1 Q=1
0 0
D=1
S D0
D=0
R D 1
Q=0
S D 1 R D 0
2. 典型集成电路（74F74）
具有直接置0和置1功能的D触发器
5.3.3 利用传输延迟的触发器
5.4 触发器的逻辑功能
1 0
0
1
1
1
0 1 1
主锁存器处于保持状态（不工作），Q’ ’ 、Q 端状态不变； CP由0 1时 从锁存器（工作）接收主锁存器的信号，Q Q' D ' D）； （Q
主从型D触发器的工作过程分析：
主从型结构的触发器中，主从锁存器是轮流工作的。
CP=0时，主锁存器工作： 接受输入端D的信号，并使主锁存器翻转到 Q' D ； CP由0→1时，从锁存器工作： 接受主锁存器（Q’端）送出的信号，并使从锁存器翻转到与主锁
K 0 0 1 1 0 0 1 1
Qn+1 0 1 0 0 1 1 1 0
功能
Q n1 Q n 保持
Q n1 0 置0 Q n1 1 置1 Q n1 Q n翻转
4.波形图
Q
5.4.3 T触发器
1.T触发器的符号
2.特性表
Q
Q
Q
Q
Q
Q
C1 1K
∧
C1 1J
∧
C1 1T 1K
∧
1J