数电知识之锁存器和触发器
数电锁存器触发器
集成芯片实现
总结词
利用集成芯片实现锁存器触发器是一种高效 、可靠的方法，通过使用专门的集成芯片， 可以实现复杂的数据存储和传递功能。
详细描述
集成芯片实现锁存器触发器主要利用了集成 电路的集成特性，通过使用专门的集成芯片 ，可以实现复杂的数据存储和传递功能。这 种实现方式具有可靠性高、性能稳定的特点 ，因此在高可靠性、高速度的数字电路中得 到了广泛应用。同时，集成芯片的实现方式
题。
05
锁存器触发器的优化与 发展趋势
优化设计
减少功耗
通过优化电路设计和材料选择，降低锁存器触发器的 功耗，延长设备使用寿命。
提高速度
优化触发器的响应速度，使其能够更快地处理数据， 提高系统性能。
减小体积
通过缩小电路尺寸和优化布局，减小锁存器触发器的 体积，使其更加适用于便携式和穿戴式设备。
新技术应用
特点
锁存器触发器具有记忆功能，能够存 储二进制数据，并在适当的控制信号 下，实现数据的存储、读取和传输。
工作原理
触发机制
当输入信号达到一定阈值时，锁存器触发器的输出信号状态会发生变化，并保持不变，直到下一个输入信号的到 来。
存储机制
锁存器触发器内部通常包含多个交叉反接的晶体管，通过控制晶体管的导通和截止状态来存储二进制数据。
寄存器
锁存器触发器常用于构建寄存器， 用于存储二进制数据，以便在数 字逻辑电路中进行数据处理和传 输。
移位器
锁存器触发器可以组成移位器， 用于对二进制数据进行移位操作， 以便进行算术运算和逻辑运算。
计数器
利用锁存器触发器的存储功能， 可以构建计数器，用于对时钟信 号进行计数，实现时序控制和数 字信号处理。
也有利于减小电路体积、降低成本等。
锁存器和触发器 数字电路知识点汇总
第5章 锁存器和触发器一、触发器分类：基本R-S 触发器、同步RS 触发器、同步Ｄ触发器、 主从R-S 触发器、主从JK 触发器、边沿触发器{上升沿触发器（Ｄ触发器、JK 触发器）、下降沿触发器（Ｄ触发器、JK 触发器） 二、触发器逻辑功能的表示方法触发器逻辑功能的表示方法，常用的有特性表、卡诺图、特性方程、状态图及时序图。
对于第5章 表示逻辑功能常用方法有特性表，特性方程及时序图 对于第6章 上述5种方法其本用到。
三、各种触发器的逻辑符号、功能及特性方程 1.基本R-S 触发器 逻辑符号 逻辑功能特性方程：若0,1==S R ，则01=+n Qnn Q R S Q+=+1若0,0==S R ，则11=+n Q0=⋅S R （约束条件） 若0,1==S R ，则n n Q Q =+1若1,1==S R ，则Q Q =＝1（不允许出现）2.同步RS 触发器n n Q R S Q +=+1（CP ＝1期间有效） 若0,1==S R ，则01=+n Q0=⋅S R （约束条件） 若0,0==S R ，则11=+n Q若0,1==S R ，则n n Q Q =+1 若1,1==S R ，则Q Q =＝1处于不稳定状态3.同步Ｄ触发器 特性方程D Qn =+1(CP=1期间有效)4.主从R-S 触发器特性方程n n Q R S Q +=+1(作用后)0=⋅S R 约束条件逻辑功能若0,1==S R ，CP 作用后，01=+n Q 若1,0==S R ，CP 作用后，11=+n Q 若0,0==S R ，CP 作用后，n n Q Q =+1 若1,1==S R ，CP 作用后，处于不稳定状态Note: CP 作用后指ＣＰ由0变为1，再由1变为0时 5.主从JK 触发器特性方程为：n n n Q K Q J Q +=+1(CP 作用后)逻辑功能若0,1==K J ，CP 作用后，11=+n Q 若1,0==K J ，CP 作用后，01=+n Q 若0,1==K J ，CP 作用后，n n Q Q =+1(保持) 若1,1==K J ，CP 作用后，n n Q Q =+1(翻转) 7. 边沿触发器边沿触发器指触发器状态发生翻转在CP 产生跳变时刻发生， 边沿触发器分为：上升沿触发和下降沿触发1）边沿Ｄ触发器 ①上升沿Ｄ触发器其特性方程D Q n =+1(CP 上升沿到来时有效) ②下降沿Ｄ触发器其特性方程D Qn =+1(CP 下降沿到来时有效)2）边沿JK 触发器①上升沿JK 触发器其特性方程n n n Q K Q J Q +=+1 (CP 上升沿到来时有效) ②下降沿JK 触发器 其特性方程nnn Q K Q J Q +=+1(CP 下降沿到来时有效)3）Ｔ触发器 ①上升沿Ｔ触发器其特性方程n n Q T Q ⊕=+1(CP 上升沿到来时有效) ②下降沿Ｔ触发器其特性方程:n n Q T Q ⊕=+1(CP 下降沿到来时有效)端波形，设触发器初始状态为0.由于所用触发器为下降沿触发的Ｄ触发器，其特性方程为D Q n =+1＝n Q (CP 下降沿到来时) Ｂ=CP ＝n Q A ⊕1t 时刻之前 1=n Q ，n Q ＝0，Ａ＝0CP=B=0⊕0=01t 时刻到来时 0=n Q ，Ａ＝1CP=B=1⊕0=1 0=n Q 不变2t 时刻到来时 Ａ＝0，0=n Q ，故B=CP=0，当CP 由1变为0时，=+1n Q n Q ＝0＝1当=+1n Q 1，而A=0⇒CP=13t 时刻到来时，A=1，1=n Q ⇒CP=A ⊕n Q =0当CP ＝0时，=+1n Q n Q ＝0当01=+n Q 时，由于A=1，故CP= A ⊕n Q =1图Ａ 图Ｂ若电路如图C 所示，设触发器初始状态为0，C 的波形如图D 所示,试画出Ｑ及Ｂ端的波形当特性方程D Q n =+1＝n Q （CP 下降沿有效）1t 时刻之前，A=0, Q=0, CP=B=1=⊗n Q A1t 时刻到来时 Ａ＝1， 0=n Q 故CP=B=001=⊗=⊗n Q A当CP 由1变为0时，=+1n Q n Q ＝1当n Q ＝1时，由于A=1,故CP ＝11⊗，n Q 不变2t 时刻到来时， Ａ＝0，n Q ＝1，故CP=B=01=⊗A此时，CP 由1变为0时，=+1n Q n Q ＝0 当n Q ＝0时，由于Ａ＝0故CP=0⊗0=13t 时刻到来时，由于A=1，而n Q ＝0，故CP ＝0=⊗n Q AB当CP 由1变为0时，=+1n Q n Q ＝1当Ｑ＝1时，由于Ａ＝1，故ＣＰ＝Ｂ＝111=⊗图C 图D例：试写出如图示电路的特性方程，并画出如图示给定信号CP 、Ａ、Ｂ作用下Ｑ端的波形，设触发器的初始状态为0.解：由题意该触发器为下降沿触发器JK 触发器其特性方程n n n Q K Q J Q +=+1（CP 下降沿到来时有效）其中B A J ⋅= B A K +=由JK 触发器功能： J=1, K=0 CP 作用后=+1n Q1J=0, K=0 CP 作用后=+1nQ 0 J=0, K=0 CP 作用后=+1n Q n Q J=1, K=1 CP 作用后=+1n Q n Q。
锁存器、触发器、寄存器和缓冲器的区别
锁存器、触发器、寄存器和缓冲器一、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。
（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）。
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。
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（专用集成电路）设计中应该说比ff（触发器）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。
（用CPLD（复杂可编程逻辑器件）和FPGA（现场可编程逻辑阵列）来进行ASIC设计是最为流行的方式之一）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。
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。
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。
数电09(锁存器)
必须含有存储电路，具有记忆功能，以记录以前的状态。
基本单元电路——锁存器和触发器。
*
P2
二、锁存器和触发器的功能
1、表示功能：具有两个稳定状态（稳态），用以表示逻 辑0和逻辑1； 2、可控功能：能够通过输入信号置0或置1；
3、记忆功能：没有置0或置1信号时，输出状态保持不变。
三、锁存器和触发器的不同点
1 1D C1 C1 LE 1D C1 C1 … …
…
D7
1 1D C1 C1
1、结构特点
共用一对互补的门 控信号,由锁存使 能信号LE驱动 输出端带有三态门， 由三态门使能信号 OE控制
1
1
1 E Q0 E Q1 … … E Q7
OE 1
1）使锁存器与输出负载有效隔离；
2）便于微处理机或计算机的总线传输
E 0
D × 0 1
Q 不 变 0 1
Q
不变 1 0 *
功能 保持 置0 置1
P15
E=1
D=0 S =0 R=1
Q=0
1 1
D=1
S =1 R=0
Q=1
4、逻辑符号
D E
1D E1
Q
Q
二、传输门控D锁存器
复习传输门
D C TG1 C C TG2 G1 1 Q
1、电路结构 2、工作原理
E=1 C=0,C=1 TG1通，TG2断，Q=D
分别定义为电路的0态和1态 没有控制信号输入端， 算不算锁存器？ 输出状态不可控。
稳态中： Q和Q总是逻辑互补的。
电路中只存在这两种稳态，——双稳态电路。
3、模拟特性分析（略）
*
P5
5.2 锁存器
同触发器一样：具有表示、可控、记忆功能； 可长期存储一位二进制码。
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
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
数字电子技术基础第5章锁存器与触发器PPT课件
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。
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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。
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）。
数电研究型专题-触发器、锁存器的性能浅析
山东科技大学数电研究性专题《锁存器、触发器构造与性能浅析》学院：自动化学院班级：小组成员：）指导教师：一、锁存器1、锁存器介绍锁存器(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。
2、锁存器工作原理CMOS反相器的功能是可以使输出获得跟输入相反的逻辑值，那如果把两个反相器的输入跟输出连接在一起会出现什么情况呢？我们来看下图，假设某个时刻反向器A的输入是1，那么其输出会是0；因为A的输出连接到B的输入端，即反相器B的输入为0，那么其输出会变为1；又因为B的输出连接到A的输入端，即B输出的1反馈回A的输入，对刚才假设的“A的输入为1”进行了确认和加强。
此时A的输入确实为1，按A和B的输入输出连接关系，又走了一遍刚才的路程，如此循环，结果是反相器A的输出稳定为0，反相器B的输出稳定为1。
这个结构的电路有两个稳定的状态，一般称之为双稳态电路。
可见类似的双稳态电路可以稳定地保持其节点中的值（数据），具有记忆功能，这就是锁存器工作的原理。
从上面介绍可看出，首尾相接的两个反相器构成了互相反馈耦合的形态，这就是锁存器的基本电路结构。
但是这里是基于一个假设，假设反相器A的输入为1，那么它的输出为0，两个反相器连在一起通过互相反馈加强，则能保持0和1两个值。
如果没有这个假设，它能保存的值将是不确定的。
这类似于“鸡生蛋还是蛋生鸡”的谜局，要将此电路当锁存器使用，就必须打破这个“是输入先有0，还是输出先反馈回1”的僵局。
于是给它加了两个输入端，由于反相器只有1个输入，因此改用或非门来代替。
电路结构如下图，根据或非门“只要有一个输入为1，其输出就为0”的特性，当R为1时，虽然有反馈存在，也可以强制输出Q=0；当S为1时，则强制输出Q=1。
锁存器（Latch）和触发器（Flip-flop）
锁存器（Latch）和触发器（Flip-flop）大多数数字系统中，除了需要具有逻辑运算和算术运算功能的组合逻辑电路外，还需要具有储存功能的电路，组合逻辑电路和储存电路相结合可构成时序逻辑电路，Lacth & Flip-flop就是实现储存功能的两种逻辑单元电路。
锁存器是对电平敏感的电路，它们在一定电平作用下改变状态。
基本SR锁存器由输入信号电平直接控制其状态，传输门控或逻辑门控锁存器在使能电平作用下由输入信号决定其状态。
在使能信号作用期间，门控锁存器输出跟随输入信号变化而变化。
触发器则是对时钟脉冲边沿敏感的电路，根据不同的电路结构，它们在时钟脉冲的上升沿或下降沿作用下改变状态。
目前流行的触发器电路主要有主从、维持阻塞和利用传输延迟等几种结构，它们的工作原理个不相同。
触发器按逻辑功能分类有D触发器、JK触发器、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。
例如JK触发器既有主从结构也有维持阻塞或利用传输延迟结构。
每一种逻辑功能的触发器都可以通过增加门电路和适当的外部连线转换为其它功能的触发器。
之所以能够有记忆功能能够存储信息，最主要的就是它把输出有反馈到了输入，形成了反馈这样它就能保持稳定。
这使得Lacth & Flip-flop与组合逻辑电路的分析有了很大的不同，当然Latch & Flip-flop本来就只有这么几种，记住就行。
不需要自己去创新。
从最基本的用两个或非门构成的SR锁存器到在前面加上两个与门和一个使能端E的逻辑门控SR锁存器，这样就可以实现多个锁存器同步进行数据锁存。
但是SR锁存器有个很不好的地方就是当SR同时为1的时候，它会出现不确定状态，解决这个问题其实也很简单在逻辑门SR锁存器的S和R之间串上一个非门这样S和R永远都不会一样，当然同时为0的状态时有使能端E决定的，这个就是D锁存器，当E为1时，输出Q = D；当E为0时，输出Q保持之前的状态不变。
锁存器与触发器各详解.pptx
1
≥1
0
1
≥1
0 0
≥1
1
3
第4页/共69页
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
第32页/共69页
保持原态
1
真 值 表
CP↓
J K Qn 000 001 010 011 100 101 110 111
数字电子技术基础PPT第5章 锁存器与触发器
初态：常用Qn或Q表示，指触发器原有的状态，又称现态。
新状态：常用Qn+1或Q*表示，指由驱动信号与现态Qn共同决定的触发器的 新状态，又称次态。
若通过输入端加入驱动信号使锁存器或触发器的新状态为1，则可以说存储 了1；若通过输入端加入驱动信号使锁存器或触发器的新状态为0，则说存 储了0。
5.2 锁存器
在组合电路中，输入信号一旦消失，输出信号也就跟着消失了，而 锁存器的输入信号一旦出现，输出信号不仅出现，而且在输入信号消失之 后仍然存在。
5.2.1 三极管组成的SR双稳态电路
三极管组成的SR双稳态电路如图5-1所示。
初始状态：在电路上电后，由于两个非门电路参数不对称，例如，T2 管截止，使输出Q点电位接近5 V；TI管饱和，使点的电位接近于0.3 V。这 时，双稳态电路进入稳态1，Q =0，Q=1。
图5-12 消除开关弹跳影响的原理与电路
74LS279是四与非门SR锁存器，其中的两个锁存器具有2个置位输入端。 置位和复位输入都是低电平有效。该锁存器只输出Q端信号。
74LS279的符号如 图5-11所示
5.3 SR触发器 SR锁存器的输入端信号能直接对输出产生影响，而实际工作中，常常要
5.2.2 或非门组成的SR锁存器 图5.3是或非门组成的SR锁存 器逻辑电路图与图形符号。
上电初始状态：若输入信号R=S=0时锁存器上电，由于两个或非门电路 参数不同，两个或非门通过竞争，结果总有一个或非门输出为1，另外一个 或非门输出为0。
置 1：若输入信号 S=1、R=0，G2 门输出Q 无论为 1 还是 0，均有QQ=S+= 0 ，并使 QR=Q+= 1 。由于 Q=1，所以称为 1 态，而输入信号 S=1、R=0 称为置位或置 1 信号。 置 0：若输入信号S=0、R=1，G1 门输出 Q 无论为 1 还是 0，均有G1 门输出端QR=Q+= 0 ， 使 QQ=S+= 1 ，由于 Q=0，所以称为 0 态，而输入信号 S=0、R=1 称为复位或置 0 信号。
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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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。
1
0
1
5.3 触发器的电路结构和工作原理
5.3 触发器的电路结构和工作原理
CP
CP G2 1
Q'
Q
Q
D
TG1
G1 1 CP
Q’
TG3
G3 1
CP
G4 1
CP
CP
TG2
TG4
CP
CP
• 工作原理： 1、CP正跳变后，TG1导 通，TG2截止，输入信 号D送入主锁存器。假 设D为1时，经TG1传 到G1的输入端，使 Q ' 0 Q’=1。同时，TG3截止， TG4导通，显然G3输 入端和G4输出端经 TG4连通，使从触发器 维持在原来的状态不变。
数电知识—锁存器和触发器
本章重点内容: • 掌握触发器、锁存器的分类； • 了解各种触发器、锁存器的电路结构、 工作原理及动作特点； • 掌握各种触发器的逻辑功能及功能的 相互转换。
5.1 概述
锁存器、触发器与逻辑门一样，是组成数字 系统的基本单元电路。与逻辑门不同的是它们具 有记忆功能。把能够存储一位二进制的基本单元 电路统称为触发器（Flip - Flop）。 为了实现记忆一位二值信号的功能，触发器 必须具备以下两个特点： 1、具有两个能自行保持信号的功能，用来表示逻 辑状态的0和1； 2、在触发信号的操作下，根据不同的输入信号可 以臵成1或0状态即从一种稳定状态转换成另一种 稳定状态，当触发信信号消失后，新的状态被保 持下来。
CP 0 RD 1
0 0 0
&
D
0
G1
0 0 0
Q5
&
0
0
&
0
D
0 0 0
G5 G6
&
G3 G4
Q3 1
0 0
D Q6
0
0 0 0
&
0
Q4 1
0 0 0
&
0
SD
1
G2
• 工作原理： I、SD和RD接至基本SR锁 存器的输入端，分别是 预臵端和清零端，且低 电平有效。 Q II、假设：SD=RD=1。 CP＝0时：与非门G3和G4 封锁，其输出Q3=Q4 = 1，触发器状态不变。 同时由于Q3至Q5和Q4至 Q Q6的反馈信号将G5和G6 两门打开，故可接收信 号 D。
1
1
5.2 锁存器
• 2、逻辑门控SR锁存器（同步SR锁存器） 这种锁存器在基本SR锁存器前增加了一对逻辑 门。
Q G1 & Q & G2 Q Q Q R 1S C1 1R Q Q
S
R
Q S CP
G3 & S
& G4 CP R (b) 曾用符号 S CP R (c) 国标符号 S
CP R (a) 逻辑电路
Q4
G2
0
>=1
0
0
Q
D CP
1D C1
0
Q
1
G3
0
&
0 0
Q3
0
>=1
0
Q
Q
0
G1
5.2 锁存器
它只有两个输入端：数据输入D和时钟控制输入CP。 当CP＝0时，G3、G4门封锁，输出为0，使G1和G2 构成的基本SR锁存器处于保持状态，无论D信号如 何，输出不变。当CP＝1时，G3、G4门打开，输出 信号取决于D。 Q CP D Q
CP G5 D S R G4
&
0 0 0
Q4
G2
0
>=1
0
Q
0
0 1
× 0 1
不变 不变 0 1 1 0
1
G3
0
&
0 0
Q3
0
>=1
0
Q
0
G1
1
5.2 锁存器
• 2、传输门控D锁存器
QD G1TG1 NhomakorabeaQ
C
C
TG
Q
1
这种电路结构常 见CMOS集成电路 当中。它与逻辑 门控D锁存器逻辑 功能完全一样。
Q
5.3 触发器的电路结构和工作原理
• II、由传输门组成的CMOS主从触发器
CP
CP G2 1
Q'
Q
Q
D
TG1
G1 1 CP
TG3
Q’
CP
G3 1
CP
G4 1
CP
TG2
TG4
CP
CP
D触发器只有一个输 入端，主从锁存器 都由传输门TG和反 Q 相器经交叉连接构 D 1D 成的双稳态电路。 Q C1 CP TG1、TG2、G1、G2组 成主触发器，TG3、 TG4、G3、G4组成从 触发器。CP和CP为 互补时钟脉冲。
Q 0
&
&
S
1
0
R
5.2 锁存器
• 结论1： R=0、S=1时：由于R=0，不论原来Q为0 还是1，都有Q=1；再由S=1、Q=1可得Q＝0。即 不论锁存器原来处于什么状态都将变成0状态，这 种情况称将锁存器臵0或复位。R端称为锁存器的 臵0端或复位端。
Q
1
0
Q
&
&
R 0 1
R
S 1 0
Q 0 1
S
R
Q
Q
初始 置1 保持 置0 保持
不允 不定 许
5.2 锁存器
II、由或非门构成的基本SR锁存器 逻辑图 逻辑符号
R
0
>=1
0
Q
0
S R
S R
Q
Q
0
>=1
0
0
S
Q
5.2 锁存器
功能表 R 0 0 1 S 0 1 0 Q 不变 1 0 0 不定 逻辑表达式
Q RQ
Q SQ
约束条件：RS=0
5.3 触发器的电路结构和工作原理
2）工作原理：
1 a）当CP=1时，主触发 器的输入门G1和G2门 打开，主触发器根据 SR的状态进行翻转， 而对于从触发器，CP 经G9反相后加于它的 输入门为0电平，G5和 G6门封锁，其状态不 受主触发器输出影响， 或者说保持状态不变。
1
1
0
5.3 触发器的电路结构和工作原理
5.2 锁存器
• 结论3： R=1、S=1时：根据与非门的逻辑功能不 难推知，锁存器保持原有状态不变，即原来的状 态被锁存器存储起来，这体现了锁存器有记忆能 力。
Q
1
？1
Q
R 0
S
Q 0 1
1
&
&
1
1
0
1 0
不变
S
0
0
R
0
不定
5.2 锁存器
• 结论4： R=0、S=0时：Q=Q=1，不符合触发器的 逻辑关系。并且由于与非门延迟时间不可能完全 相等，在两输入端的0同时撤除后，将不能确定触 发器是处于1状态还是0状态。所以触发器不允许 出现这种情况，这就是基本SR锁存器的约束条件。
5.3 触发器的电路结构和工作原理
CP RD G1
0 0 0
&
0
Q5
0 0 0
&
0
0
&
0
Q3
0 0
Q
D
0 0 0
G5 G6
&
0
G3 G4
&
• 电路结构 由6个与非门构 成，其中G1和 G2构成基本SR 存锁器。
Q6
0
0 0
0
Q4
0 0 0
&
0
Q
SD S 1D RD C1 R
Q
SD
G2