第五章 触发器
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第5章 触发器
触发器的初始状态都是0状态，试确定输出端Q1、Q0的波形， 并写出由这些波形所表示的二进制序列。
46
47
集成电路JK触发器
边沿型集成JK触发器的常用型号有74LS73、74LS76等。
48
5.4 不同类型触发器的相互转换
主要内容
一种触发器转换为另一种触发器的方法 T和T＇触发器 D触发器转换为其它触发器 JK触发器转换为其它触发器
5
表5-1 或非门组成的基本RS触发器的真值表
R 0 0 1 1
S 0 1 0 1
Q 不变 1 0 0*
Q
不变 0 1 0*
触发器状态 保持 置1 置0 不定
6
对于左图，可作同样分 析。这种触发器是以低 电平作为输入有效信号 的，在逻辑符号的输入 端用小圆圈表示低电平 输入信号有效。
7
表5-2 与非门组成的RS触发器的真值表
14
1 1 1 1 1 1
0 0 1 1 1 1
1 1 0 0 1 1
0 1 0 1 0 1
0 0 1 1 1* 1*
根据上述真值表，故有钟控RS触发器的特性方程为：
Q
n 1
S RQ
n
RS 0
钟控RS触发器虽然没有实际的IC产品，但它是D触 发器、JK触发器的基础。
15
5.1.3 RS触发器的应用
30
（2）CP由1变为0，即下降沿到来 时，主触发器保持CP=1期间的最后 输出状态不变并作为从触发器的输 入；同时，从触发器开始工作：由 于主触发器的两个输出始终相反， 故从触发器的输出状态跟随主触发 器的最后输出状态（根据钟控RS触 发器的真值表得到）。故有：
Q Q RS 0
41
46
47
集成电路JK触发器
边沿型集成JK触发器的常用型号有74LS73、74LS76等。
48
5.4 不同类型触发器的相互转换
主要内容
一种触发器转换为另一种触发器的方法 T和T＇触发器 D触发器转换为其它触发器 JK触发器转换为其它触发器
5
表5-1 或非门组成的基本RS触发器的真值表
R 0 0 1 1
S 0 1 0 1
Q 不变 1 0 0*
Q
不变 0 1 0*
触发器状态 保持 置1 置0 不定
6
对于左图，可作同样分 析。这种触发器是以低 电平作为输入有效信号 的，在逻辑符号的输入 端用小圆圈表示低电平 输入信号有效。
7
表5-2 与非门组成的RS触发器的真值表
14
1 1 1 1 1 1
0 0 1 1 1 1
1 1 0 0 1 1
0 1 0 1 0 1
0 0 1 1 1* 1*
根据上述真值表，故有钟控RS触发器的特性方程为：
Q
n 1
S RQ
n
RS 0
钟控RS触发器虽然没有实际的IC产品，但它是D触 发器、JK触发器的基础。
15
5.1.3 RS触发器的应用
30
（2）CP由1变为0，即下降沿到来 时，主触发器保持CP=1期间的最后 输出状态不变并作为从触发器的输 入；同时，从触发器开始工作：由 于主触发器的两个输出始终相反， 故从触发器的输出状态跟随主触发 器的最后输出状态（根据钟控RS触 发器的真值表得到）。故有：
Q Q RS 0
41
第五章 触发器
图5.5.2 带异步置位、复位端的CMOS边沿触发器
CMOS边沿触发器的特性表
CP
D
Q
n
Q n 1
0 0
0
0 0
1
0
1 1
1 1
1
(4-33)
二、维持阻塞触发器 1、阻塞RS触发器
S
①置1 维持 线
1
0
S’
& G5 0 1
③置0 阻塞线
&
G3 L1 L2
1 0 1
& G1
Q 0 1
§5.3 电平触发的触发器
一、电路结构及工作原理
（1）CP=0，状态不变。
（2）CP=1，工作，同SR锁存器一样约束条件为：SR=0。
电平触发RS触发器的特性表
*CP回到低电平后状态不定 在使用电平触发RS触发器的过程中，有时还需要CP信号到 来之前将触发器预先置成指定的状态，为此在实用的电平触发 RS触发器电路上往往还设置有专门异步置位输入端和异步复位 输入端，如下页图：1717
1
1 0
1 0
01 10
0 1 0 1
设触发器的初始状态Q=0。
CP=0：基本RS触发器的状态通过A，A’得以保持。
CP变为高电平以后：门 B，B’ 首先解除封锁，若此时输入 为J=1，K=0，则P=0，P’=1 ，…状 态无影响。 CP下降沿到达时：门 B，B’ 首先封锁，P，P’ 的电平不会立
第五章 触发器
§5.1 概述 §5.2 SR锁存器 §5.3 电平触发的触发器
§5.4 脉冲触发的触发器
§5.5 边沿触发的触发器 §5.6 触发器的逻辑功能及其描述方法
第5章-触发器
JK 00 01 10 11
Qn+1 Qn 0 1 Qn
CP
在CP上升沿时,接受J、K 信息,Q不变化
在CP下降沿时,根据接受 到旳J、K信息，Q变化
主从型J－K触发器工作波形图举例
J K Qn+1
CP
0 0 Qn
01 0
J
10 1
1 1 Qn
K
CP
接受JK 信号
Q Q状态 转变
0
置1 清0 翻转 翻转
2、触发器功能表
CP R S Q n+1 1 0 0 Qn 1 01 1
阐明 保持 置1
1 1 0 0 清0
&
&
1 1 1 不定 防止
R
R、S
控制端
CP
S
CP: 时钟脉冲
(Clock Pulse)
0 Qn 保持
3、逻辑符号
Q
Q
R
S
R CP S
4、特征方程
Qn+1=S+RQn SR=0（约束条件）
• 主从触发器旳特点 由两个触发器构成（主触发器和从触发器） 触发方式：主从触发方式（上升沿接受，下降沿触发）
5.4.1 主从RS触发器
1、构造：两个同步RS触发器构成，主从两触发器时钟脉冲反相 2、原理：CP：主触发器输入暂存，CP：从触发器封锁，保持原 状态；时钟后沿出现后从触发器接受主触发器信号而主触发器被 封锁。 3、优点：防止空翻现象 4、缺陷：CP高电平期间受R、S变化旳影响会造成误动作
指R、S从01或10变成11时,输出端状态不变
R-S触发器真值表
Q 1
&
01 RD
Q 1
第5章 触发器
Q=1时，CP=1期间，主触置0，CP=0后，从触置0。
山东大学(威海)机电与信息工程学院 邹晓玉 25
主从JK触发器特性表 CP J K Q Q* Q 0 1 0 0 1 1 1 0
功能 保持 保持 置0
× × × × 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1
根据特性表可写出Q*关于 J、K、Q的函数表达式， 并化简为最简形式，即特 性方程
山东大学(威海)机电与信息工程学院 邹晓玉 17
为适应单输入信号的需要，电平触发的SR触发器 可做成如下的电平触发的D触发器(D锁存器)：
电平触发D触发器的特性表
CP
0
D Q
× ×
Q*
Q
功 能
保持
1
1 1 1
0 0
0 1 1 0 1 1
0
0 1 1
置0
置1
CP高电平触发；CP=0时不动作； D=0时，触发器置0； D=1时，触发器置1。
山东大学(威海)机电与信息工程学院 邹晓玉 18
例：已知电平触发的SR触发器的输入信号波形，画出的输出 波形 。设触发器初始状态为0。 保持原态 使输出全为1 Reset Set
CP R
S Q
Q
山东大学(威海)机电与信息工程学院 邹晓玉 19
CP撤去后 状态不定
电平触发的触发器的空翻现象 电平触发的触发器在一个CP脉冲作用期间，出现两次或 两次以上翻转的现象称为空翻。 电平触发的SR触发器， CP=1期间，输入信号仍 直接控制触发器输出端 状态。 CP=1时，S、R状态多次 变化，触发器输出状态随 着变化，触发器的抗干扰 能力较差。
0
1
1
0
1
0
山东大学(威海)机电与信息工程学院 邹晓玉 25
主从JK触发器特性表 CP J K Q Q* Q 0 1 0 0 1 1 1 0
功能 保持 保持 置0
× × × × 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1
根据特性表可写出Q*关于 J、K、Q的函数表达式， 并化简为最简形式，即特 性方程
山东大学(威海)机电与信息工程学院 邹晓玉 17
为适应单输入信号的需要，电平触发的SR触发器 可做成如下的电平触发的D触发器(D锁存器)：
电平触发D触发器的特性表
CP
0
D Q
× ×
Q*
Q
功 能
保持
1
1 1 1
0 0
0 1 1 0 1 1
0
0 1 1
置0
置1
CP高电平触发；CP=0时不动作； D=0时，触发器置0； D=1时，触发器置1。
山东大学(威海)机电与信息工程学院 邹晓玉 18
例：已知电平触发的SR触发器的输入信号波形，画出的输出 波形 。设触发器初始状态为0。 保持原态 使输出全为1 Reset Set
CP R
S Q
Q
山东大学(威海)机电与信息工程学院 邹晓玉 19
CP撤去后 状态不定
电平触发的触发器的空翻现象 电平触发的触发器在一个CP脉冲作用期间，出现两次或 两次以上翻转的现象称为空翻。 电平触发的SR触发器， CP=1期间，输入信号仍 直接控制触发器输出端 状态。 CP=1时，S、R状态多次 变化，触发器输出状态随 着变化，触发器的抗干扰 能力较差。
0
1
1
0
1
0
第五章触发器ppt课件
入 信 号 之 后 所
10
次态Qn+1的卡诺图
S Qn
R
00 01 11 10
0× × 0
0
11 1 1 0
特性方程
Qn1 (S ) S RQn
R S 1
约束条件
触发器的特性方程就是触发器次态Qn+1 与输入及现态Qn之间的逻辑关系式
11
波形图
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
跳变
27
存在问题：时钟脉冲不能过宽，否则出现空翻现 象，即在一个时钟脉冲期间触发器翻 转一次以上。
C Q=S Q=R
S R Qn+1 0 0 Qn 01 0 10 1 1 1 不定
克服办法：采用 JK 触发器或 D 触发器
28
1、电路结构
Q
& RD
&
D触发器
Q
& SD
&
2、功能表
CP D Q n+1 1 00
5.1 概述
双稳态触发器： 是一种具有记忆功能的逻辑单元电路，它能储存
一位二进制码。 特点： 1、有两个稳定状态“0”态和“1”态； 2、能根据输入信号将触发器置成“0”或“1”态； 3、输入信号消失后，被置成的“0”或“1”态能
保存下来，即具有记忆功能。
1
触发器的基本概念
1.触发器有两个互补输出端：Q 、 Q 2.有两个稳定的状态：0状态和1状态； 3.在不同的输入情况下，它可以被置成0状态或1状态； 4.具有记忆（存储）功能，当输入信号消失后，所置成的
CLK S R Q Q *
X X X X Qn
0 00 0
0 01 1
1 00 1
10
次态Qn+1的卡诺图
S Qn
R
00 01 11 10
0× × 0
0
11 1 1 0
特性方程
Qn1 (S ) S RQn
R S 1
约束条件
触发器的特性方程就是触发器次态Qn+1 与输入及现态Qn之间的逻辑关系式
11
波形图
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
跳变
27
存在问题：时钟脉冲不能过宽，否则出现空翻现 象，即在一个时钟脉冲期间触发器翻 转一次以上。
C Q=S Q=R
S R Qn+1 0 0 Qn 01 0 10 1 1 1 不定
克服办法：采用 JK 触发器或 D 触发器
28
1、电路结构
Q
& RD
&
D触发器
Q
& SD
&
2、功能表
CP D Q n+1 1 00
5.1 概述
双稳态触发器： 是一种具有记忆功能的逻辑单元电路，它能储存
一位二进制码。 特点： 1、有两个稳定状态“0”态和“1”态； 2、能根据输入信号将触发器置成“0”或“1”态； 3、输入信号消失后，被置成的“0”或“1”态能
保存下来，即具有记忆功能。
1
触发器的基本概念
1.触发器有两个互补输出端：Q 、 Q 2.有两个稳定的状态：0状态和1状态； 3.在不同的输入情况下，它可以被置成0状态或1状态； 4.具有记忆（存储）功能，当输入信号消失后，所置成的
CLK S R Q Q *
X X X X Qn
0 00 0
0 01 1
1 00 1
第5章 触发器
RD
SD
D
CP
4、特性方程 、
Qn+1=D
17
5.3.3 同步JK触发器 同步JK JK触发器
2、逻辑符号 1、电路结构
Q Q
Q & RD & CP J
Q & SD &
J 0 0 1 1 J CP K
3、功能表
K 0 1 0 1 Qn+1 Qn 0 1 Qn 说明 保持 置0 置1 翻转
K
4、特性方程 Qn+1=JQn+KQn Qn
CP J K
Q
Q
5.5 边沿触发器
• 特点：次态仅取决于CP上升沿或者下降沿 特点：次态仅取决于 上升沿或者下降沿 到达前瞬间的输入状态。 到达前瞬间的输入状态。 • 优点：可靠性高，抗干扰能力强，无空翻 优点：可靠性高，抗干扰能力强， 维持阻塞触发器（上升沿触发） 维持阻塞触发器（上升沿触发） • 分类 负边沿触发器（下降沿触发） 负边沿触发器（下降沿触发）
主从JK JK触发器 5.4.2 主从JK触发器
1、结构：将主从RS触发器的 、S端分别与 、Q端相 、结构：将主从 触发器的 触发器的R、 端分别与 端分别与Q、 端相 再分别从G7、 引出 引出J、 输入端 输入端。 连，再分别从 、G8引出 、K输入端。 2、特性方程：Qn+1=JQn+KQn（与JK触发器相同） 、特性方程： 触发器相同） 触发器相同
R-S触发器真值表（特性表） 触发器真值表（特性表） 触发器真值表 RD Q 0 & 1 RD 1 0 Q 1 & 0 SD 0 1 1 0 SD 1 0 1 0 Q 0 1 Q 1(复位 复位) 复位 0(置位 置位)
数字电路第五章锁存器和触发器
Q3
Q
S 1S
Q
G1 G3
使能信号控制门电路
2、工作原 理
E=0： 状态不变
E=1： Q3 = S Q4 = R R
G4
G2
& Q4 ≥1
Q
状态发生变化。
S=0，R=0：Qn+1=Qn
E
S=1，R=0：Qn+1=1
≥1
&
Q
S=0，R=1：Qn+1=0
S
Q3 G1
G3
S=1，R=1：Qn+1= Ф
逻辑门控SR锁存器的E、S、R的波形如下图虚线上边所示， 锁存器的原始状态为Q = 0，试画出Q3、Q4、Q和Q 的波形。
或非门
G1
G2
Q T1 T4 Q
T3 R
T6 S
T2 T5
初态：R、S信号作用前Q端的 次态：R、S信号作用后Q端的
状态，初态用Q n表示。
状态次态用Q n+1表示。
1) 工作原理 R=0、S=0
状态不变
0 G1
R
≥1
11
Q
R
0 G1
≥1
00
Q
G2 ≥1 S
0
0
Q
若初态 Q n = 1
G2 ≥1 S
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。 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。
第五章 触发器ppt课件
Q0 1
& G1
1Q 0 &
G2
0 /R 1
1 /S 1
结论：输入/R和/S为01时,输出为“0”状态。
精品ppt
10
3、 输入R=1, S=0时 ①若原状态：Q=0 , /Q=1
次态输出：Q=1 , /Q=0
Q1 0
& G1
0Q 1 &
G2
1 /R 1
1 /S 0
精品ppt
11
② 若原状态：Q=1 , /Q=0 次态输出：Q=1 , /Q=0
改变。
Q
G1 &
R1
Q
基
本RS&源自G2触 发S1 器
G3 &
& G4
R
精品ppt
0
S
27
cp
真值表（CP=1时）
RS 00 01 10 11
Qn+1 功能说明
Qn
不变
1
置1
0
置0
d
不定
控制，使得多个触发器无法统一工作。
精品ppt
24
§2 钟控RS触发器（同步RS触发器）
触发器只有在同步信号到达时才按输入信号 改变状态。该同步信号叫做时钟脉冲（或时钟 信号），简称时钟，用cp表示。
受时钟信号控制的触发器称为钟控触发器。
精品ppt
25
一、电路结构
由G1、G2组成基本RS触发器,由G3、G4组成输 入控制电路。R为复位端，S为置位端。
Qn+1 = S + /R ·Qn /R + /S = 1 （约束条件）
精品ppt
17
3、 RS触发器状态图
数字电子技术基础第五章触发器
S
(a)
(a)防抖动开关电路图
uA Q uB Q
Q
反跳
反跳
Q (b)
(b)开关反跳现象及改善后的波形图
20
5.3 同步触发器
实际工作中，触发器的工作状态不仅要由触发输入 信号决定，而且要求按照一定的节拍工作。为此，需要 增加一个时钟控制端 CP。
CP 即 Clock Pulse，它是一串 周期和脉宽一定的矩形脉冲。
具有时钟脉冲控制的触发器称为时钟触发器，
又称钟控触发器。
同步触发器是其中最简单的一种，而 基本 RS 触发器称异步触发器。
21
(一)同步 RS 触发器
1. 电路结构与工作原理 Q 基本 RS 触发器 Q
G1
S1 Q3 G3
G2
Q4 R1 G4
S
10 CP
R
增加了由时钟 CP 控制的门 G3、G4
工作原理 ★ CP = 0 ，G3、G4 被封锁。基本 RS 触发 器的输入均为 1，触发器 状态保持不变。
的作用下，状态转换的 方向。
尾端：表示现态，箭头
指向表示次态。
16
(3) 特征方程（也称为状态方程或次态方程）
RD SD Qn Qn+1
说明
0 0 0 × 触发器状态不定
0 0 1×
0 1 0 0 触发器置 0 0110
1 0 0 1 触发器置 1 1011
1 1 0 0 触发器保持原状态不变 1111
9
2. 工作原理及逻辑功能 Q 1 触发器被置 1 0 Q
G1
G2
11
0 SD
输入 RD SD 00 01 10 11
输出 QQ
01 10
第五章 触发器Flip Flop 优质课件
第五章触发器Flip－Flop1、触发器的定义和分类2、常用的触发器3、触发器的分析触发器（Flip-Flop）：能够存储一位二进制数字信号的基本单元电路叫做触发器。
（P179引言部分）特点：具有“记忆”功能。
分析下面的电路：当A＝0时，F=0某一时刻，由于外界的干扰使得A信号突然消失，此时，相当于A输入端悬空由电路结构得：F=1。
干扰发生前后， F的输出值发生的变化，故该电路没有“记忆”功能再看下面的电路：当A＝0时，F＝0。
某一时刻，由于外界的干扰使得A信号突然消失，此时，相当于A输入端悬空，但F端反馈回来的值仍然为0，由电路结构得：F=0。
说明该电路具有“记忆”功能。
其根本原因在于，该电路带有反馈。
触发器的分类：P179①按稳定工作状态分：双稳态、单稳态和无稳态（多谐振荡器）触发器。
本章仅讨论双稳态触发器。
②按结构分：主从结构和维持阻塞型（边沿结构）触发器。
本章仅讨论边沿触发器。
③按逻辑功能分：RS、JK、D、T和T’触发器。
本章重点讨论后四种。
常用触发器1、基本RS触发器①电路组成和逻辑符号基本RS触发器有两种：由与非门构成的和由或非门构成的。
我们以前者为例：输出端在正常情形下应是完全相反的两种逻辑状态，即两个稳态。
当Q=0时，称为“0态”；当Q=1时，称为“1态”。
②逻辑功能分析：A）当R=S=0时）（即1==SR11 QQQQ==⋅1可以保证门1的输出值不变。
QQQ=⋅1可以保证门2的输出值不变。
此时，门1和2的输出值均保持不变，称为：触发器的保持功能。
B）当S=0，R=1时）（即0,1==RS1111==⋅可以保证门1的输出值为0。
Q10==⋅Q可以保证门2的输出值为11此时，触发器的Q端始终输出低电平0，称为：触发器复位或触发器清0。
C）当S=1，R=0时）（即1,0==RS1111==⋅可以保证门1的输出值为1。
10==⋅Q可以保证门2的输出值为01此时，触发器的Q端始终输出高电平1，称为：触发器置位或触发器置1。
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。
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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数字电子技术基础
例5.4.3
在CLK=1期间,如果输入波形 发生变化,则不能根据下降沿 时的输入信号来确定输出状 态,而必须考虑整个CLK=1期 间主触发器状态的变化过程才 能确定从触发器的次态.
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三,使用主从结构触发器注意事项 在CLK=1期间,如果输入波形未发生变化,则可 用CLK下降沿到达时输入的状态来确定触发器的 次态. 在CLK=1期间,如果输入波形发生变化,则不能 根据下降沿时的输入信号来确定输出状态,而必 须考虑整个CLK=1期间主触发器状态的变化过程 才能确定从触发器的次态.
Q*
0 1 1 1 0 0 1* 1*
0 1 1 1 0 0 1 0
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具有多输入端的主从JK触发器
电路结构
逻辑符号
华南.2
在CLK=1期间,如果输入波 形未发生变化,则可用CLK 下降沿到达时输入的状态来 确定触发器的次态.
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例5.4.1
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例
Qm Q'm
阴影部分表示 不定状态
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例
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2. 主从JK触发器
为使用方便,希望即使出现S = R = 1的情况,Q * 也是确定的.
由主从RS触发器增加 两条反馈线构成.
S D RD Q Q *
0 0 0 0 1 1 0 0
0 0 1 1 1 1 1 1 0 0①
次态
0 1 0 0 0 0①
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0 1 0 1 1 1 1 1
初态
数字电子技术基础
用与非门组成的SR锁存器
′ ′ S D RD Q Q *
1 1
1 1
0 0 1 1 1 1 0 1
0 1
1 0 0 0 Q=Q'=1状态,而且当S'D和R'D同时 1 0 1 0 回到高电平以后锁存器的状态难 0 0 0 1① 以确定.因此,正常工作下也应
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5.5 边沿触发的触发器
为了提高可靠性,增强抗干扰能力,希望触发 器的次态仅取决于CLK的下降沿(或上升沿)到 来时的输入信号状态,与在此前,后输入的状 态没有关系.
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数字电子技术基础
一,电路结构和工作原理 1.用两个电平触发D触发器组成的边沿触发器
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二,脉冲触发方式的动作特点 分两步动作:①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 从触发器维持初态;②CLK下降沿到来时,从触发 器按照主触发器的状态翻转.所以输出状态的改变 发生在CLK的下降沿. 因为主触发器本身是一个电平触发SR触发器,所有 在CLK=1的全部时间里输入信号都对主触发器起控 制作用.
0 0 1 1 1 1
D Q Q*
X X 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1
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当CLK=1时,TG1导通,TG2截 止,Q=D. 在CLK=1的全部时间里Q端的 状态始终跟随D端的状态而改 变. 在CLK回到0以后, TG2导通,
CLK
0 0 1 1 1 1
D Q Q*
X X 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1
TG1截止. 由于G1输入电容的存储效应, 短时间内G1输入端仍然保持为 TG1截止前瞬间的状态,且此 时G1,G2和TG2形成了状态自 锁的闭合回路,故Q和Q'的状 态被保存下来.
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例5.3.1
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D触发器
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电平触发D触发器 (D型锁存器)的特性表
CLK
若D=1, 则CLK=1时 Q=1.CLK回到0以后触 发器保持1状态不变. 若D=0, 则CLK=1时 Q=0.CLK回到0以后触 发器保持0状态不变.
数字电子技术基础
为了以后分析方便,规定:触发器在接收信号 之前所处的状态称为原态/初态,用Q表示;触 发器在接收信号之后建立的新的稳定状态,叫 做次态/新态,用Q*表示. 显然,触发器的次态 Q*是由输入信号和原态 Q的取值情况所决定.
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根据工作原理得到真值表
当SD=1,RD=0时,Q=1,Q'=0.当SD=1 信号消失以后(即SD回到0),电路保 持1状态. 当SD=0,RD=1时,Q=0,Q'=1.当RD=1 信号消失以后,电路保持0状态. 当SD=0,RD=0时,电路维持原来的状态 不变. 当SD=RD=1时,Q=Q'=0.当SD和RD同时 消失后无法判断锁存器将回到1状态还 是0状态. 因此,正常工作下应遵循SDRD=0的约束 条件.
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因为在CLK=1期间,输出状态始终跟随输入状态变化,输 出与输入的状态保持相同,所以又将这个电路称为"透明的 D型锁存器"(Transparent D Latch).
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例5.3.2
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5.4 脉冲触发的触发器
一,电路结构与工作原理
提高可靠性,要求每个CLK 周期输出状态只能改变1次
下降沿有效
主从触发器
延迟输出,即CLK回到低 电平后输出状态才改变
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1. 主从SR触发器
表示CLK高电平有效 的脉冲触发特性
CLK S R Q Q *
X X 0 0 1 1 0 0 1 1 X X 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1
Qn
0 1 1 1 0 0 1* 1*
当CLK=1时,"主"按S,R翻转,"从"保持. 态翻转.
在CLK 下降沿到达时,"主"保持,"从"根据"主"的状 因此,在每个CLK周期里触发器输出的状态只可能改变一次.
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从电平触发到脉冲触发的这一演变,克服了CLK=1期间触发器 输出状态可能发生多次翻转的问题. 由于主触发器本身是电平触发SR触发器,所以在CLK=1 期间 Qm和Q'm的状态仍然会随S,R状态的变化而多次改变. 输入信号仍需遵守SR=0的约束条件.
数字电子技术基础
第五章
触发器
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数字电子技术基础
5.1 概述
在数字系统中,不但要对数字信号进行算术运算和逻 辑运算,而且需要将数据和运算结果等信息保存起 来,这就需要具有记忆功能的逻辑单元. 能够存储1位二进制数字信号的基本单元电路叫做触 发器. 触发器是构成各种复杂数字系统的基本逻辑单元.
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5.2 SR锁存器
一,电路结构与工作原理
不需要触发信号的触发
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工作原理 两个或非门接成反馈,引出输入端用来置0和1. 定义 Q=1,Q'=0为1状态,Q=0,Q' =l为0状 态.SD称为置位端或置1输入端,RD称为复位端或 置0输入端.
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数字电子技术基础
三,使用主从结构触发器注意事项
在CLK=1期间主从SR触发器的主触发器状态会随S,R 状态的多次改变而发生多次翻转.
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三,使用主从结构触发器注意事项
在CLK=1期间主从JK触发器的主触发器只有可能翻转 一次,一旦翻转了就不会翻回原来的状态. Q=0时,只允许J=1的信号进入主触发器;Q=1时, 只允许K=1的信号进入主触发器.
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利用CMOS传输门的边沿触发器
当CLK=0时, CLK1=1, CLK2=0, 则FF1 的输出Q1=D, FF2的输出Q2保持原 来的状态不变. 当CLK由0跳变至1时,CLK1=0, CLK2=1,则 Q1保持为CLK 上升沿到达前瞬间输入端D的状态, Q2 =Q1. 因此,输出端Q被置成了与CLK上升沿到达前瞬时D端相同的 状态,而与以前和以后D端的状态无关.
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一,电路结构与工作原理
时钟 信号
SR锁存器
输入控制 电路
电平触发SR触发器(同步SR触发器)
CLK时钟信号未到,即CLK=0时,G3,G4门被封锁,无论S,R 端加什么信号它们输出全是1,触发器保持原来状态不变. 在CLK=1时,R,S才起作用.
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数字电子技术基础
当J=K=1时,①若Q=0,则CLK=1时主触发器置1,待CLK=0以 后从触发器也随之置1,即Q*=1; ②若Q=1,则CLK=1时主触 发器置0,待CLK=0以后从触发器也随之置0,即Q*=0. 因此,无论Q=0还是Q=1,触发器的次态可统一表示为Q*=Q'. 即当J=K=1时,CLK下降沿到达后触发器将翻转为与初态相反 的状态.
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数字电子技术基础
触发器的特点 具有两个能自行保持的稳定状态,用来表示逻辑状 态的0和1,或二进制的0和1. 在触发信号的操作下,根据不同的输入信号可以置 成0或1状态. 触发器的分类 按触发信号的触发方式(电平,脉冲,边沿) 按触发器逻辑功能(SR, JK, D, T)
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例5.4.3
在CLK=1期间,如果输入波形 发生变化,则不能根据下降沿 时的输入信号来确定输出状 态,而必须考虑整个CLK=1期 间主触发器状态的变化过程才 能确定从触发器的次态.
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三,使用主从结构触发器注意事项 在CLK=1期间,如果输入波形未发生变化,则可 用CLK下降沿到达时输入的状态来确定触发器的 次态. 在CLK=1期间,如果输入波形发生变化,则不能 根据下降沿时的输入信号来确定输出状态,而必 须考虑整个CLK=1期间主触发器状态的变化过程 才能确定从触发器的次态.
Q*
0 1 1 1 0 0 1* 1*
0 1 1 1 0 0 1 0
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具有多输入端的主从JK触发器
电路结构
逻辑符号
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在CLK=1期间,如果输入波 形未发生变化,则可用CLK 下降沿到达时输入的状态来 确定触发器的次态.
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例
Qm Q'm
阴影部分表示 不定状态
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例
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2. 主从JK触发器
为使用方便,希望即使出现S = R = 1的情况,Q * 也是确定的.
由主从RS触发器增加 两条反馈线构成.
S D RD Q Q *
0 0 0 0 1 1 0 0
0 0 1 1 1 1 1 1 0 0①
次态
0 1 0 0 0 0①
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0 1 0 1 1 1 1 1
初态
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′ ′ S D RD Q Q *
1 1
1 1
0 0 1 1 1 1 0 1
0 1
1 0 0 0 Q=Q'=1状态,而且当S'D和R'D同时 1 0 1 0 回到高电平以后锁存器的状态难 0 0 0 1① 以确定.因此,正常工作下也应
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5.5 边沿触发的触发器
为了提高可靠性,增强抗干扰能力,希望触发 器的次态仅取决于CLK的下降沿(或上升沿)到 来时的输入信号状态,与在此前,后输入的状 态没有关系.
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一,电路结构和工作原理 1.用两个电平触发D触发器组成的边沿触发器
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二,脉冲触发方式的动作特点 分两步动作:①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 从触发器维持初态;②CLK下降沿到来时,从触发 器按照主触发器的状态翻转.所以输出状态的改变 发生在CLK的下降沿. 因为主触发器本身是一个电平触发SR触发器,所有 在CLK=1的全部时间里输入信号都对主触发器起控 制作用.
0 0 1 1 1 1
D Q Q*
X X 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1
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当CLK=1时,TG1导通,TG2截 止,Q=D. 在CLK=1的全部时间里Q端的 状态始终跟随D端的状态而改 变. 在CLK回到0以后, TG2导通,
CLK
0 0 1 1 1 1
D Q Q*
X X 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1
TG1截止. 由于G1输入电容的存储效应, 短时间内G1输入端仍然保持为 TG1截止前瞬间的状态,且此 时G1,G2和TG2形成了状态自 锁的闭合回路,故Q和Q'的状 态被保存下来.
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D触发器
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电平触发D触发器 (D型锁存器)的特性表
CLK
若D=1, 则CLK=1时 Q=1.CLK回到0以后触 发器保持1状态不变. 若D=0, 则CLK=1时 Q=0.CLK回到0以后触 发器保持0状态不变.
数字电子技术基础
为了以后分析方便,规定:触发器在接收信号 之前所处的状态称为原态/初态,用Q表示;触 发器在接收信号之后建立的新的稳定状态,叫 做次态/新态,用Q*表示. 显然,触发器的次态 Q*是由输入信号和原态 Q的取值情况所决定.
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根据工作原理得到真值表
当SD=1,RD=0时,Q=1,Q'=0.当SD=1 信号消失以后(即SD回到0),电路保 持1状态. 当SD=0,RD=1时,Q=0,Q'=1.当RD=1 信号消失以后,电路保持0状态. 当SD=0,RD=0时,电路维持原来的状态 不变. 当SD=RD=1时,Q=Q'=0.当SD和RD同时 消失后无法判断锁存器将回到1状态还 是0状态. 因此,正常工作下应遵循SDRD=0的约束 条件.
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因为在CLK=1期间,输出状态始终跟随输入状态变化,输 出与输入的状态保持相同,所以又将这个电路称为"透明的 D型锁存器"(Transparent D Latch).
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5.4 脉冲触发的触发器
一,电路结构与工作原理
提高可靠性,要求每个CLK 周期输出状态只能改变1次
下降沿有效
主从触发器
延迟输出,即CLK回到低 电平后输出状态才改变
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1. 主从SR触发器
表示CLK高电平有效 的脉冲触发特性
CLK S R Q Q *
X X 0 0 1 1 0 0 1 1 X X 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1
Qn
0 1 1 1 0 0 1* 1*
当CLK=1时,"主"按S,R翻转,"从"保持. 态翻转.
在CLK 下降沿到达时,"主"保持,"从"根据"主"的状 因此,在每个CLK周期里触发器输出的状态只可能改变一次.
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从电平触发到脉冲触发的这一演变,克服了CLK=1期间触发器 输出状态可能发生多次翻转的问题. 由于主触发器本身是电平触发SR触发器,所以在CLK=1 期间 Qm和Q'm的状态仍然会随S,R状态的变化而多次改变. 输入信号仍需遵守SR=0的约束条件.
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触发器
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5.1 概述
在数字系统中,不但要对数字信号进行算术运算和逻 辑运算,而且需要将数据和运算结果等信息保存起 来,这就需要具有记忆功能的逻辑单元. 能够存储1位二进制数字信号的基本单元电路叫做触 发器. 触发器是构成各种复杂数字系统的基本逻辑单元.
数字电子技术基础
5.2 SR锁存器
一,电路结构与工作原理
不需要触发信号的触发
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工作原理 两个或非门接成反馈,引出输入端用来置0和1. 定义 Q=1,Q'=0为1状态,Q=0,Q' =l为0状 态.SD称为置位端或置1输入端,RD称为复位端或 置0输入端.
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三,使用主从结构触发器注意事项
在CLK=1期间主从SR触发器的主触发器状态会随S,R 状态的多次改变而发生多次翻转.
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三,使用主从结构触发器注意事项
在CLK=1期间主从JK触发器的主触发器只有可能翻转 一次,一旦翻转了就不会翻回原来的状态. Q=0时,只允许J=1的信号进入主触发器;Q=1时, 只允许K=1的信号进入主触发器.
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利用CMOS传输门的边沿触发器
当CLK=0时, CLK1=1, CLK2=0, 则FF1 的输出Q1=D, FF2的输出Q2保持原 来的状态不变. 当CLK由0跳变至1时,CLK1=0, CLK2=1,则 Q1保持为CLK 上升沿到达前瞬间输入端D的状态, Q2 =Q1. 因此,输出端Q被置成了与CLK上升沿到达前瞬时D端相同的 状态,而与以前和以后D端的状态无关.
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一,电路结构与工作原理
时钟 信号
SR锁存器
输入控制 电路
电平触发SR触发器(同步SR触发器)
CLK时钟信号未到,即CLK=0时,G3,G4门被封锁,无论S,R 端加什么信号它们输出全是1,触发器保持原来状态不变. 在CLK=1时,R,S才起作用.
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当J=K=1时,①若Q=0,则CLK=1时主触发器置1,待CLK=0以 后从触发器也随之置1,即Q*=1; ②若Q=1,则CLK=1时主触 发器置0,待CLK=0以后从触发器也随之置0,即Q*=0. 因此,无论Q=0还是Q=1,触发器的次态可统一表示为Q*=Q'. 即当J=K=1时,CLK下降沿到达后触发器将翻转为与初态相反 的状态.
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触发器的特点 具有两个能自行保持的稳定状态,用来表示逻辑状 态的0和1,或二进制的0和1. 在触发信号的操作下,根据不同的输入信号可以置 成0或1状态. 触发器的分类 按触发信号的触发方式(电平,脉冲,边沿) 按触发器逻辑功能(SR, JK, D, T)