基本RS触发器

⑵ 在输入信号作用的全部时间内，电路的输出状态 都有可能改变。 ⑶ 当输入信号都有效时，电路输出状态无法确定－ －不定态。
⑷ 从“0”置“1”和从“1”置“0”时，电路分两步 动作，且以不定状态过渡，因此，有约束条件。
触发器状态演化的时序过程： t 时刻，触发器的现态Qn ，在输入触发信号作用下 获得次态Qn+1的演化时序过程，如图4. 1.5所示。
RS=00 RS=01 RS=10 RS=11 Qn+1 0 1 0 1* 1 1 0 1* 保持 置“1” 置“0” 不定态 Qn+1 Qn+1 Qn+1 1* =Q n =1 =0 01 1 1 11 × × 10
RS 00 Qn 0 1
1
Qn+1=S + RQn RS=0(约束条件)
图4.1.6 卡诺图表示及其化简
1 R=1
S=1
图4.1.4(b) 与非门基本RS触发器工作原理
问题：⑴ 电路不输入(等待状态)时，输入触发信号 处于什么状态? ⑵ 实际电路中，低电平有效如何实现?
都为无效输入，电路保持现 态不变。 即：Qn+1=Qn 。
Q=0， Q=1 Q=0， Q=1
≥1 1 R=0 ≥1 0 S=0
S有效，置“1”。但从“0”到 “1”时历经不定态0*
两个与非门(或非门)的输入和输出交叉反馈连接而 成，使电路具有了一定的记忆能力－－输入触发信号消 失，电路也能保持获得的状态。 两个触发信号输入端R和S，与非门电路为低电平
有
效输入方式，或非门电路为高电平有效输入方式。 3．基本RS触发器的输入电路和工作状态
VCC
10k 10k
Q &
Q & S1 S
⑴ 电路由两个与非门(或非门)的输入和输出交叉反 馈连接而成，因此电路具有了一定的“记忆”能力。 ⑵ 电路有两个稳定状态，分别用“0”和“1”表示。 即： Qn=0(Qn=1)，Qn=1(Qn=0)。 ⑶ 两个输入端R和S，与非门构成的电路为低电平 有效输入方式，用反变量 表示；或非门构成的电路为 高电平有效输入方式，用 原变量 表示。 ⑷ 工作速度高，但抗干扰能力差。 3．动作特点4 ⑴ 在输入信号作用下，电路能够被置“1”或置“0” ，且具有一定的“记忆”能力。
510
VCC
Q ≥1 R 0S S
510
Q ≥1 R0
1 R
R
510
510
(a) 与非门 (b) 或非门 图4.1.3 基本RS触发器输入电路
4.1.2 基本RS触发器工作原理及动作特点
1． 工作原理 基本RS触发器工作原理图示如下。
输入都有效，电路处于不定 态 1*
Q=1， Q=0， & 1 Q=1 Q=1 & Q=1， Q=1， & Q=1 Q=0 & 1 R=0
4.1.1 基本RS触发器电路组成及其基本特点 4.1.2 基本RS触发器工作原理、动作特点 4.1.3 基本RS触发器逻辑功能的表示
4.1.1 基本RS触发器电路组成及其特点
1． 电路组成和 逻辑符号
Q & Q & Q ≥1 Q ≥1
与非门和或非门 构成的原理电路，如 图4.1.1(a)、(b)所示。
Q=1， Q=0 Q=0， Q=0 Q=0， Q=1 ≥1 0 1 R=0 ≥1 1 0 S=1 Q=1， Q=0 Q=1， Q=0 ≥1 0 R=0 ≥1 1 S=1
Q=1， Q=0 Q=1， Q=0 ≥1
0 R=0
≥1
1 S=0
图4.1.4(c) 或非门基本RS触发器工作原理
问题：⑴ 电路初态都是先设为“0”，输入触发信号 都是“00、01、10到11，电路的输出状态有什么不同?
Q=0， Q=0， &
1 S=1
都为无效输入，电路保持现 态不变。即：Qn+1=Qn 。
Q=0， Q=0， &
1 S=1
Q=1 Q=1 &
0 R=0
Q=0， Q=1， Q=1， & 1 0
Q=1 Q=1 Q=0 & 0 1 R=0
Q=1 Q=1 &
0 R=1Байду номын сангаас
Q=1， Q=1， &
0 S=1
Q=0 Q=0 &
⑵ 特性表－－又称功能表，用来反映触发器输出状 态的变化规律。 ⑶ 特性方程－－又称状态方程，反映触发器输出状 态变化的函数式。 ⑷ 状态转换图－－反映触发器“0”和“1”两种状态 之间转换及条件的图形。 ⑸ 时序图－－又称输出状态演化时序波形图，类似 组合逻辑电路的波形图。
4.1 基本RS触发器
Q
G3 &
Q
G4 &
RD
R
G1 &
G2 &
S
SD
R
CP
S
从电路的结构可以看出，异步控制不仅能直接影响 输出，而且能直接锁定输入。控制原理分析如下。
RD=1，SD=0 即异步置“1”，门G1、G4锁定，输出 Q=1，R=1，则：Q=0，门G3也被锁定，触发器置“1”， 直至异步控制消失。
RD=0，SD=1 即异步置“0”，门G2、G3锁定，输出 Q=1，S=1，则：Q=0，门G4也被锁定，触发器置“0”， 直至异步控制消失。
把这两种状态称为不定态，用“0*”或“1*”表示。 与非门和或非门构成的触 发器逻辑符号，如图4.1.2(a)、 (b)所示。 2． 基本特点 基本RS触发器是一
Q S Q R Q S Q R
(a) 与非门 (b) 或非门 图4.1.2 基本RS触发器逻辑符号
种最简单的触发器，是构成其他种类触发器的基础。
6．基本RS触发器的动作特点是什么?
4.2 同步触发器
4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 4.2.5 同步RS触发器 JK、D和T触发器逻辑功能 同步JK触发器 同步D触发器 同步T触发器
4.2.1
同步RS触发器
１．电路组成和逻辑符号 图4.2.1所示，是与非门和或非门构成的同步RS触 发器的原理电路。
根据对基本RS触发器工作原理的分析，列表4.1.1 就是基本 RS触发器特性表。由表可以写出特性方程。
在写特性方程时，把“不定态”当“1”来考虑，这 就相当有约束存在。
当然，也可用卡诺图来表示和化简，如图4.1.6所示
表4.1.1
Qn
0 1 说 明
基本RS触发器特性表
R S Qn Qn+1 说明 0 0 保持 00 1 1 Qn+1 =Qn 0 1 置“1” 01 1 1 Qn+1 =1 0 0 置“0” 10 1 0 Qn+1 =0 0 1* 不定态 11 1 1* 1*
不论Qn=0(Qn=1)，还是Qn=1(Qn=0) ，只要R无效 S有效 ，最终电路被置为“1” 状态，即：Qn+1=Qn=1， Qn+1=Qn=0。(由“0”状态置为“1”状态时历经不定态) 。 不论Qn=0(Qn=1)，还是Qn=1(Qn=0) ，只要R有效
S无效 ，最终电路被置为“0” 状态，即：Qn+1=Qn=0， Qn+1=Qn=1。(由“1”状态置为“0”状态时历经不定态) 。 不论Qn=0(Qn=1)，还是Qn=1(Qn=0)，当R和S均为 无效输入时，都将使Qn+1=Qn=0，Qn+1=Qn=1；或Qn+1= Qn=1，Qn+1=Qn =0。基本RS触发器保持现态不变，表 示为Qn+1=Qn 。 2． 基本特点
⑵ 实际电路有什么不同?
R有效，置“0”。但从“1”到 “0”时历经不定态0*
Q=0， Q=1 Q=0， Q=1 ≥1 1 R=1 ≥1 0 S=0 Q=0， Q=1 Q=0， Q=0 Q=1， Q=0 ≥1 1 0 R=1 ≥1 0 1 S=0
输入都有效，电路处于不定 态0*
Q=0， Q=0 Q=0， Q=1
≥1 1 0 R=1 ≥1 0 S=1
Q=0， Q=0 Q=1， Q=0 ≥1
0 R=1
≥1
0 1 S=1
图4.1.4(d) 或非门基本RS触发器工作原理
总结： 不论Qn=0(Qn=1)，还是Qn=1(Qn=0)，只要R 和S 均为有效输入时，电路将处于不定状态。与非门电路的 不定态为“1*”，或非门电路的不定态为“0*”。
第4章 触发器
4.1 基本RS
4.2 4.3 4.4 触发器逻辑功能的相互转换 4.5 集成触发器及触发器的典型应用
重点掌握
1．触发器及其特点，触发器现态、次态和时 序的概念。 2．触发器的电路组成、逻辑功能表示和动作特 点。 3．触发器逻辑功能之间的相互转换。 5. 触发器典型应用。
概
述
１．触发器及其特点 触发器(Flip Flop，缩写FF)－－能够记忆二值信息 (“1” 和 “0”)的基本时序逻辑单元电路。 触发器由门电路构成，分为双稳态触发器、单稳态 触发器、无稳态触发器(多谐振荡器)等几种。本章介绍 双稳态触发器，两个稳状态分别用“1”和“0”表示。 双稳态触发器具有以下基本特点： ⑴ 有两个稳定的状态，以便于记忆“1”和“0” 。 ⑵ 在输入的触发信号作用下，电路能被置于“1” 或“0” 。
Q
G3 &
Q
G4 & G3
Q
≥1
Q
G4 ≥1
RD
R
G1 &
G2 &
S
SD
RD
S
G1 ≥1
R
G2 ≥1
SD
R
CP
S
S
CP
R
(a) 与非门逻辑电路
(b) 或非门逻辑电路
图4.2.1
同步RS触发器原理电路
异步控制原理－－以与非门电路为例。
RD 、SD 是低电平输入有效 直接置“0”、置“1”端，设置 触发器的初状态。二者不能同时 有效输入，即只能输入 RD=0，SD=1； 或者输入 RD=1，SD=0。
根据电路结构的不同，将触发器分为：基本RS触发 器、同步触发器、主从触发器和边缘触发器等。 根据逻辑功能的不同，将触发器分为：RS触发器、 JK触发器、D触发器和T触发器等。 根据时钟触发方式不同，将触发器分为：同步(电平) 触发器和边缘触发器等。
不同的电路结构，有不同的动作特点；不同的逻辑 功能，有不同的工作原理。了解触发器的这些特点，对 本章的学习内容十分重要。 5.触发器逻辑功能的表示方法 ⑴ 逻辑电路－－实现触发器逻辑功能的电路。
异步控制端存在有效输入时，电路被锁定为“0”状 态或“1”状态，输入也被封锁，其级别最高。 图4.2.2所示，是同步RS触发器的逻辑符号。
Q Q Q Q Q Q RD SD R CP S
Qn+1 Qn+1 Qn Qn
Q S Q R
△t → tpd Qn Qn+1 R、S 时间轴
R
t 时刻 图4.1.5 触发器状态演化的时序示意图
S
4.1.3 基本RS触发器的逻辑功能表示
触发器的功能可采用逻辑图(逻辑符号)、特性表、 特性方程、状态转换图、时序波形图(又称时序图)来描 述。
1．特性表和特性方程
⑶ 输入信号消失后，电路能保持获得的状态－－ 具有“记忆” 能力。
２．触发器现态、次态和时序的概念 现态－－输入信号作用的t 时刻，触发器所处的状 态，用Qn表示 。 次态－－ t 时刻输入信号作用后，触发器获得的新 状态，用Qn+1表示。 时序－－在输入信号作用下，触发器状态更新和演 化过程的时间序列。 触发器的状态方程： Qn+1(tn) =f [Qn(tn)、xi (tn)] ３．触发器的种类
S R S R (a)与非门电路 (b)或非门电路 图 4.1.1 基本RS触发器原理电路
电路有两个输入端R和S，又称触发信号端；有两个 互反的输出端Q和Q。把Q=1，Q=0的状态称为触发器的 “1”状态，把Q=0，Q=1的状态称为触发器的“0”状态。 显然，不应该出现Q=Q=0，或Q=Q=1的状态。
S有效，置“1”。但从“0” 到“1”时历经不定态
Q=1， Q=1， Q=0， & 0 1 Q=0 Q=1 Q=1 & 1 0 R=1 Q=1， Q=1， & 0 Q=0 Q=0 & 1 R=1
S=0
1 1 0 0 R=0 S=0
S=0
S=0
图4.1.4(a)
与非门基本RS触发器工作原理
R有效，置“0”。但从“1” 到“0”时历经不定态 。
2．状态转换图
状态转换图如图4.1.7所示， 简称状态图。 3．时序波形图 基本RS触发器的时序图如图4.1.8所示，设电路初 态Q=0。
R=× S=1 R=× S=0 0 1 R=0 S=×
S R Q
R=1 S=×
图4.1.7 状态图
Q
不 定 态 图4.1.8 时序波形图
【思考题】
1．基本RS触发器输入的触发信号消失后，电路还 能否保持获得的次态不变(记忆能力)? 2．电路处于等待触发的状态时，输入端、输出端 应处于什么状态? 3．按逻辑功能的不同，触发器有哪几种类型？基 本RS触发器电路结构有什么特点? 可以实现几种功能? 5.输入触发信号R、S高、低电平有效如何理解? 5．基本RS触发器的不定状态有几种情况?