数字电路 第五章触发器

Q
Q 1
& f 0 0 & d 1 & b 0
36
上升沿触发的D触发器功能表 上升沿触发的 触发器功能表
CP
D × × 0 1
Qn+1 Qn Qn 0 1
正沿触发
0 1 ↑ ↑
37
上升沿触发的集成D触发器 上升沿触发的集成 触发器
Q
Q
从上表： ＝ 时 从上表：CP＝↑时，
Q
n +1
=D
CP D
CP＝其他时， ＝其他时，
SD RD
Q Qn+1
Q
不定 不定
Q
13
三、时钟控制的触发器
实际应用中必须协调各触发器状态改 变的时刻，使其按一定的节拍动作。 变的时刻，使其按一定的节拍动作。为 加时钟脉冲控制信号CP， 此，加时钟脉冲控制信号 ，称钟控触 发器。 发器。
14
钟控触发器的分类
按触发引导电路的不同， 按触发引导电路的不同，触发器又分成 以下不同种类： 以下不同种类： 钟控RS触发器 钟控 触发器 钟控 D 触发器 钟控 T (T´) 触发器 钟控JK触发器 钟控 触发器
CP 0 1 1 1 1 R × 0 0 1 1 S × 0 1 0 1 1 0 不确定
19
Q 保持 保持
Q
0 1
CP＝1时的状态表、状态图和状态方程 ＝ 时的状态表 时的状态表、
R 0 0 1 1
R=0 S=1 R=× S=0 0 R=1 S=0 1 R=0 S=×
S 0 1 0 1
Q n＋ 1 Qn 1 0 ×
31
边沿触发器的工作原理简介
触发器为例） （以上升沿触发的D触发器为例） 以上升沿触发的 触发器为例
32
设原态Q=0 设原态 并设D=1 并设 CP=0期间， 期间， 期间 c 、d被锁， 被锁， 被锁 输出为1。 输出为 。
Q
Q0
& f 1 & d & b 0 CP
& e 1 & c & a D 1
反馈
04
基本RS触发器： 基本 触发器：状态分析 触发器
Q
Q
RDSD=01时 Q = 0 Q = 1 时 RDSD=10时 Q = 1 Q = 0 时 RDSD=11时 时 输出保持原状态
&
RD
&
SD
RDSD=00时 Q = 1 Q = 1 时
但当R 同时变为11时 但当 DSD=00同时变为 时，翻转快 同时变为 的门输出变为0，另一个不得翻转。 的门输出变为 ，另一个不得翻转。
基本触发器的状态功能表
RD 1 0 1 0 SD 1 1 0 0 Q 0 1 1
Q
保持原状态
1
0 1 但两输入同时变 1 后，
输出不确定
06
基本RS触发器： 基本 触发器：学习小结 触发器
1. 可用 Q 的值表示触发器的状态。Q ＝ 0, 的值表示触发器的状态。 状态， ＝ ， 状态。 称触发器处于 0 状态，Q＝1，为 1 状态。 2. 输入信号作用前的状态称现态，用Qn 或 输入信号作用前的状态称现态， Q 表示，输入作用后触发器的新状态称 表示， ＋ 表示。 次态， 次态，用Qn＋1表示。
30
四、集成边沿触发器概述
边沿触发方式的特点是： 边沿触发方式的特点是：触发器状态 方式的特点是 只在时钟跳转时翻转，而在CP=1或CP=0 只在时钟跳转时翻转，而在 或 期间，输入端的任何变化都不影响输出。 期间，输入端的任何变化都不影响输出。 如果翻转只发生在上升沿时称“ 如果翻转只发生在上升沿时称“上升沿 触发” 触发”的触发器 ；如果翻转只发生在下降 沿称“下降沿触发”的触发器。 沿称“下降沿触发”的触发器。
第五章 触发器
主要内容
一、触发器的基本形式 二、触发器功能的描述方法 三、时钟控制的触发器 四、集成边沿触发器概述 五、触发器的应用举例
02
一、触发器的基本形式： 触发器的基本形式： 基本RS触发器 基本 触发器
03
基本RS触发器： 基本 触发器：基本结构 触发器
Q
Q
两个输出端
&
RD
&
SD
两个输入端
15
1. 钟控 触发器 钟控RS触发器
Q
Q
逻辑符号
S CP R 1S C1 1R Q Q
&
RD
&
SD
&
R
&
时钟信号
CP
S
wk.baidu.com16
CP=0时 时
Q
Q
&
RD
& 1
SD
&
R
1 &
CP 0
S
触发器保持原态
17
CP=1时 时
Q
Q
&
RD
R
&
SD
S
&
R
&
S
CP 1
输出随输入改变
18
钟控RS触发器的功能表 钟控 触发器的功能表
Q
RD D1D2 Q SD
Q
RD K1K2 CP
Q SD J1J2
CP
41
1. 以后应用中如不指明，均是边沿触发 以后应用中如不指明， 器。 2. 边沿触发抗干扰能力强，且不存在空 边沿触发抗干扰能力强， 应用广泛。 翻，应用广泛。
42
五、触发器的运用： 触发器的运用：
不同触发器逻辑功能的替代 触发器应用举例
07
基本RS触发器： 基本 触发器：学习小结 触发器
3. SD端加入负脉冲可使 = 1，称为“置位” 端加入负脉冲可使Q ，称为“置位” 端加入负脉冲， 或“置 1 ”端；RD端加入负脉冲，使 Q = 端 0，RD 称为“复位”或“ 清 0 ”端。 ， 称为“复位” 4. RDSD=00时，两个输出均为稳定的 状态， 状态， 时 两个输出均为稳定的1状态 但两个输出不是非的关系了；另外， 但两个输出不是非的关系了；另外，如果 出现输入从00同时变 同时变11，输出则不确定。 出现输入从 同时变 ，输出则不确定。 为了避免这个情况，要加RD＋SD＝1的输 为了避免这个情况，要加 的输 入约束条件。 入约束条件。
RD= 1 SD= 0 R D =× S D =1
Qn→Qn+1 1
R D =1 S D =×
RD SD × 1 1 0 0 1 1 ×
0
RD= 0 SD= 1
0 0 1 1
0 1 0 1
描述方法4： 描述方法 ：波形图
反映触发器状态在输入激励下随时间变 触发器工作的波形图是： 化的规律。基本RS触发器工作的波形图是 化的规律。基本 触发器工作的波形图是：
Q
Q
逻辑符号
J CP K 1J C1 1K Q Q
&
&
&
&
K
CP
J
28
功能分析： 功能分析：
CP＝0 时 触发器状态保持 ＝ CP＝1 时 Q ＝
n +1
= J Q + KQ
n
n
状态表
J 0 0 1 1 K 0 1 0 1 Q
n＋1
状态图
Qn 0 1
Qn
J =1 K= × K=× J=0 0 J =× K= 1 1 J =× K= 0
n
T=0 0
状态图
T= 1 1
T=0
Q
n
T= 1
26
钟控T´ 钟控 ´触发器 对钟控T触发器， 对钟控 触发器，如令 T＝1，就是 触发器 ＝ ， 钟控T´触发器了。 钟控 ´触发器了。CP ＝ 1 时
Q n +1 = Q n
T´触发器实现状态连续翻转。 ´触发器实现状态连续翻转。
27
4. 钟控 触发器 钟控JK触发器
Q n +1 = T Q n + T Q n
Q
C Q
K
J
J = K =T
T CP
45
触发器逻辑功能的转换 3. D转换成 ´触发器 转换成T´ 转换成 由于 Qn+1 = D 而 令
Q
n +1
Q
Q
=Q
n
D C
D = Qn
CP
46
触发器的应用举例 例1：四人抢答电路。四人参加比赛，每 ：四人抢答电路。四人参加比赛， 人一个按钮，其中最先按下按钮者，相应 人一个按钮，其中最先按下按钮者， 的指示灯亮；其他人再按按钮不起作用。 的指示灯亮；其他人再按按钮不起作用。 电路的核心用74LS175四D触发器。其 四 触发器 触发器。 电路的核心用 内部包含了四个D触发器 各输入、 触发器， 内部包含了四个 触发器，各输入、输出 以字头相区别，管脚图见下页。 以字头相区别，管脚图见下页。
&3 清零 &1 &2
D1
Q1
0
输出为零发 光管不亮
49
赛前先清零
0 0
Qn＋1
11
0 1
10
1 1
Q n+1 = S D + RDQ n S D + RD = 1
11
描述方法3：状态转移图（状态图） 描述方法 ：状态转移图（状态图） 与激励表
也可用图表示状态转移规律； 也可用图表示状态转移规律；用激励表 表示现态到次态变化时对输入的要求。 表示现态到次态变化时对输入的要求。基本 RS触发器的状态图和激励表是： 触发器的状态图和激励表是： 触发器的状态图和激励表是
47
公用时钟
USC 4Q 4Q 4D 3D 3Q 3Q 时钟
Q CLR
CP
Q
D
Q
D CP
Q CLR
CP CLR Q
D
D
CP
Q
Q
CLR Q
请零 1Q
1Q
1D
2D
2Q 2Q GND
48
公用清零
74LS175管脚图 管脚图
+5V
74LS175
Q1 Q2 D2 Q2 D3 Q3 Q3 D4 Q4 CLR CP Q 4
Q
n +1
=Q
n
38
逻辑符号的意义
Q
Q
Q
Q
边沿 触发
D
CP D
CP
下降沿触发
上升沿触发
39
下降沿触发的集成JK触发器 下降沿触发的集成 触发器
Q
Q
同理： ＝ 同理：CP＝↓时，
Q n+1 = J Q n + KQ n
CP＝其他时， ＝其他时，
Q n +1 = Q n
K CP
J
40
逻辑符号的意义
Q n +1 = S + RQ n SR = 0
20
2. 钟控 触发器 钟控D触发器
Q
Q
逻辑符号
D CP 1D C1 Q Q
&
&
&
&
CP
D
输入端
21
CP=0时 时
Q
Q
保持
&
&
1 & &
1
CP
0
D 输出保持原态
22
CP=1时 时
Q
n +1
Q
Q
=D
&
&
&
&
CP
1
D
23
状态图
D= 1 0 1
43
触发器逻辑功能的替代 1. JK转换成 触发器 转换成D触发器 转换成 由于 Q n +1 = J Q n + KQ n 而 令
Qn+1 = D = DQn + DQn
J =D
Q
Q
K
C
J
K=D
D CP
44
触发器逻辑功能的转换 2. JK转换成 触发器 转换成T触发器 转换成 由于 Q n +1 = J Q n + KQ n 而 令
CP＝1 时功能表 ＝
D
D= 1
Qn＋1 0 1
D= 0
0 1
D= 0
24
3. 钟控T触发器 钟控 触发器
Q
Q
&
&
T
逻辑符号
1T C1 Q Q
&
&
CP
CP
T
输入端
25
功能分析： 功能分析：
CP＝0 时 触发器状态保持 ＝ CP＝1 时 ＝
Q n +1 = T ⊕ Q n
状态表
T 0 1 Qn＋1 Q
0 & e 1 & c 0 & a 1 D 1 CP
Q
Q 1
& f 0 1 & d 1 & b 1
35
CP正沿过 正沿过 后，d=0将 将 c封锁 并使 封锁,并使 封锁 b=1，维持 ， d=0。 。 因此以后 CP=1期 期 间D的变 的变 化不影响 输出。 输出。
0 & e 1 & c & a D 1 CP
0
33
Q
Q0
& f 1 & d 1 & b 1 D 0 CP 1
34
c=1 、d=1 反馈到a、 反馈到 、 b的输入， 的输入， 的输入 a、b输出 、 输出 为0、1。 、 。
& e 1 & c 0 & a 1
0
CP正沿到 正沿到 达时c、 开 达时 、d开 启，使c=1， ， d=0。 。 Q翻转为 翻转为1 翻转为
RD 0 0 0 0 1 1 1 1 SD 0 0 1 1 0 0 1 1 Qn 0 1 0 1 0 1 0 1 Qn＋1 × × 0 0 1 1 0 1
RD SD Q 0 0 × 0 1 0 1 0 1 1 1 Qn
等效 降维
10
描述方法2： 描述方法 ：次态卡诺图与状态方程
也可根据状态表画出电路输出、 也可根据状态表画出电路输出、次态之 卡诺图；写出函数表达式，就是状态方程。 卡诺图；写出函数表达式，就是状态方程。 基本RS触发器的卡诺图和状态方程是 触发器的卡诺图和状态方程是： 基本 触发器的卡诺图和状态方程是： RDSD 00 Q 0 × 1 × 01
08
二、触发器功能的描述方法 以基本RS触发器为例 触发器为例） （以基本 触发器为例）
SD RD Q Q
09
描述方法1：状态转移真值表（状态表） 描述方法 ：状态转移真值表（状态表）
用真值表的形式画出电路输入、 用真值表的形式画出电路输入、现态与 电路输出、次态之间的逻辑关系。基本RS触 电路输出、次态之间的逻辑关系。基本 触 发器的状态表是： 发器的状态表是： n＋ 1
29
电平控制类触发器存在的问题
1. 希望状态的每次翻转都由 控制， 希望状态的每次翻转都由CP控制 控制， 正脉冲不能太长， 正脉冲不能太长，否则触发器 将产生空翻现象（CP=1期间 空翻现象 期间， 将产生空翻现象（CP=1期间， 输出状态翻转若干次）。 输出状态翻转若干次）。 2. 为了解决空翻现象，可以采用边 为了解决空翻现象，可以采用边 沿触发的触发器 的触发器。 沿触发的触发器。