RS触发器.ppt

注意
置 0 端 R 和置 1 端 S 低电平有效。 约束条件 禁用 R = S = 0
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（2）特性方程（状态方 程）：
Q n R S Qn+1
0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 × ×
说
置1 置0
明
由特性表可画出Q n+1 的卡诺图：
Q
G1
＆
Q
＆
G2
Q
1D C1
Q
门 G3 的 输 出 送 到 G1 ， 同时又送回到G4 。
G3
＆
＆
G4
D CP
（b ）逻辑符号
D
CP
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(a）逻辑图
（2） 工作原理
Q
G1
＆
Q
＆
S D CP, R D CP CP
G2
1R
CP=0时，
S R 1
S
G3
1
＆ ＆
Q保持原状态 。
CP=1时，S Q转移
R G4
＆
＆
门 G1 、 G2 组 成 基 本 RS触发器， G3 、 G4 为控制门， CP为控制信号（时钟信 号）
S
CP
R
2．电路特点
（1）CP = 0，G3、G4门被封锁，R S 不起作用， Q与 Q 维持原态。
（2）CP 由 0 →1, G3、G4门打开, R S 起作用, 此时 Q与 Q 状态由 R S 决定。
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2） S＝0， R＝1
Q
＆
1
Q
0 1
＆
此时，Q = 1、Q = 0, 即无 论触发器的初态为何态，触发 G1 器置为“1”态。当脉冲消失后， 触发器保持“1”态不变。 S 3） S＝0， R＝0
G2
R
0 1 0
0 1
当R端和S端同时加低电平或负脉冲时, 两个与非门输 出都为1, 这不符合 Q 与 Q 状态相反的逻辑要求, 且当负 脉冲消失后, 触发器将由各种偶然因素决定其最终状态。 因此这是不允许出现的状态，使用时应禁止出现。 可见，由与非门组成的基本 RS触发器在低电平信号 作用下, 触发器可以从一个稳态转换到另一个稳态。
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例：初始状态 Q = 1，画出 Q 的波形。
输 S R 0 0 入 Qn 0 1 0 1 0 输 出 Qn+1 0 1 0 0 1
CP
R S
0 1
1 1 0 1
1 0 1
1
× ×
Q
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5. D 锁存器
在同步 RS 触发器中， RS 存在约束，为了解决这 个问题，可将同步RS触发器接成 D锁存器，它只有一 个输入端 D。可用来锁存一位的二值信息。 （1） 电路构成与逻辑符号
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触发器是具有记忆功能，能存储数字信号的基本逻 辑单元。 触发器具有两个稳定状态，1状态和0状态。 在输入触发信号作用下，两个稳定状态可以相互转 换（从1→0或从0→1），并且在触发信号消失后能保持 信号作用时的稳态不变。
按逻辑功能的不同可分为RS触发器、D触发器、 JK触发器、T 触发器、T′触发器等； 按其结构不同可分为基本型、主从型和维持阻塞型、 边沿型等。 在触发方式上有电平触发、主从触发和边沿触发等。
0 1 0 ×
0
S=0, R=1
1
S=× R=0
在状态转换图中，用两个圆圈分别代表触发器 的两种稳定状态，用带箭头的孤线表示状态转换的方 向，在弧线旁边标注状态转换的条件。
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5. R S 触发器的应用
+5V
3.3KΩ
A S
UA
5V 0 t
（a） 开关接触抖动
这是一个简单开关电路，从理论上讲，合上开 关, 输出一个低电平“0”，但由于机械开关在扳动 过程瞬间存在接触抖动，使得 A端电压不能从＋ 5V 直接跃变到0V，而是会发生多次电压抖动，在几十 毫秒的时间内产生多个脉冲后才能稳定下来。如果 用这种电路产生的信号去驱动数字电路，可能导致 电路发生误动作。
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S 1 1 0 0
输 入 输 出 功能说明 R S R Qn+1 1 0 0 Qn 保 持 0 0 1 0 置 0 1 1 0 1 置 1 0 1 1 不 定 不允许
逻 辑 符 号
Q Q Q Q
S S
R R
S
R
S
R
输入端各自取反，即它们的触发电平相反。其特 性表相同，表明它们具有相同的逻辑功能。 注 弄清输入信号是低电平有效还是高电 两输入端不允许同时出现有效电平。 意 平有效。
0 1 0 1 0 1 0 1
0 1 0 0 1 1
× ×
保持不变
置0 置1 Q 状态不允 许 Q
1S C1 1R S CP R 18
CP S t1
1 t2
2 t3 t4
3 t t5 t6 t
（3）波形图
（设初态为0）
R t Q Q t1 t2 t3 t4 t5 t6 t t
同步 RS 触发器动作特点为：在 CP=1 期间的所有 时间内，只要输入信号有变化，就可能产生触发器的 状态改变。在 CP=0 时，输入驱动信号对触发器的状 态没有影响。
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4. 1. 1 基本 RS 触发器
1. 电路结构与逻辑符号 电路结构：由两个与非门 ＆ ＆ G G2 1 和反馈线交叉连接而成。 两个输出端：Q 和 Q R 在正常条件下，Q 与 Q 的逻 S 辑状态能保持相反。 两种稳定状态：Q = 1，Q = 0 称为置位状态或 1 态； Q = 0，Q = 1 称为复位状态或 0 态。 Q 的状态即为触发器的状态。 两个输入端：S (Set)和 R (Reset) 逻 Q Q 辑 S 称为直接置位端或直接置“1”端； S R 符 R 称为直接复位端或直接置“0”端。 号 2. 工作原理 S R 3
保 持 不 允 许
RS Qn 00 01 11 10 0 × 0 0 1 1 × 0 1 1
Q n1 S R Q n
（约束条件） S R 1
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在基本RS触发器中，只要输入信号有变化，就可 能直接引起触发器动作，使触发器的状态改变，这就 是基本RS触发器的动作特点。
（3） 时序图（波形图）
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3．工作原理
Q G1 S G3
＆ ＆
（1）特性表（CP=1）
输 入 输出 逻辑功能 S R Qn Qn+1
G2 R
0 1
0 1
＆
Q
0 0
1 0
10
＆
G4
0 1
0 1
1 0 1 1
S
0 1
CP
1
R
（2）特性方程：（状态 方程） CP = 1 期间有效 Qn+1 = S + R Qn R· S = 0 （约束条件）
Q
Q
如不考虑输入信号的作用, 即 S、 Q Q 0 1 0 1 0 1 R都接高电平或悬空( S= R = 1) 设触发器的初始状态为“1”态， ＆ ＆ G1 G2 即 Q = 1、Q = 0。则触发器的“1” 状态可以自动保持，形成稳态； S R 0 1 1 0 同理若触发器的初始状态为“0”态， 1 1 0 即 Q = 0、Q = 1，触发器也可自动 保持“0”态。可见，触发器具有保持原状态不变的功能， 这就是它的存储或记忆的功能。 下面分析 S 、R加输入信号时, 输出与输入的逻辑关系 1) S = 1， R = 0 此时，Q = 0、Q = 1, 即无论触发器的初态为何态 , 触发器置为“0”态。当脉冲消失后，触发器保持“0”态 不变。
④ 当R=1，S=1时，Q=0， Q=0，这种状态是不允许出 现的。这就是 RS 触发器的 约束条件。
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特性表
R 0 1 0 1 S 0 0 1 1 Qn+1 Qn 0 1 × 功能 不变 置 0 置 1 不允许
Ｑ 0 1 0 1 0 1 0 1
n
R 0 0 0 0 1 1 1 1
S 0 0 1 1 0 0 1 1
G4
D, R D
n n
D
CP
0
Q
n1
S RQ D DQ D
S R D D 1
可见，D触发器永远满足约束条件。
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（3） 特性表与特性方程
1）特性表（CP=1期间） 2）特性方程
Qn 0 1 0 1
D Q n+1 说明 0 0 置0 0 0 1 1 置1 1 1
CP 同步触发器分为两大类 :一类叫做脉冲（电平）触 发器，其 CP的全部作用时间内触发器的输入信号都可 能影响输出状态；另一类叫做边沿触发器。其触发器 输出的状态仅仅取决于 CP脉冲沿（可能是上升沿，也 可能是下降沿）到达时刻输入信号的状态。 16
1．电路结构与逻辑符号
Q Q
＆ ＆
G1
S G3
G2
1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1
0 1
1
R 1 0 1 0
Q G1
S
＆
S 1 1 0 0
Q n+1 Qn 0 1 不定
Q
＆
0 1 不定 1
G2
R
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设触发器的初态为“0”。
4. 由或非门组成的基本RS触发器
RS触发器还可用或非门组成, 不同之处: 一是R、S的 位置对换, 二是R、S无反号, 即输入高电平有效。 工作原理： Ｑ Ｑ ① 当R=0，S=0时→触发 Ｑ Ｑ 器的状态保持不变; ≥1 G G1 ≥1 S R 2 ② 当R=0，S=1时→Q=1， Q=0，触发器置1； 0 1 0 1 0 R S ③ 当R=1，S=0时→Q=0， （a ） （b） Q=1，触发器置0 ； （a）逻辑图 （b）逻辑符号
D=0
Q n+1 = D （CP=1 期间有效）
D=1
（4） 状态转换图
CP = 1 期间有效
0
D=0
1
D=1
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D 触发器的动作特点为：
在 CP = 1 期间，Q 随 D 的变化而变化；
在 CP = 0 期间，Q 保持不变。
Ｑ
n+1
说明 保持 置1 置0 不允许
由特性表可画Qn+1的卡诺图
Qn 00 01 11 10 0 0 1 × 0 1 1 1 × 0 RS
0 1 1 1 0 0 × ×
特性方程
R S 0
Q
n 1
S RQ
n
约束条件
从特性表中可以看出：由于 S=R=1时，触发器的 状态Q=Q=0，所以正常工作时不允许加S=R=1的输入 信号，即需遵守 S· R = 0 的约束条件。
第4章
本章基本要求
触 发 器
1. 掌握RS 触发器、JK触发器和D触发器、 T 触发器、T′触发器的逻辑功能。
2. 掌握触发器功能的描述方法：特性表（功能 表）、特性方程（状态方程、次态方程）、状态转 换图、波形图（时序图）。 3. 理解各种触发器的工作原理，熟悉它们的逻 辑符号及动作特点。 4. 了解触发器的电路结构及不同功能触发器之 间的相互转换。
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4. 1. 2 同步 RS 触发器
在数字电路中为了协调各有关逻辑部件的动作，通 常要求各触发器按一定的时间节拍协调动作，即触发器 翻转的状态仍由输入控制端的电平情况决定，但翻转的 时刻应由统一的脉冲信号来进行控制，这一控制信号称 为时钟脉冲，用 CP ( Clock Pulse ) 表示，CP为一个正 脉冲序列。这类触发器称为同步触发器
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3. 逻辑功能的描述方法
Qn：现态(触发信号到来之前的状态)； Qn+1：次态(触发信号到来之后的状态)。
(1) 特性表（真值表）
与非门组成的基本RS触发器的特性表 说 明 R S Q n Qn+1 0 0 1 1 触发器保持原状态不变 1 1 1 1 0 1 0 0 触发器置 0 0 1 1 0 1 0 0 1 触发器置 1 1 0 1 1 0 0 0 × 触发器状态不定 1 × 0 0 基本 RS 触发器特 性表的简化表示 Q n+1 R S Qn 1 1 0 0 1 1 1 0 不定 0 0
S（S）为有效电平时，触发器直接置ຫໍສະໝຸດ Baidu R（R）为有效电平时，触发器直接复位。
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驱动表和状态转换图 根据触发器的现态 Q n 和次态Q n+1 的取值来确定 输入信号取值的关系表，称为触发器的驱动表，又称 激励表。
Ｑn 0 1 0 1 0 1 0 1 R 0 0 0 0 1 1 1 1
S Ｑ 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 × 1 ×
n+1
驱动表 Qn → Qn+1 0 0 1 1 0 1 0 1 R
×
S 0 1 0
0 1 0 ×
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状态转换图 Qn → Qn+1 0 0 1 1 0 1 0 1 R
×
S 0 1 0
状态转换图表示触发器从 一个状态变化到另一个状态或 保持原状态不变时，对输入信 号（R、S）提出的要求。
S=1, R=0 S=0 R=×
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要消除上示电路中因开关抖动而产生不止一个 输出脉冲的现象，可在开关S与输出端A之间接一个 基本RS触发器。
& S & 3. 3 KΩ × 2
A
UA
5V t
0
+5V
（b） 无抖动开关
当开关S在图示位置时，A端输出为高电平。 在开关S被向下扳动过程中一旦出现低电平，立即 使触发器的输出A点跳变到低电平，即使在开关S处会 出现抖动脉冲，但对触发器来说也是无效电平，其状 态不会发生变化，A端会出现边沿陡峭的阶跃信号。