触发器和时序逻辑电路

2. 工作原理
Q
Q Q
电子技术
C 0
1
F从封锁
Q
F从状态保持不变。
SD
F从 S C R
C
RD
F主打开 F主状态由J、K决 定，接收信号并 暂存。
Q
S
F主 C 1
Q
R
0 1
J
0
1 C
K
25
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C 0
1
0
Q
Q Q
电子技术
F从打开 从触发器的状态取 决于主触发器，并 保持主、从状态一 致，因此称之为主 从触发器。 F主封锁
电子技术
JK触发器状态表 J 0 0 1 1 K 0 1 0 1 Qn 0 1 0 1 0 1 0 1 Qn+1 0 1 0 0 1 1 1 0 Qn 0 1 Qn
0 0 1 1
0 1 0 1
C高电平时F主状态由 J、K决定，F从状态 不变。 C下降沿( )触发器 翻转（ F从状态与F主 状态一致）。
电路称为时序逻辑电路。
下面介绍双稳态触发器，它是构成时序电路 的基本逻辑单元。
2
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电子技术
21.1 双稳态触发器
21.1.1 R－S 触发器
21.1.2 J－K 触发器 21.1.3 D 触发器 22.1.4 触发器逻辑功能转换
3
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电子技术
触发器输出与输入的逻辑关系
(1) S=1，R = 0
设触发器原态 为“1”态。
0
Q
Q
1
0.
≥1 G1
.1
≥1 G2
1 置“1”状态 1 S
6
0 R 0
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电子技术
触发器输出与输入的逻辑关系
(1) S=1，R = 0
设触发器原态 为“0”态。
1
Q
Q
0
0.
≥1 G1
1 .0
≥1 G2
0 翻转 “1”状态 1 S
7
0 R 0
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电子技术
设原态为“0” 态 结论: 不论 触发器原来 为何种状态， 当 S=1， R=0时， 将使触发器 置“1”或称 为置位。 0Q 0 .
触发器保持 “1”态不变 Q1
.1
≥1 G1
≥1 G2
1 S 1
23
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21.1.2 JK触发器
1.电路结构
Q
Q Q
电子技术
Q
从触发器
反 馈 线 SD
F从 S C R
C
RD
互补时 钟控制 主、从 触发器 不能同 时翻转 1
Q
S
主触发器
F主 C
Q
R
S JQ R KQ
J C
K
24
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电子技术
21.1 双稳态触发器
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。
4
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13
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电子技术
基本 R－S 触发器状态表
逻辑符号
Q Q
SD
1 0 1 0
RD
0 1 1 0
Q
0 1 不变
功能 置0 置1 保持
SD RD RD(Reset Direct)-直接置“0”端(复位 低电平有效 端) SD(Set Direct)-直接置“1”端(置位端) 缺陷：存在不确定态，不能受控制。
Q
Q
Q Q
电子技术
F从 S C R C
SD
RD
Q
S
F主 C 0
Q
R
1
1
J C
1
K
0
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0
27
分析JK触发器 的逻辑功能 (1)J=1, K=1 设触发器原 态为“0”态
0 Q 1
Q
1 Q 0
电子技术
状态不变
F从 S C R
C
Q
主从状 态一致
RD
SD 1
翻转为“1”态
Q
Q
.
& G1 1 SD
.
& G2
RD 1
& G3 1 C
17
打开
& G4
打开
S
R
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电子技术
当C=1时
Q
Q
.
& G1 1 SD
打开
.
& G2
触发器状态由R，S 输入状态决定。
(1) S=0, R=0
1
& G3
1
& G4
RD 1
触发器保持原态
打开
S0
1 C
18
R 0
35
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例：JK 触发器工作波形
下降沿触发翻转
电子技术
C J
0
1 0 1
1 0 1 0
K
Q
0
0
触发器状态由C高电平时的J、K决定。
36
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电子技术
C J
1
1 0 1 0 1
1 0 1 0
K
Q
37
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电子技术
14
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同时变 1后不确定
电子技术
2. 可控 RS 触发器 基本R-S触发器
Q
Q
.
& G1
.
& G2
SD
导引电路 & G3 & G4
RD
S
时钟脉冲
C
15
R
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电子技术
SD，RD 用于预置触 发器的初始状态， 工作过程中应处于 高电平，对电路工作 状态无影响。 当C=0时
0 R 置位
8
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0
电子技术
(2) S=0，R = 1
设原态为“1”态
0 1
Q
Q
1
.
0 0 1
.0
≥1 G2
≥1 G1
翻转为“0”态 S
1
R
9
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电子技术
设原态为“1” 态 结论: 不论 触发器原来 为何种状态， 当 S=0， R=1时， 将使触发器 置“0”或称 为复位。 1 1
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电子技术
Q
(2) S = 0, R= 1 0. & G1 1 SD (3) S =1, R= 0
Q
.1
& G2
触发器置“0”
1
& G3
0 RD 1
& G4 1
触发器置“1”
S0
C
19
R1
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电子技术
(4) S =1, R= 1
Q=0 1 Q
Q
S
F主 C
Q
R
1
J
0
1
CK
0
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(2)J=0，K=1
1 Q 0
Q
0 Q 1
电子技术
设触发器原 态为“1”态
F从 S C R
C
Q
翻转为“0”态 设触发器原 态为“0”态
为“？”态 “0”态
SD 0
F主 S 0 C 1R 1 0 00 1 1 J CK
触发器保持 “0”态不变
Q
Q
.
0 1
.
0 0
≥1 G1
≥1 G2
S
0 复位
10
R1
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电子技术
(3) S=1，R = 1
设原态为“1”态
0 Q
Q1
0
.
1 0
.1
≥1 G2
≥1G1
保持为“1”态
1 S
1 R
11
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电子技术
设原态为“1” 态 当 S=1， R=1时， 触发器保持 原来的状态， 即触发器具 有保持、记 忆功能。 1 1.
1
Q
1 RD Q
1 0 1
0
0
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(3)J=1，K=0 设触发器原 态为“0”态
0 Q 1
Q
1 Q 0
电子技术
F从 S C R
C
Q
翻转为“1”态 设触发器原 态为“1”态 为“？”态 “1”态
SD 1
F主 S 1 C 0R 1 0 11 0 0 J CK
Q
Q
.
& G1
.
& G2
1 SD
被封锁
1
& G3
1
& G4 0 被封锁 R C
16
RD1
R，S 输入状态 不起作用。 触发器状态不变
S
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电子技术
当C=1时 触发器状态由R，S 输入状态决定。 触发器的翻转 时刻受C控制 （C高电平时 翻转），而触 发器的状态由 R，S的状态决 定。
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电子技术
JK触发器状态表 J 0 0 1 K 0 1 0 Qn+1 Qn (保持功能) 0 (置“0”功能) 1 (置“1”功能) Qn (计数功能)
逻辑符号 Q Q
1
1
SD J C K RD
C下降沿触发翻转
SD 、 RD为直接置 1、置 0 端，不受时钟控制，低 电平有效，触发器工作时SD 、 RD应接高电平。
Qn—时钟到来前触发器的状态
SD S C R RD
Qn+1—时钟到来后触发器的状态 C高电平时触发器状态由R、S确定
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电子技术
例：画出可控 R－S 触发器的输出波形 可控 R－S状态表 C
S
R Q 0 不定
S 0 0 1 1
R 0 1 0 1
Qn+1 Qn
0 1 不定
1
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结论：
Q
Q
Q Q
电子技术
C高电平时F主状态由 J、K决定，F从状态 不变。
C下降沿( )触发器 翻转（ F从状态与F主 状态一致）。
F从 S C R
C
SD
RD
Q
S
F主 C
Q
R
1
J
0
1
CK
0
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3. JK触发器的逻辑功能 J K Qn+1 Qn 0 1 Qn
Q
F从 S C R
C
SD
RD
Q
S
F主 C 0
0
26
Q
R
1 1
状态保持不变。
0
J C 1
K
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C高电平时触发器接 收信号并暂存（即F主 状态由J、K决定，F从 状态保持不变）。 C下降沿( )触发器翻 转（ F从状态与F主状 态一致）。
C低电平时,F主封锁 J、K不起作用 要求C高电平期间J、K 的状态保持不变。
触发器保持 “1”态不变
Q
Q
.
0 1
0 0
G1 S1
G2 R 1
12
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电子技术
(4) SD=0，RD = 0
“1”态
Q 当信号SD= RD = 0 Q 1 1 同时变为1时，由 1. 0 若先翻转 . 于与非门的翻转 时间不可能完全 & G1 & G2 相同，触发器状 1 1 1 1 0 态可能是“1”态， 1 1 1 也可能是“0”态， SD 0 RD 0 不能根据输入信 号确定。 若G1先翻转，则触发器为“0”态
若先翻
Q 1 Q=1
.
& G1 1 1
. 若先翻
& G2
当时钟由 1变 0 后 触发器状态不定
1 SD
0 1
0 RD 1 1
& G3
& G4
S1
C
20
1
R1
0
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电子技术
可控RS状态表 S 0 0 1 1 R 0 1 0 1 Qn+1 Qn 0 1 不定
逻辑符号 Q Q
电子技术
第21章 触发器和时序逻辑电路
21.1 双稳态触发器 21.2 寄存器 21.3 计数器 21.4 时序逻辑电路的分析 21.5 由555定时器组成的单稳态触发器 和无稳态触发器 21.6 应用举例
1
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电子技术
时序逻辑电路的特点：
电路的输出状态不仅取决于当时的输入信号， 而且与电路原来的状态有关。当输入信号消失后， 电路状态仍维持不变。这种具有存贮记忆功能的
Q 1
C高电平时触发器 不定 状态由R、S确定
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电子技术
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 0 0 1 1 R 0 1 0 1 Qn+1 Qn
0 1 不定
克服办法：采用 JK 触发器或 D 触发器
电子技术
21.1.1 R－S 触发器
1. 基本 R－S 触发器 两互补输出端 正常情况下， 两输出端的状态 保持相反。通常 以Q端的逻辑电 平表示触发器的 状态，即Q=1， Q=0时，称为“1” 态；反之为“0” 态。 Q Q
.
≥1 G1
.
反馈线
≥1 G2
S
两输入端
R
5
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1
Q
0 Q
RD
1 0 1
0
0
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(4)J=0，K=0
Q0
Q
Q1 Q
电子技术
设触发器原 态为“0”态
保持原态
保持原态
SD
F从 S C R
C
RD
设触发器原 态为“1”态
保持原态
Q
S 0
F主 C 0R 0 0 CK
0
32
Q
1
为“？”态 “1”态
10 J
0
电子技术
（ 1）D = 0
当 C = 0时 触发器状态不变 当 Cห้องสมุดไป่ตู้= 1时 & G1 SD
1
& G2
1 0
RD
1
0
& G3
C J
1 0 1
1 1 0 1
1
K
Q
0
0
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21.1.3 D 触发器
1.电路结构
Q
Q
电子技术
基本R-S触发器
& G1 SD 反 馈 线 & G3
& G2 RD & G4 C
导引电路
& G5
& G6
D
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2.逻辑功能
Q 0
1Q
状态不变
F主 S 1 C 0R 1 0 11 1 0 J CK
1
Q
0 Q
1 0 1
0
0
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(1)J=1, K=1 设触发器原 态为“ 1” 态 (1)J=1,K =1
Q1
Q
Q0 Q
电子技术
F从 S C R
C
为“？”状态
SD
RD
“0”态
J=1, K=1时，每来 一个时钟脉冲，状 态翻转一次，即具 有计数功能。