集成触发器(精品).ppt
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1、数字电子技术基础数字电子技术基础上页上页下页下页返回返回5集成触发器集成触发器5.5集成触发器的应用集成触发器的应用5.1概述概述5.2基本基本RS触发器触发器5.3同步触发器同步触发器5.4无空翻触发器无空翻触发器数字电子技术基础数字电子技术基础上页上页下页下页返回返回5.1概概述述触发器是时序逻辑电路的基本单元电路,是具有触发器是时序逻辑电路的基本单元电路,是具有记忆功能的逻辑器件,记忆功能的逻辑器件,1个触发器可保存个触发器可保存1位二值量。位二值量。1.触发器(触发器(Flip-Flop,简称简称FF)能够存储能够存储1位二值信息的基本单元电路。位二值信息的基本单元电路。触发器是在门电
2、路的基础上引入适当的反馈构成的。触发器是在门电路的基础上引入适当的反馈构成的。数字电子技术基础数字电子技术基础上页上页下页下页返回返回2.触发器的基本性质触发器的基本性质(1)具有两个稳定的状态,分别用具有两个稳定的状态,分别用“1”和和“0”表示。表示。(2)由一个稳态到另一稳态,必须有外界信号的触发。否则由一个稳态到另一稳态,必须有外界信号的触发。否则它将长期稳定在某个状态,即长期保持所记忆的信息。它将长期稳定在某个状态,即长期保持所记忆的信息。一般用一般用Q的状态代表触发器的状态。的状态代表触发器的状态。(3)具有两个输出端:原码输出具有两个输出端:原码输出Q和反码输出和反码输出Q。3.
3、触发器分类触发器分类按触发方式分:电位触发方式、主从触发方式及边沿触发方式。按触发方式分:电位触发方式、主从触发方式及边沿触发方式。按逻辑功能分:按逻辑功能分:RS触发器、触发器、D触发器、触发器、JK触发器和触发器和T触发器。触发器。数字电子技术基础数字电子技术基础上页上页下页下页返回返回5.2基本基本RS触发器触发器基本基本RS触发器是电路结构最简单的触发器,其它类型的触触发器是电路结构最简单的触发器,其它类型的触发器都是在此基础上发展而来的。发器都是在此基础上发展而来的。5.2.1电路结构及功能特点电路结构及功能特点1.电路结构及电路结构及符号符号&(b)符号图符号图SR(a)逻辑图逻辑
4、图数字电子技术基础数字电子技术基础上页上页下页下页返回返回&(b)符号图符号图SR(a)逻辑图逻辑图一般用一般用Q端的逻辑值来表示触发器的状态。端的逻辑值来表示触发器的状态。触发器有两个互补输出端触发器有两个互补输出端Q和和Q。Q=1,Q=0时,称触发器处于时,称触发器处于1状态。状态。Q=0,Q=1时,称触发器处于时,称触发器处于0状态。状态。数字电子技术基础数字电子技术基础上页上页下页下页返回返回&(b)符号图符号图SR(a)逻辑图逻辑图R、S为触发器的两个输入端为触发器的两个输入端(或称激励端或称激励端)。当输入信号当输入信号R、S不变化不变化(即即R S=11)时,该触发器必定处于时,
5、该触发器必定处于Q=1或或Q=0的某一状态保持不变,所以它是具有两个稳定状态的某一状态保持不变,所以它是具有两个稳定状态的双稳态触发器。的双稳态触发器。数字电子技术基础数字电子技术基础上页上页下页下页返回返回把输入信号作用前的触发器状态称为现在状态把输入信号作用前的触发器状态称为现在状态(简称现态简称现态),用,用Qn(或或Q)表示。表示。当输入信号变化时,触发器可以从一个稳定状态转换到当输入信号变化时,触发器可以从一个稳定状态转换到另一个稳定状态。另一个稳定状态。把在输入信号作用后触发器所进入的状态称为下一状态把在输入信号作用后触发器所进入的状态称为下一状态(简称次态简称次态),用,用Qn+
6、1表示。表示。2.功能描述功能描述数字电子技术基础数字电子技术基础上页上页下页下页返回返回&SRa.当当R=0,S=1时,无论触发器原来处于什么状态,时,无论触发器原来处于什么状态,其次态一其次态一定为定为0,即,即Qn+1=0,Qn+1=1,称触发器处于置称触发器处于置0(复位复位)状态。状态。b.当当R=1,S=0时,无论触发器原来处于什么状态,时,无论触发器原来处于什么状态,其次态一其次态一定为定为1,即,即Qn+1=1,Qn+1=0,称触发器处于置称触发器处于置1(置位置位)状态。状态。数字电子技术基础数字电子技术基础上页上页下页下页返回返回c.当当R=1,S=1时,触发器状态不变,时
7、,触发器状态不变,即即Qn+1=Qn,称触发器处称触发器处于保持于保持(记忆记忆)状态。状态。&SR数字电子技术基础数字电子技术基础上页上页下页下页返回返回d.当当R=0,S=0时,两个与非门输出均为时,两个与非门输出均为1(高电平高电平),此时,此时破坏了触发器的互补输出关系,这种情况是不允许的。破坏了触发器的互补输出关系,这种情况是不允许的。因此规定输入信号因此规定输入信号R、S不能同时为不能同时为0,它们应遵循,它们应遵循R+S=1的约束条件。的约束条件。&SR数字电子技术基础数字电子技术基础上页上页下页下页返回返回该触发器又称为置位该触发器又称为置位-复位触发器或复位触发器或RS触发器
8、。触发器。可见,基本可见,基本RS触发器具有置触发器具有置0、置、置1和保持的逻辑功能,通和保持的逻辑功能,通常常S称为置称为置1端或置位端或置位(SET)端,端,R称为置称为置0或复位或复位(RESET)端。端。因为触发器是以因为触发器是以R和和S为低电平时被清为低电平时被清0和置和置1的,所以的,所以称称R、S低电平有效。低电平有效。&SR数字电子技术基础数字电子技术基础上页上页下页下页返回返回由于基本由于基本 RS触发器的输入信号直接控制其输出状态,故触发器的输入信号直接控制其输出状态,故它又称为直接置它又称为直接置1(置位置位)、清、清0(复位复位)触发器,其触发方式为直触发器,其触发
9、方式为直接触发方式。接触发方式。3.状态转移真值表状态转移真值表(状态表状态表)&SR数字电子技术基础数字电子技术基础上页上页下页下页返回返回将触发器的次态将触发器的次态Qn+1与现态与现态Qn、输入信号之间的逻辑关系输入信号之间的逻辑关系用表格形式表示出来,这种表格就称为状态转移真值表,用表格形式表示出来,这种表格就称为状态转移真值表,简称简称状态表。状态表。状态转移状态转移真值表真值表数字电子技术基础数字电子技术基础上页上页下页下页返回返回状态表的简化表状态表的简化表状态表状态表数字电子技术基础数字电子技术基础上页上页下页下页返回返回状态表状态表次态卡诺图次态卡诺图数字电子技术基础数字电子
10、技术基础上页上页下页下页返回返回4.特征方程特征方程(状态方程状态方程)描述触发器逻辑功能的函数表达式称为特征方程或状态描述触发器逻辑功能的函数表达式称为特征方程或状态方程、次态方程。方程、次态方程。对次态卡诺图化简,对次态卡诺图化简,得触发器的特征方程为得触发器的特征方程为(约束条件约束条件)数字电子技术基础数字电子技术基础上页上页下页下页返回返回5.状态转移图状态转移图(状态图状态图)箭头旁的标注表示转移条件。箭头旁的标注表示转移条件。状态转移图是用图形方式来描述触发器的状态转移规律。状态转移图是用图形方式来描述触发器的状态转移规律。基本基本RS触发器的状态转移图。触发器的状态转移图。图中
11、两个圆圈分别表示触发器的两个稳定状态。图中两个圆圈分别表示触发器的两个稳定状态。箭头表示在输入信号作用下状态转移的方向。箭头表示在输入信号作用下状态转移的方向。数字电子技术基础数字电子技术基础上页上页下页下页返回返回6.波形图波形图工作波形图又称时序图,它反映了触发器的输出状态随工作波形图又称时序图,它反映了触发器的输出状态随时间和输入信号变化的规律。时间和输入信号变化的规律。基本基本RS触发器波形图触发器波形图数字电子技术基础数字电子技术基础上页上页下页下页返回返回7.动态特性动态特性&在在S端加负脉冲的作用下,触发器被触发翻转过程的波形图。端加负脉冲的作用下,触发器被触发翻转过程的波形图。
12、tpd为门的传输延迟时间为门的传输延迟时间twtpdQtpdtttOOO数字电子技术基础数字电子技术基础上页上页下页下页返回返回由图可知,只要负脉冲的宽度由图可知,只要负脉冲的宽度tw大于大于2tpd,触发器就能建触发器就能建立起稳定的新状态。故要求立起稳定的新状态。故要求和和有效信号宽度有效信号宽度tw2tpd。SR&twtpdQtpdtttOOO数字电子技术基础数字电子技术基础上页上页下页下页返回返回2.用于防抖动开关用于防抖动开关开关反跳现象及开关反跳现象及改善后的波形图改善后的波形图uAuB反跳反跳反跳反跳电路图电路图SR+5VRRuAuB5.2.2基本基本RS触发器的应用触发器的应用
13、1.作为随机存储器作为随机存储器数字电子技术基础数字电子技术基础上页上页下页下页返回返回5.3同步触发器同步触发器同步触发器同步触发器与时钟同步工作的触发器,也称为时钟控与时钟同步工作的触发器,也称为时钟控制触发器。制触发器。在实际应用中,往往要求多个触发器在一个控制信号作用在实际应用中,往往要求多个触发器在一个控制信号作用下有节拍地同步工作,该控制信号称为时钟脉冲下有节拍地同步工作,该控制信号称为时钟脉冲(ClockPulse,简称简称CP)。同步触发器的特点:同步触发器的特点:(2)只有当时钟脉冲到来时,输入信号才能决定触发器的状态。只有当时钟脉冲到来时,输入信号才能决定触发器的状态。(1
14、)无时钟脉冲时,输入信号不起作用,触发器状态保持不变。无时钟脉冲时,输入信号不起作用,触发器状态保持不变。数字电子技术基础数字电子技术基础上页上页下页下页返回返回1.电路结构及工作原理电路结构及工作原理5.3.1同步同步RS触发器触发器(1)逻辑图逻辑图R为置为置0端,端,S为置为置1端。端。G1、G2门构成触发引导电路。门构成触发引导电路。CP为时钟输入端。为时钟输入端。1S、1R 和和C1表示:表示:只有在只有在CP=1时,时,S或或R输入为输入为1才能使触发才能使触发器置器置1或清或清0。G1&SR&CPFFG2逻辑图逻辑图(2)逻辑符号逻辑符号1S1RC1逻辑符号逻辑符号数字电子技术基
15、础数字电子技术基础上页上页下页下页返回返回&SR&CPFFG21S1RC1(3)工作原理工作原理当当CP=0时,时,G1、G2门被封锁,输出不变化。门被封锁,输出不变化。当当CP=1时,时,G1、G2门开启,门开启,R、S信号才有可能使触发器翻转。信号才有可能使触发器翻转。G1数字电子技术基础数字电子技术基础上页上页下页下页返回返回2.功能描述功能描述此时无论此时无论R、S如何变化,均不会改变触发器的输出,故如何变化,均不会改变触发器的输出,故对状态无影响。对状态无影响。(1)当当CP=0时时触发器不工作,此时触发器不工作,此时G1、G2门输出均为门输出均为1,基本基本RS触发触发器处于保持态
16、。器处于保持态。&SR&CPFFG21S1RC1G1数字电子技术基础数字电子技术基础上页上页下页下页返回返回(2)当当CP=1时,触发器工作,其逻辑功能如下:时,触发器工作,其逻辑功能如下:R=0,S=,Qn+1=1,触发器置触发器置1。R=1,S=0,Qn+1=0,触发器置触发器置0。R=S=0,Qn+1=Qn,触发器状态不变。触发器状态不变。R=S=1,触发器失效,工作时不允许。触发器失效,工作时不允许。&SR&CPFFG21S1RC1G1数字电子技术基础数字电子技术基础上页上页下页下页返回返回3.同步同步RS触发器的状态转换表触发器的状态转换表CP0011111111Qn+1010100
17、111*1*S R Qn01000001010011100101110111说说明明保持原状态不变保持原状态不变Qn+1QnQn+10Qn+11不允许状态不允许状态数字电子技术基础数字电子技术基础上页上页下页下页返回返回4.次态卡诺图次态卡诺图5.特征方程特征方程(约束条件)约束条件)6.状态图状态图0000011110010111SRQn+1QnS=0R=S=R=0R=0,S=1S=0,R=101数字电子技术基础数字电子技术基础上页上页下页下页返回返回7.波形图波形图数字电子技术基础数字电子技术基础上页上页下页下页返回返回1.电路结构及符号电路结构及符号逻辑图逻辑图CP1S1RC11D5.3
18、.2同步同步D触发器触发器称为同步式称为同步式D触发器触发器,适用于单输入信号的场合。适用于单输入信号的场合。在在RS触发器的输入端增加一个非门,则自动满足约束条件触发器的输入端增加一个非门,则自动满足约束条件1DC1逻辑符号图逻辑符号图数字电子技术基础数字电子技术基础上页上页下页下页返回返回逻辑图逻辑图CP1S1RC11D1DC1逻辑符号图逻辑符号图D=1,Q n+1=1。2.功能描述功能描述当当CP=0时,触发器不工作,触发器处于维持状态。时,触发器不工作,触发器处于维持状态。当当CP=1时,触发器功能如下:时,触发器功能如下:D=0,Qn+1=0;数字电子技术基础数字电子技术基础上页上页
19、下页下页返回返回3.D触发器真值表触发器真值表CP001111Qn+1010011 D Qn0100011011说明说明状态不变状态不变清清0置置 1数字电子技术基础数字电子技术基础上页上页下页下页返回返回4.D触发器的次态卡诺图和状态转换图触发器的次态卡诺图和状态转换图5.D触发器的特性方程触发器的特性方程Qn+1=D0101DQn+1Qn0011次态卡诺图次态卡诺图D=0D=1D=1D=001状态转换图状态转换图数字电子技术基础数字电子技术基础上页上页下页下页返回返回6.D触发器的工作波形触发器的工作波形CP01DQ1100111 由于由于D触发器的次态触发器的次态Qn+1随输入随输入D的
20、状态而定,的状态而定,故常用来锁存数据,称为故常用来锁存数据,称为D锁存器。锁存器。7.D触发器的应用触发器的应用数字电子技术基础数字电子技术基础上页上页下页下页返回返回1.电路结构及工作原理电路结构及工作原理5.3.3同步同步JK触发器触发器CP1S1RC1&JK逻辑图逻辑图符号图符号图1J1KC1数字电子技术基础数字电子技术基础上页上页下页下页返回返回RS触发器的约束条件自动成立,因此,对触发器的约束条件自动成立,因此,对J、K无约束条件。无约束条件。由图可见:由图可见:CP1S1RC1&JK数字电子技术基础数字电子技术基础上页上页下页下页返回返回2.功能描述功能描述当当CP=0时,触发器
21、不工时,触发器不工作,触发器处于维持状作,触发器处于维持状态。态。当当CP=1时,触发器功能如下:时,触发器功能如下:J=0,K=0,Qn+1=Qn;CP1S1RC1&JKJ=0,K=1,Qn+1=0;J=1,K=0,Qn+1=1;J=1;K=1,Qn+1=Qn,计数状态。,计数状态。数字电子技术基础数字电子技术基础上页上页下页下页返回返回3.JK触发器的状态转换表触发器的状态转换表CP0011111111Qn+10101001110 S R Qn01000001010011100101110111说说明明状态不变状态不变数字电子技术基础数字电子技术基础上页上页下页下页返回返回4.JK触发器的
22、次态卡诺图和状态转换图触发器的次态卡诺图和状态转换图5.JK触发器的特征方程触发器的特征方程000111100101001011JKQn+1Qn次态卡诺图次态卡诺图状态转换图状态转换图J=0K=J=K=001J=1,K=J=,K=1数字电子技术基础数字电子技术基础上页上页下页下页返回返回6.JK触发器的工作波形图触发器的工作波形图CP01JQ1100K01数字电子技术基础数字电子技术基础上页上页下页下页返回返回1.电路结构及工作原理电路结构及工作原理5.3.4同步同步T触发器触发器1J1KC1CPT逻辑图逻辑图1TC1符号图符号图数字电子技术基础数字电子技术基础上页上页下页下页返回返回CP00
23、1111 Qn+1010110 T Qn0100011011说说明明状态不变状态不变2.T触发器的状态转换表触发器的状态转换表1J1KC1CPT数字电子技术基础数字电子技术基础上页上页下页下页返回返回3.T触发器的次态卡诺图和状态转换图触发器的次态卡诺图和状态转换图0101TQn+1Qn0110T=0T=0T=1T=101(a)次态卡诺图次态卡诺图(b)状态转换图状态转换图4.T触发器的特征方程触发器的特征方程数字电子技术基础数字电子技术基础上页上页下页下页返回返回5.T触发器触发器T触发器的特征方程触发器的特征方程 即每来一个即每来一个CP脉冲,其状态变换一次,故称其为翻转脉冲,其状态变换一
24、次,故称其为翻转触发器,或触发器,或T 触发器。触发器。如使如使T=1,则特征方程为则特征方程为数字电子技术基础数字电子技术基础上页上页下页下页返回返回上述同步触发器在上述同步触发器在CP=1期间,输入信号都能影响触发期间,输入信号都能影响触发器的输出状态,这种触发方式称为器的输出状态,这种触发方式称为电平触发方式电平触发方式。5.3.5同步触发器的触发方式及存在问题同步触发器的触发方式及存在问题同步触发器有可能使触发器在一个同步触发器有可能使触发器在一个CP=1期间发生多次期间发生多次翻转,这种两次或两次以上翻转的现象称为翻转,这种两次或两次以上翻转的现象称为空翻空翻。数字电子技术基础数字电
25、子技术基础上页上页下页下页返回返回例例在同步在同步RS触发器中,若已知触发器中,若已知CP、R、S的波形,的波形,试画出试画出Q端的波形(假设触发器的初始状态为端的波形(假设触发器的初始状态为0)。)。CPSRCP=1时,触发器的状态由时,触发器的状态由R和和S决定。决定。解解由同步由同步RS触发器的逻辑功能知:触发器的逻辑功能知:CP=0时,触发器保持原状时,触发器保持原状Q=0;数字电子技术基础数字电子技术基础上页上页下页下页返回返回CPSRQ00001111Q端的波形端的波形由图可见,在一个由图可见,在一个CP脉冲期间,触发器发生三次翻转。脉冲期间,触发器发生三次翻转。为防止空翻,需对为
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