xu第五章触发器.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,数字电子技术基础,第五版,第五章 触发器,5.1,概述,一、触发器,用于记忆,1,位二进制信号,1.,有两个能自行保持的状态,2.,根据输入信号可以置成,0,或,1,二、触发器的分类,1.,按触发方式（电平，脉冲，,边沿,）,2.,按逻辑功能（,RS,JK,D,T,）,重点掌握,双稳态的概念,5.2 SR,锁存器,一、电路结构与工作原理,1,、用或非门组成的,SR,锁存器,初态：,R,D,、,S,D,信号作用前,Q,端的状态，,初态,用,Q,表示。,次态：,R,D,、,S,D,信号作用后,Q,端的,状态,次态,用,Q,*,表示。,1),工作原理,R,D,=0,、,S,D,=0,状态不变（保持）,0,0,若初态,Q,=1,1,0,1,若初态,Q,=0,0,1,0,0,0,0,1,Q,R,D,G,1,G,2,1,S,D,Q,1,无论初态,Q,为,0,或,1,，锁存器的次态,Q*,为,1,态。信号消失后新的状态将被记忆下来。,若初态,Q,=0,0,1,0,1,0,R,D,=0,、,S,D,=1,置,1,0,1,若,初态,Q,=1,1,0,1,0,1,0,介（暂,),稳态,无论初态,Q,为,0,或,1,，锁存器的次态,Q*,为,0,态。信号消失后新的状态将被记忆下来。,1,0,若,初态,Q,=1,1,1,0,若初态,Q,=0,1,0,0,0,1,R,D,=1,、,S,D,=0,置,0,0,1,1,1,0,0,S,D,=1,R,D,=1,无论初态,Q,为,0,或,1,，触发器的次态,Q,和,Q,都为,0,。,状态不确定,约束条件,:S,D,R,D,=,0,当,S,D,、,R,D,同时回到,0,时，由于两个与非门的延迟时间无法确定，使得触发器最终稳定状态也不能确定。,触发器的输出既不是,0,态，也不是,1,态,3,）,工作波形,0,0,0,0,0,0,1,1,1,0,0,1,1,0,1,1,0,1,0,0,0,1,1,0,1,1,0,0,1,1,1,0,2,、用与非门构成的,SR,锁存器,在任何时刻，输入都能直接改变输出的状态。,约束条件：,S,D,R,D,=0,功能表,1,*,1,0,0,1,0,1,0,0,1,0,1,1,（,0,）,1,1,1,（,0,）,Q,Q*,国标逻辑符号,约束条件：,S,D,R,D,=0 ,或者,S,D,+R,D,=1,输出,Q,和,Q,均为,1,。若输入信号同时变为,1,，则输出不定,5.3,电平,触发的触发器,一、电路结构与工作原理,1,、同步,SR,触发器,0,X,X,0,0,0,X,X,1,1,1,0,0,0,0,1,0,0,1,1,1,1,0,0,1,1,1,0,1,1,1,0,1,0,0,1,0,1,1,0,1,1,1,0,1*,1,1,1,1,1*,CLK,回低电平后状态不定,二、动作特点,在,CLK=1,的全部时间里，,S,和,R,的变化都将引起输出状态的变化。,空翻现象（在一个,CLK,脉冲内多次翻转）,2,、带异步置位、复位端的电平触发,SR,触发器,S,D,=0,，置,1,R,D,=0,，置,0,不受,CLK,影响,但是，一般应在,CLK=0,时,S,D,、,R,D,工作；,在,CLK=1,时，,S,D,=R,D,=1,3,、电平触发的,D,触发器（单端输入信号）,国标逻辑符号,置,1,1,1,或,0,1,1,置,0,0,1,或,0,0,1,保持,1(0),1(0),0,功能,Q,D,CLK,电平触发的,D,触发器,功能表,Q*,特点：,CLK,的有效电平期间输出状态（,Q*,）始终跟随输入状态（,D,）变化，即输出与输入的状态保持相同,【,题,5.5】,初态,Q=0,0,X,X,0,0,0,X,X,1,1,1,0,0,0,0,1,0,0,1,1,1,1,0,0,1,1,1,0,1,1,1,0,1,0,0,1,0,1,1,0,1,1,1,0,1*,1,1,1,1,1*,【,题,5.5】,电平触发,SR,触发器，初态,Q=0,5.4,脉冲触发的触发器,一、电路结构与工作原理,1,、主从,SR,触发器,提高可靠性，要求每个,CLK,周期输出状态只能改变,1,次,X,X,X,X,Q,0,0,0,0,0,0,1,1,1,0,0,1,1,0,1,1,0,1,0,0,0,1,1,0,1,1,0,1*,1,1,1,1*,不存在空翻，但是仍有约束,CLK=0,以前“主”的状态,CLK,回到低电平后不确定,主从,SR,触发器特点：,1,、两步动作。,2,、“主,SR”,仍存在空翻现象，“从,SR“,接收的是,CLK,前,”主,SR“,状态（”主,SR“,最后一个状态）。,3,、不存在空翻，但是仍有约束。,【5.7,题,】,脉冲触发,SR,触发器（主从,SR,触发器），设触发器初态,Q=0,状态不定,【,题,5.8】,脉冲触发,SR,触发器（主从,SR,触发器），初态,Q=0,J,K,Q,主,从,S,R,Q,Q,Q,CLK,无约束条件,J,主,从,S,R,K,Q,Q,Q,Q,CLK,(5),列出真值表,X,X,X,X,Q,0,0,0,0,0,0,1,1,1,0,0,1,1,0,1,1,0,1,0,0,0,1,1,0,1,1,0,1,1,1,1,0,X,X,X,X,Q,0,0,0,0,0,0,1,1,1,0,0,1,1,0,1,1,0,1,0,0,0,1,1,0,1,1,0,1*,1,1,1,1*,主,从,S,R,J,K,Q,Q,Q,Q,CLK,翻转,置,0,置,1,保持,主从,JK,触发器特点：,1,、两步动作,2,、没有空翻，但是有一次翻转现象，抗干扰能力低。,一次翻转现象：是指主从,JK,触发器的主触发器的一次翻转现象。在,CLK=1,期间，主触发器接收了输入激励信号后，发生一次翻转后，主触发器状态就一直保持不变，也不再随着输入激励信号,J,、,K,变化而变化。,二、脉冲触发方式的动作特点,主,从,S,R,J,K,Q,Q,Q,Q,CLK,为什么？,【,题,5.10】,主从,JK,触发器，设初态,Q=0,【,题,5.12】,主从,JK,触发器,5.5,边沿触发的触发器,为了提高可靠性，增强抗干扰能力，,希望,触发器的次态,仅取决于,CLK,的下降沿（或上升沿）到来,时,的输入信号状态，与在此前、后输入的状态没有关系。,用,CMOS,传输门的边沿触发器,维持阻塞触发器,用门电路,tpd,的边沿触发器,一、电路结构和工作原理,1,、用两个电平触发,D,触发器组成的边沿触发器,CLK=0:,CLK,1,=1,，,FF,1,：,G,1,=D,CLK,2,=0,，,FF,2,：,G,2,保持,CLK,CLK=1:,CLK,1,=0,，,FF,1,：,G,1,保持,CLK,2,=1,，,FF,2,：,G,2,=G,1,原理性框图,利用,CMOS,传输门的边沿触发器,X,X,X,0,X,0,1,X,1,D,触发器,例：将相同的输入信号分别加在两个触发器,FF1,和,FF2,的,J,、,K,端，画出触发器的输出波形。假定触发器的初始状态,Q=0,5.6,触发器的逻辑功能及其描述方法,5.6.1,触发器按逻辑功能的分类,时钟控制的触发器中,由于输入方式不同（单端，双端输入）、次态（）随输入变化的规则不同,一、,SR,触发器,1.,定义，凡在时钟信号作用下，具有如下功能的触发器称为,SR,触发器,0,0,0,0,0,0,1,1,1,0,0,1,1,0,1,1,0,1,0,0,0,1,1,0,1,1,0,1*,1,1,1,1*,（,2,）,特性表,Q,Q*,S R,0,0,0 x,0,1,1 0,1,0,0 1,1,1,X,0,激励表（驱动表）,Q,Q*,S R,0,0,0 x,0,1,1 0,1,0,0 1,1,1,X,0,激励表（驱动表）,二、,JK,触发器,1.,定义,0,0,0,0,0,0,1,1,1,0,0,1,1,0,1,1,0,1,0,0,0,1,1,0,1,1,0,1,1,1,1,0,三、,T,触发器,1.,定义：凡在时钟信号作用下，具有如下功能的触发器,0,0,0,0,1,1,1,0,1,1,1,0,T,触发器：若,T=1,，则特性方程变为：,Q*=Q,四、,D,触发器,1.,定义：凡在时钟信号作用下，具有如下功能的触发器,0,0,0,0,1,0,1,0,1,1,1,1,。,逻辑功能：,是 与输入及 在,CLK,作用后稳态之间的关系,（,RS,JK,D,T,）,电路结构形式：,具有不同的动作特点（转换状态的动态过程）,（同步，主从，边沿）,五、功能转换,1,、,D,触发器,JK,触发器,已知：,D,触发器,Q*=D,求：,JK,触发器,Q*=JQ,+K,Q,分析：,Q*=,D=,JQ,+K,Q=(,JQ,),(,K,Q),),2,、,D,触发器（,Q*=D,）,T,触发器（,Q*=Q,）根据二者特性方程得：,Q*=D=Q,3,、,JK,触发器（,Q*=JQ,+K,Q,）,D,触发器,（,Q*=D,）,根据,D,触发器的特性方程得：,Q*=D=D,（,Q+Q,)=D,Q+D Q,4,、,JK,触发器（,Q*=JQ,+K,Q,）,T,触发器,（,Q*=TQ,+T,Q,）,T,触发器（,Q*=Q,）,令,T=1,例：画出图中触发器的输出端,Q,的电压波形。初始状态,Q=0,【,题,5.26】,边沿触发，初态,Q=0,由图可知,FF1,和,FF2,接成了,T,触发器（,T=1,时的,T,触发器）,时钟信号下降沿到来时翻转；,FF3,输入为,J=K=Q,2,，当,Q,2,=1,时，下降沿翻转；,Q,2,=0,时，保持。其时钟信号取自,Q,1,信号。,5.7,触发器的动态特性（选学）,一、输入信号宽度,二、传输延迟时间,一、建立时间,二、保持时间,三、传输延迟时间,四、最高时钟频率,