D-CP触发器.ppt

电子技术基础精品课程数字电子技术基础6.1 概述6.2 触发器的电路结构及工作原理6.3 触发器功能的转换6.4 集成触发器的脉冲工作特性和主要指标6 触发器作业：6.10(6-7)，6.15(6-8)，6.23(6-9)基本要求：熟练掌握SR触发器、JK触发器、D触发器及T 触发器的逻辑功能电子技术基础精品课程数字电子技术基础6.1 概述触发器：基本逻辑单元，能够存储一位二值逻辑信号特点：具有两个能自行保持的稳定状态(双稳态)。用来保持逻辑状态0，1，或者二进制数0，1，具有存储功能。由不同输入信号(触发信号)可以将触发器置成0、1不同状态。双稳态的概念位置0位置1 2个状态(稳态)间必须在外加条件(触发)下才可以互相转换。电子技术基础精品课程数字电子技术基础 触发器信号电平触发-触发信号为高电平或低电平。当输入有效触发电平时，引起触发器动作(不一定是翻转)。这类触发器也可称为锁存器。边沿触发-触发信号为脉冲的跳变沿(上升沿或下降沿).当输入有效的跳变触发信号时，引起触发器动作(不一定翻转)。CP CP 6.1 概述电子技术基础精品课程数字电子技术基础6.1 概述 触发器分类 根据结构不同分：基本RS，同步RS，主从，维持阻塞，边沿CMOS等触发器。根据功能分：RS，JK，D，T，T 触发器。根据存储数据的过程分：静态触发器：靠电路状态的自锁功能存储数据。动态触发器：靠电路中的MOS管栅极输入电容上存储电荷来存储数据。例如输入电容存在电荷为0状态，反之为1状态。电子技术基础精品课程数字电子技术基础6.2.1 基本RS 触发器与非门构成的基本RS触发器6.2 触发器的电路结构及工作原理2)工作原理及逻辑功能/RD1，/SD0，Q1；/RD0，/SD1，Q=0；010111当/RD=/SD=1时，保持；/RD=0，/SD0其间，2个Q=1，当这两端同时从0跳变为1时Q端的状态不定。110100111?1 0 1约束条件：1)电路结构电子技术基础精品课程数字电子技术基础6.2.1 基本RS 触发器 特性方程（约束条件）000111100XX0011110与非门构成的基本RS触发器状态转换图1/S=1即S=0/R=0即R=1S=1R=0S=xR=0S=0R=x0初态：R、S信号作用前Q端的 状态，用Q n表示。次态：R、S信号作用后Q端的 状态，用Q n+1表示。Qn+1电子技术基础精品课程数字电子技术基础6.2.1 基本RS触发器通常用虚线或阴影表示触发器处于不定状态。置置1 1置置0 0不允许不允许不定不定置置1 1保持保持 触发器的不定状态有两种含义：（1）Q=Q=1时，触发器既不是0状态，也不是1状态；（2）R、S 同时从0回到1时，触发器的新状态不能预先确定。电子技术基础精品课程数字电子技术基础或非门构成的 基本RS 触发器001101011010不变00不变Q触发器状态保持置0置1不定（约束条件）即 0001111000111100XXQn+16.2.1 基本RS 触发器逻辑符号QSRS QR电子技术基础精品课程数字电子技术基础3）工作波形 001101011010不变00不变Q触发器状态保持置0置1不定6.2.1 基本RS 触发器电子技术基础精品课程数字电子技术基础 例：运用基本SR触发器消除机械开关触点抖动引 起的脉冲输出。SR锁存器的应用：构成防抖动开关6.2.1 基本RS 触发器复位复位保持保持置位置位置位保持复位保持电子技术基础精品课程数字电子技术基础6.2.2 同步RS 触发器R CP S Q Q R S&G1 G2 G3 G4 1）电路结构2）工作原理及逻辑功能CP=0，R、S被封锁，输出保持；CP=1，R、S起作用(约束条件)0001111000111100XXQn+1CP QnR S Qn+1说明说明0 Qn锁定保持锁定保持1010 00 001保持保持Qn+1=Qn010 10 111置置“1”Qn+1=1011 01 00置置“0”Qn+1=0011 11 11*1*不定态不定态逻辑符号QSRS QCIRCP电子技术基础精品课程数字电子技术基础基本RS触发器：输出状态随R、S的改变而随时发生动作。同步RS触发器：时钟信号有效时，R、S的改变才会使输出发生动作。6.2.2 同步RS 触发器 状态转换图3）基本RS触发器与同步RS触发器的特点RS触发器：(1)次态既与触发输入信号R、S有关，也与现态(初态)有关；(2)输出有2个稳态(双稳态)，没有输入触发信号作用时，输出保持不变；(3)稳定状态时，2个输出端的状态相反；(4)在输入触发信号有效时，输出发生动作(翻转,置位,复位,保持)S=0，R=1S=1，R=0S=xR=0S=0R=x01电子技术基础精品课程数字电子技术基础6.2.2 同步RS 触发器同步触发器的空翻同步触发器在一个CP脉冲作用后(CP=1期间)，出现两次或两次以上翻转的现象称为空翻。1 12 23 3电子技术基础精品课程数字电子技术基础1）电路结构6.2.3 主从RS触发器主从结构，可以进一步提高电路的抗干扰能力，克服空翻，增加电路稳定性。（2）当CP由1跳到0时（CP脉冲下降沿到来时），主触发器的输出状态保持不变，从触发器的输出状态由主触发器的输出状态决定。此时，由于CP=0，触发输入信号R和S被封锁。（1）当CP=1时，从触发器FF1的输出状态保持不变，主触发器FF2的输出状态由R和S来决定。（3）当CP=0时，电路保持原来的稳定状态。0保持110RS决定保持1主决定1 0 主封锁保持 1 2）工作原理电子技术基础精品课程数字电子技术基础6.2.3 主从RS触发器主从触发方式的动作特点：输出状态的更新只发生在CP脉冲的下降沿(或上升沿)，由CP脉冲下降沿(或上升沿)到来之前的R、S信号决定。主触发器：同步RS,其状态由触发输入信号决定 从触发器：同步RS,其输出状态由主触发器的输出决定 下降沿触发 主从触发方式 电子技术基础精品课程数字电子技术基础逻辑功能6.2.43 主从RS触发器 CP下降沿 CP上升沿 时间t t0 时刻 CP CP=0期间 CP=1期间 CP=0期间 主FF不工作 主FF工作 主FF不工作 从FF工作 从FF不工作 从FF工作 t t 输出状态(从FF)不变，主FF输出取决于R、S 输出状态(从FF)取决于主FF工作时的输出，并在瞬间发生动作。R、S信号被封锁，输出状态(从FF)保持。逻辑功能在CP下降沿瞬间同基本RS触发器CP QnR S Qn+1说明说明01 Qn锁定保持锁定保持010 00 001保持保持Qn+1=Qn010 10 111置置“1”Qn+1=1011 01 00置置“0”Qn+1=0011 11 11*1*不定态不定态电子技术基础精品课程数字电子技术基础6.2.43 主从RS触发器例：画出不同RS触发器的输出波形，设Q初态为0。S R CP 不定状态Q主从不定状态Q同步基本 Q不定同步仿真基本仿真主从仿真电子技术基础精品课程数字电子技术基础6.2.4 主从JK触发器 JK触发器是在RS触发器基础上改进而来，在使用中没有约束条件。常见的JK触发器有主从结构的，也有边沿型的。把主从R，S触发器RK，S=J，并从输出的Q端，端引入两个控制信号反馈到输入端，如图所示，就构成JK触发器。当J=K=1时，满足约束条件，即JK触发器不存在约束条件。1)电路结构电子技术基础精品课程数字电子技术基础6.2.4 主从JK触发器当J=K=0时，S=R=0，输出保持，Qn+1=Qn。当J=1，K=0时，若Qn0，S=1，R=0，输出Qn+1=1；若Qn=1,S=0，R=0，输出Qn+1保持为1。即同J。当J=0，K=1时，若Qn1，S=0，R=1，输出Qn+1=0；若Qn=0,S=0，R=0的输入组合，输出Qn+1保持为0。即同J2)工作原理及逻辑功能当J=1，K=1时，若Qn0，S=1，R=0，输出Qn+1=1；若Qn=1,相当于S=0，R=1，输出Qn+10，所以有：即：翻转 基于RS原理分析。电子技术基础精品课程数字电子技术基础6.2.4 主从JK触发器2)工作原理及逻辑功能CP QnJ KQn+1说明说明0 1 Qn锁定锁定保持保持0 0Qn保持保持0 10同同J1 01同同J1 1翻转翻转主从JK触发器特性表 000111100010011101Qn+1Qn J=1，R=XJ=X，K=1J=0K=XJ=XK=010电子技术基础精品课程数字电子技术基础6.2.4 主从JK触发器3)主从触发器的动作特点(1)触发器的动作分为2步：CP=1期间，主触发器接收触发输入信号；CP从触发器接收主触发器输出信号,引起触发器动作。(2)在CP=1期间，触发输入信号的多次变化只会引起触发器输出端发生一次动作，即一次性变化问题,因为从触发器只能在CP下降沿随主触发器发生一次动作。(3)RS触发器：在CP=1期间，R、S的任何一次改变都会引起主触发器的输出动作，而决定输出一次性变化的是R、S的最后一次改变。(4)JK触发器：由于主触发器的输入门与现态有关，决定输出一次性变化的是J或K的第一次改变，且仅出现在2种情况下：Qn=0时，CP=1期间，J第一次从01，Qn+1=1;Qn=1时，CP=1期间，K第一次从01,Qn+1=0.主从JK主从RS电子技术基础精品课程数字电子技术基础4)集成TTL主从JK触发器74LS726.2.4 主从JK触发器 3输入JK触发器。J=J1J2J3,K=K1K2K3 设置有低电平有效的直接置位与复位端SD、RD。电子技术基础精品课程数字电子技术基础6.2.5 主从D触发器 基于JK触发器，使J=D,K=/D,即构成D触发器 由JK触发器特性方程，可知D触发器特性方程。D 触发器电子技术基础精品课程数字电子技术基础6.2.6 主从T触发器和T触发器 基于JK触发器，使J=K=T,即构成T触发器 由JK触发器特性方程，可知T触发器特性方程。T触发器：基于JK触发器，使J=K=1,即构成,又称翻转器逻辑符号 电子技术基础精品课程数字电子技术基础6.2.7 边沿触发器 触发器的次态仅取决于有效时钟沿到达时刻的输入触发信号。D1&3&5SRQQG1G2G3G5Q4G6CPQ1Q2Q3G4当CP=0011DD&1)维持-阻塞边沿D触发器 Qn+1=QnD 信号进入触发器,为状态刷新作好准备Q1=DQ4=DD信号存于Q4保持L3L1L2电子技术基础精品课程数字电子技术基础6.2.7 边沿触发器D1&3&5SRQQG1G2G3G5Q4G6CPQ1Q2Q3G4DD1当CP 由0 跳变为101D D100 在CP脉冲的上升沿，触法器按此前的D信号刷新即动作.10011L3L1L2电子技术基础精品课程数字电子技术基础6.2.7 边沿触发器1D1&3&5SRQQG1G2G3G5Q4G6CPQ1Q2Q3G4D当CP=1结论：维持阻塞型D触发器在CP脉冲的上升沿到来瞬间使触发器的状态变化。D信号不影响 、的状态，Q的状态不变 10置1维持线，维持了Q2=0，即维持Q=1置0 阻塞线，阻塞了D的输入。1110D011置1阻塞，置0维持线，维持了Q=0，阻塞了D的输入L3L1L2电子技术基础精品课程数字电子技术基础2）由传输门组成的CMOS边沿D触发器 TG1导通，TG2断开输入信号D 送入主锁存器。TG3断开，TG4导通从锁存器维持在原来的状态不变。(1)CP=0时:=1，C=0，Q跟随D端的状态变化，使Q=D。6.2.7 边沿触发器工作原理：电子技术基础精品课程数字电子技术基础工作原理：(2)CP由0跳变到1:=0，C=1，触发器的状态仅仅取决于CP信号上升沿到达前瞬间的D信号 TG3导通，TG4断开从锁存器Q的信号送Q端。TG1断开，TG2导通输入信号D 不能送入主锁存器。主锁存器维持原态不变。6.2.7 边沿触发器电子技术基础精品课程数字电子技术基础。3）典型集成电路 74HC/HCT74 中D触发器的逻辑图6.2.7 边沿触发器电子技术基础精品课程数字电子技术基础 74HC/HCT74的功能表LHHHHHLLHHQn+1DCPHHLLHLLHLHHLQDCP输 出输 入国标逻辑符号74HC/HCT74的逻辑符号和功能表具有直接置1、直接置0，正边沿触发的D功能触发器边沿触发6.2.7 边沿触发器电子技术基础精品课程数字电子技术基础1)D 触发器构成 J K 触发器组合电路DKJQn+1=D 通过改变输入控制信号的组合，可以将上述触发器之间互相转换。仿真6.3 触发器功能的转换电子技术基础精品课程数字电子技术基础2)D 触发器构成 T 触发器Qn+1=D 组合电路DT 仿真6.3 触发器功能的转换电子技术基础精品课程数字电子技术基础3)D 触发器构成 T 触发器Qn+1=D CPQ二分频仿真6.3 触发器功能的转换电子技术基础精品课程数字电子技术基础4）将JK触发器转换为RS，D，T，T 触发器 3 RS触发器转换为JK。以主从RS触发器为例可知：令 仿真仿真仿真仿真6.3 触发器功能的转换电子技术基础精品课程数字电子技术基础 例5.4.1 设下降沿触发的JK触发器时钟脉冲和J、K信号的波形如图所示试画出输出端Q的波形。设触发器的初始状态为0。翻转翻转同J同J保持保持电子技术基础精品课程数字电子技术基础触发器具有存储功能的逻辑电路，是构成时序电路的基本逻辑单元。每个触发器都能存储1位二值信息。触发器的触发输入信号如果对脉冲电平敏感则为电平触发锁存器)。触发器的触发输入信号如果对时钟脉冲边沿敏感，则为边沿触发。它们在时钟脉冲的上升沿或下降沿作用下改变状态。触发器按逻辑功能分类有D触发器、JK触发器、T（T）触发器和SR触发器。它们的功能可用特性表、特性方程和状态图来描述。触发器的电路结构与逻辑功能没有必然联系。小 结电子技术基础精品课程数字电子技术基础 逻辑符号“”表示边沿触发方式,“”表示主从触发方式,非号“”：表示低电平有效,加小圆圈“”：表示低电平有效触发或下降沿有效触发,不加小圆圈“”：表示高电平有效触发或上升沿有效触发。触发器的两要素1逻辑功能 描述方法：逻辑符号、特性表、驱动表、特性方程 小 结电子技术基础精品课程数字电子技术基础 特性表 DQnQn+1000010101111小 结电子技术基础精品课程数字电子技术基础 驱动表 特性方程 小 结电子技术基础精品课程数字电子技术基础(1)基本RS触发器（锁存器）直接电平触发（低电平有效/高电平有效），无CP2.触发方式(2)同步锁存（触发）CP的（高/低）电平期间触发，在整个电平期间接收信号RS/JK/D/T，在整个电平期间状态相应更新，所以存在空翻。(3)边沿触发 只在CP的或边沿触发，只在CP的或边沿接收信号RS/JK/D/T，只在CP的或边沿状态更新，克服了空翻。小 结电子技术基础精品课程数字电子技术基础(4)主从触发（也是一种边沿式）有主、从两个触发器，在CP的高/低电平期间交替工作、封锁，只在CP的高电平期间（或低电平期间）接收信号RS/JK/D/T，只在CP的或边沿总的输出状态更新。集成触发器中常见的直接置0和置1端 RD：直接（异步）置0端 SD：直接（异步）置1端，非号：低电平有效，直接（异步）：不受CP的影响。小 结电子技术基础精品课程数字电子技术基础分析：根据输入信号和各触发器的状态方程。可直接写出各触发器的状态方程如下：Q1n+1=D1=AB(CP上升沿)Q2n+1=JQ2n+KQ2n=ABQ2n+CQ2n (CP上升沿)例3:图1所示各触发器均为边沿触发器，其CP及A,B,C的波形图如图，试写出各触发器次态Qn+1的逻辑表达式，设各触发器的初态均为0，要求画出Q端的时间波形图。图1小 结电子技术基础精品课程数字电子技术基础上述状态方程所对应的波形如下图所示：上述状态方程所对应的波形如下图所示：D触发器JK触发器KJ