数字电子技术 教学课件 作者 胡祥青 何晖 数字电子技术 第四章触发器

第四章触发器学习目标1.了解触发器的特点和分类。2.掌握各类触发器的逻辑功能，能熟练运用状态转换真值 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 、特征方程、状态转移图、时序图来表示触发器的逻辑功能。3.理解各种结构的触发器的工作特点，掌握两种触发方式。4.掌握不同类型触发器的逻辑功能转换。第四章触发器4.1触发器概述4.2基本RS触发器4.3同步触发器4.4主从触发器4.5边沿触发器4.6触发器逻辑功能的转换4.1触发器概述一、触发器的特点1.具有两个稳定状态2.触发器的两种稳定状态可以相互转换3.当触发信号消失后，触发器状态保持不变二、触发器的分类1.按逻辑功能分为：触发器、触发器、触发器、触发器和触发器2.按电路结构分为：基本触发器、同步触发器、主从触发器、边沿触发器3.按触发方式分为：电平触发器、主从触发器、边沿触发器第四章触发器4.1触发器概述4.2基本RS触发器4.3同步触发器4.4主从触发器4.5边沿触发器4.6触发器逻辑功能转换4.2基本RS触发器一、电路结构和逻辑符号1.电路结构2.逻辑符号二、工作原理1.、时，触发器置12.、时，触发器置03.、时，触发器保持原状态不变4.、时，触发器状态不定工作原理分析一 设触发器原状态处于，。当端输入负脉冲使时，与非门G1输出由0变为1，即；通过反馈线输入到与非门G2，此时，因此G2门输入全为1，输出状态由1变为0，即，这时触发器状态由0变为1，这种转换过程称为翻转，此时输入的低电平信号称为触发信号。 设触发器原状态，，则当端输入负脉冲后，G1输出仍为1；此时，G1输出通过反馈线输入到G2，使G2门输入全为1，。因此，在，时，不管触发器处于何种状态，触发器置1。使触发器置1的输入端称为置1端，也称置位端，低电平有效。工作原理分析二 因，不论触发器原状态如何，G2输出，这时，G2通过反馈线回送到G1，使G1输入全为1，输出，触发器置0。使触发器处于0状态的输入端称为置0端，也称复位端，低电平有效。工作原理分析三 当、都为高电平时，G1和G2门的状态由原来的和决定。若触发器原状态为，，通过两条反馈线耦合到G1和G2，由于为0，，使G2输出为1；由于为1，，使G1输出为0，触发器维持原来状态不变。 若触发器原状态为，，同理，触发器仍保持原状态不变。工作原理分析四 若、，这时G1和G2门输出均为1，而在和输入负脉冲同时消失即由0变为1时，假如G1门比G2门的延迟时间短，则G1门输出为0，为低电平反馈到G2门使G2输出为1，结果触发器最终稳定在0态；反之，若G1门比G2门的延迟时间长，则G2门输出为0，低电平反馈到G1门使G1的输出为1，即。因此由于两个与非门的传输时间的差异，导致经过两条反馈线后，总有一个门先输出为0，此低电平输出会制约另一个门输出为1，但是两个门的延迟时间差异是随机的，故触发器最终状态无法确定，这种情况称为状态不定。 实际运用中应避免不定状态的出现。基本RS触发器的特点 记忆功能（即具有两个稳定状态，在没有外加触发信号作用时，触发器能自动保持原来状态） 置位和复位（即直接受和端信号的控制，并且在输入信号的持续作用时间里都对触发器状态发生作用） 不定状态（不定状态的出现破坏了基本触发器的正常工作）三、基本RS触发器逻辑功能的描述1.状态转换真值表2.特征方程3.状态转移图4.时序图基本RS触发器的状态转换真值表 将触发器的次态与输入信号、现态之间的逻辑关系用 表格 关于规范使用各类表格的通知入职表格免费下载关于主播时间做一个表格详细英语字母大小写表格下载简历表格模板下载 的形式来描述，称为状态转换真值表基本RS触发器的特征方程 将触发器的次态与原态及输入量的关系用逻辑函数表达式来表示。●基本RS触发器的特征方程式中为约束条件基本RS触发器的状态转移图 描述触发器状态转换规律的图形称为状态转移图●基本RS触发器的状态转移图时序图●反映触发器的输出状态随时间和输入信号变化规律的波形称为时序图。●时序图不仅可以反映逻辑功能，还可以反映触发器的触发方式。第四章触发器4.1触发器概述4.2基本RS触发器4.3同步触发器4.4主从触发器4.5边沿触发器4.6触发器逻辑功能转换4.3同步触发器4.3.1同步RS触发器一、电路结构和逻辑符号1.电路结构2.逻辑符号二、逻辑功能分析（1）时G3和G4门被封锁，这时无论与如何变化，G3和G4门输出恒为1，即基本触发器两输入信号都为1，这时触发器的状态保持不变，即输入信号、不起作用。（2）时G3和G4门打开，G3和G4门输出状态由、决定。这时、通过G3和G4门把信号加到G1和G2门的输入端，从而控制触发器的状态变化。三、逻辑功能描述1.同步RS触发器的状态转换真值表3.状态转移图2.同步RS触发器的特征方程4.3.2同步D触发器一、电路结构和逻辑符号1.电路结构2.逻辑符号二、逻辑功能（1）当时G3、G4门被封锁，触发器保持原状态不变。（2）当时G3、G4门打开，可以接收端输入信号。有，。若，即，，触发器置0。若，即，，触发器置1三、真值表四、状态转移图4.3.3同步JK触发器一、电路结构和逻辑符号1.电路结构2.逻辑符号二、逻辑功能1时，G3和G4门输出恒为1，这时无论与如何变化，触发器都保持原态不变。2.时，G3和G4门打开，、端的输入信号可以控制触发器的状态。（1）当、时，触发器置1（2）当、时，触发器置0（3）当、时，触发器翻转（4）当、时，触发器保持工作原理分析一 当、时，触发器置1 如触发器，则G3和G4门输出都为1，触发器状态保持不变，输出；如，则G3门输出为0，G4门输出为1，触发器翻转为。总之，当，不论原状态如何，在时，触发器为。工作原理分析二●当、时，触发器置0●如，则G3和G4门输出都为1，触发器状态保持不变，输出；若，则G3门输出为1，G4门输出为0，触发器翻转为。总之，当时，不论触发器原状态如何，在时，触发器为。工作原理分析三 当、时，触发器翻转 若，则G3门输出为0，G4门输出为1，此时触发器翻转为；若，则G3门输出为1，G4门输出为0,此时触发器翻转为。因此，在时，当到来，触发器总是和原状态相反，即。工作原理分析四 当、时，触发器保持 因为，，G3和G4被封锁，无论触发器原来状态如何，G3和G4门输出都为1，触发器状态保持不变，即。三、真值表四、特征方程五、状态转移图4.3.4和触发器一、触发器1.电路结构和逻辑符号2.特征方程3.真值表●触发器具有保持和翻转功能二、触发器4.状态转移图●将触发器输入端去掉或者等于1，则构成触发器。●特征方程为：●触发器只具有翻转功能，又称为计数触发器。4.3.5触发器的空翻现象一、电平触发方式●在或期间都能接收输入信号，触发器的状态随输入信号的变化而变化，称为电平触发。●电平触发有高电平触发和低电平触发两种工作方式。二、空翻现象●空翻现象是指触发器在一个时钟脉冲作用下，由于触发器的输入信号状态的改变，使得触发器发生两次或多次的翻转现象。●空翻现象破坏了触发器的正常计数功能。第四章触发器4.1触发器概述4.2基本RS触发器4.3同步触发器4.4主从触发器4.5边沿触发器4.6触发器逻辑功能转换4.4主从触发器4.4.1主从JK触发器一、电路结构和逻辑符号1.电路结构2.逻辑符号二、克服空翻现象的原理1.主从触发器在期间主触发器工作，输入端、状态存入主触发器，而从触发器状态保持不变；2.在由1变为0时，从触发器接受主触发器存储状态，使输出和相应变化。3.这时即使从触发器输出和反馈至主触发器输入端，由于主触发器被封锁，因此主触发器不受影响，仍保持原状态不变，克服了空翻现象。4.主从触发器状态翻转发生在时钟脉冲由1变为0时，称为下降沿触发，或称为后沿触发。三、逻辑功能分析1.当、时，触发器保持原状态2.当、时，触发器置13.当、时，触发器置04.当、时，触发器翻转●主从触发器和同步触发器的特征方程相同。●触发方式不同，同步触发器是电平触发，主从触发器是边沿触发。四、、直接置0和直接置11.无论在时或时，触发器都可以在、负脉冲作用下可靠地置0或置1。2.这种置0和置1的方式不受控制，所以称为异步置0和置1，平时与处于高电平状态。五、主从触发器的一次翻转现象1.一次翻转是指主触发器在期间只能翻转一次，一旦翻转后，无论、状态如何变化，也不能翻转回来。2.一次翻转现象，降低了主从触发器的抗干扰能力。3.要求在期间，、的状态不能发生变化。4.4.2CMOS主从D触发器一、电路结构和逻辑符号1.电路结构2.逻辑符号二、、的直接复位和直接置位1.只要、，无论或，触发器置0，具有直接复位的功能2.若，，触发器置1，具有直接置位功能3.直接置位端和直接复位端都是高电平有效，平时应使和端处于低电平状态。三、逻辑功能分析●CMOS主从触发器在时，主触发器工作，接受输入信号，从触发器保持原态●当上升沿到来瞬间，从触发器接受主触发器的状态输出●CMOS主从D触发器特征方程、状态转换真值表、状态图和同步D触发器一样，但是触发的方式不同。●由于传输门的控制作用，主触发器和从触发器总是只有一个打开，消除了一次翻转现象。第四章触发器4.1触发器概述4.2基本RS触发器4.3同步触发器4.4主从触发器4.5边沿触发器4.6触发器逻辑功能转换4.5边沿触发器●边沿触发器：只在的正边沿(上升沿)或负边沿(下降沿)到达时刻触发器才能接收输入信号，状态才能改变，而在此之前和在此之后的输入信号变化对触发器没有影响。●特点：克服了空翻和一次翻转现象，抗干扰能力强，工作可靠性高。●分类：正边沿触发和负边沿触发4.5.1正边沿触发器一、电路结构和逻辑符号1.电路结构2.逻辑符号二、、直接置0和置1●如图所示，、接至基本RS触发器的输入端，低电平有效。当、时，无论输入信号和脉冲处于什么状态，都能保证触发器可靠置0；●当，时，无论输入信号和脉冲处于什么状态，都能保证触发器可靠置1●、平时应处于高电平三、逻辑功能分析1.时，G3、G4门被封锁，其输出，触发器保持原状态不变同时信号反馈至G5，信号反馈至G6，将这两个门打开，接收信号，因此，。2.当由0变1（正边沿）时，G3、G4门打开，触发器接收信号。若时，则，，经G3门使，再经G4门使。由于，所以触发器置0。而且G4门输出低电平给G2的同时，又接回到G6门，将它封锁，这样置0后若仍为高电平，即使输入信号改变了，也不可能再进入触发器，使得触发器维持0状态不变，故称①这条反馈线为置0维持线。另一方面，由于，经线④使G5导通输出低电平，导致G3输出高电平，该高电平信号在整个高电平期间阻塞了使触发器置1的通道，故称线④为置1阻塞线。3.若，则，封锁了G4门；又因为，通过G3门使输出为低电平，触发器置1。与此同时，G3门输出的低电平又送到了G5门和G4门。一方面使G5门被封锁，从而确保G3门在作用期间维持低电平，故线②称为置1维持线。另一方面由于线③封锁了G4门，即使输入信号改变，也无法改变G4门的高电平输出，从而阻塞了使触发器置0的通道，故称线③为置0阻塞线。●从逻辑功能来讲，该触发器是一个触发器，其特征方程仍为。●在正跳沿前接受输入信号，正跳沿时触发器按触发翻转，正跳沿后输入端的信号不管如何变化，触发器的输出状态不再改变，三步工作都是在正跳沿前后完成，故称为边沿触发器。在逻辑符号中，端的“∧”表示上升沿触发。四、集成维持阻塞型D触发器1.特点：具有暂存数据的功能，并且边沿特性好，抗干扰能力强，是构成计数器和寄存器等时序逻辑电路的重要组件。2.74LS74：双触发器，它由两个独立的维持阻塞型触发器组成，为时钟脉冲端，上升沿触发，为数据输入端，、为互补输出端。为直接置0端，为直接置1端，、均为低电平有效。用来设置初始状态时，、不允许同时为低电平，平时、均为高电平。4.5.2负边沿触发器一、电路结构和逻辑符号1.电路结构2.逻辑符号二、、直接置0和置1●如图所示，接到G2门和G3门，接到G1门和G4门。当、时，由于封锁了G1的两个与门，使得，。此时因为、、，G22输入全为1，所以。总之，无论输入信号和处于何种状态，只要、，触发器直接置1。●当、时，无论输入信号和脉冲处于什么状态，都能保证触发器可靠置0●、平时应处于高电平三、逻辑功能分析1.时，触发器的状态保持不变2.由0变为1时，触发器保持原态，为接收输入信号作准备3.由1变为0时，触发器翻转●只有在下降沿前的、输入才能对触发器起作用，从而实现边沿触发●其状态转换表、状态图、特征方程与同步触发器相同，但是触发方式不同。负边沿触发器在下降沿时刻翻转，其逻辑符号中的端的“∧”再加一个小圆圈，表示下降沿触发输入。四、集成边沿JK触发器1.特点：不存在一次翻转现象，抗干扰能力更强，边沿特性更好，具有非常广泛的应用。2.74LS112：双触发器，它由两个独立的边沿触发器组成，为时钟输入端，下降沿触发，、为数据输入端，和为互补输出端。和分别为直接复位端和直接置位端，低电平有效。触发器工作时，和应接高电平，用来设置初始态时，不允许和同时为0。第四章触发器4.1触发器概述4.2基本RS触发器4.3同步触发器4.4主从触发器4.5边沿触发器4.6触发器逻辑功能转换4.6触发器逻辑功能的转换4.6.1触发器逻辑功能转换的方法●市场上出售的触发器多为集成触发器和触发器，所以其他类型触发器多由这两种触发器转换而成●一般先比较已有触发器和待求触发器的特征方程，然后利用逻辑代数的基本定律和公式实现两个特征方程之间的转换，最后画出转换后的逻辑电路。4.6.2不同类型触发器之间的转换一、触发器转换成、、触发器1.触发器转换成触发器触发器的特征方程为：触发器的特征方程为：将触发器的特征方程作些变换只要取2.触发器转换成触发器触发器的特征方程为：触发器的特征方程为：3.触发器转换成触发器触发器的特征方程为：触发器的特征方程为：将的特征方程该写为：显然，比较后可知:二、触发器转换成、、触发器1.触发器转换成触发器●由于触发器只有一个信号输入端，且，因此只要将其它类型触发器的输入信号经转换后变为信号，就可以实现转换令，触发器就转换成了触发器2.触发器转换成触发器令，触发器转换成触发器3.触发器转换成触发器当时，触发器转换成触发器谢谢！