1、1,触 发 器,第 五 章,2,教学要求,一.重点掌握的内容： 1.FF的逻辑功能（由特性表、特性方程体现）。 2.FF的动作特点（包括触发方式）。,三.考察方式： 1.画输出波形。,二.了解的内容： 1.FF的电路结构。,四. 作业题： 【题5.4】【5.9】【题5.12】【题5.18】,3,教学内容,5.1 概述？,5.2 SR锁存器/FF（基本RSFF）,5.3 电平触发的FF（同步FF）,5.4 脉冲FF的FF（主从FF）,5.5 边沿FF,5.6 FF的逻辑功能及描述方法,4,5.1 概述,一、FF,.概念： FF: (Flip-Flop, 简称FF)能够存储位二进制信号的基本单元电
2、路。,.特点： （）有两个稳定的状态：状态和状态。 （）在触发信号控制下，根据不同输入信号可置成0或1状态。 （触发信号为时钟脉冲信号）,5,二、FF的初态和次态,初态：指FF原来的状态； 次态：指FF新的状态。,三、FF逻辑功能描述方法,功能表（特性表）、 特性方程、 状态图、 波形图,6,按触发方式分为,四、FF分类,按逻辑功能可分为,按逻辑功能可分为,7,5.2 SR锁存器（基本SRFF）,1.或非门构成,2.与非门构成,8,一.电路结构与工作原理,5.3 电平触发的触发器 (同步触发器),同步SRFF,9,二、电平触发方式的动作特点:,CLK1期间，输入信号S、R的变化都直接改变输出端
3、Q和Q的状态。CLK=0期间，输出状态保持不变。Q*=Q,10,缺点:在CLK=1期间, Q和Q可能随S、R变化多次-抗干扰能力差。,例5.3.1（设初态Q为0）,CLK=0时：状态保持不变,Q*=Q,CLK=1时：,三、画波形,CLK=1时：,0,1,0,0,1,0,0,1,具体功能： S=1, R=0: Q*置1。 S=0, R=1: Q*置0。 S=0, R=0: Q*保持,11,带异步置位、复位端的电平触发SRFF,异步置位端（低电平有效）,异步复位端（低电平有效）,0,1,1,12,四. 同步DFF（D锁存器）,特性方程：,S,R,CLK=0时：状态保持不变.,CLK=1时：输出随D
4、变 化而改变。,动作特点:,Q*=D,逻辑功能：置1、置0。,13,5.4 脉冲触发的FF,一、主从SRFF,（主从结构FF）,1、电路结构,14,2、工作原理：,将一个CLK周期分3个阶段：,1）CLK=1时, 主FF工作: Qm*=S+RQm;从FF保持Q不变,2）CLK下降沿, 主FF停工; 从FF开工, 次态Q*=Qm 。,3）CLK=0时, 主FF保持Qm不变; 从FF工作, 但Q不变 。,1,0,0,1,15,3、动作特点： 1）在整个CLK=1期间，输入信号都控制主FF的状态。（控制规则：Qm*=S+RQm）2）只在CLK下降沿，从FF的状态才依照当时主FF状态改变。 （改变规则
5、：Q*=Qm）,主从SRFF的逻辑符号 “弯角”表明：Q端在下降沿改变状态。,16,3、特性表、特性方程、逻辑功能：1）主从SRFF与同步SRFF的特性方程和逻辑功能完全相同！,特性方程,2）特性表的区别仅在于时钟信号。,同步 SRFF特性表,主从 SRFF特性表,17,5、波形画法： 1）先画主FF的Qm波形。（依据Qm*=S+RQm）注：主FF在CLK=1时动作，其余时间状态不变。2）在CLK下降沿，依据当时Qm画出从FF的Q波形 （即Q*=Qm）。 注：其余时间Q状态不变。,18,波形画法： 1）主FF在CLK=1时动作，其余时间状态不变。 2）在CLK下降沿， 依据当时Qm画出从FF的
6、Q波形。,例5.4.1（设初态Q=Qm=0）,主FF功能： S=1, R=0: Qm*=1 S=0, R=1: Qm*=0 S=0, R=0: Qm*=Qm,19,二、主从JKFF,1、电路结构,目的：消除SR约束条件； 增加翻转功能。,J称置1端； K称置0端； （高电平有效）,等效电路,20,2、特性方程推导,Q,Q,21,3. 逻辑功能分析,J=K=0, 保持（Q*=Q),J=1, K=0, 置1（Q*=1),J=0, K=1, 置0（Q*=0),J=K=1, 翻转（Q*=Q)（新功能）,（J置1端、K置0端，高有效）,特性表,22,4、工作原理,Q,Q,2）CLK=1时, 主FF工作:
7、 Qm*=JQm+KQm; Qm随J、K变化，但Qm只能变化一次！,3）CLK下降沿, 主FF停工; 从FF开工, 次态Q*=Qm 。,1）CLK=0时, 主FF的Qm不变; 从FF工作, 但Q =Qm不变 。,23,5、动作特点： 1）在整个CLK=1期间，主FF受J、K信号控制。 （控制规则：Qm*=JQm+KQm）但其状态只能变化一次，即“一次变化”现象 。2）只在CLK下降沿，从FF的状态才依照当时主FF 状态改变。 （改变规则：Q*=Qm）,24,6、波形画法： 1）先画主FF的Qm波形（依据Qm*=JQm+KQm ） 。注：主FF在CLK=1时动作；但Qm在CLK=1期间 只能翻转
8、一次。2）在CLK下降沿，依据当时Qm画出从FF的Q波形 （即Q*=Qm）。 注：其余时间Q状态不变。,25,画主FF依据： J=K=0, Qm*保持。 J=0, K=1, Qm*置0。 J=1, K=0, Qm*置1。 J= K=1, Qm*翻转。,例：画波形（设初态Q=Qm=0)：,1） CLK=1时Qm只能翻转一次。 2）CLK下降沿，Q=Qm。,主FF,从FF,1,0,1,1,0,1,1,0,0,1,此处状态发生变化，以后不会再变！,此处状态发生变化，以后不会再变！,26,具有多输入信号的触发器：,J=J1J2,K=K1K2,27,主从FF画波形思考 特性方程表明：从FF次态Q*可由J
9、、K及初态Q决定。,问题：是否可以根据下降沿时刻J、K信号 直接画出从FF的Q端波形？,Key：可以。但前提是: CLK=1期间，J、K 信号必须保持不变！否则，还是要依据Qm确定Q。,28,从FF,从FF,0,1,1,1,0,0,1,CLK=1期间，若J、K信号保持不变，则可以根据下降沿时刻J、K信号直接确定Q端波形！不然可能出错！,0,正确波形,错误波形,对主从SRFF亦如此！,29,CLK=1期间，主FF的一次变化现象降低了主从JKFF的抗干扰能力。,要求J、K信号在CLK上升沿前加入，CLK=1期间保持不变。（对主从SRFF亦如此）,主从JK缺点：一次变化现象,使用要求：,30,5.5
10、 边沿触发的FF,1.用两个电平触发DFF组成的边沿FF,（三种电路结构）,1) CLK=0时，FF1工作，Q1*=D（输出跟随）; FF2状态保持。,2) CLK=0-1时，FF1停工，Q1最终等于上升沿时D的值；,FF2开工，Q2*=Q1=上升沿D值。,3) CLK=1时，FF1不工作，Q1不变; FF2工作，但Q=Q1也不变。,上升沿触发的边沿DFF,31,逻辑符号,“三角”表明：上升沿触发,特性方程： Q*=D,逻辑功能： 置0 置1,32,2.维持阻塞结构的边沿FF,上升沿触发的边沿DFF,特性方程、逻辑功能、符号均同1。,33,3.利用传输延迟时间的边沿FF,下降沿触发的边沿JKF
11、F,34,“小圈及三角”表明：下降沿触发,特性表,逻辑符号,特性方程：,35,4. 边沿FF动作特点:,FF的次态仅仅取决于CLK上升沿（或下降沿）时刻输入信号情况，其他时间输入信号对FF状态无影响。,边沿FF有效地提高了FF的抗干扰能力，因而也提高了电路的工作可靠性。,边沿FF优点:,小知识：上升沿和下降沿触发方式相互转换的方法：CLK端加一个非门。,36,仅上升沿(或下降沿)时刻判断Q端状态。（依据：特性方程）注：其它时间Q不变。,5. 边沿FF波形画法：,37,画波形练习,例1: （1）判断下面符号表示的FF类型。（2）画输出端Q的波形,设初始状态为0。,38,特性方程： Q*=D,39
12、,特性方程： Q*=D,40,Q,例2: 画出符号所示FF的Q波形，设初态0.,边沿JKFF （下降沿）,41,5.6 FF的逻辑功能及其描述方法,按逻辑功能可分为,SRFF,T和TFF,JKFF,DFF,5.6.1、FF按逻辑功能的分类,42,SRFF,1. 特性表,定义：具有保持、置0、置1功能。,43,2.特性方程,3.状态转换图,44,JKFF,1. 特性表,功能最全的触发器。,45,2.特性方程,3.状态转换图,46,将JKFF的J、K端相连，即可获得TFF。,电路图,TFF获得方法：,逻辑符号,TFF,定义：具有翻转和保持功能。,47,TFF,1. 特性表,2.特性方程,3.状态转
13、换图,当T=1时，称为TFF。(只翻转）,48,DFF,1. 特性表,2.特性方程,3.状态转换图,49,5.6.2 FF电路结构和逻辑功能、触发方式的关系,同一种逻辑功能的FF可以用不同的电路结构 实现。如DFF：,反过来，用同一种电路结构形式可以制成不同逻辑功能的FF。如主从结构：,同步结构或维持阻塞结构。,RSFF或JKFF。,50,电路的结构形式决定了其触发方式。如: 同步结构 主从结构维持阻塞,电平触发,脉冲触发,边沿触发,51,FF总结（带时钟）,52,FF总结（带时钟）,画波形要点： 1）掌握动作时间。 2）掌握动作依据。（特性方程及逻辑功能要牢记，详见第5.6节）,53,画波形
14、练习：试画出各FF输出端Q的波形,设Q的初始状态为0.（提示：推导特性方程）,54,55,第5章 结束,56,三、不同逻辑功能FF之间的相互转换,利用已有FF和待求FF的特性方程相等的原则，求出转换逻辑，得到被转换FF的驱动方程。,关键：找出被转换FF的激励条件。,57,转换步骤：（1）写出已有FF和待求FF的特性方程。（2）变换待求FF的特性方程，使之形式与已有FF的特性方程一致。（3）比较已有和待求FF的特性方程，根据两个方程相等的原则求出转换逻辑。（4）根据转换逻辑画出逻辑电路图。,58,JKFFRSFF,RSFF特性方程,变换RSFF的特性方程，使之形式与JKFF的特性方程一致：,59,比较，得：,电路图,60,TFF特性方程：,与JKFF的特性方程比较，得：,电路图,JKFFTFF,61,DFFTFF,62,DFFTFF,63,例2：时钟CLK波形如图所示,试画出各FFQ端的波形,设各输出端Q的初始状态Q=0 。,64,
