1、第四章 触发器,4.1 概述4.2 RS触发器4.3 JK触发器4.4 D触发器、其他触发器4.5 触发器的相互转换,4.1 概述,能够存储1位二进制型号的基本电路单元称为触发器,按功能分类,RS触发器 JK触发器 D触发器 T触发器 T触发器,按结构分类,基本RS触发器 同步RS触发器 主从RS/JK触发器 边沿触发器,触发器是构成时序逻辑电路的基本逻辑部件。 它有两个稳定的状态：0状态和1状态； 在不同的输入情况下，它可以被置成0状态或1状态； 当输入信号消失后，所置成的状态能够保持不变。,由于存在记忆（存储），触发器的输出（状态）具有时间性，我们把分析问题时立足点的输出状态称为现态，而把
2、下一个时间点时的输出状态称为次态。,4.2 RS触发器,.1 基本RS,Q和Q是触发器的输出端,触发器的0状态,触发器的1状态,假设现在的触发器状态为0状态(现态) 1)当 RD=0,SD=1 时,将得到一个新的触发器状态(次态),1状态,一. 基本RS触发器电路结构与工作原理,实际上,无论现态是0状态还是1状态,只要RD=1,SD=0,次态就是0状态;RD=0,SD=1,次态就是1状态。所以,RD叫做复位输入端,也叫置0端，SD叫做置位输入端,也叫置1端。 例如现态为0状态,且RD=1 SD=0时，次态仍为0状态。显然,现态和次态相同,也就是状态没有改变 为了区分现态和次态,规定:,2)接着
3、,当 RD=1,SD=0时,也将得到一个新的状态(次态),0状态,表示现态,表示次态,此例中,保持不变,3) RD=SD=0时,不管现态是0状态还是1状态,次态都保持原状,即:,4) 当RD=SD=1时,不管现态是0状态或是1状态,输出为:,非法状态,因此 RD=SD=1 是不允许输入的信号,即有输入约束条件:RDSD=0,总结得到基本RS触发器的真值表:,状态变量（输入）,状态输出,设：,基本RS触发器的特性表,与非门组成的基本RS触发器的特性表,与非门组成的基本RS触发器,次态卡诺图,Qn,RDSD,Qn+1,次态方程,约束条件,考虑约束条件时：,二. 基本RS触发器的动作特点RD和SD是
4、直接加在输出门上,在输入信号的作用时间内,都能直接改变输出状态。,例如,输入信号如图,看看输出信号情况:,SD,RD,Q,.2 同步RS触发器,CP是同步信号，叫做时钟脉冲信号，简称时钟信号或时钟。 当CP=0时，两个输入与门被封锁，触发器的状态不变； 当CP=1时，两个输入与门被打开，触发器的状态由RS决定。,当第一个CP=1时决定的触发器状态，只有到下一个CP=1到来时才有可能改变,一 电路结构,例如输入信号如图,Q,同步RS触发器的特性表,约束条件：RS=0,带异步置位、复位端的同步RS触发器 （a）电路结构 （b）图形符号,注意图形符号,二 同步RS的动作特点时钟电平控制。当CP=0时
5、,触发器的状态不受RS的直接控制,R S的变化不能改变触发器的输出状态;当CP=1时,RS的变化直接影响Q,且RS变化多少次,Q相应地变化多少次。即：多次变化现象.R、S之间有约束。不能允许出现R和S同时为1的情况，否则会使触发器处于不确定的状态。,Q,CP=0时最后留下的状态是由最后一个不等于 00 的RS决定,.3 主从触发器RS、JK,一 主从RS触发器的结构及工作原理,1）当 CP=1，主触发器打开，从触发器被封锁主触发器输出由RS决定从触发器输出保持原状整个触发器的输出状态保持不变 2）当 CP从 1 变到 0 的时刻，主触发器被封锁，从触发器被打开, 主触发器的输出保持了 CP=1
6、 时由 RS 决定的最后状态，且在整个 CP=0 期间主触发器的输出保持不变；从触发器的输出由主触发器的输出决定，则从触发器的输出在 整个 CP=0 期间保持不变。,所以，整个触发器的输出变化只发生在CP信号的下降沿,主从RS触发器的特性表,Q,Q,CP回到低电平后输出状态不定,波形图（时序图）,1 主从RS触发器采用主从控制结构，从根本上解决了输入信号直接控制的问题，具有 CP1期间接收输入信号，CP下降沿到来时触发翻转的特点（下降沿触发）。但其主触发器存在多次翻转现象。而使触发器 “空翻” 2 仍然存在着约束问题，即在CP1期间，输入信号R和S不能同时为1。,二、主从RS触发器动作特点,C
7、P,R,S,Q,下降沿到来后的状态由CP=1时最后一个不为00的RS决定,4.3 JK触发器,三、从RS到JK触发器,J,K,主从JK触发器,1）J=1，K=0，若现态为 0，则：CP=1时主触发器置1，到CP=0时从触发器也置 1，J=1，K=0，若现态为 1，则：CP=1时主触发器不变，到CP=0时从触发器也不变所以， J=1，K=0 时触发器置 1，即：,2）J=0，K=1 时，触发器置 0，即：,四、 主从JK触发器工作原理,3）J=K=0 时，触发器保持原状不变，即：,4）J=K=1 时，如：,则：CP=1时主触发器置 1，CP=0时从触发器也置 1即：,同理，如：,触发器置 0,所
8、以， J=K=1 时触发器翻转，即：,主从JK触发器的符号,主从JK触发器的特性表,次态卡诺图,特性方程,五 主从触发器的动作特点,1.触发器的动作分成两步,一步是CP=1,主触发器接受输入(S.R或J.K)被置成响应的状态;一步是CP下降沿到来时,从触发器根据主触发器的状态翻转。 2.因主从触发器都是同步RS触发器,在CP=1期间输入信号都将对主触发器起控制作用。因此会导致主从触发器的一次变换现象。,已知CP，J，K 的波形，试确定主从JK触发器的输出波形。,Q,例,主从触发器只有在CP=1时，输入信号保持不变的情况下，触发器的输出才和特性表一致。,4.4 D触发器、其他触发器,4.边沿触发
9、器,触发器的状态仅取决于CP的上升沿或下降沿到达时的输入信号状态。 种类有：维持阻塞触发器CMOS传输门边沿触发器传输延迟边沿触发器,CMOS传输门边沿触发器结构,当CP=0时,TG1导通,TG2截止,Q=D,且随D变而变 当CP=1时,TG1截止,TG2导通,Q由于TG2的反馈而被保持,同时TG3也导通则 Q=Q,严格遵守：沿前的输入决定沿后的输出,D触发器的特性表,试确定D触发器的输出波形,Q,例,4.3 触发器的逻辑功能及描述方法,1. RS触发器,从特性表得到:,约束条件:,特性方程:,状态转换图:,2. JK触发器,0,1,S=1 R=0,S=0 R=1,S=X R=0,S=0 R=
10、X,用卡诺图表示:,表示成状态图:,得特性方程:,0,1,J=1 K=x,J=x K=1,J=X K=0,J=0 K=X,3. D触发器,得特性方程:,用卡诺图表示:,用状态转换图表示:,0,1,D=1,D=0,D=1,D=0,4. T触发器,状态图:,T触发器的特性表:,状态方程:,0,1,T=1,T=1,T=0,T=0,电路符号:,4.5 触发器的相互转换,4.4 触发器功能的相互转换,在实际的使用过程中,经常需要把一种触发器转换成另一种触发器,转换方法如下:,现有触发器,Q,新触发器的输入,转换电路,1.D触发器到其他触发器的转换,一. 从D到JK的转换已知D触发器的逻辑功能:,从而可以
11、转换电路:,且JK触发器的逻辑功能:,由转换方法知,新的JK触发器的次态就是原有D触发器的次态. 所以:,转换电路,D触发器转换成JK触发器的电路图,CP,二. 从D到RS,RS的逻辑功能是:,即有:,则转换图,CP,三.从D到T,T,T触发器的特性方程:,显然有:,所以,转换图:,2.从JK触发器到其他触发器的转换,一.从JK到D 已知JK触发器的特性方程为:,对照等式两边有:,D触发器的特性方程:,所以,变形:,从而得到转换电路:,D,CP,二.从JK到T,T,由T触发器的特性方程,因为当T=1时,T触发器就是T触发器,所以转换成T触发器的电路为:,对照JK触发器的特性方程,显然有:,所以
12、,T触发器的转换电路图为:,T,CP,4.5小结,本章主要内容讲述了RS.JK.D.T等触发器的内部电路,工作方式,特性及其表示方法 触发器是时序逻辑电路的基础,要求熟练掌握这几种触发器的特性表,特性方程,状态图表示方法 要掌握状态图的画法,和几种触发器的相互转换 正确理解现态和次态的时间关系,仔细区别组合逻辑电路和时序逻辑电路,为学习下一章做好准备,小结,触发器是数字电路的极其重要的基本单元。触发器有两个稳定状态，在外界信号作用下，可以从一个稳态转变为另一个稳态；无外界信号作用时状态保持不变。因此，触发器可以作为二进制存储单元使用。触发器的逻辑功能可以用真值表、卡诺图、特性方程、状态图和波形图等5种方式来描述。触发器的特性方程是表示其逻辑功能的重要逻辑函数，在分析和设计时序电路时常用来作为判断电路状态转换的依据。各种不同逻辑功能的触发器的特性方程为： RS触发器：Qn+1=S+RQn，其约束条件为：RS0 JK触发器： Qn+1=JQn+KQn D触发器： Qn+1=D T触发器： Qn+1=TQn+TQn T触发器： Qn+1=Qn同一种功能的触发器，可以用不同的电路结构形式来实现；反过来，同一种电路结构形式，可以构成具有不同功能的各种类型触发器。,
