数字电路-5- 触发器

数字电路DigitalCircuit西南大学物理科学与技术学院马忠平第五章触发器数字电路DigitalCircuit西南大学物理科学与技术学院马忠平5.1概述1.触发器▲在外触发下，两个稳态可相互转换——构成时序逻辑电路的基本单元电路基本特性▲能够存储一位二值信号▲两个稳态，分别表示0和1▲有两个互补输出端注意：必须是互补输出数字电路DigitalCircuit西南大学物理科学与技术学院马忠平2.触发方式电平触发脉冲触发边沿触发数字电路DigitalCircuit西南大学物理科学与技术学院马忠平3.触发器分类按照电路结构形式分类基本SR触发器主从触发器维持阻塞触发器CMOS边沿触发器按照触发器逻辑功能分类按照存储数据的原理分类动态触发器SR触发器JK触发器T触发器D触发器静态触发器数字电路DigitalCircuit西南大学物理科学与技术学院马忠平QRSQ逻辑图1.由或非门构成的基本RS锁存器逻辑符号5.2SR锁存器——各种触发器的基本构成部分SetResetSRQQSR数字电路DigitalCircuit西南大学物理科学与技术学院马忠平QRSQ功能表nQ1nQ——初态——次态000101功能1nQnQ1nQRS000001010011100101110111数字电路DigitalCircuit西南大学物理科学与技术学院马忠平QRSQ010001功能1nQnQ1nQRS000001010011100101110111功能表10保持数字电路DigitalCircuit西南大学物理科学与技术学院马忠平QRSQ001101保持功能1nQnQ1nQRS000001010011100101110111功能表100110数字电路DigitalCircuit西南大学物理科学与技术学院马忠平QRSQ011001保持功能1nQnQ1nQRS000001010011100101110111功能表10011010置1数字电路DigitalCircuit西南大学物理科学与技术学院马忠平QRSQ100101保持功能1nQnQ1nQRS000001010011100101110111功能表10101010置101数字电路DigitalCircuit西南大学物理科学与技术学院马忠平QRSQ110001保持功能1nQnQ1nQRS000001010011100101110111功能表10101010置10101复位（置0）数字电路DigitalCircuit西南大学物理科学与技术学院马忠平QRSQ10/111/001保持功能1nQnQ1nQRS000001010011100101110111功能表10001010置10101复位(置0)0000非0态非1态数字电路DigitalCircuit西南大学物理科学与技术学院马忠平功能表01保持功能1nQnQ1nQRS000001010011100101110111101010置10101复位(置0)0000非0态非1态如果S、R同时变为0QRSQ1100QQ与都会变为1吗？数字电路DigitalCircuit西南大学物理科学与技术学院马忠平S、R同时由1变为0QRSQ1100QQ与任何一个输出先变为1，将使另一个维持为000假设先变为1维持为0次态将不能确定！！数字电路DigitalCircuit西南大学物理科学与技术学院马忠平SR功能S、R都无效00保持R有效010复位S有效101置1S、R都有效11非1、非01nQnQ011nnQQSR触发器功能表有效电平SR11nnQQ若S、R同时由有效变为无效，次态将不能确定数字电路DigitalCircuit西南大学物理科学与技术学院马忠平QRSQ2.与非门构成的SR锁存器SR功能S、R都无效11保持R有效100复位S有效011置1S、R都有效00非1、非01nQnQ111nnQQ有效电平SR11nnQQSRQQSR数字电路DigitalCircuit西南大学物理科学与技术学院马忠平3.时序图SRQQSRSRQQ0110S有效1001R有效0111都有效0001R有效0111都有效0000同时失效10S有效10××数字电路DigitalCircuit西南大学物理科学与技术学院马忠平约束条件01SRSQRQnn4.SR锁存器的特性方程SRQQSRSRQQSR约束条件1)(1SRSQRQnn或非门构成，SR高电平有效与非门构成，SR低电平有效数字电路DigitalCircuit西南大学物理科学与技术学院马忠平机械开关（a）电路(b)输出电压波形干扰脉冲消除机械开关振动引起的干扰脉冲5.SR锁存器的应用数字电路DigitalCircuit西南大学物理科学与技术学院马忠平S有0就置1R有0就置0SRSRSR低电平有效P248习题5.4数字电路DigitalCircuit西南大学物理科学与技术学院马忠平锁存器——置1或复位（置0）由S或R直接完成没有触发信号输入信号随时都可以起作用触发器在触发信号（时钟信号、同步信号）控制下，输入信号只能在特定的时间段起作用6.锁存器和触发器的区别有时并不严格区分！数字电路DigitalCircuit西南大学物理科学与技术学院马忠平1.同步SR触发器5.3电平触发的触发器CP=0时11DDRS与非门G1和G2被封锁，R、S不起作用维持原状（CLK）数字电路DigitalCircuit西南大学物理科学与技术学院马忠平CP=1时R、S才起作用CP——触发脉冲（同步脉冲）CP高电平触发逻辑符号RRSSDDS、R高电平有效数字电路DigitalCircuit西南大学物理科学与技术学院马忠平功能表R有效，S无效S有效，R无效R、S不允许同时有效CP=1时CP=0时，维持原状数字电路DigitalCircuit西南大学物理科学与技术学院马忠平时序图CPSRQ0维维维维持持持持CP=0时，维持000010置100保持01复位10置1数字电路DigitalCircuit西南大学物理科学与技术学院马忠平▲同步触发器的空翻现象一个CP脉冲作用后出现两次或两次以上翻转的现象100001100000CP=1数字电路DigitalCircuit西南大学物理科学与技术学院马忠平2.电平触发D触发器（D锁存器）DQn10110QQ10110xQn+1Qn+1CPD（3）特性方程（2）功能表（1）逻辑图（4）逻辑符号不存在SR触发器SR同时有效带来的问题数字电路DigitalCircuit西南大学物理科学与技术学院马忠平1.主从SR触发器（1）逻辑图5.4脉冲触发的触发器——解决空翻问题数字电路DigitalCircuit西南大学物理科学与技术学院马忠平解决了电平触发方式存在的空翻现象主触发器的状态受RS控制从触发器的状态受主触发器输出的控制CP=1期间从触发器的状态维持原状不变CP从10时主触发器的状态维持原状，不再受RS控制数字电路DigitalCircuit西南大学物理科学与技术学院马忠平（3）逻辑符号CP=1期间随时接收SR的请求（可以多次更改）CP由1→0时提交请求截止同时根据中间结果改变最终的输出状态▲动作特点但并不改变最终的输出状态，仅仅改变中间结果数字电路DigitalCircuit西南大学物理科学与技术学院马忠平（2）功能表CPSRQn+1功能×××Q维持00Qn保持010复位101置111不定不允许CP的下降沿改变状态数字电路DigitalCircuit西南大学物理科学与技术学院马忠平（1）逻辑图2.主从JK触发器数字电路DigitalCircuit西南大学物理科学与技术学院马忠平功能表逻辑符号解决了R=S=1时次态不确定的情况CPJKQn+1功能×××Q维持00Qn保持010复位101置111翻转nQ特性方程nnnQKQJQ1数字电路DigitalCircuit西南大学物理科学与技术学院马忠平5.5边沿触发的触发器缩短接收输入请求的时间仅仅在改变状态的之前的瞬间接收请求，并立即改变状态秒杀！进一步提高了抗干扰能力接收请求与改变状态几乎是同一瞬间完成数字电路DigitalCircuit西南大学物理科学与技术学院马忠平***边沿触发器实现的方式****维持阻塞式CMOS传输门式两个电平触发式触发器构成利用门的传输延迟时间构成数字电路DigitalCircuit西南大学物理科学与技术学院马忠平逻辑符号DQCLKQ边沿触发下降沿触发数字电路DigitalCircuit西南大学物理科学与技术学院马忠平CPJKQn+1功能×××Q维持00Qn保持010复位101置111翻转nQ功能表也可以用箭头表示数字电路DigitalCircuit西南大学物理科学与技术学院马忠平带异步置位、复位的触发器SDRDSD、RD不受时钟控制可以直接给触发器预置一个状态数字电路DigitalCircuit西南大学物理科学与技术学院马忠平nnQQ11T时，T触发器nnQQ10T时，TQCLKQCPTJQCLKKQCPT不同功能触发器之间可以相互转换（有时需要额外的门电路）TQn+1功能0Qn保持1翻转nQ功能表特性方程nnnQTQTQ1数字电路DigitalCircuit西南大学物理科学与技术学院马忠平5.6触发器的逻辑功能及描述方式逻辑功能SR触发器JK触发器T触发器D触发器描述方式逻辑符号特性方程状态转换图特性表（功能表）数字电路DigitalCircuit西南大学物理科学与技术学院马忠平SR功能00保持010复位101置111非1、非01nQnQ011nnQQSR触发器约束条件01SRSQRQnn功能表特性方程01S=0R=×S=×R=0S=1R=0S=0R=1状态转换图数字电路DigitalCircuit西南大学物理科学与技术学院马忠平JK触发器JKQn+1功能00Qn保持010复位101置111翻转nQnnnQKQJQ1功能表特性方程01J=0K=×J=×K=0J=1K=×J=×K=1状态转换图数字电路DigitalCircuit西南大学物理科学与技术学院马忠平功能表DQn+1功能00复位11置1DQn1D触发器特性方程01D=0D=1D=1D=0状态转换图数字电路DigitalCircuit西南大学物理科学与技术学院马忠平T触发器TQn+1功能0Qn保持1翻转nQ功能表特性方程nnnQTQTQ101T=0T=0T=1T=1状态转换图数字电路DigitalCircuit西南大学物理科学与技术学院马忠平▲不同触发方式与动作特点电平触发脉冲触发边沿触发CP有效期间，随时接收输入请求并立即改变结果在一段时期先接收输入请求，并立即改变中间结果然后在脉冲边沿根据中间结果改变最终结果在脉冲边沿瞬间接收请求并立即改变结果数字电路DigitalCircuit西南大学物理科学与技术学院马忠平作业P2485.15.55.105.15