戴蓓倩《电子线路》-30

1时序逻辑电路-触发器数字电子电路基础2时序电路的特点：具有记忆功能。在数字电路中，凡是任一时刻的稳定输出不仅决定于该时刻的输入，而且还和电路原来的状态有关者，都叫做时序逻辑电路，简称时序电路。组合逻辑电路存储功能............XYZW时序电路的基本单元：触发器。3§1概述触发器的功能：形象地说，它具有“一触即发”的功能。在输入信号的作用下，它能够从一种状态(0或1)转变成另一种状态(1或0)。触发器的特点：有记忆功能的逻辑部件。输出状态不只与现时的输入有关，还与原来的输出状态有关。触发器的分类：按功能分：有R-S触发器、D型触发器、JK触发器、T型等；按触发方式划分：有电平触发方式、主从触发方式和边沿触发方式。4两个输入端§2触发器的基本形式&a&bQQDRDS反馈两个输出端——基本RS触发器反馈正是由于引入反馈，才使电路具有记忆功能!5输入RD=0,SD=1时若原状态：1Q0Q11001010输出仍保持：1Q0Q&a&bQQDRDS若原状态：0Q1Q01111010输出变为：1Q0Q置“0”！&a&bQQDRDS6输入RD=1,SD=0时若原状态：1Q0Q10101001输出变为：0Q1Q&a&bQQDRDS若原状态：0Q1Q00110101输出保持：0Q1Q&a&bQQDRDS置“1”！7输入RD=1,SD=1时若原状态：10111001输出保持原状态：0Q1Q0Q1Q若原状态：1Q0Q01110110输出保持原状态：1Q0Q&a&bQQDRDS&a&bQQDRDS保持！8输入RD=0,SD=0时0011输出：全是1注意：当RD、SD同时由0变为1时，翻转快的门输出变为0，另一个不得翻转。因此，该状态为不定状态。&a&bQQDRDS基本触发器的功能表QRDSDQ11011000保持原状态0110不定状态复位端置位端QDRDSQ逻辑符号91.触发器是双稳态器件，只要令RD=SD=1，触发器即保持原态。稳态情况下，两输出互补。一般定义Q为触发器的状态。2.在控制端加入负脉冲，可以使触发器状态变化。SD端加入负脉冲，使Q=1，SD称为“置位”或“置1”端。RD端加入负脉冲，使Q=0，RD称为“复位”或“清0”端。小结3.当满足约束条件SD+RD＝1时，改变输入信号，就可以改变输出信号状态。10但R＝0的信号先消失，tt2，R＝1，S＝0，Q＝1，0＝Q基本RS触发器的波形图1Q11§3触发器按逻辑功能的分类3.1同步（时钟）RS触发器QQRDSDabRDSDcdRSCP“同步”的含义：由时钟CP决定R、S能否对输出端起控制作用。直接清零端直接置位端输出端输入端12QQRDSDabRDSDcdRSCP平时常为1平时常为1直接清零端直接置位端直接清零端、置位端的处理：13CP=0时011触发器保持原态CP=1时&a&bQQDRDS&c&dRSCP111RS&a&bQQDRDS&c&dRSCP1114RS触发器的功能表CPRSQ0φφ保持100保持1011011001111不确定Q简化的功能表RSQn+100Qn01110011不确定Qn+1---下一状态（CP过后）Qn---原状态RDSDRSCQQ逻辑符号15简化的功能表RSQn+100Qn01110011不确定由它的功能表可见：在R、S不相等时，Q服从于S!这是一个值得重视的规律01SRQRSQnn逻辑功能表达式16例：画出RS触发器的输出波形。假设Q的初始状态为0。CPRSQQSet使输出全为1CP撤去后状态不定Reset17同步R-S触发器的小结1.当CP=0时,无论R、S为何种取值组合，输出端均“保持原态”；2.只有当CP=1时,将c门和d门打开，控制端R、S的取值组合才会在输出端有所反映，即有所谓“功能表”。QQRDSDabcdRSCP18QQRDSDRSC逻辑符号逻辑符号QQRDSDRSC高电平有效低电平有效193.2D触发器D&c&dQQDRDS&a&bCP输入端基本RS触发器导引门电路D20CP=0时，a、b门被堵，输出保持原态：011保持D&c&dQQDRDS&a&bCP21D&c&dQQDRDS&a&bCPD&c&dQQDRDS&a&bCPCP=1时，a、b门被打开，输出由D决定：若D=01011001若D=11100110结论：Qn+1=D22DQn+10011功能表CPDQQ例：画出D触发器的输出波形。逻辑符号RDSDDCQQ2312345671413121110981D2D允许3D4DNCVCC1Q2Q3Q4QNCGND允许74LS77(4位锁存器)D触发器也称D锁存器，有集成组件的产品，如74LS77(4位锁存器)、74LS75(4位双稳态锁存器)，等等。243.3主从触发器S’&&RSG5G6&&G7G8CP&&QQG1G2&&G3G4R’G9提高触发器的工作可靠性，希望它的状态在每次CP作用期间只能变化一次。因为主触发器为同步RS触发器，故仍需满足CP＝10时，约束条件：RS＝0一主从RS触发器25主、从触发器的时钟信号相位相反CP=1时，G7，G8打开，G3，G4被封锁，主触发器根据R和S的状态翻转，从触发器保持原来的状态不变CP＝10时，G7，G8被封锁，G3，G4打开，主触发器在CP=0期间状态不变，从触发器按照与主触发器相同的状态翻转因此，在CP的一个周期中触发器的输出状态只能改变一次，下降沿触发。主从RS触发器功能表CPSRQ00不变01010111不允许0任意不变0S0R0Q0Q0CP主从RS触发器的波形图2601SRQRSQnn逻辑功能表达式27二主从JK触发器&&KJG5G6&&G7G8CP主触发器从触发器&&QQG1G2&&G3G4G9Q’Q28主从JK触发器R=S=1时，触发器的状态也是确定的主从JK触发器无约束条件，J＝K＝1时一次翻转现象：在输入信号的变化过程中，主触发器的输出状态仅随J或K的变化发生一次翻转维持不变时，再由时，由当维持原状时＝当期间，设例：'''''''010,110,,01,01QJQQJQQJQQQQCP29主从JK触发器功能表CPJnKnQn+1说明101置1010置000Qn保持11nQ计数翻转其它任意Qn保持动作特点：翻转分两步：在CP＝1时，主触发器接收输入信号S，R或J，K，置成相应的状态，从触发器输出端状态不变；CP下降沿到来，从触发器按照主触发器的状态翻转。CP＝1的全部时间里，输入信号都将对主触发器起控制作用。缺点：当CP的下降沿到达时，从触发器的状态并不一定按此时刻输入信号的状态翻转。抗干扰能力也有待提高。30触发器翻转一次冲，时，每输入一个时钟脉条件下降沿触发，没有约束：主从触发器的特性方程得到，＝变换为：和将主从触发器中的逻辑功能表达式1:1KJQKQJQKQQJQJKKQRQJSSRnnnnnn31JKQn+100Qn01010111nQ功能表JK触发器的功能小结：1.当J=0、K=0时，具有保持功能；2.当J=1、K=1时，具有翻转功能；3.当J=0、K=1时，具有复位功能；4.当J=1、K=0时，具有置位功能。逻辑符号RDSDCQQKJ32时序图JQCPKJQ保持T33例1：画出主从JK触发器输出端波形图。JKQn+100Qn11Qn010101CPJKQ34JKQQCPQ2JKQQCPQ1CP例2：假设初始状态Qn=0，画出Q1和Q2的波形图。Q1Q2看懂逻辑符号；熟练使用功能表。35三、T触发器处于计数状态的触发器称为T触发器R2S2CF从QQR1S1CF主QQCPQQCPTT=0时CP不起作用，T=1时每来一个时钟脉冲，触发器状态翻转一次R1=TQS1=TQ36T01nQnQ1nQ功能表时序图：CPQTRDSDCQQT逻辑符号:37一、JK触发器转换成D触发器CQQKJDCP§4触发器逻辑功能的转换38二、JK触发器转换成T触发器CQQKJTCP39三、D触发器转换成T触发器CQQDCP40§5触发器的触发方式研究翻转时刻与时钟脉冲间的关系5.1电位（电平）触发方式电位触发正电位触发负电位触发CP=1期间翻转CP=0期间翻转41例如：下图所示的D触发器就是电位触发方式。cdCPQQRDSDabDQQRDSDDCQQRDSDDC“高电平触发”“低电平触发”优点:结构简单；动作较快。缺点：容易空翻。适用范围：只能用作数据锁存器。425.2主从触发方式1触发器的翻转分两步动作，在CP=1期间主触发器接收输入信号，被置成相应的状态，而从触发器不变，在CP下降沿到来时从触发器按主触发器状态翻转；2对主从RS触发器而言，在CP=1的全部时间里输入信号都对主触发器起控制作用，主触发器可发生多次翻转，而主从JK触发器的主触发器在CP=1期间仅可能发生一次翻转；3无论那种主从触发器，使用时必须注意：只有在CP=1的全部时间里输入状态始终未变的条件下，用CP下降沿到达时的输入状态才肯定是对的，否则，必须考虑CP＝1期间输入状态的全部变化过程，才能确定CP下降沿到达时触发器的次态43主从触发方式在功能表中一般用“”表示。CPDQn+10011主从型D触发器功能表逻辑符号CQQD445.3边沿触发方式为了免除CP=1期间输入控制电平不许改变的限制，可采用边沿触发方式。其特点是：触发器只在时钟跳转时发生翻转，而在CP=1或CP=0期间，输入端的任何变化都不影响输出。如果翻转发生在上升沿就叫“上升沿触发”或“正边沿触发”。如果翻转发生在下降沿就叫“下降沿触发”或“负边缘触发”。有D边沿触发器、JK边沿触发器，其逻辑功能表达式与前述相应触发器相同，不同之处在于触发器仅在边沿处翻转45CPDQn+10Qn1Qn0011边沿触发的D触发器功能表正沿触发触发方式在逻辑符号中的表示：CQQ负沿触发CQQ正沿触发461.在应用触发器时，要特别注意触发形式，否则很容易造成整个数字系统工作不正常。2.边沿触发抗干扰能力强，且不存在空翻，应用较广泛。小结47§4.6应用举例例：四人抢答电路。四人参加比赛，每人一个按钮，其中一人按下按钮后，相应的指示灯亮。并且，其它按钮按下时不起作用。电路的核心是74LS175四D触发器。它的内部包含了四个D触发器，各输入、输出以字头相区别，管脚图见下页。48CLRDCPQQCLRDCPQQCLRDCPQQCLRDCPQQ1QQ11D2QQ22DGND4QQ44D3QQ33D时钟清零USC公用清零公用时钟74LS175管脚图49+5V1Q1Q2Q2Q3Q3Q4Q4QD1D2D3D4CLRCP赛前先清零0输出为零发光管不亮CP&1&2&2清零501Q1Q2Q2Q3Q3Q4Q4QD1D2D3D4CLRCP+5V1反相端都为11开启CP&1&2&2清零511Q1Q2Q2Q3Q3Q4Q4QD1D2D3D4CLRCP+5V若有一按钮被按下，比如第一个钮。=1=00被封这时其它按钮被按下也没反应。0CP&1&2&2清零