集成电子技术基础教程 第二篇第4章(8-2)

集成电子技术基础教程LDC集成电子技术基础教程2003~2004学年第1学期生物医学工程0101~0103班集成电子技术基础教程LDC第二篇数字电路和系统第四章集成触发器和时序逻辑电路集成电子技术基础教程LDC2.4.1基本触发器非门组成的基本触发器说明00禁用0101置0Reset1010置1Set11——保持HoldDRDSQQFlip-Flop—FF集成电子技术基础教程LDC或非门组成的基本触发器说明00——保持Hold0110置1Set1001置0Reset11禁用QQDRDS集成电子技术基础教程LDC2.4.2时钟控制电平触发器高电平触发的RS触发器)(01约束条件RSQRSQnnRR1S1S集成电子技术基础教程LDC逻辑符号高电平触发的D触发器高电平触发的触发器(计数型)，由于在CP=1期间存在空翻现象，故需要改变触发器结构，采用边沿触发方式。DQn1集成电子技术基础教程LDC置0维持线置1阻塞线置0阻塞线置1维持线(维持阻塞型D触发器)2.4.3边沿触发器一、上升沿触发的D触发器集成电子技术基础教程LDC二、下降沿触发的JK触发器该电路在CP脉冲下降沿期间接收JK信号并完成状态翻转，靠的是内部门电路延时时间差而实现的。G3、G4门的延时比G1、G2门长。集成电子技术基础教程LDCCP=0时，G3、G4输出高电平，B、B'两组与门封锁，触发器的状态由A、A'两组与门互锁，状态不会改变。CP=1期间，由于B、B'与门其中的一个输入为高电平，所以触发器状态由B、B'与门互锁，状态不变。工作原理CP从0跳到1期间，触发器状态由原A、A'互锁转换到由B、B'互锁，触发器的状态也不变。集成电子技术基础教程LDCCP由1跳变到0期间，因G3、G4门的延时比G1、G2门长，使状态还来不及改变，形成了图示等效电路，其中B、B'已被封锁。SR,可见，电路是一个下降沿触发的触发器。由RS触发器的特性方程得：nnnnnnnQKQJQKQQJQRSQ1集成电子技术基础教程LDC电路功能可从特性方程得到：nnnQKQJQ10111翻转10111101置110010110置000101100保持0000说明KJnQ1nQnnQQ101nQ11nQnnQQ1JK触发器具备有四种功能，是一个全功能触发器。集成电子技术基础教程LDC三、主从型触发器主从型触发器的翻转特点是分接收和翻转二个节拍动作。1CMOS主从D触发器集成电子技术基础教程LDCRD、SD是直接置0和置1端。初态确定后，RD、SD都为低电平0。DQMDQMCP=1期间，TG1、TG4断开，TG2、TG3接通，主触发器封锁，状态保持不变；从触发器状态按主触发器状态翻转。CP=0期间，TG1、TG4接通，TG2、TG3断开，主触发器接收输入信息，从触发器状态不变。DQQMn1可见主从触发器的触发特点是上升沿触发。集成电子技术基础教程LDC2.TTL主从JK触发器电路由两个钟控高电平触发RS触发器组成，它同样在一个CP下分二个节拍动作。CP=1时，主触发器接收信息，存放在QM中(按JK功能存放)，而从触发器状态不变；CP=0时，主触发器封锁，原存放在QM中的信息不变（按JK功能存放），从触发器状态按主触发器QM状态翻转。电路是一个JK触发器，属于下降沿触发。集成电子技术基础教程LDCnnnQKQJQ1)(01约束条件RSQRSQnnRR1S1SDQn1高电平触发RS触发器上升沿触发D触发器下降沿触发JK触发器集成电子技术基础教程LDCDQn1受控计数型(翻转型)触发器—T触发器nQnnnQKQJQ1nnnQTQTQ1&TCPT&&&1TTKJ集成电子技术基础教程LDC2.4.4二进制计数器计数器是数字系统中应用极为广泛的一种时序逻辑电路。主要应用在测频、测距、定时和时间测量中，如计算机中的定时器和时钟计数器等。计数器的分类有：以电路结构分：有同步计数器和异步计数器以电路状态翻转规律分：有二进制计数器和非二进制（N进制）计数器以功能分：有加法计数器、减法计数器和可逆计数器集成电子技术基础教程LDC一、同步二进制计数器图中的每个触发器都连接成T触发器，每个触发器的CP也都连接在一起，同时受触发，所以称同步。同步二进制加法计数器10TnQT01nnQQT012每个触发器翻转条件为T高电平时，来CP脉冲下降沿即翻转。集成电子技术基础教程LDC000811170116101500141103010210010000Q0Q1Q2触发器状态CP顺序012QQQ00000101001110010111011100012345678状态表时序图集成电子技术基础教程LDC从电路图和状态真值表看，都可得出电路是一个同步3位二进制的加法计数器。3位二进制计数器由于一次计数循环需要8个CP脉冲，故也称模8计数器(八进制计数器)。其状态转换图如下：集成电子技术基础教程LDC同步二进制减法计数器CP脉冲同样连在一起，而每个触发器也同样连接成T型触发器结构。只不过各T端的函数不同。10T01QT012QQT同样可以得出状态转换真值表和波形图：集成电子技术基础教程LDC000810070106110500141013011211110000Q0Q1Q2触发器状态CP顺序012QQQ00011111010110001101000100012345678状态表时序图状态转换图为：集成电子技术基础教程LDC二、异步二进制计数器异步二进制加法计数器异步触发器的CP脉冲不连在一起，说明各触发器的触发时间不同，翻转也不同时发生。图中，每个触发器都连接成了T'计数器（翻转触发器），只要有CP脉冲，触发器状态就翻转。集成电子技术基础教程LDCCPCP001QCP12QCP低位触发器输出作为高位触发器的CP脉冲。所以状态表和状态图与同步3位二进制加法计数器相同，波形图如下：000811170116101500141103010210010000Q0Q1Q2触发器状态CP顺序CPt0t00Qt01Q2Qt012345678时序图集成电子技术基础教程LDC如果高位触发器的CP脉冲来自低位的端时，就成了异步二进制减法计数器了。Q异步二进制减法计数器J1K11CJ1K11CJ1K11CCP10Q1Q2QCR012QQQCPt0t00Qt01Q2Qt0000111110101100011010001000012QQQ000111110101100011010001→→→↓←←←↑状态图集成电子技术基础教程LDC三、小结同步二进制计数器一般由T触发器构成，异步二进制由翻转触发器（T'）构成。计数器又有分频器之称，n位二进制计数器的最大分频关系为1/2n。同步计数器的计数速度比异步计数器高，影响计数速度的原因是进位连接、串行进位和并行进位。同步计数器各T端的逻辑关系，异步计数器各CP端逻辑关系如下所示。集成电子技术基础教程LDC100121ijjiiiQQQQQT加法100121ijjiiiQQQQQT减法加法时：↑1iiQCP↓1iiQCP减法时：↑1iiQCP↓1iiQCP可逆时：↑11iiiQXQXCP↓11iiiQXXQCPX=1：加法X=0：减法1010ijjijjiQXQXT可逆X=1：加法X=0：减法同步计数器异步计数器集成电子技术基础教程LDC集成电子技术基础教程LDC集成电子技术基础教程LDC