第五章-觸發(fā)器

1、 用或非門(mén)構(gòu)成用或非門(mén)構(gòu)成RSRS觸發(fā)器觸發(fā)器 圖圖5-1-1 5-1-1 或非門(mén)構(gòu)成的或非門(mén)構(gòu)成的RSRS觸發(fā)器觸發(fā)器1.1.工作原理工作原理定義：定義： Q=1為為“1”狀態(tài)狀態(tài) Q=0為為“0”狀態(tài)狀態(tài) Sd為置為置“1”端；端； Rd為置為置“0”端；端；2.根據(jù)反饋結(jié)果可得到根據(jù)反饋結(jié)果可得到特征表，如表特征表，如表5-1-1 Sd Rd Qn Qn+1表表5-1-1 或非門(mén)構(gòu)成或非門(mén)構(gòu)成的的RS觸發(fā)器特征表觸發(fā)器特征表 Sd Rd=0 約束條件：約束條件： 用與非門(mén)構(gòu)成用與非門(mén)構(gòu)成RSRS觸發(fā)器觸發(fā)器 圖5-1-2 與非門(mén)構(gòu)成的RS觸發(fā)器圖5-1-2 與非門(mén)構(gòu)成的RS觸發(fā)器SdRd

2、QQSd +Rd=1 S d Rd Q n Qn+1 表表5-1-2 與非門(mén)構(gòu)成與非門(mén)構(gòu)成 的的RS觸發(fā)器特征表觸發(fā)器特征表約束條件：約束條件：0,1DDSRQ Q和同 時(shí) 為同 為S首先回到高電平所以次態(tài)確定首先回到高電平所以次態(tài)確定CLK=1表示同步脈沖有效；表示同步脈沖有效；CLK=0表示同步脈沖無(wú)效；表示同步脈沖無(wú)效；CLK S R Q n Qn+1才起作用。和到達(dá)，只有觸發(fā)信號(hào)觸發(fā)器基本輸入控制門(mén)RSCLKRS電平觸發(fā)帶有異步置位端和異步復(fù)位端的電平觸發(fā)帶有異步置位端和異步復(fù)位端的同步型同步型RS觸發(fā)器觸發(fā)器只要在 或 加入低電平，即可立即將觸發(fā)器置1或置0，而不受時(shí)鐘信號(hào)和輸入信號(hào)

3、的控制。故稱(chēng)前者為異步置位端異步置位端，稱(chēng)后者為異步復(fù)位端異步復(fù)位端。觸發(fā)器在CP控制下正常工作時(shí)應(yīng)使這兩者處于高電平。置位時(shí)應(yīng)在CP=0時(shí)進(jìn)行。 DSDRCP D Qn Qn+1* * RS觸發(fā)器期間在觸發(fā)器期間在CP作用期間，須保證作用期間，須保證RS端輸入穩(wěn)端輸入穩(wěn)定不變。用同步定不變。用同步RS觸發(fā)器構(gòu)成的觸發(fā)器構(gòu)成的D鎖存器的波形圖如鎖存器的波形圖如下：下：CPDQ圖5-4-1脈沖觸發(fā)的主從式RS觸發(fā)器 主從主從RS觸發(fā)器觸發(fā)器clk=1時(shí)，主觸發(fā)器按時(shí)，主觸發(fā)器按S,R輸入翻轉(zhuǎn)，輸入翻轉(zhuǎn)， 從觸發(fā)從觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變。器保持原狀態(tài)不變。clk下降沿到達(dá)時(shí)，主下降沿到達(dá)時(shí)，主觸發(fā)器

4、保持狀態(tài)不變，觸發(fā)器保持狀態(tài)不變，從觸發(fā)器根據(jù)主觸發(fā)器從觸發(fā)器根據(jù)主觸發(fā)器的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。所以，每的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。所以，每個(gè)個(gè)clk周期，周期，Qn的狀態(tài)的狀態(tài)只會(huì)改變一次。只會(huì)改變一次。CLK S R Q n Qn+1表5-4-1 主從式RS觸發(fā)器234561CPSRQQQQ圖5-4-2 脈沖觸發(fā)的主從式RS觸發(fā)器動(dòng)態(tài)特性主觸發(fā)器應(yīng)注意整個(gè)主觸發(fā)器應(yīng)注意整個(gè)CP=1期間期間R，S的輸入。的輸入。從觸發(fā)器只注意從觸發(fā)器只注意CP下降沿時(shí)主觸發(fā)器狀態(tài)下降沿時(shí)主觸發(fā)器狀態(tài) 引引起起 的變化。的變化。僅由僅由RS構(gòu)成主從觸發(fā)器對(duì)構(gòu)成主從觸發(fā)器對(duì)RS輸入仍須輸入仍須RS=0的約的約束。為此，提出了主從束。為此

5、，提出了主從JK觸發(fā)器。觸發(fā)器。 Q Q Q QSR 為了解除約束，即使出為了解除約束，即使出現(xiàn)現(xiàn)S=R=1的情況下的情況下Qn+1也是確定的，構(gòu)造如下也是確定的，構(gòu)造如下主從式主從式JK觸發(fā)器觸發(fā)器圖5-4-4 脈沖觸發(fā)的主從式JK觸發(fā)器原理圖5-4-3 脈沖觸發(fā)的主從式JK觸發(fā)器符號(hào)圖SR圖5-4-5 脈沖觸發(fā)的主從式JK觸發(fā)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)從觸發(fā)器從觸發(fā)器（同步（同步RSRS型）型）主觸發(fā)器主觸發(fā)器（同步（同步RSRS型）型）A線線B線線(1)1,011,1101nnJKclkQclkQ若則時(shí) ，“ 主 ” 保 持后 ， “ 從 ”， “ 主 ”(2)0,1110000nnJKclkQclkQ

6、若則時(shí)，“主”后，“從”，“主”保持(3)0110nnJKclkQclkQ若則時(shí) ，“ 主 ” 保 持后 ， “ 從 ” 保 持(4)111,0()0,1nnnJKclkQclkQQ若則時(shí)，若則“主”置后，“從”若則“主”置1nnCLKJKQQnQ表5-4-3主從式主從式JK觸發(fā)器真值表觸發(fā)器真值表1nnC LKSRQQnQ表5-4-2主從式主從式RS觸發(fā)器真值表觸發(fā)器真值表1.分兩步動(dòng)作：clk=1時(shí)，“主”觸發(fā)器接受觸發(fā)信號(hào)，而“從”觸發(fā)器保 持狀態(tài)不變。 當(dāng)clk出現(xiàn)下跳沿時(shí)，“從”觸發(fā)器按“主”觸發(fā)器狀態(tài) 翻轉(zhuǎn)。因此，輸出狀態(tài)只能改變一次。2. 輸入控制S,R及反饋A線，B線在clk=

7、1的全部時(shí)間內(nèi)對(duì)“主”觸發(fā)器都起控制作用。但在clk=1的全部時(shí)間內(nèi)“主”觸發(fā)器輸出狀態(tài)只能改變一次。因此，在clk=1時(shí)間內(nèi)輸入RS發(fā)生變化時(shí)，只要找出內(nèi)當(dāng)clk出現(xiàn)下跳沿前瞬間的“主”觸發(fā)器狀態(tài)Q，即可確定從觸發(fā)器的次態(tài)Qn+1。的信號(hào)進(jìn)入主觸發(fā)器時(shí)，只允許的信號(hào)進(jìn)入主觸發(fā)器時(shí)，只允許1110KQJQSR圖5-4-6 脈沖觸發(fā)的主從式JK觸發(fā)器動(dòng)態(tài)特性、CMOSCMOS傳輸門(mén)的邊沿觸發(fā)器（上升沿觸發(fā)）傳輸門(mén)的邊沿觸發(fā)器（上升沿觸發(fā)） 圖5-5-1上升沿D觸發(fā)器列出真值表)4(*QQDCLKQ121134,(1)0,TGTGQD QDclkTGTGQ通，斷隨著而變化時(shí)，斷，通保持 反饋通路接

8、通，自鎖圖圖5-5-2 CMOS門(mén)上升沿門(mén)上升沿D觸發(fā)器觸發(fā)器反饋不通斷通，“主”保持此前的狀態(tài)通斷，后，,)(QQTGTGDTGTGclk43212后，輸出才能變化。直到下個(gè)反饋通路接通保持通斷，接收新的輸入斷通，clkQTGTGDQTGTGclk,)(43213 * * * *維持維持阻塞觸發(fā)器（邊沿觸發(fā)）阻塞觸發(fā)器（邊沿觸發(fā)）*邊沿（下降沿）邊沿（下降沿）JK觸發(fā)器（利用門(mén)延時(shí)特點(diǎn)）觸發(fā)器（利用門(mén)延時(shí)特點(diǎn)） QnQn 1 QnQn Qn QnQn 1QnQnQn1JC11KQQ圖JK邊沿觸發(fā)器的符號(hào)表 5-2-17JK邊沿觸發(fā)器的特性表*Q01SRQRSRSQRSQRSQRSQRSQnn

9、nnnn狀狀態(tài)態(tài)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換圖圖. 3符符號(hào)號(hào).4*QQKJ符符號(hào)號(hào). 41JC11KQQnnnQKQJQ1*QQT符號(hào).4nnnnQTQTQTQ1*QQD符號(hào). 4DQn1 為了保證觸發(fā)器在工作時(shí)能可靠的翻轉(zhuǎn)，為了保證觸發(fā)器在工作時(shí)能可靠的翻轉(zhuǎn)，有必要分析一下它們的動(dòng)態(tài)翻轉(zhuǎn)過(guò)程，并找有必要分析一下它們的動(dòng)態(tài)翻轉(zhuǎn)過(guò)程，并找出對(duì)輸入信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)以及它們互相配合出對(duì)輸入信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)以及它們互相配合關(guān)系的要求。關(guān)系的要求。1.基本基本RS觸發(fā)器的動(dòng)態(tài)特性觸發(fā)器的動(dòng)態(tài)特性 假定所有的門(mén)電路的平均傳輸延遲假定所有的門(mén)電路的平均傳輸延遲時(shí)間相等為時(shí)間相等為t pd2wp dtt輸入信號(hào)寬度輸入信號(hào)寬度對(duì)對(duì)

10、“與非門(mén)與非門(mén)”構(gòu)成的觸發(fā)器輸入信號(hào)寬度構(gòu)成的觸發(fā)器輸入信號(hào)寬度對(duì)對(duì)“或非門(mén)或非門(mén)”構(gòu)成的觸發(fā)器輸入信號(hào)寬度構(gòu)成的觸發(fā)器輸入信號(hào)寬度pdpLHpdpHLtttt2,pdpLHttpdpHLtt2對(duì)對(duì)Q由由0到到1延遲時(shí)間延遲時(shí)間對(duì)對(duì)Q由由1到到0延遲時(shí)間延遲時(shí)間2.同步同步RS觸發(fā)器的動(dòng)態(tài)特性觸發(fā)器的動(dòng)態(tài)特性輸入信號(hào)寬度輸入信號(hào)寬度設(shè)設(shè) 同時(shí)為高電平的時(shí)間為同時(shí)為高電平的時(shí)間為 ,DDSRC P()WSC PtpdPLHtt2t w(s cp)2tpd傳輸延遲時(shí)間傳輸延遲時(shí)間pdPHLtt3基本基本RS觸發(fā)器延遲時(shí)間觸發(fā)器延遲時(shí)間對(duì)對(duì)Q由由0到到1延遲時(shí)間延遲時(shí)間對(duì)對(duì)Q由由1到到0延遲時(shí)間延遲

11、時(shí)間3.主從觸發(fā)器主從觸發(fā)器 建立時(shí)間：建立時(shí)間：t tsetset2t2tpdpd 即輸入信號(hào)（即輸入信號(hào)（J,k端）先于端）先于CP信號(hào)到達(dá)的時(shí)間信號(hào)到達(dá)的時(shí)間 輸入信號(hào)保持時(shí)間：輸入信號(hào)保持時(shí)間： t tH Httf f 為了可靠要求為了可靠要求CP由由1變到變到0后后JK的狀態(tài)保持不的狀態(tài)保持不變的時(shí)間變的時(shí)間. HtWHt 傳輸延遲時(shí)間傳輸延遲時(shí)間 34P L HpdP H Lpdtttt定義從觸發(fā)器當(dāng)定義從觸發(fā)器當(dāng)cp下降沿開(kāi)始到下降沿開(kāi)始到Q狀態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)穩(wěn)定所需時(shí)間為所需時(shí)間為傳輸延遲時(shí)間，則傳輸延遲時(shí)間，則 最高時(shí)鐘頻率最高時(shí)鐘頻率 ： 考慮主從觸發(fā)器是由兩個(gè)同步觸發(fā)器組成，主

12、觸發(fā)考慮主從觸發(fā)器是由兩個(gè)同步觸發(fā)器組成，主觸發(fā)器傳輸延時(shí)器傳輸延時(shí)3tpd ,從觸發(fā)器傳輸延時(shí)也是從觸發(fā)器傳輸延時(shí)也是3tpd，所以，所以，CP的最小周期為的最小周期為 最高時(shí)鐘頻率：最高時(shí)鐘頻率： 若為若為T(mén)觸發(fā)器，考慮從觸發(fā)器，考慮從CP的下降沿開(kāi)始到輸出端的的下降沿開(kāi)始到輸出端的新?tīng)顟B(tài)建立所需要的時(shí)間為新?tīng)顟B(tài)建立所需要的時(shí)間為(m a x )1 /6p dCtfm in6p dCTt(m ax)1128CP H Lpdftt4P H Lpdtt最高頻率只能達(dá)到：最高頻率只能達(dá)到：4.維持阻塞觸發(fā)器維持阻塞觸發(fā)器 Te xtTe xtTe xtTe xttSettHtW HtPLHtPHL 建立時(shí)間：