基本RS觸發(fā)器04869

1、基本基本RSRS觸發(fā)器觸發(fā)器同步觸發(fā)器同步觸發(fā)器邊沿觸發(fā)器邊沿觸發(fā)器維持阻塞維持阻塞D D觸發(fā)器觸發(fā)器( (又稱(chēng)維阻又稱(chēng)維阻D D觸發(fā)器觸發(fā)器) )第第5章章 觸發(fā)器觸發(fā)器 觸發(fā)器（Flip Flop，簡(jiǎn)寫(xiě)為FF）是具有記憶功能記憶功能的單元電路，由門(mén)電路構(gòu)成，專(zhuān)門(mén)用來(lái)接收存儲(chǔ)輸出0、1代碼。 它有雙穩(wěn)態(tài)、 單穩(wěn)態(tài)和無(wú)穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（多諧振蕩器）等幾種。5.1 概述概述上升沿、下降沿觸發(fā)器和高電平、上升沿、下降沿觸發(fā)器和高電平、低電平觸發(fā)器。低電平觸發(fā)器。觸發(fā)器的兩個(gè)特點(diǎn)觸發(fā)器的兩個(gè)特點(diǎn)它有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，它有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，“0”0”和和“1”1”。在輸入信號(hào)作用下，兩個(gè)穩(wěn)態(tài)可相互轉(zhuǎn)換。在輸入信號(hào)作

2、用下，兩個(gè)穩(wěn)態(tài)可相互轉(zhuǎn)換。RS、 JK、D、T和和T型觸發(fā)器型觸發(fā)器基本、基本、 同步、主從、維持阻塞和邊沿型觸發(fā)器同步、主從、維持阻塞和邊沿型觸發(fā)器按功能分按功能分按結(jié)構(gòu)分按結(jié)構(gòu)分按觸發(fā)方式分按觸發(fā)方式分觸發(fā)器的邏輯功能的描述觸發(fā)器的邏輯功能的描述狀態(tài)表狀態(tài)表特征方程式特征方程式狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖激勵(lì)表激勵(lì)表波形圖波形圖一、一、電路組成電路組成 它由兩個(gè)與非門(mén)（或者或非門(mén)）的輸入和輸出交叉連接而成，如圖5.2.1所示，有兩個(gè)輸入端R和S（又稱(chēng)觸發(fā)信號(hào)端）；R為復(fù)位端，當(dāng)R有效時(shí)，Q變?yōu)?，故也稱(chēng)R為置0端；S為置位端，當(dāng)S有效時(shí)，Q變?yōu)?，稱(chēng)S為置“1”端；還有兩個(gè)互補(bǔ)輸出端Q和Q。當(dāng)Q=

3、1，Q =0； 反之亦然。5.2 基本基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器&QSRSRQQQSRSRQQSR(a)(b)(c) （a a） 邏輯圖邏輯圖; ; （b b） 邏輯符號(hào)；邏輯符號(hào)； （c c） 邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)圖圖5.2.1 5.2.1 基本基本RSRS觸發(fā)器觸發(fā)器 觸發(fā)器有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。Qn為觸發(fā)器的原狀態(tài)（現(xiàn)態(tài)），即觸發(fā)信號(hào)輸入前的狀態(tài)； Qn+1為觸發(fā)器的新?tīng)顟B(tài)（次態(tài)），即觸發(fā)信號(hào)輸入后的狀態(tài)。 其功能可采用狀態(tài)表、特征方程式、邏輯符號(hào)圖以及狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、波形圖或稱(chēng)時(shí)序圖來(lái)描述。 二、二、 功能分析功能分析 1. 1. 狀態(tài)表狀態(tài)表 輸 入輸出邏輯功能 R S QnQn+1 0 00不定1 0

4、 100置010 1 001置111 1 100保持不變 1 1表表5.2 5.2 狀態(tài)表狀態(tài)表根據(jù)表5.2畫(huà)出卡諾圖如圖5.2.2所示， 化簡(jiǎn)得： 2. 2. 特征方程式特征方程式nnRQSQ1SQnR0001010011101110R+S=1 (R+S=1 (約束條件約束條件) )圖圖5.2.2 5.2.2 卡諾圖卡諾圖如如圖圖5.2.35.2.3所示，所示， 畫(huà)圖時(shí)應(yīng)根據(jù)功能表畫(huà)圖時(shí)應(yīng)根據(jù)功能表來(lái)確定各個(gè)時(shí)間段來(lái)確定各個(gè)時(shí)間段Q Q與與Q Q的狀態(tài)。的狀態(tài)。狀態(tài)不定QQSR圖圖5.2.3 5.2.3 波形圖波形圖3 3、 波形圖波形圖1. 電路組成電路組成一、同步一、同步RS觸發(fā)器觸發(fā)器

5、同步同步RSRS觸發(fā)器的電路組成如圖觸發(fā)器的電路組成如圖5.3.15.3.1所示。所示。圖中圖中, R, RD D 、 S SD D、是直接置、是直接置0 0、置、置1 1端，用來(lái)端，用來(lái)設(shè)置觸發(fā)器的初狀態(tài)。設(shè)置觸發(fā)器的初狀態(tài)。2. 2. 功能分析功能分析 同步同步RSRS觸發(fā)器的邏輯電路圖和邏輯符號(hào)觸發(fā)器的邏輯電路圖和邏輯符號(hào)如圖如圖5.3.15.3.1所示所示。5.3 同步觸發(fā)器同步觸發(fā)器&QSRQ&CPRSSDRDSRCPRDSDQQ(a)(b)圖圖5.3.1 5.3.1 同步同步RSRS觸發(fā)器觸發(fā)器（a a） 邏輯電路邏輯電路; ; （b b） 邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)代入基本RS觸發(fā)器的特征

6、方程得： Qn+1=S+ Qn RS=0 (約束條件)Q QRCPRCP當(dāng)當(dāng)CP=0CP=0， R=S=1R=S=1時(shí)，時(shí)，Q Q與與 保持不變保持不變. .當(dāng)當(dāng)CP=1CP=1， R= ,S=R= ,S= ，SCPSCPR CP R SQn+1功能 1111 0 0 0 1 1 0 1 1Qn10保持置1置0不定 同步RS觸發(fā)器的CP脈沖、R、S均為高電平有效，觸發(fā)器狀態(tài)才能改變。與基本RS觸發(fā)器相比，對(duì)觸發(fā)器增加了時(shí)間控制,但其輸出的不定狀態(tài)直接影響觸發(fā)器的工作質(zhì)量。 表表5.3.1 5.3.1 功能表功能表主主要要特特點(diǎn)點(diǎn)波波形形圖圖（1）時(shí)鐘電平控制。在）時(shí)鐘電平控制。在CP1期間接收

7、輸入信期間接收輸入信號(hào)，號(hào)，CP0時(shí)狀態(tài)保持不變，與基本時(shí)狀態(tài)保持不變，與基本RS觸發(fā)器相觸發(fā)器相比，對(duì)觸發(fā)器狀態(tài)的轉(zhuǎn)變?cè)黾恿藭r(shí)間控制。比，對(duì)觸發(fā)器狀態(tài)的轉(zhuǎn)變?cè)黾恿藭r(shí)間控制。（2）R、S之間有約束。不能允許出現(xiàn)之間有約束。不能允許出現(xiàn)R和和S同時(shí)同時(shí)為為1的情況，否則會(huì)使觸發(fā)器處于不確定的狀態(tài)。的情況，否則會(huì)使觸發(fā)器處于不確定的狀態(tài)。C PRSQQ不變不變不變不變不變不變置1置0置1置0不變 二、同步二、同步 JK JK 觸發(fā)器觸發(fā)器&QSRQ&CPSDJKCPRDSDQQ(a)(b)KJ圖5.3.2 同步JK觸發(fā)器（a） 邏輯電路; （b） 邏輯符號(hào)1 1、 電路組成電路組成SD 按圖5.3

8、.2(a)的邏輯電路，同步JK觸發(fā)器的功能分析如下： 當(dāng)CP=0時(shí)，R=S=1，Qn+1=Qn觸發(fā)器的狀態(tài)保持不變。 當(dāng)CP=1時(shí)，將R=KCPQn=KQn, S=JCPQn= JQn代入Qn+1=S+RQn, 可得:特性方程 Qn+1=JQn+KQn2. 2. 功能分析功能分析表表5.3.2 5.3.2 狀態(tài)表狀態(tài)表 CP J K Qn+1功能 1111 0 0 0 1 1 0 1 1 Qn01Qn保持置0置1翻轉(zhuǎn)（計(jì)數(shù)） 從表5.3.2中可知: (1) 當(dāng)J=0，K=1時(shí)，Qn+1=JQn+KQn ， 置“0”。 (2) 當(dāng)J=1， K=0時(shí), Qn+1 =JQn+KQn ，置“1”。 (

9、3) 當(dāng)J=0，K=0時(shí)，Qn+1=Qn，保持不變。 (4) 當(dāng)J=1，K=1時(shí)，Qn+1=Qn ,翻轉(zhuǎn)或稱(chēng)計(jì)數(shù)。 所謂計(jì)數(shù)就是觸發(fā)器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)的次數(shù)與CP脈沖輸入的個(gè)數(shù)相等,以翻轉(zhuǎn)的次數(shù)記錄CP的個(gè)數(shù)。波形圖如圖5.3.3所示。 3、波形圖圖 5.3.3. 波形圖 CPJKQQ三、同步三、同步D D觸發(fā)器（觸發(fā)器（D D鎖存器）鎖存器）G3 G4G1 G2 S RDG1 G2CPQ Q(a) D 觸發(fā)器的構(gòu)成1D D CP 1D C1Q Q(c) 邏輯符號(hào)CPG3 G4&Q Q(b) D 觸發(fā)器的簡(jiǎn)化電路SR&DQDDQRSQnnn1CP=1期間有效期間有效將S=D、R=D代入同步RS觸發(fā)器的

10、特性方程，得同步D觸發(fā)器的特性方程：01D=1/0/0/1/狀狀態(tài)態(tài)圖圖波波形形圖圖在數(shù)字電路中，凡在在數(shù)字電路中，凡在CPCP時(shí)鐘脈沖控制下，時(shí)鐘脈沖控制下，根據(jù)輸入信號(hào)根據(jù)輸入信號(hào)D D情況的不同，具有置情況的不同，具有置0 0、置、置1 1功能的電路，都稱(chēng)為功能的電路，都稱(chēng)為D D觸發(fā)器。觸發(fā)器。CPDQQ四、同步觸發(fā)器四、同步觸發(fā)器 存在的問(wèn)題存在的問(wèn)題 空翻現(xiàn)象?？辗F(xiàn)象就是在CP=1CP=1期間期間，觸發(fā)器的輸出狀態(tài)翻轉(zhuǎn)兩次或兩次以上的現(xiàn)象。 如圖5.3.4所示，第一個(gè)CP=1期間Q狀態(tài)變化的情況“0”“0”“1”CPJKQ圖圖 5.3.4 5.3.4 空翻波形圖空翻波形圖1&A&

11、B1&C&D&QSRQCPKJQ3Q4G1G2G4G3CPQQKJJKCP(a)(b) 圖圖5.4.1 5.4.1 負(fù)邊沿負(fù)邊沿JKJK觸發(fā)器觸發(fā)器 （a a） 邏輯電路邏輯電路; (b; (b） 邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)一、TTL邊沿邊沿JK觸發(fā)器觸發(fā)器5.4 5.4 邊沿觸發(fā)器邊沿觸發(fā)器電電路路組組成成1 (1) CP=0期間，與非門(mén)G3、G4輸出結(jié)果Q4 =Q3=1，此時(shí)觸發(fā)器的輸出Qn+1將保持狀態(tài)不變。 （2）CP=1期間，與或非門(mén)輸出Qn+1保持狀態(tài)不變 （3）CP到來(lái)，CP=0，由于tpd1 tpd2, 則與或非門(mén)中的A、D與門(mén)結(jié)果為0，與或非門(mén)變?yōu)榛綬S觸發(fā)器Qn+1= S+RQn

12、=JQn+KQn 2. 2. 功能分析功能分析(4) CP到來(lái)，CP=1，則與或非門(mén)恢復(fù)正常，Qn+1= Qn，保持狀態(tài)不變。由上述分析得出此觸發(fā)器是在CP脈沖下降沿按Qn+1=JQn+KQn，特征方程式進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換，故稱(chēng)此觸發(fā)器，為負(fù)邊沿觸發(fā)器。其狀態(tài)表、狀態(tài)圖與同步JK觸發(fā)器相同，只是邏輯符號(hào)和時(shí)序圖不同。3. 3. 集成邊沿集成邊沿JKJK觸發(fā)器觸發(fā)器74LS11274LS112 74LS112為雙下降沿JK觸發(fā)器，其管腳排列圖及符號(hào)圖如圖5.4.2所示。 1691874LS1121CP2CPVCC1RD2RD2K2J 2SD2Q1K1J 1SD1Q 1Q 2QGND1RD1J1K1SD

13、1CPQQRDJ CP K SD(a)(b)圖圖5.4.25.4.274LS11274LS112管腳排列圖管腳排列圖（a a） 管腳排列管腳排列; ; （b b） 邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)圖圖 5.4.2 維持阻塞維持阻塞D觸發(fā)器的波形圖觸發(fā)器的波形圖“0”“0”“1”123CPDQ二、維持阻塞二、維持阻塞D D觸發(fā)器觸發(fā)器01D=1/0/0/1/狀狀態(tài)態(tài)圖圖波波形形圖圖在數(shù)字電路中，凡在在數(shù)字電路中，凡在CPCP時(shí)鐘脈沖控制下，根據(jù)輸時(shí)鐘脈沖控制下，根據(jù)輸入信號(hào)入信號(hào)D D情況的不同，具有置情況的不同，具有置0 0、置、置1 1功能的電路，功能的電路，都稱(chēng)為都稱(chēng)為D D觸發(fā)器。觸發(fā)器。CPDQQ 在

14、數(shù)字電路中，凡在在數(shù)字電路中，凡在CP時(shí)鐘脈沖控制下，根據(jù)輸入信號(hào)時(shí)鐘脈沖控制下，根據(jù)輸入信號(hào)T取取值的不同，具有保持和翻轉(zhuǎn)功能的電路，即當(dāng)值的不同，具有保持和翻轉(zhuǎn)功能的電路，即當(dāng)T0時(shí)能保持狀時(shí)能保持狀態(tài)不變，態(tài)不變，T1時(shí)一定翻轉(zhuǎn)的電路，都稱(chēng)為時(shí)一定翻轉(zhuǎn)的電路，都稱(chēng)為T(mén)觸發(fā)器。觸發(fā)器。T QnQn+1功能0 00 101nnQQ1 保持1 01 110nnQQ1翻轉(zhuǎn)特性表特性表邏輯符號(hào)邏輯符號(hào) T CP 1TQ Q C1三、三、T觸發(fā)器和觸發(fā)器和T觸發(fā)器觸發(fā)器1、JK觸發(fā)器觸發(fā)器T觸發(fā)器觸發(fā)器T觸發(fā)器特性方程：觸發(fā)器特性方程：nnnnQTQTQTQ1與與JK觸發(fā)器的特性方程比較，得：觸發(fā)器

15、的特性方程比較，得：TKTJ電電路路圖圖1J C11KTQQCP01T=1/1/0/0/CPTQQ狀狀態(tài)態(tài)圖圖時(shí)時(shí)序序圖圖 在數(shù)字電路中，凡每來(lái)一個(gè)時(shí)鐘脈沖就翻轉(zhuǎn)一次的電路，在數(shù)字電路中，凡每來(lái)一個(gè)時(shí)鐘脈沖就翻轉(zhuǎn)一次的電路，都稱(chēng)為都稱(chēng)為T(mén)觸發(fā)器觸發(fā)器。特性表特性表邏輯符號(hào)邏輯符號(hào) CP Q Q C1QnQn+1功能0110nnQQ1翻轉(zhuǎn)2 2、JKJK觸發(fā)器觸發(fā)器TT觸發(fā)器觸發(fā)器T 觸發(fā)器特性方程：觸發(fā)器特性方程：與與JK觸發(fā)器的特性方程比較，得：觸發(fā)器的特性方程比較，得：TKTJ電電路路圖圖1J C11K1QQCPnnQQ1變換T觸發(fā)器的特性方程：nnnnQQQQ111CPQQ01狀狀態(tài)態(tài)圖

16、圖時(shí)時(shí)序序圖圖nQTDT1D C1QQCP=13 3、D D觸發(fā)器觸發(fā)器TT觸發(fā)器觸發(fā)器nQD CP1D C1QQ4 4、D D觸發(fā)器觸發(fā)器TT觸發(fā)器觸發(fā)器一、主從一、主從RS觸發(fā)器觸發(fā)器G5 G6G1 G2G7 主觸發(fā)器 G8Qm QmG3 從觸發(fā)器 G4&Q Q&1S R CPCPG9(a) 邏輯電路&工作原理工作原理（1）接收輸入信號(hào)過(guò)程CP=1期間：主觸發(fā)器控制門(mén)G7、G8打開(kāi)，接收輸入信號(hào)R、S，有： 從觸發(fā)器控制門(mén)G3、G4封鎖，其狀態(tài)保持不變。01RSQRSQnmnm5.5 5.5 主從觸發(fā)器主從觸發(fā)器G5 G6G1 G2G7 主觸發(fā)器 G8Qm QmG3 從觸發(fā)器 G4&Q Q

17、&1S R CPCPG9&（2）輸出信號(hào)過(guò)程CP下降沿到來(lái)時(shí)，主觸發(fā)器控制門(mén)G7、G8封鎖，在CP=1期間接收的內(nèi)容被存儲(chǔ)起來(lái)。同時(shí)，從觸發(fā)器控制門(mén)G3、G4被打開(kāi)，主觸發(fā)器將其接收的內(nèi)容送入從觸發(fā)器，輸出端隨之改變狀態(tài)。在CP=0期間，由于主觸發(fā)器保持狀態(tài)不變，因此受其控制的從觸發(fā)器的狀態(tài)也即Q、Q的值當(dāng)然不可能改變。01RSQRSQnnCP下降沿到來(lái)時(shí)有效特性特性方程方程 Q Q S RS CP RQ Q(b) 曾用符號(hào) 1S 1RS CP RQ Q(c) 國(guó)標(biāo)符號(hào)CPC1邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)電路特點(diǎn)電路特點(diǎn)主從主從RS觸發(fā)器采用主從控觸發(fā)器采用主從控制結(jié)構(gòu)，從根本上解決了輸制結(jié)構(gòu)，從根本上解

18、決了輸入信號(hào)直接控制的問(wèn)題，具入信號(hào)直接控制的問(wèn)題，具有有CP1期間接收輸入信期間接收輸入信號(hào)，號(hào)，CP下降沿到來(lái)時(shí)觸發(fā)下降沿到來(lái)時(shí)觸發(fā)翻轉(zhuǎn)的特點(diǎn)。但其仍然存在翻轉(zhuǎn)的特點(diǎn)。但其仍然存在著約束問(wèn)題，即在著約束問(wèn)題，即在CP1期期間，輸入信號(hào)間，輸入信號(hào)R和和S不能同不能同時(shí)為時(shí)為1。G1 G2J K CP G7 主 G8G5 G6 G3 從 G4Q Q1G9Qm Qm&2 2、主從、主從JK觸發(fā)器觸發(fā)器nnKQRQJS 下降沿到來(lái)時(shí)有效CPQKQJQKQQJQRSQnnnnnnn 1代入主從RS觸發(fā)器的特性方程，即可得到主從JK觸發(fā)器的特性方程：將主從JK觸發(fā)器沒(méi)有約束。J K QnQn+1功能

19、0 0 00 0 101nnQQ1 保持0 1 00 1 10001nQ 置 01 0 01 0 11111nQ 置 11 1 01 1 110nnQQ1 翻轉(zhuǎn)特特性性表表CPJKQ時(shí)時(shí)序序圖圖 Q Q J KJ CP KQ Q曾用符號(hào) 1J 1KJ CP KQ Q國(guó)標(biāo)符號(hào)CPC1電路特點(diǎn)電路特點(diǎn)邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)主從JK觸發(fā)器采用主從控制結(jié)構(gòu)，從根本上解決了輸入信號(hào)直接控制的問(wèn)題，具有CP1期間接收輸入信號(hào)，CP下降沿到來(lái)時(shí)觸發(fā)翻轉(zhuǎn)的特點(diǎn)。輸入信號(hào)J、K之間沒(méi)有約束。存在一次變化問(wèn)題。G1 G2J K CP G7 G8G5 G6 G3 G4Q Q1G9RDSD&帶清零端和預(yù)置端的帶清零端和預(yù)置端的主從主從JK觸發(fā)器觸發(fā)器RD=0，直接置001111001SD=0，直接置1G1 G2J K CP G7 G8G5 G6 G3 G4Q Q1G9RDSD&10001111 SDJ CP K RD Q QSD RD J KJ CP KQ Q曾用符號(hào)國(guó)標(biāo)符號(hào)CPRDSD S 1J 1K R Q QC1帶清零端和預(yù)置端的主從帶清零端和預(yù)置端的主從JK觸發(fā)器的邏輯符號(hào)觸發(fā)器的邏輯符號(hào)集成主從集成主從JK觸發(fā)器