數(shù)字電路第5章(3脈沖觸發(fā)器)_2

1、第五章 觸發(fā)器5.1 概述概述 5.2 SR鎖存器（基本鎖存器（基本RS觸發(fā)器）觸發(fā)器） 5.3 電平觸發(fā)的觸發(fā)器電平觸發(fā)的觸發(fā)器 5.4 脈沖觸發(fā)的觸發(fā)器脈沖觸發(fā)的觸發(fā)器5.5 邊沿觸發(fā)的觸發(fā)器邊沿觸發(fā)的觸發(fā)器5.6 觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法回顧回顧 “電平觸發(fā)的觸發(fā)器電平觸發(fā)的觸發(fā)器” ：n基本電路與特性表基本電路與特性表nCLK=10，輸出為不定態(tài)。施加，輸出為不定態(tài)。施加 RS=0約束。約束。n存在空翻現(xiàn)象存在空翻現(xiàn)象：在：在CLK=1，如果如果R、S 端輸入信號多次端輸入信號多次發(fā)生變化，可能引起輸出端狀態(tài)多次翻轉。發(fā)生變化，可能引起輸出端狀態(tài)多次翻轉

2、。 n動作特點：動作特點：只有只有CLK1時時，S和和R能通過控制門能通過控制門G3和和G4，并按照輸入信號將觸發(fā)器的輸出置為相應狀態(tài)并按照輸入信號將觸發(fā)器的輸出置為相應狀態(tài)；10101*11置置0 011置置1 101保持保持01Qn+1CLK S R0保持保持 為了避免空翻現(xiàn)象，提高觸發(fā)器工作可靠性，為了避免空翻現(xiàn)象，提高觸發(fā)器工作可靠性，希望希望在每個在每個CLK期間輸出端的狀態(tài)只改變一次期間輸出端的狀態(tài)只改變一次，則，則在電平觸發(fā)的觸發(fā)器的基礎上設計出在電平觸發(fā)的觸發(fā)器的基礎上設計出脈沖觸發(fā)脈沖觸發(fā)的觸的觸發(fā)器發(fā)器。5.4 脈沖觸發(fā)的觸發(fā)器 脈沖觸發(fā)的脈沖觸發(fā)的SR觸發(fā)器（主從觸發(fā)器（

3、主從SR觸發(fā)器）觸發(fā)器） 脈沖觸發(fā)的脈沖觸發(fā)的JK觸發(fā)器（主從觸發(fā)器（主從JK觸發(fā)器）觸發(fā)器） 脈沖觸發(fā)的脈沖觸發(fā)的SR觸發(fā)器觸發(fā)器是由是由兩個同樣的電平觸發(fā)兩個同樣的電平觸發(fā)SR觸觸發(fā)器發(fā)器組成。典型電路結構形式如圖示：組成。典型電路結構形式如圖示：一、脈沖觸發(fā)的一、脈沖觸發(fā)的SR觸發(fā)器觸發(fā)器脈沖觸發(fā)的脈沖觸發(fā)的SR觸發(fā)器又稱為：主從觸發(fā)器又稱為：主從SR觸發(fā)器（觸發(fā)器（MasterSlave SR FlipFlop）：）：G5-G8構成構成“主主” 觸發(fā)器觸發(fā)器G1-G4構成構成“從從” 觸發(fā)器觸發(fā)器使得主使得主/ /從觸發(fā)器從觸發(fā)器得到相反時鐘信號得到相反時鐘信號1、電路組成、電路組成2

4、、工作原理、工作原理:(1) 在在CLK1時時 “主主”觸發(fā)器的狀態(tài)觸發(fā)器的狀態(tài)Qm 按按S、R變化變化; 而而”從從”觸發(fā)器狀態(tài)觸發(fā)器狀態(tài) Q 保持狀態(tài)不變；保持狀態(tài)不變；102、工作原理、工作原理:(2) 在在CLK由由1 0（下降沿）（下降沿）“主主”觸發(fā)器被封鎖，無論觸發(fā)器被封鎖，無論SR如何變化，在如何變化，在CLK的一個周期內(nèi)主的一個周期內(nèi)主觸發(fā)器狀態(tài)觸發(fā)器狀態(tài) Qm 不再改變；不再改變；”從從”觸發(fā)器狀態(tài)觸發(fā)器狀態(tài) Q 隨隨”主主”觸發(fā)器所存儲的信息觸發(fā)器所存儲的信息Qm 翻轉。翻轉。CLK= 0 期間，從觸發(fā)器始終受主觸發(fā)器直接控制。期間，從觸發(fā)器始終受主觸發(fā)器直接控制。012

5、、工作原理、工作原理:(2) 在在CLK由由1 0（下降沿）（下降沿）可見，可見，“主從主從”RS 觸發(fā)器可以將觸發(fā)器可以將接受信號接受信號與與輸出狀態(tài)輸出狀態(tài)的翻轉的翻轉分兩步進行；分兩步進行；故在故在CLK一個周期內(nèi)，觸發(fā)器輸出狀態(tài)只可能改變一次一個周期內(nèi)，觸發(fā)器輸出狀態(tài)只可能改變一次.01S RQm (Ss) Qm(Rs) Q* Q*0 0保保 持持保保 持持1 01 01 00 10 10 11 11* (不定不定)1* (不定不定)“主主”觸發(fā)器：發(fā)生在觸發(fā)器：發(fā)生在CLK=1時時刻刻“從從”觸發(fā)器：發(fā)生在觸發(fā)器：發(fā)生在CLK 時刻時刻10101*11置置0 011置置1 101保持

6、保持01Q*CLK S R0保持保持電平電平SR觸發(fā)器特性表觸發(fā)器特性表2、工作原理、工作原理:表示延遲輸出：觸發(fā)器的輸出狀表示延遲輸出：觸發(fā)器的輸出狀態(tài)的更新與輸入信號的接收，在態(tài)的更新與輸入信號的接收，在時鐘的不同階段進行，且前者滯時鐘的不同階段進行，且前者滯后于后者。后于后者。 脈沖觸發(fā)的脈沖觸發(fā)的SR觸發(fā)器觸發(fā)器圖形符號：圖形符號：3、主從、主從SR觸發(fā)器的邏輯功能的描述觸發(fā)器的邏輯功能的描述 CLKS RQ* Q（保持保持） 0 0Q（保持保持） 1 01 0 10 1 11* （不定）不定）（1） 特性表特性表*CLK回到低電平后輸出狀態(tài)不定回到低電平后輸出狀態(tài)不定 一個周期內(nèi)一個

7、周期內(nèi), ,只有只有在時鐘的下降沿在時鐘的下降沿, , 觸發(fā)器狀態(tài)才可能觸發(fā)器狀態(tài)才可能翻轉翻轉; ;其他任何時其他任何時刻均保持不變刻均保持不變; ; 輸入信號輸入信號SR=10SR=10或或SR=01SR=01時時, ,稱為稱為SRSR的的有效狀態(tài)有效狀態(tài). .當當SRSR從從有效狀態(tài)跳變?yōu)橛行顟B(tài)跳變?yōu)?000狀態(tài)時狀態(tài)時, ,觸發(fā)器的觸發(fā)器的狀態(tài)為狀態(tài)為“保持保持”。3、主從、主從SR觸發(fā)器的邏輯功能的描述觸發(fā)器的邏輯功能的描述 CLKS RQ* Q（保持保持） 0 0Q（保持保持） 1 01 0 10 1 11* （不定）不定）（1） 特性表特性表*CLK回到低電平后輸出狀態(tài)不定回到

8、低電平后輸出狀態(tài)不定 輸入信號輸入信號SR=10SR=10時，時，觸發(fā)器功能為觸發(fā)器功能為“置置1 1”；輸入信號；輸入信號SR=01SR=01時，觸發(fā)器時，觸發(fā)器功能為功能為“置置1 1” 輸入信號輸入信號SR=11SR=11，CLK=1CLK=1時時, ,主觸發(fā)器主觸發(fā)器Qm=1, Qm=1; ;下降下降沿到來時沿到來時, ,主觸發(fā)器主觸發(fā)器狀態(tài)不定，（從）狀態(tài)不定，（從）觸發(fā)器的狀態(tài)不定觸發(fā)器的狀態(tài)不定.3、主從、主從SR觸發(fā)器的邏輯功能的描述觸發(fā)器的邏輯功能的描述 CLKS RQ* Q（保持保持） 0 0Q（保持保持） 1 01 0 10 1 11* （不定）不定）除了翻轉時除了翻轉時

9、CLK作用時作用時間不同外，主從間不同外，主從SR觸觸發(fā)器的特性表和電平觸發(fā)器的特性表和電平觸發(fā)的發(fā)的SR觸發(fā)器相同。觸發(fā)器相同。在在S和和R不同時為不同時為1的的情況下，輸出的狀態(tài)情況下，輸出的狀態(tài)取決于取決于CLK下降沿下降沿對應的對應的S和和R值。值。（1） 特性表特性表*CLK回到低電平后輸出狀態(tài)不定回到低電平后輸出狀態(tài)不定10101*11置置0 011置置1 101保持保持01Q*CLK S R0保持保持電平電平SR觸發(fā)器特性表觸發(fā)器特性表（2）特性方程）特性方程（3）狀態(tài)轉換圖）狀態(tài)轉換圖0 01 1R=S=0R=0, S=1R=1, S=0R=0,S= = =+ += =+ +（

10、約束條件）（約束條件）01RSQRSQnn（4 4）波形圖）波形圖QSCLKRQSR=10, ,Q=1SR=10, ,Q=1SR=01, ,Q=0SR=00, ,保持保持多多次次翻翻轉轉例例3:3:根據(jù)主從型根據(jù)主從型SR觸發(fā)器輸入信號波形觸發(fā)器輸入信號波形, ,試畫出主試畫出主/ /從觸發(fā)器從觸發(fā)器的輸出的輸出Qm和和Q的波形。的波形。解：首先根據(jù)解：首先根據(jù)CLK=1期期間間SR的狀態(tài)得到的狀態(tài)得到Qm、Qm的波形。然后根據(jù)的波形。然后根據(jù)CLK 到達時到達時Qm、Qm的的狀態(tài)畫出狀態(tài)畫出Q、Q的波形。的波形。主從主從RS觸發(fā)器克服了同觸發(fā)器克服了同步步RS觸發(fā)器在觸發(fā)器在CLK=1期期間

11、多次翻轉的問題間多次翻轉的問題;但在但在CLK=1期間期間, 主觸發(fā)主觸發(fā)器的輸出器的輸出Qm仍會隨輸入仍會隨輸入的變化而變化的變化而變化. .分析原因：分析原因：主從主從RS觸發(fā)觸發(fā)器仍然是通過電平觸發(fā)器仍然是通過電平觸發(fā)方式來接受信號方式來接受信號。故，。故，觸發(fā)器的輸入信號應在觸發(fā)器的輸入信號應在CLK=1之前建立，并且之前建立，并且在此期間保持不變。在此期間保持不變。例例4:根據(jù)主從型根據(jù)主從型SR觸發(fā)器輸觸發(fā)器輸入信號波形，試畫出輸出端入信號波形，試畫出輸出端Q 和和Q 的波形，設初態(tài)為的波形，設初態(tài)為“0”解：其輸出波形如圖示解：其輸出波形如圖示:tQ0t0Q000SRCLKttt

12、主從主從RS觸發(fā)器克服了同步觸發(fā)器克服了同步RS觸發(fā)器在觸發(fā)器在CLK1期間期間多次翻轉的問題。多次翻轉的問題。但仍存在不定狀態(tài)；因此，但仍存在不定狀態(tài)；因此，輸入信號仍遵守輸入信號仍遵守SR0.SR=11時時,CLK=10, 輸出狀態(tài)不定輸出狀態(tài)不定主從主從RS觸發(fā)器的特點總結：觸發(fā)器的特點總結： 將將接受信號與輸出狀態(tài)的更新分兩步進行，確保了接受信號與輸出狀態(tài)的更新分兩步進行，確保了觸發(fā)觸發(fā)器的輸出狀態(tài)在一個時鐘周期內(nèi)只可能改變一次器的輸出狀態(tài)在一個時鐘周期內(nèi)只可能改變一次.n 在CLK1時，主觸發(fā)器接受輸入信號；n 在CLK到達后，從觸發(fā)器按主觸發(fā)器狀態(tài)翻轉； 仍然是通過電平觸發(fā)方式來接

13、受輸入信號仍然是通過電平觸發(fā)方式來接受輸入信號SR.n 在CLK=1時，主觸發(fā)器的輸出 Qm 仍會隨輸入而變化;n 仍存在不定狀態(tài)，即輸入信號RS=0。 為了解決主從為了解決主從SR觸發(fā)器對輸入信號的約束問題觸發(fā)器對輸入信號的約束問題（即在（即在SR1時，輸出也有確定的狀態(tài)），研制時，輸出也有確定的狀態(tài)），研制了主從了主從JK觸發(fā)器。觸發(fā)器。二、脈沖觸發(fā)的二、脈沖觸發(fā)的JK觸發(fā)器（主從觸發(fā)器（主從JK觸發(fā)器）觸發(fā)器） 設計思想：設計思想：避免輸入避免輸入S與與R同時取同時取1，只需要將，只需要將輸出端輸出端 Q 和和 Q 作為附加的控制信號作為附加的控制信號反饋到輸入端。反饋到輸入端。1、電路

14、組成、電路組成二、脈沖觸發(fā)的二、脈沖觸發(fā)的JK觸發(fā)器（主從觸發(fā)器（主從JK觸發(fā)器）觸發(fā)器）主觸發(fā)器主觸發(fā)器從觸發(fā)器從觸發(fā)器S=JQR=KQ 主從主從 JK 觸發(fā)器觸發(fā)器圖形符號：圖形符號：表示延遲輸出：觸發(fā)器的輸出狀表示延遲輸出：觸發(fā)器的輸出狀態(tài)的更新與輸入信號的接收，在態(tài)的更新與輸入信號的接收，在時鐘的不同階段進行，且前者滯時鐘的不同階段進行，且前者滯后于后者。后于后者。2、工作原理、工作原理(1) JK000主觸發(fā)器保持原態(tài)，則觸發(fā)器（從觸主觸發(fā)器保持原態(tài)，則觸發(fā)器（從觸發(fā)器）也保持原態(tài)。發(fā)器）也保持原態(tài)。Q*Q10101*1 置置0 01 置置1 10 保持保持0 Q*CLK S R0保

15、持保持主從主從SR觸發(fā)器特性表觸發(fā)器特性表S=JQ= 0R=KQ = 0(2) J0，K1若若Q0 , Q 12、工作原理、工作原理01S=JQ=0R=KQ=0在在CLK的的 , 從觸發(fā)器保從觸發(fā)器保持狀態(tài)不變持狀態(tài)不變: Q*= Q =0若若Q1 , Q 0在在CLK的的 , 從觸發(fā)器由從觸發(fā)器由1翻轉為翻轉為0: Q*= 0。R=KQ=1Q*= 010101*1 置置0 01 置置1 10 保持保持0 Q*CLK S R0保持保持主從主從SR觸發(fā)器特性表觸發(fā)器特性表(3) J1，K0若若Q0 , Q 12、工作原理、工作原理01S=JQ=1R=KQ=0在在CLK的的 , 從觸發(fā)器由從觸發(fā)器

16、由0翻翻轉轉1: Q*= 1。若若Q1 , Q 0在在CLK的的 , 從觸發(fā)器保持從觸發(fā)器保持1狀態(tài)不變狀態(tài)不變: Q* = Q = 1.Q*= 1S=JQ=010101*1 置置0 01 置置1 10 保持保持0 Q*CLK S R0保持保持主從主從SR觸發(fā)器特性表觸發(fā)器特性表(4) J1，K1若若Q0 , Q 12、工作原理、工作原理01S=JQ=1R=KQ=0在在CLK的的 , 從觸發(fā)器從觸發(fā)器由由0翻轉翻轉1: Q* = 1。若若Q1 , Q 0在在CLK的的 , 從觸發(fā)器從觸發(fā)器由由1翻轉翻轉0: Q*= 0。Q*= QS=JQ=0R=KQ=110101*1 置置0 01 置置1 1

17、0 保持保持0 Q*CLK S R0保持保持主從主從SR觸發(fā)器特性表觸發(fā)器特性表 輸入信號輸入信號J、K之間沒有約束，克服之間沒有約束，克服RS觸發(fā)器不允許出現(xiàn)觸發(fā)器不允許出現(xiàn)R=S=1的問題。的問題。 （1）特性表特性表CLKJ KQ*功功 能能 0 00 11 01 1QQ01Q保持保持存儲存儲置置 0 0置置 1 1翻轉計數(shù)翻轉計數(shù)3、功能描述、功能描述 JK = 00時，保持；時，保持； JK = 11時，翻轉；時，翻轉； J K時，時，Qn+1 = =J。QJK0001111001次態(tài)次態(tài) Q*的卡諾圖的卡諾圖00 111001 Q* = =JQ+KQ（2）特征方程：特征方程：CLK

18、下降沿時有效，下降沿時有效，主從主從JK觸發(fā)器沒有約束觸發(fā)器沒有約束注意：該特性表只有在注意：該特性表只有在“CLK=1期間，期間，JK狀態(tài)不變狀態(tài)不變”時，才成立。時，才成立。3、功能描述、功能描述01J= 0K=J=1, K=J=, K=1J=,K= 0（3）狀態(tài)轉換圖狀態(tài)轉換圖Q* = =JQ+KQ（4 4）波形圖）波形圖QQ JK = 00時，保持；時，保持； JK = 11時，翻轉；時，翻轉； J K時，時，Qn+1 = =J。JCLKKJK=10, ,Q=JJK=00, ,保持保持JK=11, ,翻轉翻轉JK=01, ,Q=J由波形圖可知，在由波形圖可知，在CLK=1期間，期間，J

19、K狀態(tài)不變狀態(tài)不變。3、功能描述、功能描述三、主從三、主從JK觸發(fā)器動作特點：觸發(fā)器動作特點： 觸發(fā)器的狀態(tài)轉換分兩步完成：觸發(fā)器的狀態(tài)轉換分兩步完成：CLK1期間接收輸入信期間接收輸入信號，而狀態(tài)的翻轉只發(fā)生在號，而狀態(tài)的翻轉只發(fā)生在CLK下降沿到來時。（主從下降沿到來時。（主從RSRS觸發(fā)器與主從觸發(fā)器與主從JKJK觸發(fā)器均具有該特點）觸發(fā)器均具有該特點）從根本上解決從根本上解決了了輸入信號直接控制輸入信號直接控制的問題。的問題。 輸入信號輸入信號J、K之間沒有約束，它之間沒有約束，它克服克服RS觸發(fā)器不允許觸發(fā)器不允許出現(xiàn)出現(xiàn)R=S=1的問題的問題。 回顧：主從回顧：主從RS觸發(fā)器存在的問題：觸發(fā)器存在的問題：存在不定狀態(tài)，即輸入信號存在不定狀態(tài)，即輸入信號RS=0的約束的約束。在在CLK=1期間，主觸發(fā)器的輸出期間，主觸發(fā)器的輸出Qm會隨輸入的變化而多會隨輸入的變化而多次變化；次變化；主從主從JK觸發(fā)器克觸發(fā)器克服了該問題服了該問題分析主從分析主從JK觸發(fā)器中，主觸發(fā)器的輸