节触发器.pptx
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1、第四章 触发器 第四章第四章 触发器触发器4、1 概述概述4、2 触发器的电路结构与动作特点触发器的电路结构与动作特点4、3 触发器的逻辑功能与及其描述方法触发器的逻辑功能与及其描述方法第四章 触发器 内容提要内容提要内容提要内容提要 本章介绍构成数字系统的另一种基本逻辑单元触发器 FF(flip-flop)。首先介绍触发器各种电路结构以及由于电路结构不同而带来的不同动作特点,然后再从逻辑功能上对触发器进行分类,并强调说明了触发器的电路结构和逻辑功能的区别以及两者的关系。最后扼要地介绍了不同逻辑功能触发器之间实现逻辑功能转换的简单方法。第四章 触发器 4、1 概述概述 在各种复杂的数字电路中不
2、但需要对二值信号进行算术运算和逻辑运算,还经常需要将这些信号和运算结果保存起来。为此,需要使用具有记忆功能的基本逻辑单元。能够存储能够存储1位二值信号的基本单元电路称为位二值信号的基本单元电路称为触发器触发器触发器触发器。触发器必须具备以下两个基本特点基本特点:1.具有两个能自行保持的稳定状态,用来表示逻辑状态的0和1,或二进制数的0和1。2.根据不同的输入信号可以置成1或0状态。触发器的分类分类:1.根据电路结构电路结构电路结构电路结构的不同,可以把触发器分为基本RS触发器、同步RS触发器、主从触发器、维持阻塞触发器、CMOS边沿触发器等。2.根据触发器逻辑功能逻辑功能逻辑功能逻辑功能的不同
3、可分为RS触发器、JK触发器、T触发器、D触发器等几种类型。此外,根据存储数据的原理不同,还把触发器分成静态触发器和动态触发器两大类。静态触发器是靠电路状态的自锁存储数据的;而动态触发器是通过在MOS管栅极输入电容上存储电荷来存储数据的,例如输入电容上存有电荷 0状态,则没有存电荷为1状态。本章只介绍静态触发器本章只介绍静态触发器。第四章 触发器 4、2 触发器的电路结构与动作特点触发器的电路结构与动作特点4、2、1 基本基本RS触发器的电路结构与动作特点触发器的电路结构与动作特点 基本RS触发器(又称RS锁存器(latch))是各种触发器电路中结构形式最简单的一种。同时,它又是许多复杂电路结
4、构触发器的一个组成部分。一、电路结构与工作原理一、电路结构与工作原理图4.2.1 用或非或非门组成的基本RS触发器(a)、(b)电路结构 (c)图形符号第四章 触发器 图4.2.2 用与非与非门组成的基本RS触发器(a)电路结构 (b)图形符号第四章 触发器 将上述逻辑关系列成真值表,就得到表4.2.1,表4.2.2。因为触发器新的状态Qn+1(也叫做次态)不仅与输入状态有关,而且与触发器原来的状态Qn(也叫做初态)有关,所以把Qn也作为一个变量列入了真值表,并将Qn称称做状态变量做状态变量,把这种含有状态变量的真值表叫做触发器的特性表特性表(或功能功能表表)。SD RDQnQn+10 00
5、00 10 11 01 01 11 1010101010111000*0*QnQn+11 11 10 10 11 01 00 00 0010101010111001*1*表4.2.2 用与非与非门组成的基本 RS触发器的特性表表4.2.1 用或非非门组成的基本 RS触发器的特性表*SD、RD的1状态同时消失后状态不定*的0状态同时消失后状态不定第四章 触发器 二、动作特点二、动作特点 由图4.2.1(b)和图4.2.2(a)中可见,在基本RS触发器中,输入信号直接加在输出门上,所以输入信号在全部作用时间里(即SD或RD为1的全部时间),都能直接改变输出端 的状态,这就是基本RS触发器的动作特点
6、。由于这个缘故,也把 叫做直接置位端直接置位端,把 叫做直接复位直接复位端端,并且把基本RS触发器叫做直接置位、复位触发器直接置位、复位触发器。第四章 触发器 见书上188页例4.2.1在图4.2.3(a)的基本RS触发器电路中,已知 的电压波形如图4.2.2(b)所示,试画出 对应的电压波形。图4.2.3 例4.2.1的电路和电压波形(a)电路结构 (b)电压波形图第四章 触发器 4、2、2 同步同步RS触发器的电路结构与动作特点触发器的电路结构与动作特点 在数字系统中,为协调各部分的动作,常常要求基本些触发器于同一时刻动作。为此,必须引入同步倍,使这些触发器只有在同步信号到达时才按输入信号
7、改变状态。通常把这个同步信号叫做时钟脉冲,或称为时钟信号,简称时钟,用CP(Clock Pulse)表示。一、电路结构与工作原理一、电路结构与工作原理 实现时钟控制的最简单方式是采用图4.2.4所示的同步RS触发器结构。该电路由肉部分组成:由与非门G1、G2组成的基本RS触发器和由与非门G3、G4组成的输入控制电路。图4.2.4 同步RS 触发器(a)电路结构(b)图形符号第四章 触发器 第四章 触发器 1、当cp=0时,触发器保持原状态不变。第四章 触发器 2、当cp=1时,S、R传送到基本RS触发器的输入端,使输出 的状态随输入状态的变化而改变。由同步RSFF可以构成主从结构RSFF。第四
8、章 触发器 表4.2.3 同步RS触发器的特性表CPS RQnQn+10011111111 0 00 01 01 0 0 10 11 11 10101010101010111001*1*CP回到低电平后状态不定。第四章 触发器、当S=0 R=0时,使 ,相当于基本RSFF的两个输入端为无效输入,触发器保持不变,即Qn+1=Qn。第四章 触发器、当S=0 R=1时,使 ,基本RS触发器置0,即Q=0。第四章 触发器、当S=1 R=0时,使 ,基本RS触发器置1,即Q=1。第四章 触发器 、当S=1 R=1时,使 ,这时基本RSFF的两个输入端均为有效输入,使输出 ,破坏了输出端 互为反变量的稳定
9、状态。第四章 触发器 在使用同步RS触发器的过程中,有时还需要在CP信号到来之前将触发器预先置成指定的状态,为此在实用的同步RS触发器电路上还设置有专门的异步置位输入端和异步复位端,如图4.2.5所示。图4.2.5 带异步置位、复位端的同步RS触发器(a)电路结构 (b)图形符号第四章 触发器 二、动作特点二、动作特点 由于在CP=1的全部时间里S和R信号都能通过门G3和G4加到基本RS触发器上,所以在CP=1的全部时间里S和R的变化都有将引起触发器输出端状态的变化。这就是同步RS触发器的动作特点。根据这一动作特点可以想像到,如果CP=1的期间内输入信号多次发生变化,则触发器的状态也会发生多次
10、翻转,这就降低了电路的抗干扰能力。第四章 触发器 参见书上191页例4.2.2已知同步RS触发器的输入信号波形如图4.2.6所示,试画出端的电压波形。设触发器的初始状态为Q=0。图4.2.6 例4.2.2 的电压波形图第四章 触发器 为了适用于单端输入信号的场合,在有些集成电路中也把同步RS触发器作成图4.2.7(a)的形式。通常把这种电路叫做D型锁存器(或双稳态锁存器)。图中的D端为数据输入端,CP(也有标作EN的)为控制端。当CP=1时输出端状态随输入端的状态而改变,当CP=0时输出状态保持不变。图4.2.7(b)是4位D型锁存器7475中每个触发器的逻辑图,它的逻辑功能和图4.2.7(a
11、)电路完全同。图4.2.7 D 型锁存器电路(a)基本形式 (b)7475采用的电路第四章 触发器 4、2、3 主从触发器的电路结构与动作特点主从触发器的电路结构与动作特点 为了提高触发器工作的可靠性,希望在每个CP周期里输出端的状态只能改变一次。为此,在同步RS触发器的基础上又设计出了主从结构触发器。一、电路结构与工作原理 主从结构RS触发器(简称主从RS触发器)由两个同样的同步RS 触发器组成,但它们的时钟信号相位相反时钟信号相位相反,如图4.2.8所示。图4.2.8 主从结构RS触发器(a)电路结构 (b)图形符号第四章 触发器 表4.2.4 主从RS触发器的特性表 图形符号中的“”表示
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