第3章集成門電路與觸發(fā)器zyz

1、第三章 n集成門電路和觸發(fā)器等邏輯器件是集成門電路和觸發(fā)器等邏輯器件是實(shí)現(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)功能的物質(zhì)基礎(chǔ)。實(shí)現(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)功能的物質(zhì)基礎(chǔ)。n隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，人們把實(shí)現(xiàn)各種邏輯功能的元器件及其連線都集中制造在同一塊半導(dǎo)體材料小片上，并封裝在一個(gè)殼體中，通過引線與外界聯(lián)系，即構(gòu)成所謂的集成電路塊，集成電路塊，通常又稱為通常又稱為集成電路芯片。集成電路芯片。n采用集成電路進(jìn)行數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：n可靠性高、可維性好、功耗低、成本低等可靠性高、可維性好、功耗低、成本低等優(yōu)點(diǎn)，可以大大簡化設(shè)計(jì)和調(diào)試過程。優(yōu)點(diǎn)，可以大大簡化設(shè)計(jì)和調(diào)試過程。n本章知識要點(diǎn)本章知識要點(diǎn): n半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性；半導(dǎo)體器件的

2、開關(guān)特性；n邏輯門電路的功能、外部特性及使用方法；邏輯門電路的功能、外部特性及使用方法；n常用觸發(fā)器的功能、觸發(fā)方式與外部工作特常用觸發(fā)器的功能、觸發(fā)方式與外部工作特性。性。n雙極型集成電路n采用雙極型半導(dǎo)體器件作為元件n主要特點(diǎn)是速度快、負(fù)載能力強(qiáng)，但功耗較大、 集成度較低。n單極型集成電路(又稱為MOS集成電路)n 采用金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)作為元件n主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、集成度高、功耗低，但速度較慢。n雙極型集成電路又可進(jìn)一步可分為：nTTL(Transistor Trans

3、istor Logic)電路； nTTL電路的“性能價(jià)格比”最佳，應(yīng)用最廣泛nECL(Emitter Coupled Logic)電路；nI2L(Integrated Injection Logic)電路nMOS集成電路又可進(jìn)一步分為：nPMOS( P-channel Metal Oxide Semiconductor)nNMOS(N-channel Metal Oxide Semiconductor )nCMOS(Complement Metal Oxide Semiconductor)nCMOS電路應(yīng)用較普遍，因?yàn)樗坏m用于通用邏電路的設(shè)計(jì)，而且綜合性能最好 。 n數(shù)字集成電路通常按照所

4、用半導(dǎo)體器件的不同或者根據(jù)集成規(guī)模的大小進(jìn)行分類。n通常根據(jù)一片集成電路芯片上包含的邏輯門個(gè)數(shù)或元件個(gè)數(shù)，分為 SSI 、MSI 、LSI 、VLSI。 nSSI (Small Scale Integration ) 小規(guī)模集成電路小規(guī)模集成電路:n邏輯門數(shù)小于10 門(或元件數(shù)小于100個(gè))n MSI (Medium Scale Integration ) 中規(guī)模集成電路中規(guī)模集成電路:n邏輯門數(shù)為10 門99 門(或元件數(shù)100個(gè)999個(gè))；nLSI (Large Scale Integration ) 大規(guī)模集成電路大規(guī)模集成電路:n邏輯門數(shù)為100 門9999 門(或元件數(shù)1000個(gè)9

5、9999個(gè))；nVLSI (Very Large Scale Integration) 超大規(guī)模集成電路超大規(guī)模集成電路n邏輯門數(shù)大于10000 門(或元件數(shù)大于100000個(gè))n數(shù)字電路中的晶體二極管、三極管和數(shù)字電路中的晶體二極管、三極管和MOS管等器件一般是以開關(guān)方式運(yùn)用的，管等器件一般是以開關(guān)方式運(yùn)用的，其工作狀態(tài)相當(dāng)于相當(dāng)于開關(guān)的其工作狀態(tài)相當(dāng)于相當(dāng)于開關(guān)的“接通接通”與與“斷開斷開”。n數(shù)字系統(tǒng)中的半導(dǎo)體器件運(yùn)用在開關(guān)頻率十分高的電路中，通常開關(guān)狀態(tài)變化的速度可高達(dá)每秒百萬次數(shù)量級甚至千萬次數(shù)量級n因此，研究這些器件的開關(guān)特性時(shí)，不僅要研究它們在導(dǎo)通與截止兩種狀態(tài)下的靜止特性靜止特

6、性，而且還要分析它們在導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)之間的轉(zhuǎn)變過程，即動態(tài)特性動態(tài)特性。n數(shù)字電路中，二極管(diode)工作在開關(guān)狀態(tài)n接通狀態(tài)n阻抗很小，相當(dāng)于短路（導(dǎo)通）n斷開狀態(tài)n阻抗很大，相當(dāng)于開路（截止）n二極管的開關(guān)特性表現(xiàn)在正向?qū)ê头聪蚪刂範(fàn)顟B(tài)之間的轉(zhuǎn)換過程。P NVi+-+-n指二極管在導(dǎo)通和截止兩種穩(wěn)定狀態(tài)下的特性典型二極管的靜態(tài)特性曲線(又稱伏安特性曲線)n正向特性 ：n二極管在外加正向電壓 UF作用下，處于導(dǎo)通狀態(tài)。n門檻電壓 ( UTH )：n使二極管開始導(dǎo)通的正向電壓，有時(shí)又稱為導(dǎo)通電壓 (一般鍺管約0.1V，硅管約0.5V)。伏安特性曲線正向電壓正向電壓 UF UTH ：管子截

7、止，電阻很大、管子截止，電阻很大、正向電流正向電流 IF 接近于接近于 0， 二極管類似于開關(guān)的斷二極管類似于開關(guān)的斷開狀態(tài)開狀態(tài) ；正向電壓正向電壓 UF = UTH：管子開始導(dǎo)通，正向電管子開始導(dǎo)通，正向電流流 IF 開始上升；開始上升；正向電壓正向電壓 UF UTH (一般鍺管為一般鍺管為0.3V，硅，硅管為管為0.7V) ：管子充管子充分導(dǎo)通，分導(dǎo)通， 電阻很小，電阻很小，正向電流正向電流IF 急劇增加，急劇增加，二極管類似于開關(guān)的二極管類似于開關(guān)的接通狀態(tài)。接通狀態(tài)。n反向特性 n二極管在反向電壓 UR作用下，處于截止?fàn)顟B(tài)，類似于開關(guān)斷開n反向電阻很大，反向電流 IR 很?。▽⑵浞Q為

8、反向飽和電流，用 IS 表示，通?？珊雎圆挥?jì) ）n反向電壓在一定范圍內(nèi)變化基本不引起反向電流的變化。伏安特性曲線反向電壓超過某個(gè)極限值時(shí)，將使反向電流IR突然猛增，致使二極管被擊穿反向電阻很大，反向電流 IR 很小（將其稱為反向飽和電流，用 IS 表示，通?？珊雎圆挥?jì) ）通常將該反向電壓極限值稱為反向擊穿電壓UBR，一般不允許反向電壓超過此值。n由于二極管的單向?qū)щ娦?，所以在?shù)字電路中經(jīng)常把它當(dāng)作開關(guān)使用 二極管開關(guān)電路及其等效電路DU0RR斷開R關(guān)閉(a)(b)導(dǎo)通(c)截止n二極管在導(dǎo)通與截止兩種狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程中的特性n它表現(xiàn)在完成兩種狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換需要一定的時(shí)間n反向恢復(fù)時(shí)間n開通時(shí)間vi

9、tVF-VRIF-IRt1tstt0.1IRitRLviiD在ot1期間，Vi VF時(shí)，D導(dǎo)通電路中電流RLviiDvitVF-VRIF-IRt1tstt0.1IRit當(dāng)作用在二極管兩端的電壓由正向?qū)妷?UF 轉(zhuǎn)為反向截止電壓 UR 時(shí)，在理想情況下二極管應(yīng)該立即由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止，電路中只存在極小的反向電流。在t1 時(shí)，突然Vi VR時(shí)，電路中電流 i = ?vitVF-VRIF-IRt1tstt0.1IRit正向電流IF 變到一個(gè)很大的反向電流IR UR /R, IR ，并維持一段時(shí)間tsts后反向電流開始逐漸下降，經(jīng)過一段時(shí)間tt后下降到一個(gè)很小的數(shù)值0.1IR(接近反向飽和電流 IS)

10、，二極管進(jìn)入反向截止?fàn)顟B(tài)。在t1 時(shí)刻，輸入電壓由正向電壓VF 轉(zhuǎn)為反向電壓VRvitVF-VRIF-IRt1tstt0.1IRit存儲時(shí)間存儲時(shí)間渡越時(shí)間渡越時(shí)間n通常將二極管從導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止所需的時(shí)間稱為反向恢復(fù)時(shí)間n tre= ts+ttn產(chǎn)生反向恢復(fù)的過程的原因存儲電荷消散需要時(shí)間n正向（飽和）電流愈大，電荷的濃度分布梯度愈大，存儲的電荷愈多，電荷消散所需的時(shí)間也愈長。 P 區(qū)區(qū) N 區(qū)區(qū) 勢勢壘壘區(qū)區(qū) + - P 區(qū)區(qū)的的電電子子濃濃度度分分布布 N 區(qū)區(qū)的的空空穴穴濃濃度度分分布布 n二極管從截止轉(zhuǎn)為正向?qū)ㄋ璧臅r(shí)間稱為開通時(shí)間。n由于PN結(jié)在正向電壓作用下空間電荷區(qū)迅速變窄，正向

11、電阻很小，因而它在導(dǎo)通過程中及導(dǎo)通以后，正向壓降都很小，比VF小得多，故電路中的正向電流IF VF / RL 。主要由外電路參數(shù)決定。n而且加入輸入電壓VF后，回路電流幾乎是立即達(dá)到IF的最大值。n二極管的開通時(shí)間與反向恢復(fù)時(shí)間相比很小，可以二極管的開通時(shí)間與反向恢復(fù)時(shí)間相比很小，可以忽略不計(jì)忽略不計(jì)。n晶體三極管（BJT）由集電結(jié)和發(fā)射結(jié)兩個(gè)PN結(jié)構(gòu)成。: 集電極n根據(jù)兩個(gè)PN結(jié)的偏置極性，三極管有截止、放大、飽和3種工作狀態(tài)。n一個(gè)用NPN型共發(fā)射極晶體三極管組成的簡單電路及其輸出特性曲線如下圖所示。截止?fàn)顟B(tài)截止?fàn)顟B(tài) Ub0，兩個(gè)PN結(jié)均為反偏，Ib0，IC 0,Uce Ucc。三極管呈現(xiàn)

12、高阻抗，類似于開關(guān)斷開。放大狀態(tài)放大狀態(tài) Ub0，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏， iC =iB飽和狀態(tài)飽和狀態(tài) Ub 0，兩個(gè)PN結(jié)均為正偏; ib IBS (基極臨界飽和電流)，ib Ucc/Rc; ic = Ics(集電極飽和電流)UCC/Rc;Vce 0.3V 三極管呈現(xiàn)低阻抗，類似于開關(guān)接通n在數(shù)字邏輯電路中，三極管相當(dāng)于一個(gè)由基極信號控制的無觸點(diǎn)開關(guān)，其作用對應(yīng)于觸點(diǎn)開關(guān)的“閉合”與“斷開”三極管截止的三極管截止的等效電路等效電路三極管飽和的三極管飽和的等效電路等效電路n晶體三極管在飽和與截止兩種狀態(tài)轉(zhuǎn)換晶體三極管在飽和與截止兩種狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程中具有的特性稱為三極管的動態(tài)特過程中具有的特性稱

13、為三極管的動態(tài)特性。性。n三極管的開關(guān)過程和二極管一樣，管子內(nèi)部也存在著電荷的建立與消失過程。因此，兩種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換也需要一定的時(shí)間才能完成。 tOttdtr0.1ICS0.9ICSICStstf-U1U2n延遲時(shí)間延遲時(shí)間tdn當(dāng)輸入電壓ui由-U1 跳變到+U2時(shí)，三極管從截止到開始導(dǎo)通所需要的時(shí)間n上升時(shí)間上升時(shí)間trn經(jīng)過延遲時(shí)間td后，ic不斷增大。ic上升到最大值的90%所需要的時(shí)間n開通時(shí)間開通時(shí)間ntON =td + tr n三極管從截止?fàn)顟B(tài)到飽和狀態(tài)所需要的時(shí)間 tOttdtr0.1ICS0.9ICSICStstf-U1U2n存儲時(shí)間tsn當(dāng)輸入電壓ui由+U2跳變到-U1時(shí)，

14、集電極電流從Ics開始下降到0.9Ics所需要的時(shí)間n下降時(shí)間tfn集電極電流由0.9Ics降至0.1Ics所需的時(shí)間n關(guān)閉時(shí)間關(guān)閉時(shí)間 n三極管從飽和狀態(tài)到截止?fàn)顟B(tài)所需要的時(shí)間ntOFF =tS + tfn開通時(shí)間ton和關(guān)閉時(shí)間toff是影響電路工作速度的主要因素。n本章知識要點(diǎn)本章知識要點(diǎn): n半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性；半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性；n邏輯門電路的功能、外部特性及使用方法邏輯門電路的功能、外部特性及使用方法；n常用觸發(fā)器的功能、觸發(fā)方式與外部工作特常用觸發(fā)器的功能、觸發(fā)方式與外部工作特性。性。n實(shí)現(xiàn)基本邏輯運(yùn)算和常用復(fù)合邏輯運(yùn)算的邏輯器件統(tǒng)稱為邏輯門電路，它們是組成數(shù)字系統(tǒng)的基本單元

15、電路。n從實(shí)際應(yīng)用的角度出發(fā)，主要介紹TTL集成邏輯門和CMOS集成邏輯門。n學(xué)習(xí)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)掌握集成邏輯門電路的功能和外部特性，以及器件的使用方法。n對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理只要求作一般了解。二極管與門電路二極管與門電路與邏輯符號與邏輯符號 VCC+(5V) R 3kW L D1 D2 D3 A B C B & L=ABC A C VCC+(5V) R 3kW L D1 D2 D3 A B C 0 v 輸 入輸 出ABCLLLLLLLHLLHLLLHHLHLLLHLHLHHLLHHHH0V5V5V 輸 入輸 出VAVBVCVL000000+5 V00+5 V000+5 V+5 V0+5 V0+5

16、V0+5 V0+5 V0+5 V+5 V00+5 V+5 V+5 V+5 V 輸 入輸 出ABCLLLLLLLHLLHLLLHHLHLLLHLHLHHLLHHHHVCC+(5V) R 3kW L D1 D2 D3 A B C 5 v5V5V5V 輸 入輸 出ABCL00000010010001101000101011001111二極管或門電路二極管或門電路或邏輯符號或邏輯符號 R 3kW D1 D2 D3 A B C L B ? L=ABC A C 1 1 R 3kW D1 D2 D3 A B C L 0 V輸 入輸 出ABCL00000011010101111001101111011111輸

17、 入輸 出ABCL000000110101011110011011110111110V0V0V R 3kW D1 D2 D3 A B C L 5 V輸 入輸 出ABCL00000011010101111001101111011111輸 入輸 出ABCL000000110101011110011011110111110V5V5V A 1 L=A 非邏輯符號非邏輯符號 vO O V1 V2 v2 邏邏輯輯 1 邏邏輯輯 0 飽飽和和 截止 放放大大 反相器傳輸特性反相器傳輸特性UQ（2.5v） VCC Rc L T Rb A UB VCC Rc L T Rb A UB0 vcc1輸入A輸出L01非

18、邏輯真值表非邏輯真值表 VCC Rc L T Rb A UB1 0.3v0輸入A輸出L0110非邏輯真值表非邏輯真值表 輸入級輸入級 中間級中間級 輸出級輸出級 Rb1 4k W Rc2 1.6k W Rc4 130 W T4 D T2 T1 + vI T3 + vO 負(fù)載 Re2 1K W VCC(5V) n當(dāng)輸入為低電平（當(dāng)輸入為低電平（ I = 0.3 V）1.0V 0.3V I低電平(0.3V)T1深飽和T2截止T4放大T3截止O高電平（3.6V）OVCCVBE4VD 50.70.7 =3.6V Rb1 4kW Rc2 1.6kW Rc4 130W T4 D T2 T1 + vI T3

19、 + vO 負(fù)載 Re2 1KW VCC(5V) VB1 3.6V 4.3V 2.1V 1.4V 0.3V I全為高電平(3.6V)T1倒置放大T2飽和T4截止T3飽和O低電平0.3V）n當(dāng)輸入為高電平（當(dāng)輸入為高電平（ I = 3.6 V） Rb1 4kW Rc2 1.6kW Rc4 130W T4 D T2 T1 + vI T3 + vO 負(fù)載 Re2 1KW VCC(5V) VB1 多發(fā)射極多發(fā)射極 VCC(5V) Rc4 130W Rc2 1.6kW Rb2 1.6kW T4 T2 T3 T1 A B Re2 1kW D A B C & CBAL T1 e e e e b b c c

20、n任一輸入端為低電平時(shí): T1的發(fā)射結(jié)正向偏置而導(dǎo)通，T2截止。輸出為高電平。 VCC(5V) Rc 4 130 W W Rc2 1.6k W W Rb 2 1.6k W W T4 T2 T3 T1 A B Re 2 1k W W D n只有當(dāng)全部輸入端為高電平時(shí)：T1將轉(zhuǎn)入倒置放大狀態(tài)，T2和T3均飽和，輸出為低電平。 VCC(5V) Rc 4 130 W W Rc2 1.6k W W Rb2 1.6k W W T4 T2 T3 T1 A B Re 2 1k W W D IT1T2T4T3 O輸入有輸入有低電平低電平 (0.3V)深飽和深飽和截截止止放放大大截截止止高電高電平平（3.6V）輸

21、入全輸入全為高電為高電平平 (3.6V)倒置使倒置使用的放用的放大狀態(tài)大狀態(tài)飽飽和和截截止止飽飽和和低電低電平平（0.3V）輸出高電平VOH ：輸出高電平VOH是指至少有一個(gè)輸入端接低電平時(shí)的輸出電平。VOH的典型值是3.6V。產(chǎn)品規(guī)范值為VOH2.4V。輸出低電平VOL：輸出低電平VoL是指輸入全為高電平時(shí)的輸出電平。VoL的典型值是0.3V，產(chǎn)品規(guī)范值為VOL0.4Vn輸出的高、低電壓n開門電平VON n開門電平VON是指確保與非門輸出為低電平時(shí)所允許的最小輸入高電平，它表示使與非門開通的輸入高電平最小值。nVON的典型值為1.5V，VON的產(chǎn)品規(guī)范值為VON1.8V。開門電平的大小反映了

22、高電平抗干擾能力，VON 愈小，在輸入高電平時(shí)的抗干擾能力愈強(qiáng)。 n關(guān)門電平VOFF n關(guān)門電平VOFF是指確保與非門輸出為高電平時(shí)所允許的最大輸入低電平，它表示使與非門關(guān)斷所允許的輸入低電平的最大值。nVOFF 的典型值是1.3V，產(chǎn)品規(guī)范值VOFF0.8V。關(guān)門電平的大小反映了低電平抗干擾能力，VOFF越大，在輸入低電平時(shí)的抗干擾能力越強(qiáng)。n扇入系數(shù)Ni n扇入系數(shù)Ni是指與非門允許的輸入端數(shù)目。n一 般Ni為25，最多不超過8n當(dāng)應(yīng)用中要求輸入端數(shù)目超過Ni時(shí)，可通過分級實(shí)現(xiàn)的方法減少對扇入系數(shù)的要求。n扇出系數(shù)Non扇出系數(shù)NO是指與非門輸出端連接同類門的最多個(gè)數(shù)。n它反映了與非門的帶

23、負(fù)載能力，一般No8。n 扇入和扇出是反映門電路互連性能的指標(biāo)。n扇出數(shù):則區(qū)分灌電流和拉電流n灌電流n是指負(fù)載電流IL從負(fù)載流入反相器。n當(dāng)負(fù)載門的個(gè)數(shù)增加時(shí)，總的灌電流IIL將增加,引起輸出低電壓VOL的升高。n拉電流n是指負(fù)載電流IL從反相器流入負(fù)載。n當(dāng)負(fù)載門的個(gè)數(shù)增多時(shí)，必將引起輸出高電壓的降低。負(fù)載門負(fù)載門驅(qū)動門驅(qū)動門0 VCC(5V) Rb1 4kW T1 IIL T4 T3 Rc4 130W D NIIOLOLIL()()驅(qū)動門負(fù)載門“1”“0”IILIOLn當(dāng)負(fù)載門的個(gè)數(shù)增加時(shí)，總的灌電流IIL將增加,IC=IIL+IRc,則IC增加，對應(yīng)的基極飽和電流IBS也增加，當(dāng)IbI

24、BS被破壞時(shí)，T3由飽和進(jìn)入放大狀態(tài)，引起輸出低電壓VOL隨著T3的Uce的升高而升高。nVo2.4v NIIOHOHIH()()驅(qū)動門負(fù)載門負(fù)載門負(fù)載門驅(qū)動門驅(qū)動門1 VCC(5V) Rb1 4kW T1 IIH T4 T3 Rc4 130W D “0”“1”IIHIOHn輸入短路電流IIS n當(dāng)與非門的某一個(gè)輸入端接地而其余輸入端懸空時(shí)，流過接地輸入端的電流。n在實(shí)際電路中，IIS是流入前級與非門的灌電流，它的大小將直接影響前級與非門的工作情況。輸入短路電流的產(chǎn)品規(guī)范值IiS1.6mA。n輸入漏電流IIHn某一輸入端接高電平，而其他輸入端接地時(shí)，流入高電平輸入端的電流n 一般IIH50A。

25、n傳輸延遲時(shí)間n電路在輸入脈沖波形的作用下，其輸出波形相對于輸入波形延遲了多長的時(shí)間。ntPLH 為門電路輸出由低電平轉(zhuǎn)換到高電平所經(jīng)歷的時(shí)間(從輸入波下沿中點(diǎn)到到輸出波上沿中點(diǎn))ntPHL為由高電平轉(zhuǎn)換到低電平所經(jīng)歷的時(shí)間(從輸入波上沿中點(diǎn)到到輸出波下沿中點(diǎn))n平均傳輸延遲時(shí)間tPd(tPLH tPHL)/2n平均延遲時(shí)間是反映與非門開關(guān)速度的一個(gè)重要參數(shù)。Tpd的典型值約10ns ，一般小于40ns。n空載功耗Pn空載功耗是當(dāng)與非門空載工作時(shí)所消耗的功率（電源總電流Icc和電源電壓Ucc的乘積）。n輸出為低電平時(shí)的功耗稱為空載導(dǎo)通功耗PON，輸出為高電平時(shí)的功耗稱為空載截止功耗POFF ，

26、PON大于POFF 。n平均功耗 P =(PON + POFF)/2 n一般P50mW,如74H系列門電路平均功耗為22mW。 VCC(5V) R4 R2 R1 T4 T2 T3 T1 A Re2 D R1 T2 T1 B 1AFBBAF7402引腳分配圖 VCC(5V) R4 R2 R1 T4 T2 T3 T1 A1 Re2 D R1 T2 T1 B1 A2 B2 2121BBAAFA2&1A1B1B2F7451的引腳排列圖的引腳排列圖 實(shí)際應(yīng)用中，可將兩個(gè)與非門的輸出直接對接就可實(shí)現(xiàn)與的功能，即“線與”。但是，前面所介紹的一般邏輯門輸出端不能對接。 VC C(5V ) Rc 4 130W

27、Rc 2 1.6kW Rb2 1.6kW T4 T2 T3 T1 A B Re 2 1kW D VC C(5V ) Rc 4 130W Rc 2 1.6kW Rb2 1.6kW T4 T2 T3 T1 A B Re 2 1kW D vOHvOLX 集電極開路門集電極開路門(Open Collector Gate）是一種輸出端可以直接相互連接的特殊邏輯是一種輸出端可以直接相互連接的特殊邏輯門，簡稱門，簡稱OC門。門。 OC門電路將一般門電路將一般TTL與非門電路的與非門電路的推拉式輸出級改為三極管集電極開路輸出。推拉式輸出級改為三極管集電極開路輸出。下圖給出了一個(gè)集電極開路與非門的電路結(jié)下圖給出

28、了一個(gè)集電極開路與非門的電路結(jié)構(gòu)圖和邏輯符號。構(gòu)圖和邏輯符號。 按此結(jié)構(gòu)，只要負(fù)載電阻按此結(jié)構(gòu)，只要負(fù)載電阻RL和和電源電源VCC選擇恰當(dāng)，便能既保證輸出選擇恰當(dāng)，便能既保證輸出的高電平符合要求，又能使流過的高電平符合要求，又能使流過T4的電流不至于過大。的電流不至于過大。 注意！集電極開路與非門只有在注意！集電極開路與非門只有在外接負(fù)載電阻外接負(fù)載電阻RL和電源和電源VCC后才能正后才能正常工作。常工作。 TTL 電路電路 TTL 電路電路 D C B A T1 T2 VCC RP L A B C D & )()(CDABL VCC(5V) Rc 4 130 W Rc2 1.6k W Rb2

29、 1.6k W T4 T2 T3 T1 A B Re 2 1k W D n集電極開路與非門在計(jì)算機(jī)中應(yīng)用很廣泛，可以用它實(shí)現(xiàn)線與邏輯、電平轉(zhuǎn)換以及直接驅(qū)動發(fā)光二極管、干簧繼電器等。n例如，下圖所示電路中，只要有一個(gè)門輸出為低電平，輸出F便為低電平；僅當(dāng)兩個(gè)門的輸出均為高電平時(shí)，輸出F才為高電平。即F=F1F2=A1B1C1 A2B2C2該電路實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)與非門輸出相“與”的邏輯功能。由于該“與”邏輯功能是由輸出端引線連接實(shí)現(xiàn)的，故稱為“線與線與”邏輯。n三態(tài)輸出門有三種輸出狀態(tài)n輸出高電平、輸出低電平和高阻狀態(tài)n前兩種狀態(tài)為工作狀態(tài)，后一種狀態(tài)為禁止?fàn)顟B(tài)n簡稱三態(tài)門(Three state Ga

30、te)、TS門等。三態(tài)與非門三態(tài)與非門(TSL ) R 1 R 2 R 4 VCC T4L T3 R3T1與非門A B DENEN數(shù)據(jù)輸入端輸出端LAB10010111011100高阻三態(tài)與非門真值表三態(tài)與非門真值表 =AB R1 R2 R4 VCC T4L T3 R3T1與非門A B DEN當(dāng)當(dāng)EN= 1時(shí)時(shí)EN數(shù)據(jù)輸入端輸出端LAB10010111011100高阻三態(tài)與非門真值表三態(tài)與非門真值表 R1 R2 R4 VCC T4L T3 R3T1與非門A B DEN當(dāng)當(dāng)EN= 0時(shí)時(shí)1V三態(tài)與非門三態(tài)與非門(TSL ) AB EN & L 高電平使能高電平使能高阻狀態(tài)高阻狀態(tài)與非功能與非功能

31、 ZL ABLEN = 0_EN =1n三態(tài)與非門主要應(yīng)用于總線傳送，它既可用于單向數(shù)據(jù)傳送，也可用于雙向數(shù)據(jù)傳送n當(dāng)某個(gè)三態(tài)門的控制端為1時(shí)，該邏輯門的輸入數(shù)據(jù)經(jīng)反相后送至總線。n為了保證數(shù)據(jù)傳送的正確性，任意時(shí)刻，任意時(shí)刻，n個(gè)三態(tài)門個(gè)三態(tài)門的控制端只能有一個(gè)為的控制端只能有一個(gè)為1，其余均為其余均為0，即只允許一個(gè)，即只允許一個(gè)數(shù)據(jù)端與總線接通，其余數(shù)據(jù)端與總線接通，其余均斷開，以便實(shí)現(xiàn)均斷開，以便實(shí)現(xiàn)n個(gè)數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)據(jù)的分時(shí)傳送。的分時(shí)傳送。n如下圖所示，用兩種不同控制輸入的三態(tài)門可構(gòu)成的雙向總線。n EN=1時(shí)時(shí)nG1工作，G2處于高阻狀態(tài)，數(shù)據(jù)D1被取反后送至總線；n EN=0時(shí)時(shí)n

32、G2工作，G1處于高阻狀態(tài)，總線上的數(shù)據(jù)被取反后送到數(shù)據(jù)端D2。n 實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的分時(shí)雙向傳送。nMOS型集成門電路的主要優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)n制造工藝簡單、集成度高、功耗小、抗干制造工藝簡單、集成度高、功耗小、抗干擾能力強(qiáng)等擾能力強(qiáng)等n主要缺點(diǎn)主要缺點(diǎn)n速度相對速度相對TTL電路較低電路較低。nMOS門電路有三種類型門電路有三種類型n使用P溝道管的PMOS電路；n使用N溝道管的NMOS電路；n同時(shí)使用PMOS管和NMOS管的CMOS電路。n相比之下，CMOS電路性能更優(yōu)電路性能更優(yōu)，是當(dāng)前應(yīng)用較普遍的邏輯電路之一nMOS管作為開關(guān)元件，同樣是工作在截止或?qū)▋煞N狀態(tài)nMOS管是電壓控制元件，主要由柵源電壓

33、UGS決定其工作狀態(tài)。n由NMOS增強(qiáng)型管構(gòu)成的等效開關(guān)電路如下圖所示n當(dāng)當(dāng)UGS開啟電開啟電壓壓UT時(shí)時(shí)nMOS管工作在截止區(qū)，漏源電流IDS基本為0，輸出電壓UDS UDD，MOS管處于“斷開”狀態(tài)n當(dāng)當(dāng)UGS開啟電壓開啟電壓UT時(shí)時(shí)nMOS管工作在導(dǎo)通區(qū)n漏源電流iDS=UDD/(RD + rDS)。其中，rDS為 MOS 管導(dǎo)通時(shí)的漏源電阻。n輸出電壓UDS=UDD rDS /(RD+rDS), 若rDSRD，則UDS 0V，MOS管處于“接通”狀態(tài)nMOS管本身導(dǎo)通和截止時(shí)電荷積累和消散的時(shí)間是很小的n動態(tài)特性主要取決于電路中雜散動態(tài)特性主要取決于電路中雜散電容充、放電所需的時(shí)間電容

34、充、放電所需的時(shí)間n當(dāng)電壓Ui由高變低，MOS管由導(dǎo)通轉(zhuǎn)換為截止時(shí)，電源UDD通過RD向雜散電容CL充電，充電時(shí)間常數(shù)1 = RDCLn當(dāng)電壓Ui由低變高，MOS管由截止轉(zhuǎn)換為導(dǎo)通時(shí)，雜散電容CL上的電荷通過rDS進(jìn)行放電，其放電時(shí)間常數(shù)2rDSCL。n因?yàn)閞DS比RD小得多，因此，由截止到導(dǎo)通的轉(zhuǎn)換時(shí)間比由導(dǎo)通到截止的轉(zhuǎn)換時(shí)間要短n由于MOS管導(dǎo)通時(shí)的漏源電阻rDS比晶體三極管的飽和電阻rCES要大得多，漏極外接電阻RD也比晶體管集電極電阻RC大，所以，MOS管的充、放電時(shí)間較長，使MOS管的開關(guān)速度比晶體三極管的開關(guān)速度低。n為了提高M(jìn)OS器件的工作速度，引入了CMOS電路。n在CMOS電

35、路中，由于充電電路和放電電路都是低阻電路，因此，其充、放電過程都比較快，從而使CMOS電路有較高的開關(guān)速度。gdsgds(a) NMOS (b) PMOSn高電平“1” (positive VGS ) 使 NMOS導(dǎo)通 PMOS截止n低電平“0” (negative VGS ) 使NMOS截止PMOS導(dǎo)通nVIN=0nTP 導(dǎo)通nTN截止nVO=1nVIN=1n TP截止nTN導(dǎo)通nVO=0nVOUT=VINgdsgsVINVOUTVDDTNTPn電路正常工作條件nVDD大于TN管開啟電壓VTN和TP管開啟電壓VTP的絕對值之和n VDDVTN +|VTP|。gdsgsVINVOUTVDDTN

36、TPVOUTVDD0VINgdsgsVINVOUTVDDTNTPnVIN VTNnTN開始導(dǎo)通n輸出電壓VOUT開始下降nVIN VDD/2nTN， TP飽和導(dǎo)通n輸出電壓VOUT急劇下降nVINVTNnTN截止，TP導(dǎo)通n輸出VOUTVDDnVIN VDD/2n輸出電壓VOUT變小nVIN VDD |VTP|nTN導(dǎo)通， TP截止n輸出電壓VOUT0nVi=0nTN截止，TP導(dǎo)通nVOUTVDD為高電平nVi = VDDnTN導(dǎo)通，TP截止nVOUT0Vn實(shí)現(xiàn)了非 的邏輯功能。gdsgsVINVOUTVDDTNTP注意！注意！CMOS反相器除有較好的動態(tài)特性外，由于它處在開關(guān)狀態(tài)下反相器除有

37、較好的動態(tài)特性外，由于它處在開關(guān)狀態(tài)下總有一個(gè)管子處于截止?fàn)顟B(tài)，因而電流極小，電路靜態(tài)功耗很低總有一個(gè)管子處于截止?fàn)顟B(tài)，因而電流極小，電路靜態(tài)功耗很低(W數(shù)量級數(shù)量級)。nA=1, B=1nTP1& TP2 截止nTN1& TN2 導(dǎo)通nVO=0nA=0 (B=O)n TN1(TN2) 截止nTP1(TP2) 導(dǎo)通nVO=1ssgAVOUTVDDTN2gBTN1TP2TP1n VOUT=ABnA=0, B=0nTN1& TN2 截止nTP1& TN2 導(dǎo)通nVO=1nA=1 (B=1)n TP1(TP2) 截止nTN1(TN2) 導(dǎo)通nVO=0n VOUT=A+BssgAVOUTVDDTP1g

38、BTP2TN1TN2n低電平使能控制的三態(tài)非門n該電路是在CMOS反相器的基礎(chǔ)上增加NMOS管TN 和PMOS管TP 構(gòu)成的。nEN=0 nTN 和TP同時(shí)截止n輸出F呈高阻狀態(tài)nEN =1 nTN 和TP同時(shí)導(dǎo)通n非門正常工作，實(shí)現(xiàn)非門的功能。nCMOS三態(tài)門也可用于總線傳輸。110001n兩管的柵極分別與一對互補(bǔ)的控制信號C和C 相接。nTN 和TP 的結(jié)構(gòu)和參數(shù)對稱GATE (柵極)DRAIN (漏極)SOURCE (源極)gdsNPPCurrent channelP-N junction (depletion region)nMOS管的結(jié)構(gòu)是對稱的，源管的結(jié)構(gòu)是對稱的，源極和漏極可以互

39、換使用極和漏極可以互換使用n因此，傳輸門的輸入端和輸因此，傳輸門的輸入端和輸出端可以互換使用出端可以互換使用n即即MOS傳輸門具有雙向性，傳輸門具有雙向性，故又稱為可控雙向開關(guān)故又稱為可控雙向開關(guān)前面討論各種邏輯門電路的邏輯功能時(shí)，約定用高電平表示邏輯1、低電平表示邏輯0。事實(shí)上，既可以規(guī)定用高電平表示邏輯1、低電平表示邏輯0，也可以規(guī)定用高電平表示邏輯0，低電平表示邏輯1。這就引出了正邏輯和負(fù)邏輯的概念。n正邏輯：正邏輯：用高電平表示邏輯1，低電平表示邏輯0。n負(fù)邏輯：負(fù)邏輯：用高電平表示邏輯0，低電平表示邏輯1。對于同一電路，可以采用正邏輯，也可以采用負(fù)邏輯。正邏輯與負(fù)邏輯的規(guī)定不涉及邏輯

40、電路本身的結(jié)構(gòu)與性能好壞，但不同的規(guī)定可使同一電路具有不同的邏輯功能。例如，假定某邏輯門電路的輸入、輸出電平關(guān)系如下表所示。 輸入輸出電平關(guān)系輸入輸 出ABFLHLLLLLLHHHH按正邏輯與負(fù)邏按正邏輯與負(fù)邏輯的規(guī)定，電路的邏輯的規(guī)定，電路的邏輯功能分別如何？輯功能分別如何？ 輸入輸出電平關(guān)系輸入輸 出ABFLHLLLLLLHHHH 正邏輯真值表正邏輯真值表輸輸 入入輸輸 出出ABF010000001111 負(fù)邏輯真值表負(fù)邏輯真值表輸入輸入輸輸 出出ABF101111110000電路是一個(gè)正邏輯的正邏輯的“與與”門，門，負(fù)邏輯的負(fù)邏輯的“或或”門門。即正邏輯與門等價(jià)于負(fù)邏輯或門即正邏輯與門等

41、價(jià)于負(fù)邏輯或門。上述邏輯關(guān)系可以用反演律證明。假定一個(gè)正邏輯與門的輸出為F，輸入為A、B，則有F = AF = AB B根據(jù)反演律，可得根據(jù)反演律，可得BABAF可見，若將一個(gè)邏輯門的輸出和所有輸入都反相，則若將一個(gè)邏輯門的輸出和所有輸入都反相，則正邏輯變?yōu)樨?fù)邏輯正邏輯變?yōu)樨?fù)邏輯。據(jù)此，可將正邏輯門轉(zhuǎn)換為負(fù)邏輯門。前面討論各種邏輯門電路時(shí)，都是按照正邏輯規(guī)定來定義其邏輯功能的。在本課程中，若無特殊說明，約定按正邏輯討論在本課程中，若無特殊說明，約定按正邏輯討論問題，所有門電路的符號均按正邏輯表示。問題，所有門電路的符號均按正邏輯表示。n本章知識要點(diǎn)本章知識要點(diǎn): n半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性；半導(dǎo)體

42、器件的開關(guān)特性；n邏輯門電路的功能、外部特性及使用方法；邏輯門電路的功能、外部特性及使用方法；n常用觸發(fā)器的功能、觸發(fā)方式與外部工作特常用觸發(fā)器的功能、觸發(fā)方式與外部工作特性性n觸發(fā)器(flip-flop)是一種具有記憶功能的電子器件，能用來存儲一位二進(jìn)制信息n在數(shù)字系統(tǒng)中，為了構(gòu)造實(shí)現(xiàn)各種功能的邏輯電路，除了需要實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算的邏輯門之外，還需要有能夠保存信息的邏輯器件。n集成觸發(fā)器的種類很多，分類方法也各不相同，但就其結(jié)構(gòu)而言，都是由邏輯門加上適當(dāng)?shù)姆答伨€耦合而成。n本節(jié)將從實(shí)際 應(yīng)用出發(fā)，介紹幾種最常用的集成觸發(fā)器，重點(diǎn)掌握它們的外部工作特性。n有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)”1”和”0”nQ = 1（

43、= 0 ）為“1”狀態(tài)nQ = 0（ = 1）為“0” 狀態(tài)n有兩個(gè)互補(bǔ)的輸出端 Q 和 QQQRSQ&Qn有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)”1”和”0”n當(dāng)輸入信號不發(fā)生變化時(shí)，觸發(fā)器狀態(tài)穩(wěn)定不變。n在一定輸入信號作用下，觸發(fā)器可以從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。n現(xiàn)態(tài)(present state)n輸入信號作用前的狀態(tài)，記作 Qn 和Qn n 一般簡記為 Q和Q n次態(tài)(next state)n輸入信號作用后的狀態(tài)，記作 Q(n+1)和Qn+1 n次態(tài)是現(xiàn)態(tài)和輸入的函數(shù)n基本R-S觸發(fā)器是直接復(fù)位置位觸發(fā)器的簡稱，由于它是構(gòu)成各種功能觸發(fā)器的基本部件，故稱為基本R-S觸發(fā)器。RSQ&nR稱為置0端或者復(fù)

44、位端nS稱為置1端或置位端QRSQQ01110110R=1, S=1Present state10QQOutput next state10QQ&a&bQRSQR=1, S=110111001Present state01QQOutput next state01QQ&a&bQRSQR=0, S=110QQ11001010Output next state10QQPresent state&a&bQRSQR=0, S=101QQ01111010Output next state10QQPresent state&a&bQRSQR=1, S=010QQ10101011Output next st

45、ate01QQPresent state&a&bQRSQ01QQ00110101Present stateR=1, S=0Output next state01QQ&a&bQRSQR=0, S=00011Present stateOutput next state11QQ&a&bQRSQRSQ&Q110, 0101, 0010, 11, 111111111nnnnnnnnQQSRQQSRQQSRQRQQQQSQSR00R=0, S=01R=1, S=111R SQG1G2 TG1TG2Output next state10QQ& G1& G2Q00R=0, S=01R=1, S=111R SQ

46、G1G2 TG1TG2Output next state01QQ& G1& G2Q00R=0, S=01R=1, S=111R SQG1G2 TG1=TG2& G1& G2Qn與非門構(gòu)成的R-S觸發(fā)器的邏輯功能描述如下RSQ(n+1)功能說明0 00 11 01 1d01Q不定置 0置 1不變基本R-S觸發(fā)器功能表n表中“d”表示觸發(fā)器次態(tài)不確定n該表又稱為次態(tài)次態(tài)真值表。真值表。現(xiàn)態(tài)Q01次態(tài)Qn1n狀態(tài)表反映了觸發(fā)器在輸入作用下現(xiàn)態(tài)和次態(tài)之間的轉(zhuǎn)移關(guān)系RSQ(n+1)功能說明0 00 11 01 1d01Q不定置 0置 1不變基本R-S觸發(fā)器功能表RS00ddRS0100RS1101RS1

47、011n狀態(tài)圖是一種反映觸發(fā)器兩種狀態(tài)之間轉(zhuǎn)移關(guān)系的有向圖。RS=10RS=01RS=01RSQ(n+1)功能說明0 00 11 01 1d01Q不定置 0置 1不變RS=11RS=10RS=11n狀態(tài)圖是一種反映觸發(fā)器兩種狀態(tài)之間轉(zhuǎn)移關(guān)系的有向圖。RS=10RS=01RS=10,11RS=01,11n若把觸發(fā)器次態(tài) Q(n+1)表示成現(xiàn)態(tài) Q和輸入RS的函數(shù)RSQ(n+1)功能說明0 00 11 01 1d01Q不定置 0置 1不變000111100101236745RSQ11dd10000 1 1 1 101010101dd001101 R S Qn Qn+100110011n若把觸發(fā)器次

48、態(tài) Q(n+1)表示成現(xiàn)態(tài) Q和輸入RS的函數(shù)RSQ(n+1)功能說明0 00 11 01 1d01Q不定置 0置 1不變000111100101236745RSQ11dd1nQn+1=S+RQnR+S=1 (limitation)n觸發(fā)器的激勵表反應(yīng)了觸發(fā)器從現(xiàn)態(tài)Q轉(zhuǎn)移到某種次態(tài)Qn+1時(shí)，對輸入信號的要求RSQ(n+1)功能說明0 00 11 01 1d01Q不定置 0置 1不變 次態(tài)真值表0011 d101101d Qn Qn+1 R S0101n注意：當(dāng)與非門構(gòu)成的基本R-S觸發(fā)器的同一輸入端連續(xù)出現(xiàn)多個(gè)負(fù)脈沖信號時(shí)，僅第一個(gè)使觸發(fā)器狀態(tài)發(fā)生改變。n這一性質(zhì)可以用來消除毛刺。SRQ15

49、0v05v1kkR5v1kk5v1kSRS QQv0VSVRQK由R到SK由S到RSRQ11QRSQQSRQ11Q破壞正常功能實(shí)現(xiàn)1, 1100, 1011, 00, 0111111SRQQSRQQSRQRQQQQSQSRnnnnnnRSQ(n+1)功能說明0 00 11 01 1Q10d不變置 1置 0不定基本R-S觸發(fā)器功能表RS=01RS=10RS=00,01RS=00,10現(xiàn)態(tài)Q01次態(tài)Qn1RS0001RS0111RS11ddRS1000n觸發(fā)器的激勵表反應(yīng)了觸發(fā)器從現(xiàn)態(tài)Q轉(zhuǎn)移到某種次態(tài)Qn+1時(shí)，對輸入信號的要求0011 d010010d Qn Qn+1 R S0101000111

50、100101236745RSQ1101ddnQn+1=S+RQnRS=0 (limitation)n基本R-S觸發(fā)器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單n它不僅可作為記憶元件獨(dú)立使用，而且由于它具有直接復(fù)位、置位功能，因而被作為各種性能完善的觸發(fā)器的基本組成部分n但由于R、S之間的約束關(guān)系，以及不能進(jìn)行定時(shí)控制，使它的使用受到一定限制n具有時(shí)鐘脈沖控制的觸發(fā)器稱為“時(shí)鐘控制觸發(fā)器(clocked flip-flop)”或者“定時(shí)觸發(fā)器”n時(shí)鐘脈沖控制觸發(fā)器的工作特點(diǎn)：n由時(shí)鐘脈沖確定狀態(tài)轉(zhuǎn)換的時(shí)刻(即何時(shí)轉(zhuǎn)換) n由輸入信號確定觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換的方向(即如何轉(zhuǎn)換) RSQRSCP & & & &QRSQCQnR-S

51、 NAND LatchnR=1, S=1 Qn+1=Q; nR=1, S=0 Qn+1=1; nR=0, S=1 Qn+1=0; nR=0, S=0RSQQRSCP & & & &RSQQ&nCP=1nR=0, S=0 Qn+1=Q; nR=0, S=1 Qn+1=1;nR=1, S=0 Qn+1=0;nR=1, S=1 不允許;nCP=0nQn+1=Q; nQn+1=Q;RSQRSCP & & & &QRSQ(n+1)功能說明0 00 11 01 1Q10d不變置 1置 0不定 時(shí)鐘R-S觸發(fā)器功能表0011 d010010d Qn Qn+1 R S0101現(xiàn)態(tài)Q01次態(tài)Qn1RS0001R

52、S0111RS11ddRS1000現(xiàn)態(tài)Q01次態(tài)Qn1RS0001RS0111RS11ddRS1000000111100101236745RSQ111ddRS=01RS=10RS=00,01RS=00,10000111100101236745RSQ111dd現(xiàn)態(tài)Q01次態(tài)Qn1RS0001RS0111RS11ddRS1000nQn+1=S+RQnRS=0 (limitation)nRS=00, remain samenRS=01/10, Qn+1=SnRS=11, indeterminaten為了解決時(shí)鐘控制R-S觸發(fā)器在輸入端R、S同時(shí)為1時(shí)狀態(tài)不確定的問題，可對時(shí)鐘控制R-S觸發(fā)器的控制電

53、路稍加修改n形成了只有一個(gè)輸入端的D觸發(fā)器。RSQRSCP & & & &QCPRSQDD&QDQCQCPRSQDD&Q(S)(R)nS=R, Qn+1=S=DnRS=00, remain samenRS=01/10, Qn+1=SnRS=11, indeterminateRSQRSCP & & & &QCPRSQDD&QnCP=1nD=0 Qn+1=0; nD=1 Qn+1=1; nCP=0 nQn+1=Q; CPRSQDD&QDQ(n+1)功能說明0 1D觸發(fā)器功能表0 1置0 置10011 0101 Qn Qn+1 D0101現(xiàn)態(tài)Q01次態(tài)Qn1D=000D=111D=1D=0D=1D=

54、0nQn+1=DCPRSQDD&QRSQKJCP&QKJQCQnCP=1nJ=0, K=0 nQn+1=Q;nQn+1 =Q; 00RSQKJCP&QnR=1, S=1 Qn+1=SQ=Q; Qn+1=RQ=Q; nCP=1nJ=1, K=0 ,Q=1 nQn+1=1;nQn+1 =0; 0 1RSQKJCP&QnR=1, S=1 Qn+1=SQ=Q; Qn+1=RQ=Q; 01nCP=1nJ=1, K=0 ,Q=0 nQn+1=1;nQn+1 =0; RSQKJCP&QnR=1, S=0 Qn+1=1; Qn+1=0; 01nCP=1nJ=1, K=0nQn+1=1;nQn+1 =0; RS

55、QKJCP&Q10nCP=1nJ=0, K=1nQn+1=0;nQn+1 =1; RSQKJCP&QnR=0, S=1 Qn+1=0; Qn+1=1; nCP=1nJ=1, K=1 ,Q=1 nQn+1=1;nQn+1 =0; 11RSQKJCP&QnR=1, S=0 Qn+1=1; Qn+1=0; nCP=1nJ=1, K=1 ,Q=0 nQn+1=1;nQn+1 =0; 11QRSQKJCP&11nCP=1nJ=1, K=1nQn+1=Q;nQn+1 =Q; RSQKJCP&QnCP=1nJ=0, K=0 Qn+1=Q; nJ=0, K=1 Qn+1=0;nJ=1, K=0 Qn+1=1;

56、nJ=1, K=1 Qn+1=Q;nCP=0nQn+1=Q; nQn+1=Q;JKQ(n+1)功能說明0 00 11 01 1Q01Q不變置 0置 1翻轉(zhuǎn) 時(shí)鐘J-K觸發(fā)器功能表0011 01dddd10 Qn Qn+1 J K0101現(xiàn)態(tài)Q01次態(tài)Qn1JK0001JK0100JK1110JK1011JK=10,11JK=01,1100,1000,01000111100101236745JKQ1111現(xiàn)態(tài)Q01次態(tài)Qn1JK0001JK0100JK1110JK1011nQn+1=JQ+KQnJK=00, remain samenJK=01/10, Qn+1=JnJK=11, toggleRS

57、QTCP&QTQCQnCP=1nT=1 Qn+1=Q; Qn+1=Q; nT=0 Qn+1=Q; Qn+1=Q;nCP=0nQn+1=Q; nQn+1=Q;RSQTCP&QTQ(n+1)功能說明0 1T觸發(fā)器功能表Q Q不變 翻轉(zhuǎn)0011 0110 Qn Qn+1 T0101現(xiàn)態(tài)Q01次態(tài)Qn1T=001T=110T=1T=1T=0T=0nQn+1=TQ+TQ =T Q n T=0, remain samen T=1, toggleRSQTCP&Qn電位控制觸發(fā)器n觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)移被控制在一個(gè)約定的時(shí)間間隔內(nèi)，而不是控制在某一時(shí)刻。nCP=0，觸發(fā)器保持狀態(tài)不變nCP=1，觸發(fā)器在輸入信號作用下發(fā)生狀態(tài)變化 n存在空翻的問題存在空翻的問題CLKD Qn“空翻”n同一個(gè)時(shí)鐘脈沖作用期間觸發(fā)器狀態(tài)發(fā)生兩次或兩次以上變化的現(xiàn)象n“空翻”原因n在時(shí)鐘脈沖作用期間，輸入信號直接控制著觸發(fā)器狀態(tài)的變化nCP為1時(shí)，輸入信號發(fā)生變化，觸發(fā)器狀態(tài)會跟著變化n時(shí)鐘寬度控制不夠nCP