數(shù)數(shù)字電路邏輯設計-第二版-第-5-章-集觸發(fā)器-課件

1、第5章 集成觸發(fā)器徐小紅計算機與信息學院電子系圖像信息處理研究室第5章 集成觸發(fā)器 教學基本要求 （1）掌握各類觸發(fā)器的邏輯功能和邏輯功能的描述方法。 （2）掌握各種觸發(fā)方式的特點。 （3）理解觸發(fā)器的工作原理。第5章 集成觸發(fā)器 引言5.1 基本觸發(fā)器5.2 鐘控觸發(fā)器5.3 主從觸發(fā)器5.4 邊沿觸發(fā)器引言雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 能夠存儲(記憶)一位二進制信號的基本單元電路。由門電路加反饋通道構(gòu)成，輸出具有兩個穩(wěn)定的物理狀態(tài)，簡稱觸發(fā)器。 觸發(fā)器是時序邏輯電路中完成記憶功能的電路，是最基本的時序邏輯單元。 引言從電路結(jié)構(gòu)不同分從邏輯功能不同分 1) R-S觸發(fā)器 2) J-K觸發(fā)器 3) T觸發(fā)器

2、4) D觸發(fā)器 1) 基本觸發(fā)器2) 鐘控觸發(fā)器3) 主從觸發(fā)器4) 邊沿觸發(fā)器觸發(fā)器的分類第5章 集成觸發(fā)器 引言5.1 基本觸發(fā)器5.2 鐘控觸發(fā)器5.3 主從觸發(fā)器5.4 邊沿觸發(fā)器5.1 基本觸發(fā)器5.1.1 基本觸發(fā)器電路組成和工作原理5.1.2 基本觸發(fā)器功能的描述5.1.1 基本觸發(fā)器電路組成和工作原理基本觸發(fā)器可由兩個與非門交叉耦合組成，也可由或非門交叉耦合組成，如圖所示?；居|發(fā)器電路115.1.1 基本觸發(fā)器電路組成和工作原理工作原理G1G2保持不變0狀態(tài)1狀態(tài)5.1.1 基本觸發(fā)器電路組成和工作原理RD=0、SD=0 以后同時發(fā)生由0至1的變化，則兩個與非門輸出都要由1向

3、0轉(zhuǎn)換，這就出現(xiàn)了所謂的競爭現(xiàn)象。假若與非門G1的延遲時間大于G2的延遲時間，則觸發(fā)器最終穩(wěn)定在Q =0、Q1的狀態(tài)；在 和 都為0而又同時由0變?yōu)?時，觸發(fā)器的狀態(tài)會出現(xiàn)不定態(tài)RDSDG1G2假若與非門G1的延遲時間小于G2的延遲時間，則觸發(fā)器最終穩(wěn)定在Q =1、Q0的狀態(tài)；5.1.1 基本觸發(fā)器電路組成和工作原理觸發(fā)器的狀態(tài)會出現(xiàn)不定態(tài)基本觸發(fā)器邏輯符號輸入低電平有效，SD 端稱置1端，RD 端稱清0端，保持不變0狀態(tài)1狀態(tài)不定保持置“1”置“0”功能0 01 11 00 1DDSR5.1.1 基本觸發(fā)器電路組成和工作原理TSQTTR例：已知基本R-S觸發(fā)器的輸入信號波形如圖所示，試畫出

4、、 的電壓波形。設觸發(fā)器的初始狀態(tài)為Q=0。QQ TQ不定保持置“1”置“0”功能0 01 11 00 1DDSR5.1.1 基本觸發(fā)器電路組成和工作原理畫波形圖 不定保持置“1”置“0”功能0 01 11 00 1DDSR5.1.1 小結(jié)3、狀態(tài)的變化(翻轉(zhuǎn))在輸入信號作用下，觸發(fā)器可以從一個穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個穩(wěn)定狀態(tài)。2、有兩個穩(wěn)定的邏輯狀態(tài)1、有兩個互補的輸出端Q和Q觸發(fā)器基本特性Q=1，Q=0，稱為1狀態(tài)；Q=0時，Q=1，稱為0狀態(tài)若輸入不發(fā)生變化，觸發(fā)器處于其中一個狀態(tài)，且保持下去。規(guī)定：觸發(fā)器Q端狀態(tài)為觸發(fā)器的狀態(tài)。Q=1時，Q=0；Q=0時，Q=1 觸發(fā)器可以記憶1位二值信號

5、5.1.2 基本觸發(fā)器功能的描述次態(tài)方程 觸發(fā)器的次態(tài)是它的現(xiàn)態(tài)和輸入信號 的函數(shù)(狀態(tài)方程，特征方程)，即 Q n+1=f (Q n,X ) 術(shù)語說明現(xiàn)態(tài) 把觸發(fā)器在翻轉(zhuǎn)前的狀態(tài)叫觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)， 用 Q n 表示。次態(tài) 把觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)后的狀態(tài)叫觸發(fā)器的次態(tài)， 用 Q n+1 表示。5.1.2 基本觸發(fā)器功能的描述一、 狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表和功能表二、 特征方程（狀態(tài)方程）三、 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖和激勵表5.1.2 基本觸發(fā)器功能的描述一、 狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表和功能表不定0 0保持Qn 1 1置“1”11 0置“0”00 1功能Qn+1不定0 0 00 0 1保持011 1 01 1 1置“1”111 0 01

6、0 1置“0”000 1 00 1 1邏輯功能Qn+15.1.2 基本觸發(fā)器功能的描述二、 特征方程0100 01 11 10001101XX特征方程：描述觸發(fā)器邏輯功能的函數(shù)表達式。0 0 00 0 1011 1 01 1 1111 0 01 0 1000 1 00 1 1Qn+15.1.2 基本觸發(fā)器功能的描述三、 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖01/RD=1 /SD=0/RD=0 /SD=1/RD=1 /SD=X/RD=X /SD=1Q描述觸發(fā)器狀態(tài)變化及其相應輸入條件的一種圖形。圓圈表示觸發(fā)器穩(wěn)定狀態(tài)。箭頭表示在輸入信號作用下狀態(tài)轉(zhuǎn)移的方向。箭頭旁邊的標注表示狀態(tài)轉(zhuǎn)移的條件。0 0 00 0 1011 1

7、 01 1 1111 0 01 0 1000 1 00 1 1Qn+15.1.2 基本觸發(fā)器功能的描述四、 激勵表（驅(qū)動表） 1 1 0 0 1 1 0 00 11 01 1Qn Qn+1激勵輸入狀態(tài)轉(zhuǎn)換描述觸發(fā)器由現(xiàn)態(tài)轉(zhuǎn)移到確定的次態(tài)時，對輸入信號的要求的一種表格。激勵表實際上是狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的一種表格表示形式，也是狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表的派生表。0 0 00 0 1011 1 01 1 1111 0 01 0 1000 1 00 1 1Qn+1第5章 集成觸發(fā)器 引言5.1 基本觸發(fā)器5.2 鐘控觸發(fā)器5.3 主從觸發(fā)器5.4 邊沿觸發(fā)器5.2 鐘控觸發(fā)器 由于基本觸發(fā)器的動作特點是用輸入信號直接觸發(fā)

8、，而實際應用中往往要求輸入信號只決定觸發(fā)器轉(zhuǎn)換到什么狀態(tài)，而何時轉(zhuǎn)換則應由另外的同步信號控制，以便當電路中有多個觸發(fā)器時可以控制各觸發(fā)器狀態(tài)的改變發(fā)生于同一時刻，即所謂的同步工作。5.2 鐘控觸發(fā)器觸發(fā)方式時鐘觸發(fā)器的觸發(fā)方式及其分類觸發(fā)方式是指觸發(fā)器輸出狀態(tài)的變化在時鐘脈 沖CP的什么時刻里發(fā)生的(工作方式)CP脈沖有四個不同階段：低電平上升沿高電平下降沿觸發(fā)方式電平觸發(fā)方式邊沿觸發(fā)方式高電平低電平上升沿下降沿電路符號QQ0 1QQ0 1電平CP低CP高邊沿QQ0 1QQ0 1CPCP下降沿上升沿5.2 鐘控觸發(fā)器所謂鐘控觸發(fā)器，是在基本觸發(fā)器的基礎上增加一個觸發(fā)控制電路(也叫觸發(fā)導引電路)

9、，并使用觸發(fā)輸入(也稱數(shù)據(jù)輸入)和時鐘脈沖輸入(也稱控制輸入)兩種輸入信號，前者決定觸發(fā)器轉(zhuǎn)換至什么狀態(tài)，后者決定轉(zhuǎn)換的時刻。能實現(xiàn)同步工作的最簡單的觸發(fā)器就是鐘控電位觸發(fā)器，簡稱鐘控觸發(fā)器或同步觸發(fā)器。5.2 鐘控觸發(fā)器5.2.1 鐘控R-S觸發(fā)器5.2.2 鐘控D觸發(fā)器（D鎖存器）5.2.3 鐘控J-K觸發(fā)器5.2.4 鐘控T觸發(fā)器5.2.5 電位觸發(fā)方式的工作特性5.2.1 鐘控R-S觸發(fā)器一、 電路和邏輯符號&Q&Q&SRCP5.2.1 鐘控R-S觸發(fā)器二、 邏輯功能當CP0，RSXX， ； 保持不變。在CP1期間，當R=S=1時，Q=Q=1,當R=S=1且又同時由1變?yōu)?時出現(xiàn)不定態(tài)

10、SR當CP1， ， ； 隨著RS的變化而變化。&Q&Q&SRCP5.2.1 鐘控R-S觸發(fā)器三、 邏輯功能的描述1) 狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表和功能表2) 特征方程3) 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和激勵表4) 波形圖5.2.1 鐘控R-S觸發(fā)器1) 狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表和功能表不定1 1置“0”01 0置“1”10 1保持Qn0 0功能Qn+1不定1 1 01 1 1置“0”001 0 01 0 1置“1”110 1 00 1 1保持010 0 00 0 1邏輯功能Qn+1輸入高電平有效5.2.1 鐘控R-S觸發(fā)器2) 特征方程0100 01 11 10001110XXCP=1期間有效不定1 1 01 1 1置“0”001

11、0 01 0 1置“1”110 1 00 1 1保持010 0 00 0 1邏輯功能Qn+15.2.1 鐘控R-S觸發(fā)器3) 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和激勵表01R=0 S=1R=1 S=0R=0S=XR=X S=0Q 0 0 1 1 0 0 0 00 11 01 1 R SQn Qn+1激勵輸入狀態(tài)轉(zhuǎn)換不定1 1 01 1 1置“0”001 0 01 0 1置“1”110 1 00 1 1保持010 0 00 0 1邏輯功能Qn+15.2.1 鐘控R-S觸發(fā)器4) 波形圖5.2.1 鐘控R-S觸發(fā)器不變不變不變不變不變不變置1置0置1置0不變例：已知鐘控R-S觸發(fā)器的輸入信號波形如圖所示，試畫出 、 的電

12、壓波形。設觸發(fā)器的初始狀態(tài)為Q=0。QQ 5.2.1 鐘控R-S觸發(fā)器CPTSTRTQT例：已知同步R-S觸發(fā)器的輸入信號波形如圖所示，試畫出 、 的電壓波形。設觸發(fā)器的初始狀態(tài)為Q=0。QQ TQ1234567不定1 1置“0”01 0置“1”10 1保持Qn0 0功能Qn+15.2.1 鐘控R-S觸發(fā)器例：已知鐘控R-S觸發(fā)器的輸入信號波形如圖所示，試畫出 、 的電壓波形。設觸發(fā)器的初始狀態(tài)為Q=0。QQ 5.2.2 鐘控D觸發(fā)器（D鎖存器）一、電路結(jié)構(gòu)和邏輯功能 &Q&Q&DCPQn+1=D11CP置111置000功能Qn+1D5.2.2 鐘控D觸發(fā)器（D鎖存器）二、 狀態(tài)轉(zhuǎn)移表和狀態(tài)轉(zhuǎn)

13、移圖DQnQn+100001010111101D=1D0D1D=0Q5.2.2 鐘控D觸發(fā)器（D鎖存器）例CPDQQ不變不變不變不變不變不變置1置0置0置1置1置1置0置0三、波形圖5.2.3 鐘控J-K觸發(fā)器&Q&Q&JKCP一、電路結(jié)構(gòu)及其特征方程CP=15.2.3 鐘控J-K觸發(fā)器二、 狀態(tài)轉(zhuǎn)移表和狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖狀態(tài)轉(zhuǎn)移表JKQnQn+10000010100111001011101110100111001J=1 K=XJ=X K=1J=XK=0J=0 K=XQCP=15.2.3 鐘控J-K觸發(fā)器鐘控J-K觸發(fā)器激勵表01J=1 K=XJ=X K=1J=XK=0J=0 K=XQ Qn Qn+1

14、J K0 00 X0 11 X1 0X 11 1X 05.2.3 鐘控J-K觸發(fā)器三、波形圖QQCPJK不變置 0不變置 1不變翻轉(zhuǎn)不變不變不變置 1不變5.2.4 鐘控T觸發(fā)器 在數(shù)字電路中，凡在CP時鐘脈沖控制下，根據(jù)輸入信號T取值的不同，具有保持和翻轉(zhuǎn)功能的電路，即當T0時能保持狀態(tài)不變，T1時一定翻轉(zhuǎn)的電路，都稱為T觸發(fā)器。 T Qn Qn+1一、邏輯結(jié)構(gòu)二、功能表（CP=1）JKFF TFFJ=K=TT=0 保持原態(tài)T=1 翻轉(zhuǎn)0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 5.2.4 鐘控T觸發(fā)器三、特征方程四、狀態(tài)圖0T=01T=1T=0由功能表直接寫出：5.2.4 鐘控T觸發(fā)器

15、五、T觸發(fā)器的激勵表5.2.5 電位觸發(fā)方式的工作特性鐘控觸發(fā)器在基本觸發(fā)器的基礎上增加一個觸發(fā)導引電路。鐘控信號CP=0低電平期間，觸發(fā)器不接受輸入激勵信號，觸發(fā)器狀態(tài)保持不變。 鐘控信號CP=1高電平期間，觸發(fā)器接受輸入激勵信號，觸發(fā)器狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)移。這種鐘控方式稱為電位觸發(fā)方式。 5.2.5 電位觸發(fā)方式的工作特性2、空翻現(xiàn)象：若在CP=1期間，輸入信號發(fā)生多次變化，則觸發(fā)器的狀態(tài)也可能發(fā)生多次翻轉(zhuǎn)。這種在一個時鐘脈沖作用下，觸發(fā)器發(fā)生多次翻轉(zhuǎn)的現(xiàn)象稱為空翻。1、電平（位）觸發(fā)型：CP=1高電平期間，輸入信號R、S (J、K ，D ，T )起作用。3、抗干擾能力差，不能實現(xiàn)計數(shù)分頻功能。

16、CP=1期間 ，若輸入信號受到干擾，同樣會引起觸發(fā)器的干擾翻轉(zhuǎn)輸出。特別是當T=1和J=K=1時，Qn+1 =/Qn ,會發(fā)生多次翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象。不能實現(xiàn)計數(shù)分頻來一個CP翻轉(zhuǎn)一次。5.2.5 電位觸發(fā)方式的工作特性由于在CP=1期間，G3、G4門都是開著的，都能接收R、S信號，所以，如果在CP=1期間R、S發(fā)生多次變化，則觸發(fā)器的狀態(tài)也可能發(fā)生多次翻轉(zhuǎn)。在一個時鐘脈沖周期中，觸發(fā)器發(fā)生多次翻轉(zhuǎn)的現(xiàn)象叫做空翻。 有效翻轉(zhuǎn) 空翻5.2.5 電位觸發(fā)方式的工作特性避免多次翻轉(zhuǎn)的方法之一就是采用具有存儲功能的觸發(fā)導引電路。主從結(jié)構(gòu)式的觸發(fā)器就是這類觸發(fā)器。第5章 集成觸發(fā)器 引言5.1 基本觸發(fā)器5.2

17、鐘控觸發(fā)器5.3 主從觸發(fā)器5.4 邊沿觸發(fā)器5.3 主從觸發(fā)器5.3.1 主從觸發(fā)器基本原理5.3.2 主從J-K觸發(fā)器主觸發(fā)器的一次翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象5.3.3 主從J-K觸發(fā)器集成單元5.3.4 集成主從J-K觸發(fā)器的脈沖工作特性5.3.1 主從觸發(fā)器基本原理一、主從R-S觸發(fā)器二、主從J-K觸發(fā)器一、主從R-S觸發(fā)器由兩級同步R-S觸發(fā)器串聯(lián)組成。G1G4組成從觸發(fā)器，G5G8組成主觸發(fā)器。1電路結(jié)構(gòu)CP 與CP互補，使兩個觸發(fā)器工作在兩個不同的時區(qū)內(nèi)。一、主從R-S觸發(fā)器CP=0 , CP=1, Q=Qm2工作原理一、主從R-S觸發(fā)器CP上升沿和CP=1期間：主觸發(fā)器控制門G7、G8打開，接收

18、輸入信號R、S，有：10從觸發(fā)器控制門G3、G4封鎖，其狀態(tài)保持不變。（1）接收輸入信號過程CP=1 , CP=02工作原理一、主從R-S觸發(fā)器01CP下降沿到來時，主觸發(fā)器控制門G7、G8封鎖，在CP=1期間接收的內(nèi)容被存儲起來。CP下降沿到來時有效特性方程在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的值當然不可能改變。同時，從觸發(fā)器控制門G3、G4被打開，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)(翻轉(zhuǎn)) 。（2）輸出信號(翻轉(zhuǎn))過程一、主從R-S觸發(fā)器電路特點（1）主從R-S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直接控制的問題，具有

19、CP1期間接收輸入信號，CP下降沿到來時觸發(fā)翻轉(zhuǎn)的特點。（2）CP一旦變?yōu)?后，主觸發(fā)器被封鎖，其狀態(tài)不再受R、S影響，因此不會有空翻現(xiàn)象。 但其仍然存在著約束問題，即在CP1期間，輸入信號R和S不能同時為1。二、主從J-K觸發(fā)器主從R-S觸發(fā)器的缺點：使用時有約束條件 RS=01電路結(jié)構(gòu) 為此，將觸發(fā)器的兩個互補的輸出端信號通過兩根反饋線分別引到輸入端的G7、G8門，這樣，就構(gòu)成了J-K觸發(fā)器。二、主從J-K觸發(fā)器特征方程工作過程：CP下降沿到來時有效第一步：在CP=1時，主觸發(fā)器接收輸入信號，而從觸發(fā)器狀態(tài)不變。第二步：在時鐘CP的下降沿，將主觸發(fā)器的狀態(tài)傳送給從觸發(fā)器，主觸發(fā)器不接收數(shù)據(jù)

20、。 5.3.2 主從J-K觸發(fā)器主觸發(fā)器的一次翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象 在CP上升沿和CP=1期間，主觸發(fā)器的狀態(tài)只能改變一次，而不論J、K端發(fā)生了多少次變化。這稱為主觸發(fā)器的一次翻轉(zhuǎn)特性，也稱一次變化現(xiàn)象。5.3.2 主從J-K觸發(fā)器主觸發(fā)器的一次翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象CP=1期間觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程：與非門G5、 G6 、 G7 、 G8構(gòu)成主觸發(fā)器，它可以看成是電位觸發(fā)方式的鐘控R-S觸發(fā)器， 主觸發(fā)器狀態(tài)發(fā)生改變之前，即CP0時，CP=1時，方程（*）可改寫為，（*）5.3.2 主從J-K觸發(fā)器主觸發(fā)器的一次翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象CP=1時主觸發(fā)器的方程可改寫為，如果在CP由0正向跳變至1或CP=1期間，主觸發(fā)器接收輸入激勵信號

21、，發(fā)生了狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，即將上式代入（*），此后主觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程為（*）由方程（*）可見，一旦在CP1期間，主觸發(fā)器接收了輸入激勵信號，發(fā)生一次翻轉(zhuǎn)，主觸發(fā)器狀態(tài)就一直保持不變，也就不再隨輸入激勵信號J、K的變化而變化，這就是一次翻轉(zhuǎn)特性。5.3.2 主從J-K觸發(fā)器主觸發(fā)器的一次翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象0101011101101101001101由此看出，主從JK觸發(fā)器在CP=1期間，主觸發(fā)器只變化（翻轉(zhuǎn)）一次，這種現(xiàn)象稱為一次變化現(xiàn)象。例 已知主從J-K觸發(fā)器J、K的波形如圖所示，畫出輸出Q的波形圖（設初始狀態(tài)為0）。5.3.2 主從J-K觸發(fā)器主觸發(fā)器的一次翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象5.3.2 主從J-K觸發(fā)器主觸發(fā)器的一

22、次翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象設 ，如果在CP=1期間J、K發(fā)生了多次變化，如上圖所示。其中第一次變化發(fā)生在t1，此時J=K=1，從觸發(fā)器輸出Qn=0，因而R=KQn=0， ，主觸發(fā)器發(fā)生一次翻轉(zhuǎn)，即 。5.3.2 主從J-K觸發(fā)器主觸發(fā)器的一次翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象在t2瞬間，J=0, K=1, ， ，主觸發(fā)器狀態(tài)不變。由于CP=1期間Qn=0，圖中7門一直被封鎖，因此t3時刻K變化不起作用， 一直保持不變?yōu)?。當CP下降沿來到時，從觸發(fā)器的狀態(tài)為 。這就是一次翻轉(zhuǎn)情況，它和CP下降沿來到時，由當時的J、K值(J=0, K=1)所確定的狀態(tài)Qn+1=0不一致，即一次翻轉(zhuǎn)特性易使觸發(fā)器產(chǎn)生錯誤判斷，且易受干擾。 5.3.2 主

23、從J-K觸發(fā)器主觸發(fā)器的一次翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象5.3.2 主從J-K觸發(fā)器主觸發(fā)器的一次翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象主從J-K觸發(fā)器畫波形時應注意以下幾點：1)電路的觸發(fā)時刻為CP的下降沿，因而電路狀態(tài)的改變都應對著CP的下降沿處。2)在CP=1期間，若J、K無變化，根據(jù)CP下降沿時的J、K值來決定輸出Q即根據(jù)狀態(tài)方程來確定。5.3.2 主從J-K觸發(fā)器主觸發(fā)器的一次翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象3) 在CP=1期間，若J、K有變化應注意一次變化問題。若CP=1以前Q=0則J的變化將引起一次變化現(xiàn)象，使Q由0變?yōu)?；若CP=1以前Q=1則K的變化將引起一次變化現(xiàn)象，使Q由1變?yōu)?。 Qn Qn+1J K0 00 X0 11 X1 0X 11 1

24、X 05.3.2 主從J-K觸發(fā)器主觸發(fā)器的一次翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象4) CP=1以前Q=0和CP=1期間J的變化這兩個條件有一個不滿足或兩個條件都不滿足，則根據(jù)CP下降沿時的J、K值來決定輸出Q即根據(jù)狀態(tài)方程來確定。同樣CP=1以前Q=1和CP=1期間K的變化這兩個條件有一個不滿足或兩個條件都不滿足，則根據(jù)CP下降沿時的J、K值來決定輸出Q即根據(jù)狀態(tài)方程來確定。 Qn Qn+1J K0 00 X0 11 X1 0X 11 1X 05.3.2 主從J-K觸發(fā)器主觸發(fā)器的一次翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象例CPJKQCP=0，Q =1（初態(tài)）；CP 到達時，從觸發(fā)器的狀態(tài)：J=K=0，Q=1？CP=1期間，K受到干擾，窄脈沖如圖

25、；一次翻轉(zhuǎn)特性易使觸發(fā)器產(chǎn)生錯誤判斷，且易受干擾抗干擾情況Q主5.3.2 主從J-K觸發(fā)器主觸發(fā)器的一次翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象【例】主從J-K觸發(fā)器中，已知J、K和CP端的波形， Q的初始狀態(tài)為0，畫出Q端的波形。CPJKQ 在CP=1期間，若J、K有變化應注意一次變化問題。若Q=0則J的變化將引起一次變化現(xiàn)象，使Q由0變?yōu)?；若Q=1則K的變化將引起一次變化現(xiàn)象，使Q由1變?yōu)?。 5.3.3 主從J-K觸發(fā)器集成單元5.3.3 主從J-K觸發(fā)器集成單元雙極型主從JK觸發(fā)器集成單元 主從JK觸發(fā)器（1）由與或非門構(gòu)成主觸發(fā)器，代替了原來由與非門構(gòu)成的主觸發(fā)器；（2）從觸發(fā)器的觸發(fā)導引電路由兩個三極管T1和T

26、2構(gòu)成。5.3.3 主從J-K觸發(fā)器集成單元當 ， 時CP=0時，封鎖了門E和門H，因此主觸發(fā)器狀態(tài)維持不變。 三極管T1和T2的發(fā)射極為低電平，由于T1和T2導通起反相作用， T1集電極輸出T2集電極輸出 從觸發(fā)器的狀態(tài)從觸發(fā)器的狀態(tài)跟隨主觸發(fā)器狀態(tài)。 5.3.3 主從J-K觸發(fā)器集成單元當CP由0正向跳變至1后，在CP=1期間，此時，由于CP=1，解除了對門E和門H的封鎖，主觸發(fā)器接收輸入信號，發(fā)生狀態(tài)轉(zhuǎn)移。這是由兩個與或非門構(gòu)成的基本觸發(fā)器，具有J-K觸發(fā)器的邏輯功能。 三極管T1和T2的發(fā)射極為高電平，T1、T2均處于截止狀態(tài)，門A和門B輸入信號不會發(fā)生變化，從觸發(fā)器狀態(tài)保持不變。5.

27、3.3 主從J-K觸發(fā)器集成單元和 的作用：當 或 端加低電平或負脈沖作用時， 觸發(fā)器被直接置0或置1，觸發(fā)器狀態(tài)不受時鐘CP及激勵輸入信號J、K的影響。 端稱為異步置0端，或稱清除端 端稱為異步置1端，或稱置位端 5.3.3 主從J-K觸發(fā)器集成單元為了達到可靠地置0或置1的目的， 信號不僅要作用于從觸發(fā)器，還要同時作用于主觸發(fā)器。和5.3.3 主從J-K觸發(fā)器集成單元假設 、 由于封鎖了門A使同時封鎖了門E、F，這樣使而此時，使不論CP為何值，T2均截止，使得這樣與非門B輸入均為1，保證同理可分析，當 、 ，可以使觸發(fā)器可靠置1。 5.3.3 主從J-K觸發(fā)器集成單元主從JK觸發(fā)器功能表

28、5.3.3 主從J-K觸發(fā)器集成單元：延時翻轉(zhuǎn)之意主從J-K觸發(fā)器邏輯符號 5.3.3 主從J-K觸發(fā)器集成單元常用的主從觸發(fā)器有：單J-K主從觸發(fā)器 CT54H71/CT74H71、CT5472/CT7472、 CT54H72/CT74H72 ；雙J-K主從觸發(fā)器CT54107/CT74107、 CT54H78/CT74H78等5.3.3 主從J-K觸發(fā)器集成單元【例】主從J-K觸發(fā)器中，已知J、K和CP端的波形，Q初0，畫出Q端的波形。 Q5.3.4 集成主從J-K觸發(fā)器的脈沖工作特性2tpdtpdtpd2tpdRSQQ波形圖基本觸發(fā)器工作特性5.3.4 集成主從J-K觸發(fā)器的脈沖工作特性

29、在CP上升沿到達時，J、K信號已處于穩(wěn)定狀態(tài)，并且在CP1期間，J、K信號不發(fā)生變化；觸發(fā)器工作時，對時鐘及輸入激勵信號J、K的要求：（1）時鐘CP由0正向跳變至1及CP1的準備階段，要完成主觸發(fā)器狀態(tài)的正確轉(zhuǎn)移。因此要求：5.3.4 集成主從J-K觸發(fā)器的脈沖工作特性主觸發(fā)器狀態(tài)變化從CP上升沿開始至最后穩(wěn)定，需經(jīng)歷兩級與或非門的延遲時間。假設一級與或非門的延遲時間為1.4tpd（tpd 為與非門的平均延遲時間），因此為了使主觸發(fā)器能實現(xiàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)移，必須經(jīng)歷2.8tpd的時間，所以要求CP1持續(xù)期tCPH2.8tpd 。5.3.4 集成主從J-K觸發(fā)器的脈沖工作特性（2）CP由1負向跳變至0時

30、，在這一時刻從觸發(fā)器接受主觸發(fā)器的狀態(tài)。假設三極管T1和T2開關(guān)的延遲時間為0.5tpd ，因此，從CP由1負向跳變至0開始，至觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)移完成，需經(jīng)歷2.5tpd 時間，這就要求CP0的持續(xù)期tCPL2.5tpd 。在Cp0期間，主觸發(fā)器已被封鎖，所以J、K信號可以變化。5.3.4 集成主從J-K觸發(fā)器的脈沖工作特性（3）觸發(fā)器的工作頻率：為了保證觸發(fā)器可靠地發(fā)生狀態(tài)轉(zhuǎn)移，時鐘信號CP的最高工作頻率為必須指出，上述討論允許最高工作頻率時，未考慮負載電容的影響。 5.3.4 集成主從J-K觸發(fā)器的脈沖工作特性（4）由于主從JK觸發(fā)器主觸發(fā)器有一次翻轉(zhuǎn)特性，為了提高抗干擾能力，在滿足對tCPH

31、要求的條件下，盡可能使CP1的持續(xù)時間縮短，采用窄脈沖觸發(fā)。主從JK觸發(fā)器是一種脈沖觸發(fā)方式，而狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)移時刻發(fā)生在CP的下降沿時刻。為了說明這一特點，有時將觸發(fā)器狀態(tài)方程寫成 第5章 集成觸發(fā)器 引言5.1 基本觸發(fā)器5.2 鐘控觸發(fā)器5. 3 主從觸發(fā)器5.4 邊沿觸發(fā)器5.4 邊沿觸發(fā)器主從觸發(fā)器可以有效克服鐘控觸發(fā)器的空翻現(xiàn)象，但主從觸發(fā)器還存在一次翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象，降低了抗干擾能力。邊沿觸發(fā)器：只有在CP的上升沿（前沿）或下降沿（后沿）時刻才對輸入信號響應（不管CP=1的時間有多長）。在CP=0、CP=1期間，輸入信號變化不會引起觸發(fā)器狀態(tài)的變化。因此觸發(fā)器不但克服了空翻現(xiàn)象，而且大大的提

32、高了抗干擾能力，工作更為可靠。5.4 邊沿觸發(fā)器邊沿觸發(fā)方式的觸發(fā)器有兩種類型：一種是維持-阻塞式觸發(fā)器，它是利用直流反饋來維持翻轉(zhuǎn)后的新狀態(tài)，阻塞觸發(fā)器在同一時鐘內(nèi)再次產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)；另一種是邊沿觸發(fā)器，它是利用觸發(fā)器內(nèi)部邏輯門之間延遲時間的不同，使觸發(fā)器只在約定時鐘跳變時才接收輸入信號。5.4 邊沿觸發(fā)器5.4.1 維持阻塞觸發(fā)器5.4.2 下降沿觸發(fā)的邊沿觸發(fā)器5.4.3 CMOS傳輸門構(gòu)成的邊沿觸發(fā)器5.4.1 維持阻塞觸發(fā)器1.維持阻塞觸發(fā)器基本工作原理2.維持阻塞D觸發(fā)器3.維持阻塞D觸發(fā)器的脈沖工作特性1.維持阻塞觸發(fā)器基本工作原理維持-阻塞R-S觸發(fā)器 1.維持阻塞觸發(fā)器基本工作原理

33、電路在鐘控R-S觸發(fā)器基礎上，增加了置0、置1維持和置0、置1阻塞4條線。如果取掉這4條線，A、B、C、E 4個與非門構(gòu)成的就是鐘控R-S觸發(fā)器，由于增加了這4條連線，使得該觸發(fā)器僅在CP信號由0變到1的上跳沿時刻才發(fā)生狀態(tài)轉(zhuǎn)移，而在其余時間觸發(fā)器狀態(tài)均保持不變。 1.維持阻塞觸發(fā)器基本工作原理分析維持、阻塞線的作用假設CP=0時，S=0，R=1。由于CP=0，使 ，觸發(fā)器狀態(tài)保持不變，而此時，門F輸出a=0，門G輸出b=1。 1.維持阻塞觸發(fā)器基本工作原理當CP由0正向跳變至1時，由于a=0， 門C輸出 門E輸出 有三個作用：（1）將觸發(fā)器置1，使得Q=1；（2）通過置0阻塞線反饋至門C輸入

34、端，封鎖了門C，不論a如何變化，均使 ，阻塞了將觸發(fā)器置0； （3）通過置1維持線反饋至門G輸入端，使b=1，這樣就維持了 ，維持了置1的功能。 1.維持阻塞觸發(fā)器基本工作原理由于置0阻塞線和置1維持線的作用，在CP=1期間，觸發(fā)器狀態(tài)不會再發(fā)生變化。 當CP由1負向跳變至0及CP=0期間，觸發(fā)器狀態(tài)也不會發(fā)生變化。 由于 、1.維持阻塞觸發(fā)器基本工作原理同理可分析假設CP=0時，S=1，R=0， 門F輸出a1，門G輸出b0， 當CP由0正向跳變至1時， 由于b=0，使門C輸出1.維持阻塞觸發(fā)器基本工作原理（1）將觸發(fā)器置0；作用阻塞觸發(fā)器置1（2）通過置1阻塞線使置0（3）通過置0維持線使a

35、=1維持1.維持阻塞觸發(fā)器基本工作原理由于維持-阻塞的作用，使得該觸發(fā)器僅在CP信號由0變到1的上升沿時刻才發(fā)生狀態(tài)轉(zhuǎn)移，而在其余時間觸發(fā)器狀態(tài)均保持不變，是時鐘CP的上升沿觸發(fā)。 2.維持阻塞D觸發(fā)器2.維持阻塞D觸發(fā)器當 、 時， 封鎖門F使a=1， 封鎖門E，使 ，這樣保證觸發(fā)器可靠置0； 當 、 時， 封鎖門G使b=1， 在CP=1時，使， 從而使，保證觸發(fā)器可靠置1。 2.維持阻塞D觸發(fā)器當、時， 如果CP=0，則觸發(fā)器狀態(tài)保持不變， ， CP由0正向跳變至1時， ，。 則觸發(fā)器狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)移 實現(xiàn)D觸發(fā)器的邏輯功能。 2.維持阻塞D觸發(fā)器010觸發(fā)器直接置“0”101觸發(fā)器直接置“1

36、”觸發(fā)器正常工作不允許出現(xiàn)置0、置1輸入約束條件：2.維持阻塞D觸發(fā)器分析結(jié)論：維持阻塞D觸發(fā)器是在CP脈沖的前沿翻轉(zhuǎn)。觸發(fā)器的狀態(tài)只取決于CP脈沖到來前一瞬間輸入信號D的狀態(tài)。在CP上跳沿到來時：Qn+1=D在CP=1期間，如果輸入信號發(fā)生變化，由于維持阻塞線的作用，對觸發(fā)器狀態(tài)無影響。2.維持阻塞D觸發(fā)器維持阻塞D觸發(fā)器邏輯符號及功能表:2.維持阻塞D觸發(fā)器維持阻塞D觸發(fā)器邏輯符號及功能表:CPDQn+101XX010XX111001111特征方程：2.維持阻塞D觸發(fā)器例： 已知維持-阻塞D觸發(fā)器的輸入波形，畫出輸出波形圖初態(tài)為0 。解：在波形圖時，應注意以下兩點：（1）觸發(fā)器的觸發(fā)翻轉(zhuǎn)發(fā)

37、生在CP的上升沿。（2）判斷觸發(fā)器次態(tài)的依據(jù)是CP上升沿前一瞬間輸入端D的狀態(tài)。2.維持阻塞D觸發(fā)器2、工作波形CPDQCP=0、CP=1期間觸發(fā)器狀態(tài)不變。只有CP到來Q隨D變化而改變。初態(tài)為02.維持阻塞D觸發(fā)器練習：初態(tài)為03.維持阻塞D觸發(fā)器的脈沖工作特性維持-阻塞D觸發(fā)器的工作分兩個階段，在CP=0時，為準備階段；CP由0至1正向跳變時刻為狀態(tài)轉(zhuǎn)移階段。3.維持阻塞D觸發(fā)器的脈沖工作特性為了使維持-阻塞D觸發(fā)器能可靠工作，要求：（1）在CP由0正向跳變至1之前，門F和G輸出端a和b應建立起穩(wěn)定狀態(tài)。由于a和b穩(wěn)定狀態(tài)的建立需要經(jīng)歷兩個與非門的延遲時間，這段時間稱為建立時間tset，t

38、set=2tpd 。在這段時間內(nèi)要求輸入激勵信號D不能發(fā)生變化，所以CP=0的持續(xù)時間應滿足tCPL tset=2tpd 。 3.維持阻塞D觸發(fā)器的脈沖工作特性（2）在CP由0正向跳變至1時，脈沖上升沿到達后，要達到維持-阻塞作用， 這需要經(jīng)歷一個與非門延遲時間。 必須使 或由1變?yōu)? 在這段時間內(nèi)，輸入激勵D也不能發(fā)生變化，將這段時間稱為保持時間th，th=tpd。 3.維持阻塞D觸發(fā)器的脈沖工作特性（3）從CP由0正向跳變至1開始，直至觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)移完成穩(wěn)定于新的狀態(tài)， 需要經(jīng)歷 或 信號的建立及經(jīng)歷基本觸發(fā)器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)時間，這樣一共需要經(jīng)歷3tpd的時間，因此要求CP=1的維持時間必須大于

39、3tpd，即tCPH3tpd。 3.維持阻塞D觸發(fā)器的脈沖工作特性（4）為了使維持-阻塞D觸發(fā)器穩(wěn)定可靠地工作，CP脈沖的工作頻率應滿足3.維持阻塞D觸發(fā)器的脈沖工作特性在CP由0至1上升沿達到之前2tpd時間內(nèi)和前沿到達之后tpd時間內(nèi)，D輸入信號不能發(fā)生變化，即在這段時間內(nèi)，對D信號敏感。在其余時間內(nèi)，輸入信號D的變化對觸發(fā)器狀態(tài)不會產(chǎn)生影響，因此，邊沿觸發(fā)器的維持-阻塞觸發(fā)器比主從觸發(fā)器抗干擾性強。 5.4.2 下降沿觸發(fā)的邊沿觸發(fā)器5.4.2 下降沿觸發(fā)的邊沿觸發(fā)器1、后沿觸發(fā)JK觸發(fā)器功能表及邏輯符號CPJKQn+101XXX010XXX1110011010111011111 CP=

40、0及CP=1期間觸發(fā)器狀態(tài)維持不變，只有CP到來，觸發(fā)器的狀態(tài)只取決于CP脈沖到來前一瞬間輸入信號JK的狀態(tài)。5.4.2 下降沿觸發(fā)的邊沿觸發(fā)器2、特征方程及工作波形JKQCP初態(tài)為15.4.2 下降沿觸發(fā)的邊沿觸發(fā)器 練習： 設后沿觸發(fā)JK觸發(fā)器的初始狀態(tài)為0，CP、J、K信號如圖所示，試畫出觸發(fā)器Q端的波形。JCPK5.4.2 下降沿觸發(fā)的邊沿觸發(fā)器對于維持-阻塞觸發(fā)器：在CP信號的到來前一個極短的時間內(nèi)，外部激勵信號已取樣進入觸發(fā)器，當CP到來，取樣信號逐級傳輸引起觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)移，與此同時，維持阻塞邏輯立即起作用，隔離了外部激勵信號。即正跳轉(zhuǎn)移對于邊沿型觸發(fā)器：狀態(tài)僅在CP信號的或到來時

41、刻進行轉(zhuǎn)移，而狀態(tài)的變化則取決于CP邊沿到來前一瞬間對外部激勵信號的取樣值。事實上維持阻塞型觸發(fā)器是一種正邊沿觸發(fā)器。5.4.2 下降沿觸發(fā)的邊沿觸發(fā)器畫波形圖5.4.3 CMOS傳輸門構(gòu)成的邊沿觸發(fā)器CMOS傳輸門基本觸發(fā)器5.4.3 CMOS傳輸門構(gòu)成的邊沿觸發(fā)器由兩個傳輸門TG1、TG2和或非門相連，構(gòu)成基本觸發(fā)器。 傳輸門TG1導通，TG2關(guān)斷，觸發(fā)器接收輸入激勵信號D， CP=0，時，當使，Q=D。 5.4.3 CMOS傳輸門構(gòu)成的邊沿觸發(fā)器當CP=1、時， 傳輸門TG1關(guān)斷，TG2導通，觸發(fā)器的狀態(tài)保持不變，將CP=0時接收到的信號存儲起來?；居|發(fā)器屬于電位觸發(fā)方式，CP低電平有效。 5.4.3 CMOS傳輸門構(gòu)成的邊沿觸發(fā)器CMOS傳輸門構(gòu)成的D觸發(fā)器5.4.3 CMOS傳輸門構(gòu)成的邊沿觸發(fā)器CMOS傳輸門構(gòu)成的J-