数字电路(第四章触发器)
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同步式触发器——电平触发方式,一般高电平触发; 维持阻塞触发器——边沿触发方式,一般上升沿触发;
边沿触发器——边沿触发方式,一般下降沿触发;
主从触发器——主从触发方式。
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时钟输入CP: 时钟脉冲输入端,通常输入周期性时钟脉冲。
数据输入端:
又叫控制输入端。四种触发器:SR—S,R;D—D; JK—J,K;T—T。 初态Qn: 可称现态,某个时钟脉冲作用前触发器状态。
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主从式JK触发器
Q
&1
Q
&2 &4
R'
从触发器
&3
S' Q'
Q'
&5 &7
J
&6
1
CP
主触发器
&8
K
CP
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主、从触发器都是电平触发的同步式触发器 主从触发器在一个时间脉冲(CP)作用下,工作 过程分两个阶段(双拍工作方式)。
1)CP=1,主触发器接收控制信号J、K,状态反映 在 Q' 和 Q' 上, CP = 0 从触发器被封锁,保持原来状态。 2)在CP下降沿(负跳变时刻),从触发器向主触发器看齐。 负跳变时,主触发器被封锁,保持原状态不变。此时,从 触发器封锁被解除取与主触发器一致的状态。
次态Qn+1:某个时钟作用后触发器的状态。(新状态)
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描述时钟触发器逻辑功能时,采用四种方式:
功能真值表:(表格形式) 在一定控制输入下,在时钟脉冲作用前后,初态向次态转 化的规律(状态转换真值表) 激励表:(表格形式)
在时钟脉冲作用下,实现一定的状态转换(Qn—Qn+1),应 有怎样的控制输入条件。
2)根据不同的输入信号可以置成1或0状态。
2
触发器的种类:
根据触发器电路结构形式分类:
基本RS触发器;
同步触发器;
主从触发器;
维持阻塞触发器;
边沿触发器
3
根据触发器逻辑功能不同分类:
RS触发器;
JK触发器;
T触发器;
D触发器; 根据数据存取原理不同触发器还可以分为:
静态触发器(本章介绍); 动态触发器
Q
受干扰,产生误动作
t
如何克服“空翻”
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Q
受干扰,产生误动作
t
同步式触发器为电平触发(高电平触发)
空翻——触发器的输出不能严格按时钟脉冲节拍 动作(同步式触发器的缺点)。 同步式D、JK、T触发器同样会出现“空翻”。
T触发器空翻特别严重。当T=1,Qn+1= 电平期间,Q不断在0、1之间变换。 同步式T、JK触发器根本不能使用。
状态图:(图形方式) 在CP作用下,状态变化与控制输入之间的关系。 特性方程:(代数方程式形式) 在CP作用下,Qn+1与控制输入及Qn之间的逻辑关系。
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4-3-1 同步式触发器
(1)同步RS触发器
所谓同步,是触发器的动作与时钟同步
Q
Q
Q
Q
&
SD
&
RD
1S
CP
1R
&
S
CP
&
CP
R
17
同步RS触发器
R
CP
36
主从RS触发器真值表
CP ×
S × 0 0 1 1 0 0 1 1
R × 0 0 0 0 1 1 1 1
Qn × 0 1 0 1 0 1 0 1
Q n +1 Qn 0 1 1 1 0 0 1* 1*
CP=1,主触发器开, 从触发器封锁; CP下降沿(10)主 封锁,从根据主相同 状态翻转。
保持原状态;
CP=1,G3,G4开通 S、R信号反相后加到 基本RS触发器上。 约束条件:SR=0
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*CP回到低电平后状态不定
特性方程:次态(Q n+1)和数据输入(S、R)、 初态(Qn)的关系。
Qn+1 = Qn SR + QnSR + QnSR
Qn+1
SR 00 Qn 0 0
S
01 0 0
40
CP
1
2
3
4
5
J
K
Q'
保持
保持
保持
保持
Q
保持 看齐 保持 看齐 保持 看齐 保持 看齐 保持
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通过时序图,我们看到:
在CP高电平期间,主触发器接收控制输入信号, 并改变状态;在CP下降沿,从触发器向主触发 器看齐。
在一个时钟脉冲作用下,从触发器最多改变一次, 克服了“空翻”现象。
42
主从JK触发器真值表
11
× ×
10
1 1
1
1
特性方程:
Qn+1 = S + RQn SR = (约束条件) 0
19
RQn
激励表:在时钟脉冲作用下,
实现一定的状态转换 Qn →Qn+1 应有怎样的控制输入条件。
SR触发器激励表
Q →Q 0 →0 0 →1 1 →0 1 →1
n
n +1
S 0 1 0 ×
R × 0 1 0
46
CP
J
K
Q=1,主触发器接受置0 信号。 Q=0,主触发器不接受置 0信号。
Q
Q
47
4-4 时钟触发器的直接置位和直接复位
在CP=0时进行状态预置。
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(2)同步式D触发器
Q
Q
D触发器特性表
真值表
&
&
&
CP
&
D 0 0 1 1
Q 0 1 0 1
n
Q n+1 0 0 1 1
说明 Qn+1 = 0 Qn+1 = 1
D
1
CP=0,触发器保持原状态不变;
CP=1,触发器根据输入信号D进行动作。
避免了RS触发器R=S=1时,次态不定的情况。
SD 0 0 1 1 0 0 1 1
RD 0 0 0 0 1 1 1 1
Qn 0 1 0 1 0 1 0 1
Q n +1 0 1 1 1 0 0 0* 0*
*输入端1同时消失,状态不定 7
SD=0,RD=1,Q=0; RD消失(由1回0),由于 Q = 1 加至G1,电路 0状态得以保持。
SD=RD=0,电路维持原来状态不变。
一个CP周期,触发器
输出端变化一次。
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*CP回到低电平后,输出状态不定。
主从触发器在一个时钟周期,输出状态只改变一次。 主触发器本身是同步RS触发器。所以,在CP=1期间, 主触发器输出状态仍然随S、R状态的变化多次改变。 S=R=1,是触发器禁止状态。 遵循约束条件:SR=0。 如何使得即使S=R=1的情况下, 触发器的次态也是确定的。
0
0
1 1 1
0
T触发器状态转换图
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同步RS触发器动作特点
CP=1情况下,S、R信号都可以加到基本RS触发器上。 都将引起输出端状态的变化。 电路的抗干扰能力比较差。
29
CP
书上例题(例4.2.2)
t
S
干扰脉冲 这种干扰引起触发器翻转,
t 我们称之为“空翻”。
R
触发器的输出不能严格按
t 时钟节拍动作进行。
第四章 触发器
数字电路另一种基本逻辑单元触发器
各类触发器电路结构,以及由于电路结构不同 所表现出的动作特点。
从功能上对触发器进行分类,说明触发器的电 路结构和逻辑功能的区别以及两者之间的关系。
1
4-1
概述
触发器:能够存储(记忆)1位二值 信号的基本单元电路。 触发器必须具备两个基本特点:
1)具有两个能自行保持的稳定状态,用来表 示逻辑1和0,或二进制数1和0; 所谓“稳定”状态,是指没有外界信号作用时, 触发器电路中的电流、电压均维持恒定的数值。
4
4-2
基本RS触发器
1)电路结构与工作原理
VO1
输出VO1随VI1变化而变化,VI1消失, VO1状态不定。
≥ 1
VI1
基本或非门
5
Q
≥ 1
Q
≥ 1
或非门组成的基本RS触发器
RD
SD
Q和Q:触发器输出端;
Q
Q
Q = 1, Q = 0 ,触发器1状态; Q = 0, Q = 1 ,触发器0状态;
Q
Q
T触发器真值表
&
SD
&
RD
反 馈 线
&
CP
&
T 0 0 1 1
Qn 0 1 0 1
Q n +1 0 1 1 0
说明
Qn+1 = Qn Q
n +1
=Q
n
特性方程:
J=K
T
Q
n +1
= TQ + TQ
n
n
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T触发器激励表
Qn →Qn+1 0 →0 0 →1 1 →0 1 →1
T 0 1 1 0
T
CP ×
J × 0 0 1 1 0 0 1 1
K × 0 0 0 0 1 1 1 1
Qn × 0 1 0 1 0 1 0 1
Q Qn 0 1 1 1 0 0 1 0
n +1
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CP
J
K
Q
Q
44
主从触发器动作特点: 1)触发器翻转分两步动作:
第一步,在CP=1期间,主触发器接收输入端信 号,被置成相应的状态,从触发器不动;