1、河南工業大學電氣學院第第5 5章章 觸發器觸發器5.1.15.1.1或非門實現的或非門實現的SR鎖存器鎖存器與與河南工業大學電氣學院MSI組合邏輯電路的分析的特點？步驟？MSI組合邏輯電路的設計特點？步驟？用譯碼器、數據選擇器實現組合邏輯電路編碼器、譯碼器、數據選擇器的擴展2022-4-83觸發器是構成時序邏輯電路的基本單元電路。觸發器具有記憶功能，能存儲一位二進制數碼。觸發器有三個基本特性： （1）有兩個穩態，可分別表示二進制數碼0和1，無外觸發時可維持穩態； （2）外觸發下，兩個穩態可相互轉換（稱翻轉）； （3）有兩個互補輸出端。 河南工業大學電氣學院按按結結構構可可分分為為SR鎖存器鎖存

2、器邊沿觸發觸發器邊沿觸發觸發器電平觸發的觸發器電平觸發的觸發器脈沖觸發的觸發器脈沖觸發的觸發器觸發器分類觸發器分類按按邏邏輯輯功功能能可可分分為為SR觸發器觸發器 JK觸發器觸發器 D觸發器觸發器 T和和T觸發器觸發器 河南工業大學電氣學院5.1 觸發器的電路結構與動作特點觸發器的電路結構與動作特點一、一、SR鎖存器鎖存器1.或非門構成或非門構成RD Reset直接復位端直接復位端(置置0端）端）SD Set直接置位端直接置位端(置置1端）端）（基本（基本RS觸發器）觸發器）河南工業大學電氣學院或非門組成的基本或非門組成的基本RS觸發器的特性表觸發器的特性表0000111100河南工業大學電氣

3、學院或非門組成的基本或非門組成的基本RS觸發器的特性表觸發器的特性表01001河南工業大學電氣學院或非門組成的基本或非門組成的基本RS觸發器的特性表觸發器的特性表10001河南工業大學電氣學院或非門組成的基本或非門組成的基本RS觸發器的特性表觸發器的特性表11000000當當SD、RD同時撤去時，輸出端同時撤去時，輸出端Q和和Q狀態不定。狀態不定。?設計電路時此種情況應避免設計電路時此種情況應避免河南工業大學電氣學院與非門組成的基本RS觸發器 （a） 邏輯電路 （b）邏輯符號 1狀態：Q1 Q 0 0狀態：Q0 Q 1Reset為置0端（或復位端） Set為置1端（或置位端）非號“”：表示低電

4、平有效表 示 低 電平有效電路組成及邏輯符號 2、與非門實現的、與非門實現的SR鎖存器鎖存器 河南工業大學電氣學院與非門組成的基本與非門組成的基本RSRS觸發器的特性表觸發器的特性表1100111010河南工業大學電氣學院與非門組成的基本與非門組成的基本RS觸發器的特性表觸發器的特性表011100河南工業大學電氣學院與非門組成的基本與非門組成的基本RS觸發器的特性表觸發器的特性表101100河南工業大學電氣學院與非門組成的基本與非門組成的基本RS觸發器的特性表觸發器的特性表00111111?當當SD、RD同時撤去時，輸出端同時撤去時，輸出端Q和和Q狀態不定。狀態不定。設計電路時此種情況應避免設

5、計電路時此種情況應避免仿真仿真 河南工業大學電氣學院例例100111001110101101001110101100011河南工業大學電氣學院 應用舉例應用舉例 利用RS鎖存器的記憶功能消除機械開關振動引起的干擾脈沖。 機械開關 （a）電路 (b)輸出電壓波形2022-4-817利用RS鎖存器消除機械開關振動的影響（a）電路 （b）電壓波形河南工業大學電氣學院5.25.2電平觸發的觸發器電平觸發的觸發器( (同步觸發器同步觸發器) )5.2.15.2.1 同步同步RS觸發器觸發器5.2.25.2.2 同步同步D觸發器觸發器5.2.3 5.2.3 脈沖觸發的觸發器脈沖觸發的觸發器5.2.45.2

6、.4 邊沿邊沿D觸發器觸發器 河南工業大學電氣學院鎖存器有什么特點？請畫出與非門實現的鎖存器的電路圖。請列出鎖存器的功能表。什么叫現態？次態？RS鎖存器的觸發方式？2022-4-820 RS鎖存器的觸發方式（動作特點）：邏輯電平直接觸發。（由輸入信號直接控制） 在實際工作中，要求觸發器按統一的節拍進行狀態更新。措施： 同步觸發器（時鐘觸發器或鐘控觸發器）：具有時鐘脈沖CLK控制的觸發器。該觸發器狀態的改變與時鐘脈沖同步。 CLK：控制時序電路工作節奏的固定頻率的脈沖信號，一般是矩形波。 同步觸發器的狀態更新時刻：受CLK輸入控制。 觸發器更新為何種狀態：由觸發輸入信號決定。河南工業大學電氣學院

7、5.2.15.2.1 同步同步RS觸發器觸發器1.電路組成及邏輯符號同步RS觸發器 （a） 邏輯電路 （b）邏輯符號 在CLK=0期間，G3、G4被封鎖，觸發器狀態不變。在CLK=1期間，由R和S端信號決定觸發器的輸出狀態。結論：觸發器的動作時間是由時鐘脈沖CLK控制的。 觸發方式：電平觸發方式 只有CLK=1時（高電平有效），觸發器的狀態才由輸入信號R和S來決定。 河南工業大學電氣學院2. 工作原理(仿真運行圖)3. 功能表（在CLK=1期間有效）現態：CLK脈沖作用前觸發器的原狀態，用Q表示；次態：CLK脈沖作用后觸發器的新狀態，用Q*表示。 同步RS觸發器功能表R為高電平有效觸發 S為高

8、電平有效觸發 R、S不允許同時有效仿真仿真 河南工業大學電氣學院4. 工作波形（又稱為時序圖， ） 同步RS觸發器的時序圖 仿真仿真 河南工業大學電氣學院5.同步觸發器的空翻同步觸發器在一個CLK脈沖作用后，出現兩次或兩次以上翻轉的現象稱為空翻。同步RS觸發器的空翻現象 下面介紹幾種能克服空翻的觸發器。仿真仿真 河南工業大學電氣學院帶異步置位、復位端的電平觸發帶異步置位、復位端的電平觸發SR觸發器觸發器異步置位端（低異步置位端（低電平有效）電平有效）異步復位端（低異步復位端（低電平有效）電平有效）河南工業大學電氣學院5.2.2 同步D觸發器當CLK=1時，Q*=D同步D觸發器功能表河南工業大學

9、電氣學院例例1：Q*=D河南工業大學電氣學院5.2.35.2.3 脈沖觸發的觸發器脈沖觸發的觸發器1.主從RS觸發器電路組成及邏輯符號 主從RS觸發器 （a） 邏輯電路 （b）邏輯符號 主觸發器：同步RS觸發器，其狀態由輸入信號決定 從觸發器：同步RS觸發器，其狀態由主觸發器的狀態決定 表 示 主 從觸發方式 表示觸發器靠CLK下降沿觸發 河南工業大學電氣學院2. 工作原理（1）當CLK=1時，從觸發器的輸出狀態保持不變，主觸發器的輸出狀態由R和S來決定。（2）當CLK由1跳到0時（或稱CP脈沖下降沿到來時），主觸發器的輸出狀態保持不變，從觸發器的輸出狀態由主觸發器的狀態決定。此時，由于CLK

10、=0，輸入信號R和S被封鎖。 可知，主從觸發器分兩步工作：第一步，CLK=1期間，主觸發器的輸出狀態由輸入信號R和S的狀態確定，從觸發器的輸出狀態保持不變。第二步，當CLK從1變為0時，主觸發器的輸出狀態送入從觸發器中，從觸發器的輸出狀態由主觸發器當時的狀態決定。在CLK=0期間，由于主觸發器的輸出狀態保持不變，因而受其控制的從觸發器的狀態也保持不變。 觸發方式：主從觸發方式（CLK下降沿有效）。主從觸發器狀態的更新只發生在CLK脈沖的下降沿，觸發器的新狀態由CLK脈沖下降沿到來之前的R、S信號決定。 優點：克服了空翻，提高了工作的可靠性。 河南工業大學電氣學院3. 功能表（只在CLK從1變為

11、0時有效）主從RS觸發器功能表 S和R為高電平有效觸發 功能與同步RS觸發器完全相同 。河南工業大學電氣學院4. 工作波形（又稱為時序圖， ） 圖4-10主從RS觸發器的時序圖 河南工業大學電氣學院2.主從主從JK觸發器觸發器也是確定的的情況下，即使出現觸發器為解除約束主從*1QRSJKKQRQJS 河南工業大學電氣學院J=1 K=0時，時，CLK1期間主觸發器置期間主觸發器置1；CLK下降沿到達時，從觸發器置下降沿到達時，從觸發器置1，Q*=1。1011KQRQJS 河南工業大學電氣學院01J=0 K=1時，時，CLK1期間主觸發器置期間主觸發器置0；CLK下降沿到達時，從觸發器置下降沿到達

12、時，從觸發器置0，Q*=0。00河南工業大學電氣學院00J=0 K=0時，觸發器保持原來狀態不變，時，觸發器保持原來狀態不變， Q*=Q。河南工業大學電氣學院11J=1 K=1時，時，Q=0,G7 輸出輸出0，主觸發器置，主觸發器置1，CLK,Q*=1；Q=1,G8 輸出輸出0，主觸發器置，主觸發器置0，CLK,Q*=0。Q*=Q河南工業大學電氣學院JK觸發器的特性表觸發器的特性表河南工業大學電氣學院 具有多具有多輸入端的主輸入端的主從從JK觸發器，觸發器，輸入端輸入端J1和和J2、K1和和K2是與的關系。是與的關系。河南工業大學電氣學院集成主從集成主從JK觸發器觸發器321KKKK 321J

13、JJJ 低電平有效低電平有效CP下降沿觸發河南工業大學電氣學院CLKJKQQOOOOOttttt河南工業大學電氣學院例例2：河南工業大學電氣學院脈沖觸發方式的動作特點脈沖觸發方式的動作特點: （1）觸發器翻轉分）觸發器翻轉分兩步動作兩步動作：第一步，在第一步，在 CLK1期間主觸發器接收輸入端信號，被置期間主觸發器接收輸入端信號，被置成相應的狀態，從觸發器不變；成相應的狀態，從觸發器不變；第二步，第二步，CLK下降沿到來時從觸發器按照主觸發器的狀下降沿到來時從觸發器按照主觸發器的狀態翻轉，輸出端態翻轉，輸出端Q和和Q的狀態改變發生在的狀態改變發生在CLK下降沿。下降沿。（2）在）在CLK=1的

14、全部時間里輸入信號都將對主觸發器起的全部時間里輸入信號都將對主觸發器起控制作用。控制作用。河南工業大學電氣學院例例3：01第二個第二個CLK1期間，期間，Q=1,J=0,K=1,主觸主觸發器被置發器被置0；雖然；雖然CLK下降沿到達時下降沿到達時又回到又回到K=0,但從觸但從觸發器輸出發器輸出Q*=0.011第三個第三個CLK=1期間，期間，Q=0，J=K=1,主觸發主觸發器被置器被置1，雖然，雖然CLK下降沿到達時又回到下降沿到達時又回到J=0,從觸發器保持輸從觸發器保持輸出出Q*=1。河南工業大學電氣學院5.2.45.2.4 COMS邊沿邊沿D觸發器觸發器 1.電路組成及邏輯符號CMOS邊

15、沿D觸發器 （a） 邏輯電路 （b）邏輯符號 邊沿觸發器：靠CLK脈沖上升沿或下降沿進行觸發。正邊沿觸發器：靠CLK脈沖上升沿觸發。負邊沿觸發器：靠CLK脈沖下降沿觸發。觸發方式：邊沿觸發方式。可提高觸發器工作的可靠性，增強抗干擾能力。 河南工業大學電氣學院2. 工作原理（1）當CLK=0時，CLK1=1、CLK2=0，FF1工作，G1=D。FF2保持原態。河南工業大學電氣學院 （2）當CLK由0跳變到1時，CLK1=0、CLK2=1,G1保持，FF2工作，Q=G1。河南工業大學電氣學院可知，工作過程分為兩步：第一步，CLK=0時，FF1接收D的信號，并有G1=D，而FF2是維持原來的狀態不變

16、。第二步，CLK從0變為1，FF1的狀態送入FF2，使Q =G1。在CLK=1期間，輸入信號不能進入FF1。 觸發方式：邊沿觸發方式（CLK上升沿有效）。該觸發器是靠CLK上升沿沿觸發的，觸發器的新狀態由CLK脈沖上升沿到來之前輸入信號D的狀態決定。 河南工業大學電氣學院3. 功能表（只在CLK上升沿有效 ）CMOS邊沿D觸發器的功能表 河南工業大學電氣學院帶異步置位帶異步置位 、復位端的、復位端的CMOS邊沿觸發邊沿觸發D觸發器觸發器異步置位端（高異步置位端（高電平有效）電平有效）異步復位端（高異步復位端（高電平有效）電平有效）河南工業大學電氣學院2.維持阻塞邊沿觸發器維持阻塞邊沿觸發器多輸

17、入端多輸入端上升沿觸發上升沿觸發低電平有效低電平有效河南工業大學電氣學院3.利用門電路傳輸延遲時間的邊沿觸發器利用門電路傳輸延遲時間的邊沿觸發器下降沿觸發下降沿觸發特性表特性表河南工業大學電氣學院邊沿觸發器動作特點邊沿觸發器動作特點: 觸發器的次態僅僅取決于時鐘信號的上觸發器的次態僅僅取決于時鐘信號的上升沿（下降沿）到達時輸入的邏輯狀態，而升沿（下降沿）到達時輸入的邏輯狀態，而在這以前或以后，輸入信號的變化對觸發器在這以前或以后，輸入信號的變化對觸發器輸出的狀態沒有影響。輸出的狀態沒有影響。 邊沿觸發器有效地提高了觸發器的邊沿觸發器有效地提高了觸發器的抗干擾能力抗干擾能力，因而也提高了電路的工

18、作因而也提高了電路的工作可靠性可靠性。河南工業大學電氣學院集成邊沿集成邊沿D觸發器觸發器：CC4013的異步輸入端RD和SD為高電平有效。CP上升沿觸發河南工業大學電氣學院集成邊沿集成邊沿JK觸發器觸發器74LS112為CP下降沿觸發。CC4027為CP上升沿觸發，且其異步輸入端RD和SD為高電平有效。河南工業大學電氣學院5.3 5.3 觸發器的邏輯功能觸發器的邏輯功能5.3.15.3.1 RS觸發器觸發器5.3.25.3.2 D觸發器觸發器5.3.35.3.3 JK觸發器觸發器 5.3.45.3.4 T觸發器觸發器 5.4 5.4 集成觸發器及其應用集成觸發器及其應用 5.4.1 5.4.1

19、 集成集成JKJK觸發器觸發器 5.4.2 5.4.2 集成集成D觸發器觸發器5.4.3 5.4.3 集成觸發器的應用舉例集成觸發器的應用舉例本章小結本章小結 河南工業大學電氣學院同步觸發器的觸發方式？什么是同步觸發器的空翻？主從觸發器的觸發方式？邊沿觸發器的觸發方式？觸發器的邏輯功能？2022-4-857 觸發器的分類： 按邏輯功能不同：RS鎖存、D觸發器、JK觸發器、T觸發器和T觸發器等。 按觸發方式不同：電平觸發器、邊沿觸發器和主從觸發器等。 按電路結構不同：RS鎖存器，同步觸發器、維持阻塞觸發器、主從觸發器和邊沿觸發器等。 觸發器的邏輯功能通常用功能表、時序圖、狀態轉換表、特性方程和狀

20、態轉換圖表示。河南工業大學電氣學院0*SRQRSQ SR觸發器觸發器1. 特性表特性表2.特性方程特性方程(約束條件) RS觸發器的特性方程為河南工業大學電氣學院3.狀態轉換狀態轉換圖圖01S=1 R=0S=0 R=1S=0 R=S= R=0 狀態轉換圖：表示觸發器狀態轉換的圖形。它是觸發器從一個狀態變化到另一個狀態或保持原狀不變時，對輸入信號（R、S）提出的要求。 河南工業大學電氣學院 JK觸發器觸發器1. 特性表特性表 JK觸發器是一種多功能觸發器，在實際中應用很廣。 JK觸發器是在RS觸發器基礎上改進而來，在使用中沒有約束條件。 常見的JK觸發器有主從結構的，也有邊沿型的。 河南工業大學

21、電氣學院2.特性方程特性方程3.狀態轉換狀態轉換圖圖01J=1 K=J= K=1J=0 K=J= K=0QKQJQ*JK觸發器的特性方程為河南工業大學電氣學院 T觸發器觸發器1. 特性表特性表3.狀態轉換狀態轉換圖圖01T=1 T=1T=0 T=0具有保持和翻轉功能。 2.特性方程特性方程QTQTQTQ*河南工業大學電氣學院 把T=1時的T觸發器稱為計數型觸發器，又叫做T觸發器。 每來一個CLK脈沖，T觸發器就翻轉一次，顯然能實現計數功能。 QQ*仿真仿真 1. 特性表特性表2.特性方程特性方程 T觸發器觸發器河南工業大學電氣學院 D觸發器觸發器1. 特性表特性表2.特性方程特性方程DQ *3

22、.狀態轉換狀態轉換圖圖01D=1 D=0D=0 D=1河南工業大學電氣學院例例1：時鐘時鐘CLK波形如圖所示波形如圖所示,試畫出各觸發器試畫出各觸發器輸出端輸出端Q的波形的波形,設設Q的初始狀態為的初始狀態為0.1111KQJ2QD)(11111*1CLKQQKQJQ)(2*2CLKQDQ河南工業大學電氣學院 CLKQ1 Q2)(11111*1CLKQQKQJQ)(2*2CLKQDQ河南工業大學電氣學院例例2：時鐘時鐘CP波形如圖所示波形如圖所示,試畫出各觸發器試畫出各觸發器Q端端的波形的波形,設各輸出端設各輸出端Q的初始狀態的初始狀態Q=0 。2QJK=1CP1QD CP河南工業大學電氣學院

23、 CPQ1 Q2)(1211*1CPQQQKQJQ)(1*2CPQQ河南工業大學電氣學院 二、不同邏輯功能觸發器之間的相互轉換 利用已有觸發器和待求觸發器的特性方程利用已有觸發器和待求觸發器的特性方程相等的原則，求出轉換邏輯，得到被轉換觸相等的原則，求出轉換邏輯，得到被轉換觸發器的驅動方程。發器的驅動方程。關鍵：關鍵：找出被轉換觸發器的激勵條件。找出被轉換觸發器的激勵條件。河南工業大學電氣學院轉換步驟轉換步驟：（1）寫出已有觸發器和待求觸發器的特性方程。）寫出已有觸發器和待求觸發器的特性方程。（2）變換待求觸發器的特性方程，使之形式與已有）變換待求觸發器的特性方程，使之形式與已有觸發器的特性方

24、程一致。觸發器的特性方程一致。（3）比較已有和待求觸發器的特性方程，根據兩個）比較已有和待求觸發器的特性方程，根據兩個方程相等的原則求出轉換邏輯。方程相等的原則求出轉換邏輯。（4）根據轉換邏輯畫出邏輯電路圖。）根據轉換邏輯畫出邏輯電路圖。河南工業大學電氣學院JK觸發器觸發器RS觸發器觸發器0*RSQRSQQRQSRSQSQRQRQSRRSQQRQSQRSQQSQRQQSQRSQ)()(*RS觸發器特性方程變換RS觸發器的特性方程，使之形式與JK觸發器的特性方程一致：河南工業大學電氣學院RKSJQKQJQ*QRQSQ*比較，得：電路圖電路圖河南工業大學電氣學院T T觸發器特性方程：觸發器特性方程

25、：QTQTQTQ*與與JKJK觸發器的特性方程比較，得：觸發器的特性方程比較，得：TKTJ電電路路圖圖JKJK觸發器觸發器TT觸發器觸發器河南工業大學電氣學院QTDD D觸發器觸發器TT觸發器觸發器河南工業大學電氣學院D D觸發器觸發器TT觸發器觸發器QD河南工業大學電氣學院三、觸發器電路結構和邏輯功能的關系三、觸發器電路結構和邏輯功能的關系 同一種邏輯功能的觸發器可以用不同的同一種邏輯功能的觸發器可以用不同的電路結構實現。反過來，用同一種電路結構電路結構實現。反過來，用同一種電路結構形式可以作成不同邏輯功能的觸發器。形式可以作成不同邏輯功能的觸發器。電路的結構形式決定了其觸發方式。電路的結構形式決定了其觸發方式。河南工業大學電氣學院 目前市場上出售的集成觸發器產品通常為JK觸發器和D觸發器兩種類型。 常用集成觸發器河南工業大學電氣學院 1.觸發器是具有記憶功能的的邏輯電路，每個觸發器能存儲一位二進制數據。 2.按照邏輯電路結構的不同，可以把觸發器分為基本RS觸發器、同步R