第5單元集成觸發器

5.1概述

5．2集成觸發器的基本形式

退出5.3各種功能的觸發器

在計算機系統和數字電路系統中，要具有記憶功能的基本邏輯單元。能夠記憶（存儲）1位二值信號的基本單元統稱為觸發器（FlipFlop，簡寫FF）。5.1概述

觸發器的模型圖中A、B表示兩個輸入信號。對應不同邏輯功能的觸發器有不同的名稱，通常稱為觸發端。Q端狀態作為觸發器的輸出狀態

5．2集成觸發器的基本形式

基本RS觸發器又稱直接復位—置位（ResetSet）觸發器，是構成各種觸發器的最基本單元。

（1）電路結構:5.2.1基本RS觸發器1．用與非門組成的基本RS觸發器（1）電路結構:由兩個門電路交叉連接而成。置0端置1端低電平有效&&GGQQ12RDSDRDSD5．2集成觸發器的基本形式

5.2.1基本RS觸發器觸發器有兩個互補的輸出端，QGGQSD00&&RD12當Q=1，=0時，稱為觸發器的1狀態。當=1，Q=0時，稱為觸發器的0狀態。011110置000011R稱為置0輸入端低電平有效Qn+1RDSD功能Qn功能表（2）工作原理&&GGQQ12SDQn+1RDSD功能Qn功能表01置00001觸發器有兩個互補的輸出端，當Q=1，=0時，稱為觸發器的1狀態。當=1，Q=0時，稱為觸發器的0狀態。101000111置11101S稱為置1輸入端低電平有效RD&&GGQQ12RDSDQn+1RDSD功能Qn功能表01置00001觸發器有兩個互補的輸出端，當Q=1，=0時，稱為觸發器的1狀態。當=1，Q=0時，稱為觸發器的0狀態。10置1110111111100001011保持&&GGQQ12RDSDQn+1RDSD功能Qn功能表01置00001觸發器有兩個互補的輸出端當Q=1，=0時，稱為觸發器的1狀態。當=1，Q=0時，稱為觸發器的0狀態。10置1110111001111000011保持00不定××01這種輸入狀態會造成Q=Q=1，既不是0態也不是1態，而且若R=S=1同時變成R=S=0時無法預測Q的變化，所以這種輸入組合應避免（3）．基本RS觸發器的功能描述

觸發器的主要描述方式與組合電路的邏輯功能描述相似。觸發器特有的描述方法是狀態轉換圖、激勵方程、激勵表等。

觸發器與組合電路的邏輯功能描述比較組合電路觸發器真值表狀態轉換真值表表達式特征方程波形圖波形圖（1）狀態轉換真值表（又稱“狀態表”）

觸發器的次態不僅與觸發信號有關,還與觸發器的原來狀態有關；將它們與次態的關系用表格的形式來描述，這種表格稱為狀態轉換真值表（又稱觸發器的特性表）?；綬S觸發器狀態表說明00110100置011000111置111110101保持000001不定態應避免基本RS觸發器狀態簡表

01置010置111保持00不定態（2）特性方程（又稱狀態方程）

基本RS觸發器的特性方程：特性表和特性方程，全面地描述了觸發器的邏輯功能。其中是基本RS觸發器的約束條件，表示、不能同時為0。例5.1在基本RS觸發器電路中，已知和的電壓波形如圖所示，試畫出和端對應的電壓波形。

RDSD基本RS觸發器的特點總結：（1）有兩個互補的輸出端，有兩個穩定的狀態。（2）有復位（Q=0）、置位（Q=1）、保持原狀態三種功能。（3）R為復位輸入端，S為置位輸入端，可以是低電平有效，也可以是高電平有效，取決于觸發器的結構。（4）由于反饋線的存在，無論是復位還是置位，有效信號只需要作用很短的一段時間，即“一觸即發”。（4）集成基本RS觸發器74LS279

輸入端所標的小尖角相當于帶圈的輸入符號，為輸入端低電平有效（5）基本RS觸發器的應用

利用基本RS觸發器的記憶作可以消除上述開關振動所產生的影響。用觸發器輸出的信號作為開關信號就不會導致誤動作。

5.2.2觸發器的各種觸發方式的實現

觸發脈沖CP的組成脈沖不同時刻觸發的符號高電平低電平上升沿下降沿1．電平觸發方式

電平觸發方式：在CP=1或CP=0期間，輸入信號可以控制輸出信號。

（1）同步RS觸發器只有在時鐘控制CP端上出現時鐘脈沖時，觸發器的狀態才能改變。這種觸發器稱為同步觸發器。1．同步RS觸發器的電路結構2．邏輯功能當CP＝0時，控制門G3、G4關閉，觸發器的狀態保持不變。當CP＝1時，G3、G4打開，其輸出狀態由R、S端的輸入信號決定。同步RS觸發器的狀態轉換分別由R、S和CP控制，其中，R、S控制狀態轉換的方向；CP控制狀態轉換的時刻。Qn+1RS功能Qn功能表0101輸出狀態同S狀態11011010輸出狀態同S狀態0001111101××不定0000保持01011001011013.波形圖已知同步RS觸發器的輸入波形，畫出輸出波形圖。2．邊沿控制觸發

電平觸發在CP=1期間，只要輸入信號狀態變化，可能造成一個時鐘周期內翻轉兩次或兩次以上，以致邏輯動作混亂。利用只在控制信號的上升沿或下降沿那一時刻翻轉的邊沿觸發器就可以解決這個問題。邊沿觸發又分為上升沿觸發和下降沿觸發。

在集成電路內部，通過電路的反饋控制就可以實現邊沿觸發。常用的電路形式有主從型和維持阻塞型。想一想：計算機系統中有哪些時鐘？改變CPU的主頻會有什么效果？

5.3各種功能的觸發器RS觸發器具有“置1”、“置0”和“保持”的功能。還有具有其他功能的觸發器。

市面上觸發器的類型除了RS觸發器外，還有JK觸發器、D觸發器、T觸發器和T’觸發器，其中JK觸發器的功能是最全面的，除具有“置1”、“置0”和“保持”功能外，還有“翻轉”功能。掌握各種觸發器的符號及功能是正確使用觸發器的基礎。5．3．1JK觸發器

1．JK觸發器的基本特性

JK觸發器具有“置1”、“置0”、“保持”和“翻轉”的功能。

JK觸發器在脈沖下降沿到來時刻觸發。

CP1KQ1JQC1JK觸發器邏輯功能的幾種表示方法(1）功能表：（2）特性方程：Qn+1JK功能QnJK觸發器功能表0101輸出狀態同J狀態00011010輸出狀態同J狀態1101111101100000保持0101Qn+1=Qn（3）狀態轉換圖00011011Qn→Qn+10×1××1×0JK

JK觸發器的驅動表

圖中圈內是Q的狀態，箭頭的起點對應的圈表示觸發器的現態Qn，箭頭指向的圈表示觸發器的次態Qn+1。箭頭旁邊J、K表示獲得箭頭所示翻轉所需的JK取值組合。

2．典型的JK觸發器集成電路7473例5.3：設下降沿觸發的JK觸發的時鐘脈沖和J、K信號的波形如圖，畫出輸出端Q的波形。設觸發器的初始狀態為0。

3．JK觸發器的波形分析

4.JK觸發器連接成計數器

5.3.2T觸發器和T’觸發器將JK觸發器的J和K相連作為T輸入端就構成了T觸發器。CPQ1J1KQC1TQQC11TT觸發器特性方程：00011011T

Qn0110Qn+1功能

T觸發器的功能表

Qn+1=QnQn+1=Qn

當T觸發器的輸入端為T=1時，稱為T’觸發器。T’觸發器的特性方程：CPQQQC11T15.3.3D觸發器

D觸發器的特性方程為：Qn+1=Qn

1.D觸發器的基本特性

D觸發器具有“置1”、“置0”

和“保持”的功能。

Qn+10011D0101Qn0011輸出狀態同D狀態功能D觸發器的功能表RDC1S∧QSRQD1DRD——直接置0端，低電平有效；SD——直接置1端；低電平有效。RD和SD不受CP和D信號的影響，具有最高的優先級。2．波形分析

例5.4：畫出上升沿翻轉的D觸發器的輸出端Q的波形。解：在波形圖時，應注意以下兩點：（1）觸發器的觸發翻轉發生在CP的上升沿。（2）判斷觸發器次態的依據是CP上升沿前一瞬間輸入端D的狀態。3．D觸發器74175

4．D觸發器的應用

（1）構成計數器

構成的4進制計數器。想一想:比較用JK觸發器構成的4進制計數器和用D觸發器構成的計數器，其連接方法主要差異是什么？

設觸發器的初態為Q2Q1=01，其后輸入數據發生變化，在脈沖的上升沿變為D2D1=11，使得存儲的數據Q2Q1=11。

（2）構成寄存器

（3）搶答電路

實驗本單元學習指導

觸發器由于具有記憶存儲作用，它可以將各種數字信息存儲起來，供信息處理時使用，從而在數字系統中運用極為廣泛。觸發器的類型，從邏輯功能上區分，有RS觸發器，D觸發器，JK觸發器，T觸發器，T’觸發器。從結構上區分，有：基本RS觸發器，鐘控觸發器，主從觸發器，邊沿觸發器。觸發器的結構往往包含反饋結構，這一結構使得電路的輸出不僅與當前的輸入信號有關，而且與電路原來的輸出狀態有關。為表征不同時間段的相互影響，在觸發器的分析過程中，通常會用到Qn來表示于某一狀態，而用Qn+1來表示其下一種狀態。本單元學習指導

觸發器運用于數字電路中時，其工作通常要按一定的時鐘頻率進行，控制觸發器工作頻率的脈沖稱為時鐘脈沖。有時鐘脈沖作控制信號的觸發器可以通過時鐘脈沖控制觸發器的翻轉時刻，常見的翻轉時刻有CP=1或CP=0期間、上升沿或下降沿四種，翻轉時刻可以從觸發器邏輯符號中CP輸入線的表示方法中了解。本單元學習指導

對一個觸發器邏輯功能的分析，通常通過狀態轉換真值表、特征方程、狀態轉換圖和工作波形幾種形式。常用的幾種觸發器性能方程。

CP觸發方式

各種觸發器的特性方程、觸發方式名稱特性方程基本RS觸發器同步RS觸發器同步D觸發器JK觸發器D觸發器T觸發器T’觸發器實驗五

基本RS觸發器的構成,搶答器和二—四分頻電路

一、實驗目的

1.熟悉并掌握RS觸發器的構成，工作原理和功能測試方法。

2.學會正確使用觸發器集成芯片。

二、實驗儀器及材料

1.雙蹤示波器。

2.器件：

74LS00二輸入端四與非門

1片

74LS1754D觸發器

1片

74LS74雙J—K觸發器

1片

三、實驗內容

1.基本RSFF功能測試

基本RS連接圖