數字電子技術第四章觸發器第一頁，共四十一頁，2022年，8月28日概述一、基本要求1.有兩個穩定的狀態(0、1)，以表示存儲內容；2.能夠接收、保存和輸出信號。二、現態和次態1.現態：觸發器接收輸入信號之前的狀態。2.次態：觸發器接收輸入信號之后的狀態。三、分類1.按電路結構和工作特點：基本、同步、邊沿。2.按邏輯功能分：RS、JK、D和T(T

)。3.其他：TTL和CMOS，分立和集成。第二頁，共四十一頁，2022年，8月28日G24.1基本觸發器4.1.1由與非門組成一、電路及符號QG1R&&SQQQRSRSQ=0Q=10態Q=1Q=01態第三頁，共四十一頁，2022年，8月28日G2QG1R&&SQ二、工作原理Q=Q“保持”1001Q=0Q=10態“置0”或“復位”(Reset)0110Q=1Q=01態“置1”或“置位”(Set)Q和Q均為UHR

先撤消：1態S

先撤消：0態信號同時撤消：狀態不定

(隨機)第四頁，共四十一頁，2022年，8月28日00001×觸發器狀態不定0×1010100觸發器置000101101觸發器置1111110011觸發器保持原狀態不變說明Qn+1QnSDRD與非門組成的基本RS觸發器特性表置0端RD和置1端SD低電平有效。注意基本RS觸發器特性表的簡化表示Qn11101010不定00Qn+1SDRD特性方程:110×100×Qn+1Qn

RDSD01

00011110第五頁，共四十一頁，2022年，8月28日簡化波形圖QG1R&&SQ設觸發器初始狀態為0：QQSRQQ信號同時撤消,出現不確定狀態信號不同時撤消，狀態確定第六頁，共四十一頁，2022年，8月28日特性表Qn11101010不定00Qn+1SDRD不定11001110Qn00Qn+1SDRDQQSDRDSRQQSDRDSR邏輯符號置0、置1信號低電平有效置0、置1信號高電平有效注意弄清輸入信號是低電平有效還是高電平有效。基本

RS觸發器的兩種形式第七頁，共四十一頁，2022年，8月28日SRQQ四、基本RS觸發器主要特點1.優點：結構簡單，具有置0、置1、保持功能。2.問題：輸入電平直接控制輸出狀態，使用不便，抗干擾能力差；R、S之間有約束。波形圖第八頁，共四十一頁，2022年，8月28日TTL集成基本觸發器74279、74LS279+VCC1R1SA1SB2R2S3R3SA3SB4R4S1Q2Q3Q4Q12356101112141547913Q1Q2Q3Q48167427974LS279R1S11S12R2S2R3S31S32R4S4––––––––––4.1.3集成基本觸發器第九頁，共四十一頁，2022年，8月28日74279、74LS279第十頁，共四十一頁，2022年，8月28日同步觸發器：觸發器的工作狀態不僅受輸入端(R、S)控制，而且還受時鐘脈沖(CP)的控制。CP(ClockPulse):等周期、等幅的脈沖串。基本RS觸發器：S—直接置位端；R—直接復位端。(不受CP控制)同步觸發器：同步

RS

觸發器同步D觸發器4.2同步觸發器4.2.1同步RS觸發器第十一頁，共四十一頁，2022年，8月28日一、電路組成及工作原理1.電路及邏輯符號QG1R&&SQG3R&&SG2G4CP曾用符號QQRSRSCPCP國標符號QQRSRSCPC12.工作原理當CP=0保持當CP=1與基本RS觸發器功能相同第十二頁，共四十一頁，2022年，8月28日特性表：CPRSQnQn+1注

0Qn保持

10

0010

0110

1010

1111

0011

0111101111011100不用不用保持置1置0不許特性方程:約束條件CP=1期間有效二、主要特點1.時鐘電平控制CP=1期間接受輸入信號；CP=0期間輸出保持不變。（抗干擾能力有所增強）2.RS之間有約束第十三頁，共四十一頁，2022年，8月28日CPRS解：[例]試對應輸入波形畫出下圖中

Q端波形。原態未知QQQRSRSCPC1第十四頁，共四十一頁，2022年，8月28日4.2.2同步D觸發器一、電路組成及工作原理QG1R&&SQG3R&&SG2G4CP1D（CP=1期間有效）簡化電路：省掉反相器。二、主要特點1.時鐘電平控制，無約束問題；2.CP=1時跟隨。下降沿到來時鎖存第十五頁，共四十一頁，2022年，8月28日三、集成同步D觸發器1.TTL74LS375CPDQG1QG3R&&SG2G41>1>1G5RS+VCC74LS3751D01LE1D12D02LE2D11Q01Q01Q11Q12Q02Q02Q12Q114791215236510111413Q1Q1Q2Q2Q3Q3Q4Q4––––D1CP1、2D2D3CP3、4D4816第十六頁，共四十一頁，2022年，8月28日四、同步觸發器的特點

同步觸發器的觸發方式為電平觸發式

同步觸發器的共同缺點是存在空翻，空翻可導致電路工作失控。觸發脈沖作用期間，輸入信號發生多次變化時，觸發器輸出狀態也相應發生多次變化的現象稱為空翻。指時鐘脈沖信號控制

觸發器工作的方式

CP=1期間翻轉的稱正電平觸發式；

CP=0期間翻轉的稱負電平觸發式。第十七頁，共四十一頁，2022年，8月28日4.3邊沿觸發器功能分類、功能及表示方法一、邊沿觸發器功能分類定義在CP作用下，J、K取值不同時，具有保持、置0、置1、翻轉功能的電路，都叫做JK型時鐘觸發器。1.JK型觸發器符號特性表JKQ

n+1功能

00

00

10

11Q

n01保持置0置1翻轉CP下降沿時刻有效QQCPC11JIK

J

KQ

n第十八頁，共四十一頁，2022年，8月28日JKQ

nQ

n+1功能

000001Q

n保持

01

0

101

0置0

10

1

0011置1

111101

Q

n翻轉JKQ

n+1功能

00

00

10

11Q

n01保持置0置1翻轉Q

nCP下降沿時刻有效10011100Qn+1Qn

JK0100011110特性方程第十九頁，共四十一頁，2022年，8月28日CP下降沿觸發01J

=

0K

=

J

=

1，K

=

J

=

K=

0

J

=

，K

=

1

JK觸發器狀態圖JK觸發器時序圖特點：表述了CP對輸入和觸發器狀態在時間上的對應關系和控制或觸發作用。第二十頁，共四十一頁，2022年，8月28日TTL邊沿JK

觸發器

CP下降沿觸發74LS112(雙JK觸發器)異步復位端RD、異步置位端SD

均為低電平有效,不受CP控制。實際應用中，常需要利用異步端預置觸發器值(置0或置1)，預置完畢后應使RD=SD=1。第二十一頁，共四十一頁，2022年，8月28日第二十二頁，共四十一頁，2022年，8月28日邊沿JK觸發器的主要特點

CP的上升沿或下降沿觸發；

抗干擾能力極強，工作速度很高，在觸發沿瞬間，按的規定更新狀態；功能齊全(保持、置1、置0、翻轉)，使用方便。第二十三頁，共四十一頁，2022年，8月28日2.D型觸發器符號特性表特性方程CP上升沿時刻有效QQCPC11D

D

DQ

n+1功能

0

0

1

1置0置1定義在CP作用下，D取值不同時，具有置0、置1功能的電路，都叫做D型時鐘觸發器。第二十四頁，共四十一頁，2022年，8月28日D觸發器狀態圖：01D

=

0D

=

1D

=

1D

=

0D觸發器時序圖CP上升沿觸發第二十五頁，共四十一頁，2022年，8月28日2.TTL邊沿D

觸發器7474(雙D觸發器)符號引出端功能特性表CPDRDSDQn+1注

0

11

111110

1

1

0

0

001Qn01不用同步置0同步置1保持(無效)異步置0異步置1不允許Q1Q1VCC

SD1

CP1

SD2

CP2

D1

RD1D2

RD2Q2Q2地4231101211135698147

–

–

––

––

3.邊沿D觸發器主要特點CP的上升沿(正邊沿)或下降沿(負邊沿)觸發；

抗干擾能力極強；

只有置1、置0功能。QQCPC11DD

S

RSD

RD第二十六頁，共四十一頁，2022年，8月28日3.T

型觸發器QQCPC11TT

TQ

n+1功能

0

Q

n

1

Q

n保持翻轉CP下降沿時刻有效4.T

’

型觸發器QQCPC1Q

n

Q

n+1功能

0

1

1

0翻轉

CP下降沿時刻有效在CP作用下，當T=0時保持狀態不變，T=1時狀態翻轉的電路，叫T型時鐘觸發器。只有CP輸入端，沒有數據輸入端，每來一個CP就翻轉一次的電路叫T’型時鐘觸發器.第二十七頁，共四十一頁，2022年，8月28日三、邊沿觸發器邏輯功能表示方法間的轉換1.特性表卡諾圖、特性方程、狀態圖和時序圖Qn+1Qn

JK0100011110JKQ

n+1功能

00Q

n保持

0

10置0

1

01置1

11Q

n翻轉0100111001

0/1

/

0/

1

/(1)特性表

卡諾圖、狀態圖(2)特性表

特性方程向時序圖的轉換(略)第二十八頁，共四十一頁，2022年，8月28日2.狀態圖特性表、卡諾圖、特性方程和時序圖01

0/1

/

0/

1

/

00/

01/10

/11

/00/

10/

01

/11

/JKQ

nQ

n+1Qn+1Qn

JK01

000111100000010101

010

1

01

0000

101

0011111

1111011010第二十九頁，共四十一頁，2022年，8月28日狀態圖

時序圖[例]

已知CP、J、K波形，畫輸出波形。假設初始狀態為0。CPJK01

00/

01/10

/11

/01

/11

/00/

10/

1001110000Q010011第三十頁，共四十一頁，2022年，8月28日3.不同觸發器間的相互轉換（補充）1.JK

D2.JK

T、T′因此，令J=K=D已有Qn+1=JQn+KQn欲得Qn+1=DQQCPDC11J1KQQC11J1KQQCP1C11J1KTCP轉換方法(1)

寫出待求觸發器和給定觸發器的特性方程。(3)畫出用給定觸發器實現待求觸發器的電路。(2)比較上述特性方程，得出給定觸發器中輸入信號的接法。第三十一頁，共四十一頁，2022年，8月28日3.D

JK已有Qn+1=D欲得Qn+1=JQn+KQn因此，令4.D

T5.D

T′已有Qn+1=D欲得Qn+1=已有Qn+1=D欲得Qn+1=Qn因此，令D=Qn因此，令D=QQCPC11DQQCPC11DTQQCPJC11DK第三十二頁，共四十一頁，2022年，8月28日Q2Q11D1DFF1FF2石英方波振蕩器4MHzC1C1CP[例]下圖為分頻器電路，設觸發器初態為

0，試畫出

Q1、Q2的波形并求其頻率。CP解：C1CPfQ1=fCP/2=2MHz，fQ2=fCP/4=1MHzCPQ10Q20Q1C1對

CP二分頻對

CP四分頻兩個

D

觸發器均構成

CP

觸發的計數觸發器4.觸發器應用舉例（補充）第三十三頁，共四十一頁，2022年，8月28日1010RDSDQ1JSDC1CP1KRSRDCP解：[例]試對應輸入波形畫出下圖電路的輸出波形。C1CPSDSRRDQ1Qn+1=JQn

+KQn

=Qn

·Qn+Qn

·Qn

=Qn當異步端無信號時，觸發器將在CP

時翻轉。RD和SD為非有效電平第三十四頁，共四十一頁，2022年，8月28日4.4觸發器的電氣特性4.4.1靜態特性（略）4.4.2動態特性一、輸入信號的建立時間和保持時間1.建立時間

tset指要求觸發器輸入信號先于

CP

信號的時間。2.保持時間

th指保證觸發器可靠翻轉，

CP

到來后輸入信號需保持的時間。邊沿

D

觸發器的tset和th均在10ns左右。CPD010101≥≥≥≥第三十五頁，共四十一頁，2022年，8月28日二、時鐘觸發器的傳輸延遲時間指從

CP

觸發沿到達開始，到輸出端Q、Q

完成狀態改變所經歷的時間。1.tPHL為輸出端由高電平變為低電平的傳輸延遲時間。TTL邊沿

D

觸發器7474，tPHL≥40ns。2.tPLH為輸出端由低電平變為高電平的傳輸延遲時間。7474，≤25ns。三、時鐘觸發器的最高時鐘頻率fmax由于每一級門電路的傳輸延遲，使時鐘觸發器的最高工作頻率受到限制。7474，fmax

≥15MHz。第三十六頁，共四十一頁，2022年，8月28日第四章小結一、觸發器和門電路一樣，也是組成數字電路的基本邏輯單元。它有兩個基本特性：1.有兩個穩定的狀態（0狀態和1狀態）。

2.在外信號作用下，兩個穩定狀態可相互轉換；沒有外信號作用時，保持原狀態不變。因此，觸發器具有記憶功能，常用來保