數字電路與系統1第五章、觸發器Part

2第五章@第五版2習題第五版5.1；5.2；5.3；5.4；5.65.9；5.11；5.12；5.145.20；5.22；5.25；5.27第五章觸發器3§5.1§5.2§5.3§5.4基本觸發器和同步觸發器脈沖觸發的主從觸發器

邊沿觸發器觸發器特性及功能轉換§5.5*

觸發器的亞穩態現象§5.2

脈沖觸發的主從觸發器4主從SR觸發器主從JK觸發器可以用主從JK觸發器構成主從D,T,T’觸發器（參見§5.4所述內容）§5.2.1

主從SR觸發器“”表示延遲輸出QQ電路結構SDSCKR容易混淆，注意RD甄別傳統符號5§5.2.1

主從SR觸發器工作原理主從觸發：主、從觸發器的觸發翻轉分為兩個節拍主觸發器在CP=1期間QM

和Q

的狀態仍然會隨S,

RM多次翻轉從觸發器的翻轉在CP由1變0的時刻（CP下降沿，采樣主觸發器的狀態）

CP一旦變為0后，主觸發器被封鎖，其狀態不再受R,S影響從觸發器不會多次翻轉現象（克服了CP=1期間觸發器輸出狀態可能多次翻轉的問題）6§5.2.1

主從SR觸發器QMQM7§5.2.2

主從JK觸發器討論：如何避免RS=1造成的不定狀態？RS觸發器狀態方程：代入方程1S

C1

1R主從RS狀態反饋RS

0Qn1

S

R

Qn18§5.2.2

主從JK觸發器討論：如何避免RS=1造成的不定狀態？RS觸發器狀態方程：代入方程狀態反饋RS

0Qn1

S

R

Qn1S

C1

1R1S

C1

1RQQCP29§5.2.2

主從JK觸發器討論：如何避免RS=1造成的不定狀態？RS觸發器狀態方程：狀態反饋RS

0Qn1

S

R

Qn1S

C1

1R1S

C1

1RQQCPRSJQK

Q3RS

JQn

KQn

0代入方程Qn1

J

Qn

K

Qn10§5.2.2

主從JK觸發器卡諾圖RS觸發器

SRQn

00

01

11

10×11×01

1000主從JK觸發器?（根據狀態方程填寫卡諾圖）JKQn

00

01

11

101

11001

1000110011111§5.2.2

主從JK觸發器卡諾圖RS觸發器

SRQn

00

01

11

10×11×01

1000主從JK觸發器?（根據狀態方程填寫卡諾圖）JKQn

00

01

11

101

11001

1000011101212§5.2.2

主從JK觸發器電路圖符號特性方程（狀態方程）與狀態表狀態轉移圖與激勵表

KQn激勵表QnQn+1JK000×011×10×111×0Qn

1

JQn狀態表JKQn+100Qn10101011QnCP13§5.2.2

主從JK觸發器動作特點主從——下降沿（后沿）觸發

CP=1

期間，如果J、K端激勵信號發生變化，是否還能滿足JK觸發器的邏輯功能表呢？CPJKQ主Q從t1

t2

t3

t414t5

t6

t7

t8動作特點（續）主觸發器在CP從低電平到高電平的時刻，并在整個高電平的時段內，主觸發器的狀態可以改變一次，并且只能改變一次；“主從復合”從觸發器的狀態變化；說明：主從JK觸發器的一次性變化現象如果在時鐘脈沖正跳變的時刻，主觸發器在J,K,Q從,Q從的作用下發生了一次改變，那么在CP=1期間，無論J,K發生什么變化，都不引起主觸發器狀態變化；如果主觸發器在時鐘脈沖的正跳變沒有發生變化，那么在CP=1期間，J,K變化就可能引起主觸發器的變化；但無論J,K如何變化，主觸發器只能發生一次變化；即：如果這種變化發生，只能與原狀態相反，不會再翻轉過來。15§4.2.2

主從JK觸發器對觸發脈沖的寬度，J、K端激勵信號有何要求？動態特性建立時間setup定義：輸入信號應至少

先于CP信號到達的時間。tset保持時間holdup定義：為了保證觸發器可靠翻轉，輸入信號需要持續的一段時間。thold傳輸延遲時間最高時鐘頻率t對于主從JK觸發器根據電路結構，考慮——主、從的同步RS動態特性CPtWH

tWLtOJtOKtOQOtOQtPLHtPHL16主從JK觸發器的動態特性建立時間

J、K信號至少應在

CP下降沿前2tpd時間已穩定建立保持時間holdt

要的大于CP的下降時間tf傳輸延遲時間說明：——滿足主觸發器（同步觸發器）的輸入信號寬度；——CP經一級反相門到從觸發器，從觸發器采樣到主觸發器建立的值。——盡管CP下降沿到達時主觸發器已

經翻轉完畢，輸入狀態無須繼續保

持，但為了使此時輸入選通門避免

競爭冒險，需要在CP變成低電平后，

J、K才允許變化（僅只規定）——從下降沿開始到輸出新狀態穩定建立起來的時間17第五章觸發器18§5.1§5.2§5.3§5.4基本觸發器和同步觸發器脈沖觸發的主從觸發器

邊沿觸發器觸發器特性及功能轉換§5.3

邊沿觸發器19為了提高觸發器的抗干擾能力，希望觸發器的次態僅僅取決于CP信號的沿（上升沿和下降沿）到達時刻的輸入信號的狀態，而在此之前和之后輸入狀態的變化對次態沒有影響。維持-阻塞邊沿D觸發器CMOS主從結構邊沿觸發器利用傳輸延遲時間的邊沿觸發器CPSRG4G5G6SR§5.3.1維持—阻塞邊沿D觸發器Q

QG1

G2置0維持線置1維持線置0阻塞線置1阻塞線010G320SG1G2G3G4G6SR§5.3.1維持—阻塞邊沿D觸發器單端輸入Q

QCPRRG5置1維持線置0阻塞線D置0維持線置1阻塞線21§5.3.1

維持—阻塞邊沿D觸發器電路圖符號QQS1DC1RSDDCPRD國標（美標）符號國標符號“>”表示邊沿觸發動作美標符號22Qn0011Qn+1D00110011§5.3.1

維持—阻塞邊沿D觸發器特性方程（狀態方程）與狀態表狀態轉移圖與激勵表激勵表Qn1

D狀態表DQn+10011CP23§5.3.1維持—阻塞邊沿D觸發器動態特性建立時間保持時間傳輸延遲最高時鐘頻率24§5.3.1維持—阻塞邊沿D觸發器動態特性建立時間電路特點：CP是加在G3和G4上的；

CP

到達前，G5和G6的輸出必須穩定地建立；

D端的輸入信號必須先于

CP的上升沿到達；?tset

2tpd25§5.3.1維持—阻塞邊沿D觸發器動態特性保持時間為了實現邊沿觸發，應保證CP=1期間G6的輸出始終不變；或者使G6的變化受到輸入控制門的封鎖；考慮阻塞線。1阻置塞0阻置塞111001D=0

thold,H≥tpd

（封鎖G6）D=1

thold,L

=0

（封鎖G4）26§5.3.2

CMOS主從結構邊沿觸發器電路結構兩級：主觸發器和從觸發器；每一級：由“門閂”和輸入線、反饋線上的傳輸門構成；CP電平作為傳輸門的控制信號…27§5.3.2

CMOS主從結構邊沿觸發器工作原理CP=0時，TG1接通，TG2關閉，主觸發器“直通”輸入信號，Q1=D；CP=0時，TG4接通，TG3關閉，輸出維持不變(從)。當CP從0變成1，上升沿……2829§5.3.2

CMOS主從結構邊沿觸發器閉，輸出維持不變（主）。改變CP控制端的極性，可構成下降沿觸發。工作原理（全）CP=0時，TG1接通，TG2關閉，主觸發器接收輸入信號，Q1=D；CP=0時，TG4接通，TG3關閉，輸出維持不變(從)。CP由0變1時，TG1關閉，

TG2接通，切斷前!Q1的狀態被主觸發器鎖存——即：

Q1保持CP上升沿到達前瞬間的輸入端D的狀態;CP=1，TG3接通，TG4關上升沿觸發，發生“輸入到輸出的復合”；輸出轉換也發生在上升沿。§5.3.3

利用傳輸延遲時間的邊沿觸發器電路結構G1~G3、G4~G6組成基本RS觸發器，G7、G8為導引門，其延遲時間大于基本RS觸發器的翻轉時間。注意G2和G6門，有時鐘控制端CP的輸入。30§5.3.3

利用傳輸延遲時間的邊沿觸發器CP=1期間：Qn1

Qn

M

Qn

QnQn1

Qn

N

Qn

QnM

JQnN

KQn31§5.3.3

利用傳輸延遲時間的邊沿觸發器CP由1跳變0時，首先封鎖G2、G6兩個與門，基本RS觸發器

等效為：由于延遲時間大，CP下跳時，

G7、G8門的輸出還沒有變化，由基本RS觸發器特性方程：

KQnQn

JQn

KQnQn1

S

R

Qn

M

NQn

JQn此后，G7、G8門也被封鎖，J、K的變化不再起作用。CP下降沿觸發。32討論33電平觸發v.s.

脈沖主從RS

v.s.

脈沖主從JK

v.s.

邊沿觸發電平觸發多次翻轉；主從RS觸發從觸發器的狀態不會多次翻轉，輸出狀態在一個時鐘周期（相位從下降沿開始）內穩定不變；主觸發器仍可能多次翻轉；主從JK觸發一次性改變：一個CP內主觸發器可以改變一次，也只能改變一次；邊沿觸發為了提高觸發器的可靠性，增強抗干擾能力，希望觸發器的次態僅僅取決于CP信號下降沿（或上升沿）到達時刻輸入信號的狀態；在此之前和之后，輸入信號的變化對觸發器的次態沒有影響。討論34動態特性（回顧）脈