数字电路教案第5章

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1、第五章触发器这一章，介绍一种新的逻辑部件--触发器。触发器的“新”在于它具有“记忆”功能，它是构成时序逻辑电路的基本单元。本章首先介绍基本RS触发器的组成原理、特点和逻辑功能。然后引出能够防止“空翻”现象的主从触发器和边沿触发器。同时，较详细地讨论RS触发器、JK触发器、D触发器、T触发器、T＇触发器的逻辑功能及其描述方法。最后，通过一个实例帮你进一步体会触发器的“记忆”功能。5.1基本触发器一．基本RS触发器1．用与非门组成的基本RS触发器（1）电路结构。由两个与非门的输入输出端交叉耦合。它与组合电路的根本区别在于，电路中有反馈线。图5.1

2、.1与非门组成的基本RS触发器（a）逻辑图（b）逻辑符号它有二个输入端R、S，有两个输出端Q、。一般情况下，Q、是互补的。定义：当Q＝1，＝0时，称为触发器的1状态；当Q＝0，＝1时，称为触发器的0状态。（2）逻辑功能表。RSQnQn+1功能说明000001××不稳定状态01010100置0（复位）10100111置1（置位）11110101保持原状态可见，触发器的新状态Qn+1（也称次态）不仅与输入状态有关，也与触发器原来的状态Qn（也称现态或初态）有关。触发器的特点：①有两个互补的输出端，有两个稳态。②有复位（Q=0）、置位（Q=1）、保

3、持原状态三种功能。③R为复位输入端，S为置位输入端，该电路为低电平有效。④由于反馈线的存在，无论是复位还是置位，有效信号只须作用很短的一段时间。即“一触即发”。（3）波形分析。例5.1.1用与非门组成的基本RS触发器如图5.1.1（a）所示，设初始状态为0，已知输入R、S的波形图如图5.1.2，画出输出Q、的波形图。解：由表5.1.1可画出输出Q、的波形如图5.1.2所示。图中虚线所示为考虑门电路的延迟时间的情况。图5.1.2例5.1.1波形图2．用或非门组成的基本RS触发器（自学）综上所述，基本RS触发器具有复位（Q=0）、置位（Q=1）、

4、保持原状态三种功能，R为复位输入端，S为置位输入端，可以是低电平有效，也可以是高电平有效，取决于触发器的结构。二．同步RS触发器在实际应用中，触发器的工作状态不仅要由R、S端的信号来决定，而且还希望触发器按一定的节拍翻转。为此，给触发器加一个时钟控制端CP，只有在CP端上出现时钟脉冲时，触发器的状态才能变化。具有时钟脉冲控制的触发器状态的改变与时钟脉冲同步，所以称为同步触发器。1．同步RS触发器的电路结构2．逻辑功能当CP＝0时，控制门G3、G4关闭，都输出1。这时，不管R端和S端的信号如何变化，触发器的状态保持不变。当CP＝1时，G3、G4

5、打开，R、S端的输入信号才能通过这两个门，使基本RS触发器的状态翻转，其输出状态由R、S端的输入信号决定。见表5.1.3。图5.1.5同步RS触发器（a）逻辑图（b）逻辑符号表5.1.3同步RS触发器的功能表RSQnQn+1功能说明00000101保持原状态01010111输出状态与S状态相同10100100输出状态与S状态相同111101××输出状态不稳定由此可以看出，同步RS触发器的状态转换分别由R、S和CP控制，其中，R、S控制状态转换的方向，即转换为何种次态；CP控制状态转换的时刻，即何时发生转换。3．触发器功能的几种表示方法（1）特

6、性方程。触发器次态Qn+1与输入状态R、S及现态Qn之间关系的逻辑表达式称为触发器的特性方程。根据表5.1.3可画出同步RS触发器Qn+1的卡诺图，如图5.1.6所示。由此可得同步RS触发器的特性方程为：RS=0（约束条件）（2）状态转换图状态转换图表示触发器从一个状态变化到另一个状态或保持原状不变时，对输入信号的要求。图5.1.6同步RS触发器Qn+1的卡诺图图5.1.7同步RS触发器的状态转换图（3）驱动表表5.1.4同步RS触发器的驱动表Qn→Qn+1RS00011011×001100×驱动表是用表格的方式表示触发器从一个状态变化到另一

7、个状态或保持原状态不变时，对输入信号的要求。表5.1.4所示是根据表5.1.3画出的同步RS触发器的驱动表。驱动表对时序逻辑电路的设计是很有用的。（4）波形图触发器的功能也可以用输入输出波形图直观地表示出来，图5.1.8所示为同步RS触发器的波形图。图5.1.8同步RS触发器的波形图4．同步触发器存在的问题——空翻在一个时钟周期的整个高电平期间或整个低电平期间都能接收输入信号并改变状态的触发方式称为电平触发。由此引起的在一个时钟脉冲周期中，触发器发生多次翻转的现象叫做空翻。空翻是一种有害的现象，它使得时序电路不能按时钟节拍工作，造成系统的误动

8、作。造成空翻现象的原因是同步触发器结构的不完善，下面将讨论的几种无空翻的触发器，都是从结构上采取措施，从而克服了空翻现象。5.2主从触发器主从触发器由两级触发器构成