[信息与通信]数字电路 第四章触发器jsp

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1、第第4 4章章 触发器触发器 4.1 基本基本RS触发器触发器 4.2 同步（钟控）同步（钟控）RS触发器触发器 4.3 JK触发器触发器 4.4 边沿触发器边沿触发器本章教学目标1、掌握钟控触发器的特征方程和功能描述方法；2、掌握基本触发器和钟控触发器的工作原理；3、掌握JK触发器的特征方程和功能描述方法；4、了解主从触发器和边沿触发器的工作原理；本节课内容 掌握基本掌握基本RS触发器触发器 掌握基本掌握基本D触发器触发器 了解维持阻塞型了解维持阻塞型D触发器触发器第第4 4章章 触发器触发器 触发器是构成时序逻辑电路的基本单元。它是一种触发器是构成时序逻辑电路的基本单元。它是一种具有记忆功

2、能具有记忆功能，能储存，能储存1 1位二进制信息的逻辑电路。位二进制信息的逻辑电路。触发器的特点：触发器的特点：现态与次态的概念现态与次态的概念 我们把输入信号作用前的触发器状态称为现在状态我们把输入信号作用前的触发器状态称为现在状态(“(“现态现态”)，用，用Q Qn n和和Q Qn n表示表示(或用或用Q Q和和Q Q表示表示)；把在输入信号作用后触发器的状态称为下一状态把在输入信号作用后触发器的状态称为下一状态(“(“次次态态”)，用，用Q Qn+1n+1和和Q Qn+1n+1表示。表示。具有两个稳定的状态，用来表示电路的两个逻辑状态；具有两个稳定的状态，用来表示电路的两个逻辑状态；在输

3、入信号作用下，可以被置成在输入信号作用下，可以被置成“0”0”态或态或“1”1”状态，；状态，；Q=1Q=1称为称为“1”1”状态状态,Q,Q0 0，称为，称为“0”0”状态状态当输入信号撤消后，所置成的状态能够保持不变。当输入信号撤消后，所置成的状态能够保持不变。基本基本R-S触发器是触发器是直接复位直接复位置位置位触发器的触发器的简称，由于简称，由于 它是构成各种功能触发器的基它是构成各种功能触发器的基本部件，故称为基本本部件，故称为基本R-S触触 发器发器 R:Reset S:Set R称为置称为置0端或者复位端端或者复位端 S称为置称为置1端或置位端端或置位端 4.1 4.1 基本基本

4、RSRS触发器触发器一、电路结构和逻辑符号一、电路结构和逻辑符号 SD RD SD RD Q Q Q Q(a)逻逻辑辑图图(b)逻逻辑辑符符号号&S R 4.1 4.1 基本基本RSRS触发器触发器由两个与非门的输入端、输由两个与非门的输入端、输出端出端交叉连接交叉连接构成。构成。(反馈反馈)信号输入端，信号输入端，低电平有效低电平有效。互补输出端互补输出端：Q=0Q=0、Q=1Q=1的状态称的状态称“0”0”态态，Q=1Q=1、Q=0Q=0的状态称的状态称“1”1”态态。SD RD Q Q&RD SDQn+110010 10R RD D=0=0、S SD D=1=1时：不论触发器原来处于什么

5、状态次态都将变成时：不论触发器原来处于什么状态次态都将变成“0”0”态，这种情况称将触发器置态，这种情况称将触发器置“0”0”或复位。或复位。R RD D端端称为触发称为触发器的器的置置“0”0”端或复位端端或复位端(低电平有效低电平有效)。二、工作原理二、工作原理4.1 4.1 基本基本RSRS触发器触发器SD=0与非门关门，输出为与非门关门，输出为1 SD RD Q Q&0110RD SDQn+10 101 014.1 4.1 基本基本RSRS触发器触发器R RD D=1=1、S SD D=0=0时：不论触发器原来处于什么状态次态都将变成时：不论触发器原来处于什么状态次态都将变成“1”1”

6、态，这种情况称将触发器置态，这种情况称将触发器置“1”1”或置位。或置位。S SD D端端称为触发称为触发器的器的置置“1”1”端或置位端端或置位端(低电平有效低电平有效)。SD RD Q Q&1110R RD D=1=1、S SD D=1=1时：触发器保持原有状态不变，即原来的状态被时：触发器保持原有状态不变，即原来的状态被触发器存储起来，这体现了触发器触发器存储起来，这体现了触发器具有记忆能力具有记忆能力。RD SDQn+10 101 011 1保持保持104.1 4.1 基本基本RSRS触发器触发器 SD RD Q Q&0011RD SDQn+10 101 011 1保持保持0 0不定不

7、定4.1 4.1 基本基本RSRS触发器触发器R RD D=0=0、S SD D=0=0时：时：Q Qn+1n+1=Q=Qn+1n+1=1=1，不符合触发器的互补输出关系。，不符合触发器的互补输出关系。并且当并且当R RD D、S SD D同时由同时由0 0变为变为1 1时，由于两与非门的延迟时间不等，时，由于两与非门的延迟时间不等，使触发器的次态不确定。这种情况是不允许的。使触发器的次态不确定。这种情况是不允许的。规定规定RSRS触发器要遵循触发器要遵循 R RD D+S+SD D=1=1的的约束条件约束条件。三、基本三、基本RS触发器的功能描述触发器的功能描述4.1 4.1 基本基本RSR

8、S触发器触发器有四种有四种1.状态转移真值表状态转移真值表2.特征方程特征方程3.状态转移图（状态图）状态转移图（状态图）4.波形图波形图1.状态转移真值表状态转移真值表4.1 4.1 基本基本RSRS触发器触发器 将触发器的次态将触发器的次态Q Qn+1n+1与现态与现态Q Qn n，以及输入信号之间的逻辑关，以及输入信号之间的逻辑关系用表格的形式表示出来，称为系用表格的形式表示出来，称为状态转移真值表状态转移真值表，简称，简称状态表状态表或或真值表真值表。基基本本RSRS触触发发器器状状态态真真值值表表R RD D S SD DQ Qn nQ Qn+1n+1功能功能0 00 00 00 0

9、0 01 10 10 10 00 0Q Qn+1n+10 0置置“0”0”0 10 11 10 01 01 00 01 1Q Qn+1n+11 1置置“1”1”1 01 01 11 11 11 10 00 0Q Qn+1n+1Q Qn n保持保持1 11 11 11 1R RD D S SD DQ Qn+1n+10 00 0不定不定0 10 10 01 01 01 11 11 1Q Qn n简化真值表简化真值表记忆！记忆！RS RS 触发器特征触发器特征1 1）全零非法，全）全零非法，全1 1保持。保持。2 2）0101置零，置零，1010置置1 1。非法非法 RDSD Qn 00 01 11

10、 10 0 0 0 1 1 0 1 1 次态次态Q Qn+1n+1的卡诺图的卡诺图 约束条件 SRQRSQRSQDDnDDnDDn114.1 4.1 基本基本RSRS触发器触发器2.特征方程特征方程 描述触发器逻辑功能的函数表达式称为描述触发器逻辑功能的函数表达式称为特征方程特征方程，又，又称称状态方程状态方程或或次态方程次态方程。描述触发器的状态转换关系及转换条件的图形称为描述触发器的状态转换关系及转换条件的图形称为状态转移图，简称状态转移图，简称状态图状态图。014.1 4.1 基本基本RSRS触发器触发器3.状态转移图（状态图）状态转移图（状态图）R RD D=S SD D=1=1R R

11、D D=1=1S SD D=R RD D=0,S=0,SD D=1=1R RD D=1,S=1,SD D=0=0圆圈表状态圆圈表状态箭头表转箭头表转移方向移方向标注表转标注表转移条件移条件RDSDQQ置1置0置1置1置1保持不允许4.1 4.1 基本基本RSRS触发器触发器 工作波形图又称为工作波形图又称为时序图时序图，是描述触发器的输出状，是描述触发器的输出状态随时间和输入信号变化的规律的图形。态随时间和输入信号变化的规律的图形。4.波形图波形图 基本R-S触发器的优点是结构简单结构简单。它不仅可作为记忆元件独立使用，而且由于它具有直接复位、置位功能，因而被作 为各种性能完善的触发器的基本组

12、成部分。但由于R、S之间的 约束关系，以及不能进行定时控制，使它的使用受到一定限制。具有时钟脉冲控制的触发器称为“时钟控时钟控制触发器制触发器”或者“定时触发器定时触发器”。时钟脉冲控制触发器的工作特点：时钟脉冲控制触发器的工作特点：由时钟脉冲确定状态转换的时刻由时钟脉冲确定状态转换的时刻(即何时转即何时转换？换？)；由输入信号确定触发器状态转换的方向由输入信号确定触发器状态转换的方向(即即如何转换？如何转换？)。常用的时钟控制触发器常用的时钟控制触发器 四种最常用的时钟控制触发器 同步（钟控）同步（钟控）RS触发器触发器 D触发器触发器 JK触发器触发器 T触发器触发器 S CP R Q Q

13、 Q Q Q Q G1 G2 G3 G4 S CP R S CP R&Q Q S CP R(a)逻辑电路(b)曾用符号 1S C1 1R(c)国标符号&RDSD4.2 4.2 同步（钟控）同步（钟控）RSRS触发器触发器一、电路结构和逻辑符号一、电路结构和逻辑符号 所谓所谓同步触发器同步触发器就是要求只有在就是要求只有在同步信号同步信号到达时，触到达时，触发器的状态才能发生变化。而这个同步信号叫做发器的状态才能发生变化。而这个同步信号叫做时钟信号时钟信号（时钟脉冲），用（时钟脉冲），用CPCP表示。表示。由四个与非门构成。其中，与非门由四个与非门构成。其中，与非门G1、G2构成基本构成基本R-

14、S触发器；与非门触发器；与非门G3、G4组成组成控制电路，通常称为控制门控制电路，通常称为控制门 4.2 4.2 同步（钟控）同步（钟控）RSRS触发器触发器 S CP R Q Q RD SD G1 G2 G3 G4&二、工作原理二、工作原理电平触发方式电平触发方式CP0时，时，RD=SD=1，触发器保持原来状态不变。触发器保持原来状态不变。CP1时，时，RD=R，SD=S工作情况与基本工作情况与基本RS触发器相同。触发器相同。由分析可知：时钟由分析可知：时钟控制控制R-S触发器触发器的工作过程是由的工作过程是由时钟信号时钟信号C和输和输入信号入信号R、S共共同作用的；时钟同作用的；时钟C控制

15、转换时间，控制转换时间，输入输入R和和S确定确定转换后的状态。转换后的状态。在时钟信号有效电平期间（在时钟信号有效电平期间（C=1或或C=0），触发器总是处于可翻），触发器总是处于可翻转状态，输入信号的变化都会引转状态，输入信号的变化都会引起触发器状态的变化。起触发器状态的变化。三、功能描述三、功能描述R SR SQ Qn+1n+10 00 0Q Qn n0 10 11 11 01 00 01 11 1不定不定 RSQRSQnn)(约束条件011.特征方程（特征方程（CP1时）时）2.状态真值表（状态真值表（CP1时）时）C PRSQQ不变不变不变不变不变不变置置1置置0置置1置置0不不变变4

16、.2 4.2 同步（钟控）同步（钟控）RSRS触发器触发器3.状态转移图（状态转移图（CP=1）4.波形图（设初态为波形图（设初态为0）01R=R=S=0S=0R=0R=0S=S=R=1,S=0R=1,S=0R=0,S=1R=0,S=1 注意！注意！时钟控制R-S触发器虽然解决了对触发器工作进行定时控制的问题，而且具有结构简单等优点，但依然存在如下两点不足：输入信号依然存在约束条件，即R、S不能同时为1；可能出现空翻现象。四、同步四、同步RS触发器存在的问题触发器存在的问题空翻现象空翻现象 什么叫什么叫“空翻空翻”？所谓所谓“空翻空翻”是指在同一个时钟脉冲作用期间触是指在同一个时钟脉冲作用期间

17、触发器状发器状 态发生两次或两次以上变化的现象。态发生两次或两次以上变化的现象。引起空翻的原因是什么？引起空翻的原因是什么？原因是在时钟脉冲作用期间，输入信号直接控制原因是在时钟脉冲作用期间，输入信号直接控制着触发器状态的变化。即当时钟着触发器状态的变化。即当时钟C为为1时，输入信时，输入信号号R、S发生变化，触发器状态会跟着变化，从发生变化，触发器状态会跟着变化，从而使得一个时钟脉冲作用期间引起多次翻转，而使得一个时钟脉冲作用期间引起多次翻转，“空翻空翻”将造成状态的不确定和系统工作的混乱，将造成状态的不确定和系统工作的混乱，这是不允许的。因此，时钟控制这是不允许的。因此，时钟控制R-S触发

18、器要求触发器要求在时钟脉冲作用期间在时钟脉冲作用期间 输入信号保持不变。输入信号保持不变。由于时钟控制由于时钟控制R-S触发器的上述缺点，使它的触发器的上述缺点，使它的应用受到很大限制。应用受到很大限制。4.2 4.2 同步（钟控）同步（钟控）RSRS触发器触发器四、同步四、同步RS触发器存在的问题触发器存在的问题空翻现象空翻现象CPSRQ有效翻转空翻4.2 4.2 同步（钟控）同步（钟控）RSRS触发器触发器四、同步四、同步RS触发器存在的问题触发器存在的问题空翻现象空翻现象 为避免计数混乱，要为避免计数混乱，要求每来一个求每来一个CPCP脉冲，触发脉冲，触发器器只发生一次翻转只发生一次翻转

19、。CPCP脉冲的宽度（脉冲的宽度（CPCP1 1）应限制在应限制在 2t2tpdpd t tCPCP 3t 3tpdpd空翻空翻http:/ D触发器触发器 为了解决时钟控制为了解决时钟控制R-S触发器在输入端触发器在输入端R、S同时为同时为1时状态时状态 不确定的问题，可对时钟控制不确定的问题，可对时钟控制R-S触发器的控制电路稍加修触发器的控制电路稍加修改，改，使之变成如下图使之变成如下图(a)所示的形式，这样便形成了只有一所示的形式，这样便形成了只有一个输入个输入 端的端的D触发器。其逻辑符号如图触发器。其逻辑符号如图(b)所示所示修改后，控制电路在时修改后，控制电路在时 钟脉冲作用期间

20、钟脉冲作用期间(C=1时时)，将输入信号将输入信号D转换成一对转换成一对互互 补信号送至基本补信号送至基本R-S触触发器发器 的两个输入端，使基的两个输入端，使基本本R-S 触发器的两个输入触发器的两个输入信号只可信号只可 能是能是01或者或者10两两种组合，从种组合，从 而消除了状态而消除了状态不确定现象，不确定现象，解决了对输解决了对输入的约束问题入的约束问题。上述上述D触发器在时钟作用期间要求输入信号触发器在时钟作用期间要求输入信号D不能发生变化，即依然存在不能发生变化，即依然存在“空翻空翻”现象现象!为了进一步解决为了进一步解决空翻空翻问题，实际中广泛使用问题，实际中广泛使用的集成的集

21、成D触发器通常采用维持阻塞结构，称为触发器通常采用维持阻塞结构，称为维持阻塞维持阻塞D触发器。触发器。一、维持一、维持阻塞式阻塞式D D触发器触发器&G3 G1 G6 G4 G2 S R Q Q S D D R D D D CP G5 RD D SD D R RD D、S SD D为直接为直接置置“0”0”、置、置“1”1”端，端，低电平有效。其操作不受低电平有效。其操作不受CPCP控制，因控制，因此也称此也称异步异步置置“0”0”、置、置“1”1”端。端。1.1.电路结构和逻辑符号电路结构和逻辑符号线：置线：置“1”维持线维持线；线：置线：置“0”阻塞线阻塞线。线：置线：置“0”维持线维持线

22、；线：置线：置“1”阻塞线阻塞线。&G3 G1 G6 G4 G2 S R Q Q S D D R D D D CP G5 2.工作原理工作原理DDQDQRSQnnDD1n 011DD1DDD D触发器的特征方程为：触发器的特征方程为：即即D D触发器的输出状态仅在触发器的输出状态仅在CPCP的上升沿的上升沿发生变化，且由发生变化，且由CPCP上升沿到达前瞬间输入信号上升沿到达前瞬间输入信号D D的值决定。的值决定。&G3 G1 G6 G4 G2 S R Q Q S D D R D D D CP G5 3.维持、阻塞线的作用维持、阻塞线的作用线：置线：置“1”1”维持线；维持线；线：置线：置“0

23、”0”阻塞线。阻塞线。线：置线：置“0”0”维持线；维持线；线：置线：置“1”1”阻塞线。阻塞线。1011101110置置“1”1”该触发器在上升沿过后的时钟脉冲期间，该触发器在上升沿过后的时钟脉冲期间，D的值可以随意改变，触发器的状态始终以时钟的值可以随意改变，触发器的状态始终以时钟脉冲上升沿时所采样的值为准。由于利用了脉冲的边沿作用和维持阻塞作用，从而有效脉冲上升沿时所采样的值为准。由于利用了脉冲的边沿作用和维持阻塞作用，从而有效地防止了地防止了“空翻空翻”现象。现象。有效防止了有效防止了“空翻空翻”，且抗干扰能力强。，且抗干扰能力强。逻辑功能分析逻辑功能分析 Sd和和Rd分别为预置（置分

24、别为预置（置1）和清零（置）和清零（置0）端，均为低有效。）端，均为低有效。CP前沿前前沿前(CP=0)，接受输入信号，存在，接受输入信号，存在G6输出。输出。DQ,DQ开G,G1QQG,G0CP65654343，反馈线触发器状态保持不变封锁：CP前沿，触发翻转。前沿，触发翻转。DQDQQDQQ开G,G:10CP1n645343 CP前沿后（前沿后（CP1期间）触发器保持不变。期间）触发器保持不变。Q3Q4，故，故Q3、Q4必有一个为必有一个为0。使触发器状态保持不变触发器通路，至基本封锁封锁如封锁如反馈线反馈线RSD63G6G3G445G5G33G,G0QG0QG3G5反馈线使触发器维持在反

25、馈线使触发器维持在0状态和阻止触发器变为状态和阻止触发器变为1状态，状态，称该反馈线为置称该反馈线为置0维持线，置维持线，置1阻塞线。阻塞线。G4G3反馈线阻止触反馈线阻止触发器置发器置0，称该反馈线为置，称该反馈线为置0阻塞线，阻塞线，G4G6反馈线为置反馈线为置1维持线。故触发器称为维持阻塞触发器。维持线。故触发器称为维持阻塞触发器。4.功能描述功能描述D DQ Qn+1n+10 00 01 11 1状态真值表状态真值表01D=0D=0D=1D=1D=0D=0D=1D=1状态转移表状态转移表CPDQnQn+1说明说明000保持保持110 00 00同同D1 101 10111波形图波形图Q

26、CPD123451 1）触发器的触发翻转仅发生在）触发器的触发翻转仅发生在CPCP的上升沿。的上升沿。2 2）判断触发器次态的依据是）判断触发器次态的依据是CPCP上升沿前一瞬间输入端上升沿前一瞬间输入端D D的状态。的状态。设初态设初态Q=0Q=0维持阻塞维持阻塞D触发器的功能可归纳如下：触发器的功能可归纳如下：若输入若输入D=1，在时钟脉冲的上升沿，把，在时钟脉冲的上升沿，把“1”送入触发器，送入触发器，使使 Q=1,。在触发器进入。在触发器进入“1”状态后，由于置状态后，由于置1维持维持 线和置线和置0阻塞线（阻塞线（S）的低电平）的低电平0的作用，即使输入端的作用，即使输入端D由由1变

27、变 为为0，触发器的，触发器的“1”状态维持不变；状态维持不变；若若D=0，时钟脉冲的上升沿将使触发器的状态变为，时钟脉冲的上升沿将使触发器的状态变为 Q=0,。由于置。由于置0维持线维持线(R)和置和置1阻塞线阻塞线(A)为低电平为低电平0，所所 以，即使输入端以，即使输入端D由由0变为变为1，触发器的状态也维持，触发器的状态也维持0态不态不变。变。可见，该电路保证了触发器的状态在时钟脉冲作用期间可见，该电路保证了触发器的状态在时钟脉冲作用期间 只变化一次只变化一次。0Q 1Q 维持阻塞维持阻塞D触发器的逻辑功能与前述触发器的逻辑功能与前述D触发触发器的逻辑功能完全相同。器的逻辑功能完全相同

28、。由于维持阻塞由于维持阻塞D触发器的不存在对输入的触发器的不存在对输入的约束问题，克服了空翻现象，抗干扰能力约束问题，克服了空翻现象，抗干扰能力强。因此可用来实现寄存、计数、移位等强。因此可用来实现寄存、计数、移位等功能。其主要缺点是逻辑功能比较简单功能。其主要缺点是逻辑功能比较简单。JK触发器Q基本基本RS触发器存在约束条件，使用不方便。触发器存在约束条件，使用不方便。JK触发器触发器在时钟控制在时钟控制R-S触发器中增加两条反馈线，将触发器触发器中增加两条反馈线，将触发器的的 输出输出Q和和 交叉反馈到两个控制门的输入端，并交叉反馈到两个控制门的输入端，并把原来的把原来的 输入端输入端S改

29、成改成J，R改成改成K，即可改进成，即可改进成J-K触发器。触发器。J-K触发器的逻辑图和逻辑符号如下图所示触发器的逻辑图和逻辑符号如下图所示该触发器利用触发器两个该触发器利用触发器两个输出端信号始终互补的特输出端信号始终互补的特点，有效地解决了时钟控点，有效地解决了时钟控制制R-S触发器在时钟脉冲触发器在时钟脉冲作用期间两个输入同时为作用期间两个输入同时为1将导致触发器状态不确将导致触发器状态不确定的问题。定的问题。J-K触发器的工作原理如下：触发器的工作原理如下：(1)无时钟脉冲无时钟脉冲(C=0)时，触发器保持原来状态不变。时，触发器保持原来状态不变。(2)时钟脉冲作用时钟脉冲作用(C=

30、1)时，与时，与J、K相关。相关。J=0,K=0：触发器状态不变。：触发器状态不变。J=0,K=1：若原来处于：若原来处于0状态，触发器保持状态，触发器保持0 状态不变；若原来处于状态不变；若原来处于1状态，触发器状态状态，触发器状态 置成置成0。即。即JK=01时，触发器次态一定为时，触发器次态一定为0 状态状态 J=1,K=0：若原来处于：若原来处于0状态，触发器状态置成状态，触发器状态置成1；若原来处于若原来处于1状态，触发器保持状态，触发器保持1态态 不变。即不变。即JK=10时时，触发器次态一定为，触发器次态一定为1状状 态态 J=1,K=1：若原来处于若原来处于0状态，触发器置成状

31、态，触发器置成1 状态；状态；若原来处于若原来处于1状态，触发器置成状态，触发器置成0状态。状态。即即JK=11时，时，触发器的次态与现态相反。触发器的次态与现态相反。J-K触发器功能表触发器功能表 JKJK=00=00时不变时不变JKJK=01=01时时置置0 0JKJK=10=10时置时置1 1JKJK=11=11时翻转时翻转功能描述功能描述nn1nQKQJQ状状态态图图特征方程：特征方程：JKJK=00=00时不变时不变JKJK=01=01时时置置0 0JKJK=10=10时置时置1 1JKJK=11=11时翻转时翻转CPJKQQ波波形形图图 在数字电路中，凡在在数字电路中，凡在CP时钟

32、脉冲控制下，根时钟脉冲控制下，根据输入信号据输入信号J、K情况的不同，具有情况的不同，具有置置0 0、置置1 1、保保持持和和翻转翻转功能的电路，都称为功能的电路，都称为JK 触发器。触发器。上升沿上升沿触发的触发的JKJK触发触发器器JKJK=00=00时不变时不变JKJK=01=01时时置置0 0JKJK=10=10时置时置1 1JKJK=11=11时翻转时翻转上述上述J-K触发器结构简单，且具有较强的逻辑功能，但依触发器结构简单，且具有较强的逻辑功能，但依然存在然存在“空翻空翻”现象。为了进一步解决现象。为了进一步解决“空翻空翻”问题，实问题，实际中广泛采用主从际中广泛采用主从J-K触发

33、器。触发器。4.3 4.3 主从主从JKJK触发器触发器一、电路结构和逻辑符号一、电路结构和逻辑符号主触发器主触发器从触发器从触发器 J CP K J CP K Q Q Q Q Q Q J K 曾用符号 1J 1K 国标符号 CP C1 4.3 4.3 主从主从JKJK触发器触发器二、工作原理二、工作原理CP=1CP=1时，主时，主触发器接收输触发器接收输入信号，从触入信号，从触发器被封锁，发器被封锁，输出状态保持输出状态保持不变。不变。nDnDKQR QJS 主主，nnnnDD1nQKQQJQRSQ主主主主主 主触发器的状态方程：主触发器的状态方程：（无约束条件）（无约束条件）1nnnnDD

34、RSKQJQKQJQ主主4.3 4.3 主从主从JKJK触发器触发器CP=0CP=0时，主时，主触发器被封锁，触发器被封锁，保持不变；从保持不变；从触发器接收主触发器接收主触发器的状态触发器的状态送往输出端。送往输出端。1nD1nDQR QS 主从主从，111 nnnnnDD1nQQQQQRSQ主主主从从nn1nQKQJQ 主从主从JKJK触发器的状态方程：触发器的状态方程：（无约束条件）（无约束条件）nnn1nQKQQJQ主主主主 4.3 4.3 主从主从JKJK触发器触发器三、功能描述三、功能描述1.状态真值表状态真值表J KJ KQ Qn+1n+10 00 0Q Qn n0 10 10

35、01 01 01 11 11 1Q Qn n简化真值表简化真值表01J=0J=0K=K=J=J=K=0K=0J=J=,K=1,K=1J=1,K=J=1,K=2.状态转移表状态转移表nn1nQKQJQ CPJKQ4.3 4.3 主从主从JKJK触发器触发器3.波形图波形图主从主从JKJK触发器工作过程分两步：触发器工作过程分两步：CP=1CP=1时，主触发器接收输入信号，从触发器被封锁而时，主触发器接收输入信号，从触发器被封锁而保持不变保持不变；CPCP由由“1”1”变变“0”0”时，主触发器被封锁，从触发器接收主触发时，主触发器被封锁，从触发器接收主触发器的状态，触发器的状态器的状态，触发器的

36、状态发生相应变化发生相应变化，CPCP0 0期间，触发器状态保持。期间，触发器状态保持。而输出状态如何变化，是由时钟而输出状态如何变化，是由时钟CPCP下降沿到来前一瞬间下降沿到来前一瞬间的的J J、K K值按值按JKJK触发器的特征方程来决定。触发器的特征方程来决定。设初态设初态Q=0Q=0Q和和Q的变化的变化仅仅发生在发生在CP的下降沿的下降沿。脉冲触发方式脉冲触发方式（克服了空翻现象）（克服了空翻现象）J KJ KQ Qn+1n+10 00 0Q Qn n0 10 10 01 01 01 11 11 1Q Qn n4.3 4.3 主从主从JKJK触发器触发器四、主从四、主从JKJK触发器

37、存在的问题触发器存在的问题一次翻转现象一次翻转现象 所谓一次翻转现象是指在所谓一次翻转现象是指在CP=1CP=1期间，主触发器接收了输入激期间，主触发器接收了输入激励信号励信号只发生一次翻转只发生一次翻转后，主触发器状态就一直保持不变，后，主触发器状态就一直保持不变，它它不再随输入激励信号不再随输入激励信号J J、K K的变化而变化的现象。的变化而变化的现象。在主触发器状态未改变之在主触发器状态未改变之前前，所以在，所以在 CPCP1 1期期间，从触发器状态不变，主触发器状态按间，从触发器状态不变，主触发器状态按JKJK逻辑功能发生变化，逻辑功能发生变化，即即 。nnnnn1nQKQJQKQQ

38、JQ 主主主主nnQQ 主主一旦主触发器的状态发生一次翻转一旦主触发器的状态发生一次翻转后后，即，即 ，此后，此后，主触发器的状态方程变为：主触发器的状态方程变为：。而在而在 CPCP1 1期间从触发器状态不变，所以当主触发器在期间从触发器状态不变，所以当主触发器在CPCP1 1期期间发生了一次翻转之后，就一直保持不变，也就不随输入间发生了一次翻转之后，就一直保持不变，也就不随输入J J、K K的变化而变化。的变化而变化。nnnnnnn1nQQQKQJQKQQJQ )(主主nnQQ 主主C PJKQ主Q主QQt1t2t3nnn1nQKQQJQ主主 设初态设初态Q=0Q=0错误动作错误动作在在C

39、P=1期间，如果期间，如果J、K多次发生变多次发生变化，则主触发器状态可能改变，但最化，则主触发器状态可能改变，但最多只能改变一次，这就是主从多只能改变一次，这就是主从JK触发触发器的器的一次翻转问题一次翻转问题，则应使则应使CP=1CP=1的宽的宽度尽可能窄。度尽可能窄。4.3 4.3 主从主从JKJK触发器触发器一次翻转现象一次翻转现象主从主从JK 触发器的特点触发器的特点 主从主从JKJK 触发器采用主从控制结构，从根本上解触发器采用主从控制结构，从根本上解决了输入信号直接控制的问题，具有决了输入信号直接控制的问题，具有CPCP1 1期间接期间接收输入信号，收输入信号，CP CP 下降沿

40、到来时触发翻转的特点。下降沿到来时触发翻转的特点。输入信号输入信号J J、K K 之间没有约束。之间没有约束。存在一次翻转问题。存在一次翻转问题。即主从即主从JK JK 触发器中的主触触发器中的主触发器，在发器，在CPCP1 1期间其状态能且只能变化一次，这期间其状态能且只能变化一次，这种变化可以是种变化可以是J J、K K 变化引起，也可以是干扰脉冲变化引起，也可以是干扰脉冲引起，因此其抗干扰能力尚需进一步提高。引起，因此其抗干扰能力尚需进一步提高。4.3 4.3 主从主从JKJK触发器触发器2.CP=12.CP=1时，时，J J、K K输入信号发生了变化：输入信号发生了变化：若若CPCP下

41、降沿前下降沿前Q=0Q=0，且，且CP=1CP=1期间期间J J、K K信号若出现使信号若出现使Q Q变为变为1 1的的组合，即组合，即JK=10JK=10或或1111，则，则CPCP下降沿时下降沿时Q Q变为变为1 1。否则否则Q Q仍为仍为0 0。若若CPCP下降沿前下降沿前Q=1Q=1，且，且CP=1CP=1期间期间J J、K K信号若出现使信号若出现使Q Q变为变为0 0的的组合，即组合，即JK=01JK=01或或1111，则，则CPCP下降沿时下降沿时Q Q变为变为0 0。否则否则Q Q仍为仍为1 1。小结：主从小结：主从JKJK触发器波形图的画法触发器波形图的画法1.CP=11.C

42、P=1时，时，J J、K K输入信号没有发生变化：输出状态输入信号没有发生变化：输出状态Q Q由由CPCP下降下降沿到来前一瞬间沿到来前一瞬间的的J J、K K值按值按JKJK触发器的特征方程来决定。触发器的特征方程来决定。设初态设初态Q=0Q=0 Q Q CPCP J J K K1234.3 4.3 主从主从JKJK触发器触发器设初态设初态Q=0Q=0练习：主从练习：主从JKJK触发器，试画出触发器，试画出Q Q的波形图。的波形图。J KJ KQ Qn+1n+10 00 0Q Qn n0 10 10 01 01 01 11 11 1Q Qn nnnnQTQTQ 1nnQQ 1五、五、T T触

43、发器和触发器和T T触发器触发器1.T1.T触发器触发器特征方程：特征方程：将将JKJK触发器的触发器的J J和和K K相连作为相连作为T T输入端就构成了输入端就构成了T T触发器。触发器。T TQ Qn+1n+10 0Q Qn n1 1Q Qn n状态真值表状态真值表01T=0T=0T=0T=0T=1T=1T=1T=1状态转移表状态转移表2.T2.T触发器触发器当当T T触发器的输入端为触发器的输入端为T=1T=1时，称为时，称为T T触发器。触发器。特征方程为：特征方程为：QC1TQ1NCPT T触发器逻辑符号触发器逻辑符号 边沿触发方式的触发器有两种类型：一种是边沿触发方式的触发器有两

44、种类型：一种是维持维持阻阻塞式触发器塞式触发器，它是利用直流反馈来维持翻转后的新状态，它是利用直流反馈来维持翻转后的新状态，阻塞触发器在同一时钟内再次产生翻转；另一种是阻塞触发器在同一时钟内再次产生翻转；另一种是边沿触边沿触发器发器，它是利用触发器内部逻辑门之间延迟时间的不同，它是利用触发器内部逻辑门之间延迟时间的不同，使触发器只在约定时钟跳变时才接收输入信号。使触发器只在约定时钟跳变时才接收输入信号。4.4 4.4 边沿触发器边沿触发器同时具备以下条件的触发器称为同时具备以下条件的触发器称为边沿触发器边沿触发器：触发器仅在触发器仅在CPCP某一约定跳变沿到来时，才接收输入信号；某一约定跳变沿

45、到来时，才接收输入信号；在在CP=0CP=0或或CP=1CP=1期间，输入信号的变化不会引起触发器输期间，输入信号的变化不会引起触发器输出状态变化。出状态变化。优点优点：不仅克服了空翻现象，而且大大提高了抗干扰能力。：不仅克服了空翻现象，而且大大提高了抗干扰能力。4.4 4.4 边沿触发器边沿触发器二、由二、由CMOSCMOS传输门构成的边沿传输门构成的边沿D D触发器触发器 TG1 TG3 1 TG2 1 1 TG4 1 1 1 CP G1 CP CP CP CP CP CP CP G3 G2 G4 G6 G5 主Q 主Q D Q Q SD RD R RD D、S SD D为为异步异步置置“

46、0”0”、置、置“1”1”端，高电平有效。正常工端，高电平有效。正常工作时，作时，S SD D=R=RD D=0=0。主触发器主触发器从触发器从触发器输出门输出门1.1.电路结构电路结构 TG1 TG3 1 TG2 1 1 TG4 1 1 1 CP G1 CP CP CP CP CP CP CP G3 G2 G4 G6 G5 主Q 主Q D Q Q 4.4 4.4 边沿触发器边沿触发器2.2.工作原理工作原理主触发器主触发器从触发器从触发器输出门输出门DDQ 1nCPCP 0SD=RD=0DDDD状态方程为：状态方程为：D（上升沿触发）（上升沿触发）C1SR1DQQ SDCPRDD.&1&1&

47、RDQQSDCPJK21RDSD4.4 4.4 边沿触发器边沿触发器三、利用传输延迟时间构成的边沿触发器三、利用传输延迟时间构成的边沿触发器1.1.负边沿负边沿JKJK触发器电路结构和逻辑符号触发器电路结构和逻辑符号QC11KQ&1J 1JC11KSRQQ C11K1JJKCPQQ特征方程特征方程nnnQKQJQ 14.4 4.4 边沿触发器边沿触发器2.2.功能描述（功能描述（CPCP下降沿触发下降沿触发）J KJ KQ Qn+1n+10 00 0Q Qn n0 10 10 01 01 01 11 11 1Q Qn n状态真值表状态真值表波形图波形图CPJQK设初态设初态Q=0Q=0第第4

48、4章章 小结小结1 1触发器有两个基本性质：（触发器有两个基本性质：（1 1）在一定条件下，触发器）在一定条件下，触发器可维持在两种稳定状态（可维持在两种稳定状态（0 0或或1 1状态）之一而保持不变；状态）之一而保持不变；（2 2）在一定的外加信号作用下，触发器可从一个稳定状）在一定的外加信号作用下，触发器可从一个稳定状态转变到另一个稳定状态。态转变到另一个稳定状态。2 2描写触发器逻辑功能的方法主要有特性方程、状态真值描写触发器逻辑功能的方法主要有特性方程、状态真值表、状态转移图和波形图等。表、状态转移图和波形图等。3 3触发方式：触发方式：(1)(1)基本基本RSRS触发器，为电平触发方

49、式。触发器，为电平触发方式。(2)(2)同步同步RSRS触发器，为电平触发方式。触发器，为电平触发方式。(3)(3)主从主从JKJK触发器，为脉冲触发方式。触发器，为脉冲触发方式。(4)(4)边沿触发器，为边沿触发方式。边沿触发器，为边沿触发方式。1.1.正确理解常用触发器的工作原理；正确理解常用触发器的工作原理；2.2.熟练掌握触发器的逻辑功能及动熟练掌握触发器的逻辑功能及动作特点；作特点；3.3.重点掌握各种触发器的波形图的重点掌握各种触发器的波形图的画法。画法。触发器的逻辑功能及其描述方法触发器的逻辑功能及其描述方法触发器按逻辑功能的分类触发器按逻辑功能的分类一、一、RS触发器（同步、主

50、从、维持阻塞）触发器（同步、主从、维持阻塞）特性表；特性表；特性方程：特性方程：Qn+1=S+RQn (SR=0)状态转换图状态转换图二、二、JK触发器触发器 Qn+1=JQn+KQn三、三、T触发器触发器 Qn+1=TQn+TQn四、四、D触发器触发器 Qn+1=DQ Qn+1n+1=S+R Q Qn nSR=0一、一、RS触发器触发器凡逻辑功能符合如下特性表者称凡逻辑功能符合如下特性表者称RS触发器。触发器。特性表特性表特性方程特性方程01S=0R=S=0R=1S=1R=0S=R=0R=0状态转换图状态转换图RD SDQn+10 101 011 1保持保持0 0不定不定二、二、JK触发器触

51、发器凡逻辑功能符合如下特性表者称凡逻辑功能符合如下特性表者称JK触发器。触发器。特性表特性表特性方程特性方程01J=0K=J=K=1J=1K=J=K=0K=0状态转换图状态转换图Q Qn+1n+1=JQ Qn n +KQ Qn n三、三、D触发器触发器凡逻辑功能符合如下特性表者称凡逻辑功能符合如下特性表者称D触发器。触发器。特性表特性表特性方程特性方程01D=0D=1状态转换图状态转换图Q Qn+1n+1=D D Q Qn n Q Qn+1n+1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1D=0D=101T=1T=1T=0T=0Q Qn+1n

52、+1=T Q Qn n 特性方程特性方程特性表特性表四、四、T触发器触发器凡逻辑功能符合如下特性表者称凡逻辑功能符合如下特性表者称T触发器。触发器。T Q Qn n Q Qn+1n+1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0状态转换图状态转换图触发方式是研究触发器翻转时刻与时钟脉冲间的关系，在触发方式是研究触发器翻转时刻与时钟脉冲间的关系，在各类触发器中，存在三种触发方式：电平触发方式、主从各类触发器中，存在三种触发方式：电平触发方式、主从触发方式、边沿触发方式。触发方式、边沿触发方式。1电平触发方式电平触发方式电平触发方式分为二种：高电

53、平触发方式（在时钟脉电平触发方式分为二种：高电平触发方式（在时钟脉冲冲C=1期间翻转）；低电平触发方式（在时钟脉冲期间翻转）；低电平触发方式（在时钟脉冲C=0期间期间翻转）。翻转）。电平触发方式结构简单、触发速度快。在时钟信号有电平触发方式结构简单、触发速度快。在时钟信号有效电平期间（效电平期间（C=1或或C=0），触发器总是处于可翻转状态，），触发器总是处于可翻转状态，输入信号的变化都会引起触发器状态的变化。在时钟信号输入信号的变化都会引起触发器状态的变化。在时钟信号无效电平期间，触发器状态保持不变。因此，在时钟信号无效电平期间，触发器状态保持不变。因此，在时钟信号有效电平宽度较宽时，触发器

54、会连续不停地翻转。如果要有效电平宽度较宽时，触发器会连续不停地翻转。如果要求每来一个求每来一个C脉冲触发器仅翻转一次的话，则对时钟脉冲的脉冲触发器仅翻转一次的话，则对时钟脉冲的有效电平的宽度要求极为苛刻，所以实际中应用并不广泛。有效电平的宽度要求极为苛刻，所以实际中应用并不广泛。前面介绍的可控前面介绍的可控RS触发器就属于高电平触发方式。触发器就属于高电平触发方式。主从型主从型JK触发器、由主从型触发器、由主从型JK触发器转换触发器转换的各种功能的触发器都属于这种触发方式。这的各种功能的触发器都属于这种触发方式。这种触发方式的工作特点是：克服了在种触发方式的工作特点是：克服了在C有效电有效电平

55、期间多次翻转现象，具有一次翻转特性。就平期间多次翻转现象，具有一次翻转特性。就是说，在是说，在C有效电平期间，主触发器接受了输有效电平期间，主触发器接受了输入信号发生一次翻转后，主触发器状态就一直入信号发生一次翻转后，主触发器状态就一直保持不变，也不再随输入信号保持不变，也不再随输入信号J。K的变化而的变化而变化。一次翻转特性有利有弊：利在于克服了变化。一次翻转特性有利有弊：利在于克服了空翻现象；弊是带来了抗干扰能力差的问题。空翻现象；弊是带来了抗干扰能力差的问题。前面已经较为详细地介绍了主从型前面已经较为详细地介绍了主从型JK触发器触发器的原理。为说明其一次翻转特点，我们看这样的原理。为说明

56、其一次翻转特点，我们看这样的一个例子。的一个例子。图图9.1.14是主从型是主从型JK触发器可能的一种工触发器可能的一种工作情况。作情况。图中图中J。K在在CP=1期间状态有变化（扰动），期间状态有变化（扰动），Q1、Q的波形分别是其主的波形分别是其主触发器、从触发器的输出端波形。从中可看出，在触发器、从触发器的输出端波形。从中可看出，在C下跳时，从触发器下跳时，从触发器的状态跟随此时刻主触发器的状态。如果在的状态跟随此时刻主触发器的状态。如果在C=1期间，主触发器发生一期间，主触发器发生一次翻转后，输入端次翻转后，输入端JK又发生了变化，由于从触发器并未发生变化，故主又发生了变化，由于从触发

57、器并未发生变化，故主触发器不会再发生变化，这就是一次翻转特性。因此，在时钟脉冲下降触发器不会再发生变化，这就是一次翻转特性。因此，在时钟脉冲下降沿到达时，从触发器接受这一时刻主触发器的状态，若忽视了它主从触沿到达时，从触发器接受这一时刻主触发器的状态，若忽视了它主从触发方式，就有可能得出触发器状态翻转与其状态表不一致。为此，要求发方式，就有可能得出触发器状态翻转与其状态表不一致。为此，要求在在C=1期间，输入信号期间，输入信号JK不发生变化，这使得主从型不发生变化，这使得主从型JK触发器的使用受触发器的使用受到限制。若将上述波形中到限制。若将上述波形中J、K波形在波形在C=1期间的变化看成是干

58、扰，则主期间的变化看成是干扰，则主从型从型JK触发器不能抑制这一干扰，出现误翻转。触发器不能抑制这一干扰，出现误翻转。3边沿触发方式边沿触发方式为了免除为了免除C=1期间输入信号不许扰动的限制，可采用边沿触发方式。其期间输入信号不许扰动的限制，可采用边沿触发方式。其特点是：触发器只在时钟跳转时刻发生翻转，而在特点是：触发器只在时钟跳转时刻发生翻转，而在C=1或或C=0期间，输入端期间，输入端的任何变化都不影响输出。比如前面介绍过的维持阻塞型的的任何变化都不影响输出。比如前面介绍过的维持阻塞型的D触发器。除此触发器。除此以外，当然也有边沿触发的以外，当然也有边沿触发的JK触发器。触发器。如果翻转

59、发生在上升沿就叫如果翻转发生在上升沿就叫“前边沿触发或正边沿触发前边沿触发或正边沿触发”。如果翻转发。如果翻转发生在下降沿就叫生在下降沿就叫“后边沿触发后边沿触发”或或“负边沿触发负边沿触发”。为区分主从和边沿触发两种方式，在状态表中常采用图为区分主从和边沿触发两种方式，在状态表中常采用图9.1.15两种表示两种表示法。主从触发方式在功能表中一般用法。主从触发方式在功能表中一般用“”表示；边沿触发方式用表示；边沿触发方式用“（正边（正边沿）沿）”“”“（负边沿）（负边沿）”。表示。在应用触发器时，要特别注意触发形式，否。表示。在应用触发器时，要特别注意触发形式，否则很容易造成整个数字系统工作不正常。由于边沿触发抗干扰能力强，且不则很容易造成整个数字系统工作不正常。由于边沿触发抗干扰能力强，且不存在空翻，所以应用较广泛。存在空翻，所以应用较广泛。边沿触发方式是按照（上或下）边沿触发事件，边沿触发方式是按照（上或下）边沿触发事件，由于触发的条件是边沿（上或下），所以即使由于触发的条件是边沿（上或下），所以即使在触发事件后，保存原来的电平都没有关系，在触发事件后，保存原来的电平都没有关系，不会一直在触发的，一般都用这种方式。不会一直在触发的，一般都用这种方式。