1、第第5 5章章 鎖存器和觸發(fā)器鎖存器和觸發(fā)器教學(xué)基本要求教學(xué)基本要求1、掌握、掌握 各類觸發(fā)器的功能和電路簡化表示。各類觸發(fā)器的功能和電路簡化表示。 2、掌握各類觸發(fā)器的特性方程。、掌握各類觸發(fā)器的特性方程。3、 熟悉各類觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)并能熟悉各類觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)并能分析其工作原理。分析其工作原理。第第5 5章章 鎖存器和觸發(fā)器鎖存器和觸發(fā)器第第5 5章章 鎖存器和觸發(fā)器鎖存器和觸發(fā)器5.1 5.1 雙穩(wěn)態(tài)存儲單元電路雙穩(wěn)態(tài)存儲單元電路5.1.1 5.1.1 雙穩(wěn)態(tài)的概念雙穩(wěn)態(tài)的概念1 1、雙穩(wěn)態(tài)的物理模型、雙穩(wěn)態(tài)的物理模型2 2、穩(wěn)態(tài)和介穩(wěn)態(tài)、穩(wěn)態(tài)和介穩(wěn)態(tài)5.1.2 5.1.2 雙穩(wěn)態(tài)存儲

2、單元電路雙穩(wěn)態(tài)存儲單元電路1 1、電路結(jié)構(gòu)、電路結(jié)構(gòu)2 2、邏輯狀態(tài)分析、邏輯狀態(tài)分析11QQG1G2vi1vi2圖圖5.1.2 5.1.2 雙穩(wěn)態(tài)存儲單元電路雙穩(wěn)態(tài)存儲單元電路11QQG1G2vi1vi22 2、邏輯狀態(tài)分析、邏輯狀態(tài)分析（1 1）若）若 Q=0Q=0，則，則 Q=1Q=1，Q=1Q=1，保證了，保證了 Q=0Q=0。形成了第一種穩(wěn)態(tài)形成了第一種穩(wěn)態(tài)（2 2）若）若 Q=1Q=1，則，則 Q=0Q=0，Q=0Q=0，保證了，保證了 Q=1Q=1。形成了第二種穩(wěn)態(tài)形成了第二種穩(wěn)態(tài)3 3、模擬特性分析、模擬特性分析vo1vi1(vi2)(vo2)d da ae ec cb bvo

3、1vo2有有3 3個(gè)交點(diǎn)個(gè)交點(diǎn)( (平衡點(diǎn)平衡點(diǎn)):M():M(穩(wěn)穩(wěn)態(tài)態(tài)) )、N(N(穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)) )、P(P(介穩(wěn)態(tài)介穩(wěn)態(tài)) )P PM MN N兩種穩(wěn)態(tài)之一一旦出現(xiàn)，兩種穩(wěn)態(tài)之一一旦出現(xiàn)，都可長期保持，固稱為都可長期保持，固稱為雙穩(wěn)態(tài)電路。雙穩(wěn)態(tài)電路。G1傳輸特性傳輸特性G2傳輸特性傳輸特性5.2 5.2 鎖存器鎖存器鎖存器鎖存器: :是一種對脈沖電平敏感的存儲單元電路是一種對脈沖電平敏感的存儲單元電路（2）邏輯符號）邏輯符號G1G2QQSR11觸發(fā)器觸發(fā)器: :是一種對脈沖邊沿敏感的存儲電路是一種對脈沖邊沿敏感的存儲電路5.2.15.2.1 SR SR鎖存器鎖存器QRSQ1 1、基本、基

4、本SRSR鎖存器鎖存器（1 1）電路）電路（3 3）由圖得邏輯表達(dá)式）由圖得邏輯表達(dá)式Q = R + QQ = R + QQ = S + QQ = S + QS SR RQ QQ Q鎖存器狀態(tài)鎖存器狀態(tài)0 00 0不變不變不變不變保持保持0 01 10 01 10 01 10 01 10 01 11 11 10 00 0不確定不確定（3 3）邏輯表達(dá)式）邏輯表達(dá)式（4 4）功能表（表）功能表（表5.2.15.2.1）Q = R + QQ = R + QQ = S + QQ = S + Q 可見：正常工作時(shí)，輸入信號要滿足可見：正常工作時(shí)，輸入信號要滿足SR=0SR=0的的約束約束條件條件，即，

5、即S=R=1S=R=1是不允許的是不允許的。 基本的基本的SRSR鎖存器具有鎖存器具有保持、置保持、置0 0、置、置1 1功能。功能。保持保持例例5.2.1 5.2.1 圖圖5.2.15.2.1（a a）中基本）中基本RSRS鎖存器的鎖存器的S S、R R端的輸入波形端的輸入波形如圖如圖5.2.35.2.3虛線上邊所示，試畫出虛線上邊所示，試畫出Q Q和和 Q Q 的波形。的波形。 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)（5a5a）用與非門組成的基本）用與非門組成的基本SRSR鎖存器鎖存器QQRSG1&G2 邏輯符號邏輯符號SRQQS SR R功能表功能表 可見：輸入可見：輸入SRSR為為0000時(shí)，鎖存器處于不時(shí)

6、，鎖存器處于不確定態(tài)；約束條件為：確定態(tài)；約束條件為：或或 SR=11 10 01 10 0不變不變不變不變1 11 11 11 10 00 00 01 10 01 1Q QQ QS SR R0RS邏輯表達(dá)式邏輯表達(dá)式Q=SQ Q= RQ邏輯表達(dá)式邏輯表達(dá)式 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)（5b5b）用與非門組成的基本）用與非門組成的基本SRSR鎖存器鎖存器 邏輯符號邏輯符號SRQQS SR R功能表功能表1 10 01 10 0不變不變不變不變1 11 11 11 10 00 00 01 10 01 1Q QQ QS SR RQSQRQQ 可見：輸入可見：輸入 為為0,00,0時(shí)，鎖存器處于時(shí)，鎖存器處于

7、不確定態(tài)；約束條件不確定態(tài)；約束條件為：為：RS,0SRRS或或 SR=1 例例5.2.2 5.2.2 運(yùn)用基本運(yùn)用基本RSRS鎖存器，消除機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)抖動引起的脈鎖存器，消除機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)抖動引起的脈沖輸出。沖輸出。（a）開關(guān)在）開關(guān)在t0時(shí)斷開，時(shí)斷開，t1時(shí)接通；時(shí)接通； （b）實(shí)際輸出波形）實(shí)際輸出波形 例例5.2.2 5.2.2 運(yùn)用基本運(yùn)用基本RSRS鎖存器，消除機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)抖動引起的脈鎖存器，消除機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)抖動引起的脈沖輸出。沖輸出。（a）電路）電路（b）波形圖）波形圖S離開離開B時(shí)時(shí)S打到打到A時(shí)時(shí)2 2 、邏輯門控、邏輯門控SRSR鎖存器鎖存器（1 1）電路結(jié)構(gòu)及邏輯符號）電

8、路結(jié)構(gòu)及邏輯符號&11&G1G4G3G2Q3Q4QQRSEE E為控制信號，一般為時(shí)鐘脈沖。為控制信號，一般為時(shí)鐘脈沖。（b b）邏輯符號）邏輯符號（a a）電路結(jié)構(gòu)）電路結(jié)構(gòu)Q1R1SC1QESR（2 2）電路的工作原理）電路的工作原理當(dāng)當(dāng)E=0E=0時(shí)，鎖存器狀態(tài)不受時(shí)，鎖存器狀態(tài)不受SRSR影響；影響； E=1E=1時(shí)，鎖存器時(shí)，鎖存器狀態(tài)由狀態(tài)由SRSR決定。決定。邏輯符號中邏輯符號中1R1R、1S1S受受C1C1控制，約束條件仍為：控制，約束條件仍為：SR=0SR=0。QQQ4例例5.2.3 5.2.3 邏輯門控邏輯門控SRSR鎖存器的鎖存器的E E，S S，R R的波形如圖的波形如

9、圖所示，鎖存器的原始狀態(tài)為所示，鎖存器的原始狀態(tài)為Q=0Q=0，Q=1Q=1，試畫出：，試畫出：Q Q3 3,Q,Q4 4，Q Q和和Q Q的波形的波形。&11&G1G4G3G2Q3Q4QQRSEQ3ESRERQESQ43該電路很少直接應(yīng)用，但該電路很少直接應(yīng)用，但是重要的基本單元電路是重要的基本單元電路5.2.25.2.2 D D鎖存器鎖存器Q1DC1QED（1 1）電路結(jié)構(gòu)）電路結(jié)構(gòu)( (圖圖5.2.105.2.10）（2 2）邏輯符號）邏輯符號（3 3）功能表）功能表0 01 1不變不變Q Q1 10 0D D置置1 1置置0 0保持保持功能功能1 10 0不變不變Q Q1 11 10

10、0E E1 1、邏輯門控、邏輯門控D D鎖存器鎖存器&11&G1G4G3G2Q3Q4QQRSEDG512 2、傳輸門控、傳輸門控D D鎖存器鎖存器（1 1）邏輯電路）邏輯電路( (圖圖5.2.115.2.11）11ECCG3G4QQ1G1G2DCCCC1TGTGTG1TG2（2 2）工作原理）工作原理QQ1G1G2D1TG2TG1QQ1G1G2D1TG2TG1當(dāng)當(dāng)E=1E=1時(shí)時(shí)，TGTG1 1導(dǎo)通，導(dǎo)通，TGTG2 2斷開，斷開，Q=DQ=D；當(dāng)當(dāng)E=0E=0時(shí)時(shí)，TGTG1 1斷開，斷開，TGTG2 2導(dǎo)通，導(dǎo)通，D D被封鎖，被封鎖，Q Q保持保持，為，為雙穩(wěn)。雙穩(wěn)。11ECCG3G4Q

11、Q1G1G2DCCCC1TGTGTG1TG2當(dāng)當(dāng)E=1E=1時(shí)時(shí)，Q=DQ=D；當(dāng)當(dāng)E=0E=0時(shí)時(shí)，Q Q保持保持。例例5.2.4 5.2.4 圖圖5.2.115.2.11（a a） 電路的輸入信號電路的輸入信號D D、E E的波形如圖所示，試的波形如圖所示，試畫出畫出Q Q和和Q Q的波形的波形。解：由前分解：由前分析知道：析知道：據(jù)此可畫出據(jù)此可畫出Q Q和和Q Q的波形的波形3 3、D D鎖存器的動態(tài)特性鎖存器的動態(tài)特性（1 1）定時(shí)圖）定時(shí)圖建立時(shí)間建立時(shí)間t tSUSU: :表示表示D D信號對信號對E E下降沿的最少時(shí)間提前量。下降沿的最少時(shí)間提前量。EQtDtWtPLHtHtP

12、HL（）說明（）說明保持時(shí)間保持時(shí)間t tH H: :表示表示D D信號在信號在E E電平下降后需要保持的最少時(shí)間。電平下降后需要保持的最少時(shí)間。脈沖寬度脈沖寬度t tW W: :表示保證表示保證D D信號正確傳送對信號正確傳送對E E信號最小寬度的要求。信號最小寬度的要求。傳輸延遲時(shí)間傳輸延遲時(shí)間t tPLH PLH 和和t tPLHPLH: :表示表示D D、E E信號作用后信號作用后Q Q（或（或Q Q）響應(yīng)）響應(yīng) 的最大延遲時(shí)間。的最大延遲時(shí)間。4 4、典型集成電路、典型集成電路中規(guī)模集成中規(guī)模集成CMOSCMOS八八D D鎖存器鎖存器(74HC/HCT373)(74HC/HCT373

13、)傳輸門控傳輸門控D鎖存器鎖存器表表5.2.4 74HC/HCT373的功能表的功能表高阻高阻H 鎖存和禁止輸出鎖存和禁止輸出LHLH L L L L L H鎖存和讀鎖存器鎖存和讀鎖存器LHLHL H LL H H使能和讀鎖存器使能和讀鎖存器（傳送模式）（傳送模式）QNDNLEOE輸出輸出內(nèi)部鎖存內(nèi)部鎖存器狀態(tài)器狀態(tài)輸入輸入工作模式工作模式注：注： DN和和QN的下標(biāo)表示第位鎖存器。的下標(biāo)表示第位鎖存器。 L和和H表示門控電平表示門控電平LE由高變低之前瞬間由高變低之前瞬間DN的電平。的電平。5.3 5.3 觸發(fā)器觸發(fā)器 D鎖存器在鎖存器在E=1期間更新期間更新狀態(tài)，此期間輸出隨輸入變狀態(tài)，此

14、期間輸出隨輸入變化。化。ECPCP有上升沿觸發(fā)有上升沿觸發(fā)下降沿觸發(fā)下降沿觸發(fā)CPCP 在時(shí)鐘脈沖邊沿作用在時(shí)鐘脈沖邊沿作用下的狀態(tài)刷新稱為下的狀態(tài)刷新稱為觸發(fā)觸發(fā)；具有這種特性的存儲單元具有這種特性的存儲單元電路稱為觸發(fā)器電路稱為觸發(fā)器.觸發(fā)器主要有三種：觸發(fā)器主要有三種：主從觸發(fā)器主從觸發(fā)器維持阻塞觸發(fā)器維持阻塞觸發(fā)器傳輸延遲觸發(fā)器傳輸延遲觸發(fā)器5.3.1 5.3.1 主從觸發(fā)器主從觸發(fā)器 主從觸發(fā)器由兩級鎖存器構(gòu)成，其中一級接收輸入信號，主從觸發(fā)器由兩級鎖存器構(gòu)成，其中一級接收輸入信號，其狀態(tài)直接由輸入信號決定，稱為主鎖存器其狀態(tài)直接由輸入信號決定，稱為主鎖存器 還有一級的輸入與主鎖存器

15、的輸出連接，其狀態(tài)由主鎖還有一級的輸入與主鎖存器的輸出連接，其狀態(tài)由主鎖存器的狀態(tài)決定，稱為存器的狀態(tài)決定，稱為 從鎖存器從鎖存器。1、電路組成組成QQ1G3G4CCCC1TGTGTG3TG4Q1G1G2DCCCC1TGTGTG1TG2Q主鎖存器主鎖存器從鎖存器從鎖存器1CPCCG3G42 2、工作原理、工作原理 當(dāng)當(dāng)CP=0CP=0時(shí)時(shí)，TGTG1 1導(dǎo)通，導(dǎo)通，TGTG2 2斷開，信號進(jìn)入主鎖存器，斷開，信號進(jìn)入主鎖存器，Q=DQ=D； 同時(shí)同時(shí)TGTG3 3斷開，斷開，TGTG4 4導(dǎo)通，導(dǎo)通，從鎖存器維持，從鎖存器維持，Q Q不變不變。 當(dāng)當(dāng)CPCP從從0 0跳到跳到1 1時(shí)時(shí)，TGT

16、G1 1斷開，斷開了斷開，斷開了D D與主鎖存器的與主鎖存器的聯(lián)系；同時(shí)聯(lián)系；同時(shí)TGTG2 2導(dǎo)通，導(dǎo)通，主鎖存器保持主鎖存器保持。這時(shí)。這時(shí)TGTG3 3導(dǎo)通，導(dǎo)通，TGTG4 4斷斷開，將開，將QQ傳到傳到Q Q端端, ,使使Q =DQ =D 。QQ1G3G4CCCC1TGTGTG3TG4Q1G1G2DCCCC1TGTGTG1TG2Q主鎖存器主鎖存器從鎖存器從鎖存器1CPCCG3G42 2、工作原理、工作原理 當(dāng)當(dāng)CP=0CP=0時(shí)時(shí)，TGTG1 1導(dǎo)通，導(dǎo)通，TGTG2 2斷開，信號進(jìn)入主鎖存器，斷開，信號進(jìn)入主鎖存器，Q=DQ=D； 同時(shí)同時(shí)TGTG3 3斷開，斷開，TGTG4 4導(dǎo)

17、通，導(dǎo)通，從鎖存器維持，從鎖存器維持，Q Q不變不變。 當(dāng)當(dāng)CPCP從從0 0跳到跳到1 1時(shí)時(shí)，TGTG1 1斷開，斷開了斷開，斷開了D D與主鎖存器的與主鎖存器的聯(lián)系；同時(shí)聯(lián)系；同時(shí)TGTG2 2導(dǎo)通，導(dǎo)通，主鎖存器保持主鎖存器保持。這時(shí)。這時(shí)TGTG3 3導(dǎo)通，導(dǎo)通，TGTG4 4斷斷開，將開，將QQ傳到傳到Q Q端端, ,使使Q =DQ =D 。DQn13 3、D D觸發(fā)器的特性方程觸發(fā)器的特性方程（CPCP上升沿有效上升沿有效） 可見，可見，從鎖存器從鎖存器在工作中總是跟隨在工作中總是跟隨主鎖存器主鎖存器的狀的狀態(tài)變化，因之稱為態(tài)變化，因之稱為“主從主從”觸發(fā)器。而功能上屬于觸發(fā)器。

18、而功能上屬于脈沖邊沿作用引起狀態(tài)刷新，固稱為脈沖邊沿作用引起狀態(tài)刷新，固稱為D D觸發(fā)器觸發(fā)器。如以如以Q Qn+1n+1表示表示CPCP信號上升沿到達(dá)后觸發(fā)器的狀態(tài)，信號上升沿到達(dá)后觸發(fā)器的狀態(tài)，則有：則有：稱為稱為D D觸發(fā)器的特性方程。觸發(fā)器的特性方程。4 4、典型集成電路、典型集成電路（3 3）邏）邏 輯符號輯符號（2 2）原理（）原理（74HC/HCT74)74HC/HCT74)（1 1）內(nèi)部電路（）內(nèi)部電路（74HC/HCT74)74HC/HCT74)Q1G1G2DCCCCTGTGTG1TG2Q11111G3G4CCCCTGTGTG3TG41111DRDS1CPCCG3G4S SD

19、 D置位端，置位端，R RD D復(fù)位端，有復(fù)位端，有優(yōu)先權(quán)；優(yōu)先權(quán)；非號非號是低電平有是低電平有效。當(dāng)效。當(dāng)CPCP上升沿有效。上升沿有效。（4 4）74HC/HCT7474HC/HCT74的功能表的功能表1 10 0D D1 10 01 10 01 1Q Qn+1n+1Q Qn+1n+1CPCPR RD DS SD D0 01 11 11 10 01 11 10 00 01 11 11 10 01 10 0輸出輸入表表5.3.1 74HC/HCT7474HC/HCT74的功能表的功能表約束：約束：1DDRS5.3.2 5.3.2 維持阻塞維持阻塞觸發(fā)器觸發(fā)器1 1、電路組成、電路組成CPD&

20、G5G6QQ&G1G2Q1&G3G4Q2Q3Q4置置1維持線維持線置置0阻塞線阻塞線置置1阻塞、置阻塞、置0維持線維持線2 2、工作原理、工作原理 (2)CP (2)CP由由0 0到到1 1后瞬間，后瞬間，G G2 2G G3 3打開，打開，Q Q2 2Q Q3 3 由由G G1 1G G4 4輸出狀態(tài)決定，輸出狀態(tài)決定，Q Qn+1n+1=D=D。 (3)CP=1 (3)CP=1期間，觸發(fā)器狀態(tài)期間，觸發(fā)器狀態(tài)不受不受D D的影響。的影響。 當(dāng)當(dāng)Q=1Q=1時(shí)時(shí)Q Q2 2=0=0，將，將G G1 1封鎖，維持封鎖，維持Q Q2 2=0=0，從而維持，從而維持Q=1Q=1，稱，稱置置1 1維

21、持線維持線； 將將G G3 3封鎖，封鎖，Q Q3 3=1=1也不會變，從而阻塞了也不會變，從而阻塞了D D輸入輸入的置的置0 0信號，稱信號，稱置置0 0阻塞線阻塞線。 當(dāng)當(dāng)Q=0Q=0時(shí)時(shí)Q Q3 3=0=0，將，將G G4 4封鎖，既而阻塞封鎖，既而阻塞了了D=1D=1信號，信號，Q Q4 4=1=1與與CP=1CP=1、Q Q2 2=1=1維持維持Q Q3 3=0=0稱稱置置1 1阻塞、置阻塞、置0 0維持線維持線。 (1)CP=0 (1)CP=0時(shí)，時(shí)，G G2 2G G3 3被封鎖，輸出被封鎖，輸出Q Q狀態(tài)狀態(tài)不變。不變。 Q Q2 2Q Q3 3使使G G1 1G G4 4打打

22、開，開， Q Q4 4=D ,Q=D ,Q1 1=D=D。（1）CP=0時(shí)，觸發(fā)器的狀態(tài)不變?？山邮招艜r(shí)，觸發(fā)器的狀態(tài)不變?？山邮招?號號D。 （2）當(dāng)）當(dāng)CP由由0變變1時(shí)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)。時(shí)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)。Qn+1=D。（3）觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)后，在）觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)后，在CP=1時(shí)輸入信號被時(shí)輸入信號被封鎖。觸發(fā)器的狀態(tài)不變。封鎖。觸發(fā)器的狀態(tài)不變。該觸發(fā)器是該觸發(fā)器是在在CP正跳沿前接受輸入信號正跳沿前接受輸入信號，正跳沿時(shí)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)正跳沿時(shí)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，正跳沿后輸入即被封正跳沿后輸入即被封鎖鎖，三步都是在正跳沿前后完成，三步都是在正跳沿前后完成.工作原理歸納工作原理歸納3 3、典型集成電路、典型集成電路 74

23、LS74 74LS74、74F7474F74（TTLTTL集成）集成）CPD&G5G6QQ&G1G2Q1&G3G4Q2Q3Q4SDRD右圖為右圖為74F7474F74電路，是電路，是在在圖圖5.3.5的基的基礎(chǔ)上增加直礎(chǔ)上增加直接置接置1端和直端和直接置接置0端構(gòu)成。端構(gòu)成。直接置直接置1端端直接置直接置0端端5.3.3 5.3.3 利用傳輸延遲的觸發(fā)器利用傳輸延遲的觸發(fā)器1 1、邏輯電路、邏輯電路2 2、邏輯符號、邏輯符號G12G11G13G4G3G23G22G21&QQ11CPJKSRJKJK觸發(fā)器觸發(fā)器1J1KCPC1QQJK3 3、工作原理、工作原理觸發(fā)器狀態(tài)不變，處于穩(wěn)態(tài)。觸發(fā)器狀態(tài)

24、不變，處于穩(wěn)態(tài)。G12G11G13G4G3G23G22G21&QQ11CPJKSR011000000 G13、 G23打打開開 ，Q狀態(tài)不變。狀態(tài)不變。nnnQQSQCPQnnnQQRQCPQ設(shè)觸發(fā)器的前狀態(tài)為設(shè)觸發(fā)器的前狀態(tài)為Qn，由圖可得，由圖可得 (1) CP=0時(shí)，時(shí)，封鎖封鎖G12、 G22 、G3 、G4，JK被被鎖；鎖； (2) CP由由0變變1后瞬間，后瞬間，G12、G22搶先打開，搶先打開， G11、G21仍鎖定，輸出不變。延遲一段時(shí)間，仍鎖定，輸出不變。延遲一段時(shí)間，J、K經(jīng)經(jīng)G3 、G4 起作用。起作用。觸發(fā)觸發(fā)器狀器狀態(tài)不態(tài)不變變nnQJQJCPSnnKQQKCPR同時(shí)

25、：同時(shí)： 可見：無論可見：無論J、K為何值，若為何值，若Qn=1，則，則S=1；若；若Qn=0，則，則R=1，即，即S、R不可能同時(shí)為不可能同時(shí)為0。電路已接收了。電路已接收了J、K。S=JQn、R=KQn仍作用于仍作用于G G1313 、G G2323 的輸入端。的輸入端。 在在S，R尚未來得及變化的期尚未來得及變化的期間，由于間，由于G12、G22輸出為輸出為0，輸出，輸出的的SR鎖存器的輸出狀態(tài)由鎖存器的輸出狀態(tài)由S、R確確定定( (右圖為此時(shí)的等效電路右圖為此時(shí)的等效電路) )，觸觸發(fā)器的狀態(tài)將依發(fā)器的狀態(tài)將依JK轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。 隨著隨著G3、G4延遲的結(jié)束，延遲的結(jié)束，S=R=1，觸發(fā)

26、器回到，觸發(fā)器回到(1)的情況。的情況。 (3) CP由由1變變 0后的瞬間，后的瞬間，G12、G22搶先關(guān)閉，搶先關(guān)閉， G3 、G4 兩兩門的延遲使門的延遲使&QQS=JQnR=KQnnnnnnQKQQJQRSQ1觸發(fā)后的輸出狀態(tài)為觸發(fā)后的輸出狀態(tài)為:整理得：整理得：nnnQKQJQ1這就是這就是JK觸發(fā)器觸發(fā)器的的特性方程特性方程CP:時(shí)鐘脈沖時(shí)鐘脈沖CP取非取非,說明是下降沿觸發(fā)說明是下降沿觸發(fā)()由于這種觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)由于這種觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換發(fā)生在時(shí)鐘脈沖由換發(fā)生在時(shí)鐘脈沖由1變變0瞬間，為區(qū)別下降沿到來瞬間，為區(qū)別下降沿到來前后觸發(fā)器的狀態(tài)，以前后觸發(fā)器的狀態(tài)，以Qn表示觸發(fā)器現(xiàn)在

27、的狀表示觸發(fā)器現(xiàn)在的狀態(tài)，以態(tài)，以Qn+1表示觸發(fā)器下表示觸發(fā)器下一個(gè)狀態(tài)，則由等效圖得一個(gè)狀態(tài)，則由等效圖得&QQS=JQnR=KQn4、典型集成電路、典型集成電路74F74F系列系列TTLTTL電路電路JKJK觸發(fā)器，見觸發(fā)器，見 P.222P.222圖圖 與原理電路相比，改變了門電路的位置與原理電路相比，改變了門電路的位置 ，增，增加了置位加了置位(置置1)端和復(fù)位（置端和復(fù)位（置0）端）端74F11274F112芯片含有兩個(gè)芯片含有兩個(gè)JK觸發(fā)器觸發(fā)器4、典型集成電路、典型集成電路邏輯符號：邏輯符號：1SD2SD1Q2RD2K1CP1K2J1J2CP1RD2Q2Q1Q1JC11KSR7

28、4F112的國標(biāo)邏輯符號的國標(biāo)邏輯符號（引腳見右圖（引腳見右圖5.3.10)圖圖5.3.10 74F112的國標(biāo)邏輯符號的國標(biāo)邏輯符號HHHHHHLHRDCPH LLJLHLKLHHLHLLHQn+1輸出輸出HHHHHLSD輸入輸入nQQn+1nQnQnQHHLL表表5.3.2 74F112功能表功能表5.3.4 5.3.4 觸發(fā)器的動態(tài)特性觸發(fā)器的動態(tài)特性 動態(tài)特性動態(tài)特性:反映觸發(fā)器對輸入信號和時(shí)鐘信號之間的反映觸發(fā)器對輸入信號和時(shí)鐘信號之間的時(shí)間要求時(shí)間要求,以及輸出對時(shí)鐘響應(yīng)的延遲時(shí)間。以及輸出對時(shí)鐘響應(yīng)的延遲時(shí)間。CPQtDtWtPLHtHtPHLtPHLtPLHTcminQ(1)建

29、立時(shí)間建立時(shí)間tSU(2)保持時(shí)間保持時(shí)間t(3)傳輸延遲時(shí)傳輸延遲時(shí)間間tPLH和和tPHL (4)觸發(fā)脈沖觸發(fā)脈沖寬度寬度tW(5)最高觸發(fā)最高觸發(fā)頻率頻率fcmaxfcmax =1/ Tcmin5.4 5.4 觸發(fā)器的邏輯功能觸發(fā)器的邏輯功能 一、幾種觸發(fā)器一、幾種觸發(fā)器 通常分為：通常分為：D觸發(fā)器、觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、觸發(fā)器、 T觸發(fā)器、觸發(fā)器、 SR觸觸發(fā)器等幾種。發(fā)器等幾種。 以時(shí)鐘脈沖的觸發(fā)沿到來為界，觸發(fā)沿到來前觸發(fā)器以時(shí)鐘脈沖的觸發(fā)沿到來為界，觸發(fā)沿到來前觸發(fā)器的狀態(tài)稱為的狀態(tài)稱為現(xiàn)態(tài)現(xiàn)態(tài)Qn，而觸發(fā)沿觸發(fā)后的狀態(tài)稱為，而觸發(fā)沿觸發(fā)后的狀態(tài)稱為次態(tài)次態(tài)Qn+1 。(1)DQ

30、QCP1DC1TQQCP1TC1JQQCP1JC1K1KSQQCP1SC1R1R(2)(4)(3) 邏輯功能：是觸發(fā)器的次態(tài)與現(xiàn)態(tài)、輸入信號的邏輯邏輯功能：是觸發(fā)器的次態(tài)與現(xiàn)態(tài)、輸入信號的邏輯關(guān)系。可用關(guān)系?？捎锰匦员?、特性方程特性表、特性方程或或狀態(tài)圖狀態(tài)圖來描述。來描述。D=1D=0二、二、D D觸發(fā)器觸發(fā)器2 2、特性方程：邏輯功、特性方程：邏輯功能的邏輯表達(dá)式描述。能的邏輯表達(dá)式描述。QnDQ n+1000011100111011 1、特性表：邏輯功能的真、特性表：邏輯功能的真值表描述。值表描述。Qn+1 = D3 3、D D觸發(fā)器狀態(tài)圖：邏輯功觸發(fā)器狀態(tài)圖：邏輯功能的狀態(tài)圖表示。能的

31、狀態(tài)圖表示。D=1D=0J= K=0J=0 K=三、三、JKJK觸發(fā)器觸發(fā)器2 2、JKJK觸發(fā)器特性方觸發(fā)器特性方程程QnJKQ n+100000010010101111001101011011110011 1、特性表、特性表3 3、JKJK觸發(fā)器狀態(tài)圖觸發(fā)器狀態(tài)圖nnnQKQJQ1J=1 K=J= K=1例例5.4.1 設(shè)下降沿觸發(fā)的設(shè)下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器時(shí)鐘脈沖和觸發(fā)器時(shí)鐘脈沖和J、K信號的波形如圖信號的波形如圖5.4.4中虛線上部所示，試畫出輸出中虛線上部所示，試畫出輸出端端Q的波形，設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為的波形，設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為0。 解：根據(jù)特性表、邏輯表達(dá)式或狀態(tài)圖都可畫出解：

32、根據(jù)特性表、邏輯表達(dá)式或狀態(tài)圖都可畫出Q端的波形，如圖端的波形，如圖5.4.4虛線下部所示。虛線下部所示。T=0T=0四、四、T T觸發(fā)器觸發(fā)器2 2、T T觸發(fā)器特性方程觸發(fā)器特性方程QnTQ n+1000011101110011 1、特性表、特性表3 3、T T觸發(fā)器狀態(tài)圖觸發(fā)器狀態(tài)圖T=1T=1nnnQTQTQ1T=1時(shí)為計(jì)數(shù)態(tài)，時(shí)為計(jì)數(shù)態(tài)，T=0為為保持態(tài)。保持態(tài)。4 4、TT觸發(fā)器觸發(fā)器(2)T(2)T觸發(fā)器特性方觸發(fā)器特性方程程QnTQ n+101111001(1)(1)特性表特性表(3)T(3)T觸發(fā)器狀態(tài)圖觸發(fā)器狀態(tài)圖T=1T=1nnQQ1(4)T(4)T觸發(fā)器邏輯符觸發(fā)器邏輯

33、符號號CPC1QQS= R=0S=0 R=五、五、SRSR觸發(fā)器觸發(fā)器2 2、SRSR觸發(fā)器特性方觸發(fā)器特性方程程QnSRQ n+1000000100101011不確定不確定100110101101111不確定不確定011 1、特性表、特性表3 3、SRSR觸發(fā)器狀態(tài)圖觸發(fā)器狀態(tài)圖nnQRSQ1S=1 R=0S=0 R=10SR可見：可見：用用JKJK觸發(fā)器可實(shí)現(xiàn)觸發(fā)器可實(shí)現(xiàn)SRSR觸發(fā)器的功能。觸發(fā)器的功能。六、六、D D觸發(fā)器功能的轉(zhuǎn)換觸發(fā)器功能的轉(zhuǎn)換1 1、D D觸發(fā)器構(gòu)成觸發(fā)器構(gòu)成JKJK觸發(fā)器觸發(fā)器電路電路: :DQn1nnnQKQJQ1QKQJDJQQCP1DC11&1 1&K2

34、2、D D觸發(fā)器構(gòu)成觸發(fā)器構(gòu)成T T觸發(fā)器觸發(fā)器電路電路: :DQn1nnnnQTQTQTQ1nnnQTQTQTDQQCP1DC1= =TQQCP1DC1= =1 1T3 3、D D觸發(fā)器構(gòu)成觸發(fā)器構(gòu)成TT觸發(fā)器觸發(fā)器QD QQCP1DC1(1)(1)用異或門實(shí)現(xiàn)用異或門實(shí)現(xiàn)(2)(2)用同或門實(shí)現(xiàn)用同或門實(shí)現(xiàn)（1）鎖存器和觸發(fā)器都是具有存儲功能的邏輯電路，是構(gòu)成）鎖存器和觸發(fā)器都是具有存儲功能的邏輯電路，是構(gòu)成時(shí)序電路的基本邏輯單元。每個(gè)鎖存器或觸發(fā)器都能存儲時(shí)序電路的基本邏輯單元。每個(gè)鎖存器或觸發(fā)器都能存儲1位位二值信息，所以又稱為存儲單元或記憶單元。二值信息，所以又稱為存儲單元或記憶單元

35、。（2）鎖存器是對脈沖電平敏感的電路，它們在一定電平作用下）鎖存器是對脈沖電平敏感的電路，它們在一定電平作用下改變狀態(tài)。改變狀態(tài)。（3）基本）基本SR鎖存器由輸入信號電平直接控制其狀態(tài)，傳輸門鎖存器由輸入信號電平直接控制其狀態(tài)，傳輸門控或邏輯門控鎖存器在使能電平作用期間由輸入信號決定其控或邏輯門控鎖存器在使能電平作用期間由輸入信號決定其狀態(tài)，狀態(tài)隨輸入信號變化而變化。狀態(tài)，狀態(tài)隨輸入信號變化而變化。（4）觸發(fā)器是對時(shí)鐘脈沖邊沿敏感的電路，根據(jù)不同的電路）觸發(fā)器是對時(shí)鐘脈沖邊沿敏感的電路，根據(jù)不同的電路結(jié)構(gòu)，它們在時(shí)鐘脈沖上升沿或下降沿作用下改變狀態(tài)。結(jié)構(gòu)，它們在時(shí)鐘脈沖上升沿或下降沿作用下改變

36、狀態(tài)。 （5）觸發(fā)器按邏輯功能分類有）觸發(fā)器按邏輯功能分類有D觸發(fā)器、觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、觸發(fā)器、T(T)觸發(fā)器和觸發(fā)器和SR觸發(fā)器。它們的功能可用特性表、特性方程和觸發(fā)器。它們的功能可用特性表、特性方程和狀態(tài)圖來描述。狀態(tài)圖來描述。 每一種邏輯功能的觸發(fā)器都可以通過增加每一種邏輯功能的觸發(fā)器都可以通過增加門電路和適當(dāng)?shù)耐獠窟B線轉(zhuǎn)換為其他功能的觸發(fā)器。門電路和適當(dāng)?shù)耐獠窟B線轉(zhuǎn)換為其他功能的觸發(fā)器。 小結(jié)小結(jié)作 業(yè) P238 P238 ： 5.2.5; 5.3.1; 5.2.5; 5.3.1; 5.4.1; 5.4.3; 5.4.6; 5.4.1; 5.4.3; 5.4.6;第五章習(xí)題課第五章習(xí)

37、題課5.2.3 由與或非門組成的由與或非門組成的SR鎖存器如圖題鎖存器如圖題5.2.3所示，試分析其工作原理并列出功能表。所示，試分析其工作原理并列出功能表。保持保持保持保持01不確定不確定不變不變不變不變100不變不變不變不變0100101001101111鎖存器狀態(tài)鎖存器狀態(tài)QQRSE圖圖5.2.3功能表功能表解：圖題解：圖題5.2.3中的鎖存器，當(dāng)中的鎖存器，當(dāng)E=0時(shí)，無論輸入端時(shí)，無論輸入端S、R邏輯值如何變化，其輸出都維持原來狀態(tài)不變；邏輯值如何變化，其輸出都維持原來狀態(tài)不變；當(dāng)當(dāng)E=1時(shí)，其輸出跟隨時(shí)，其輸出跟隨S、R邏輯值的變化而變化。邏輯值的變化而變化。它的功能表如圖它的功能

38、表如圖5.2.3功能表所示。功能表所示。 5.2.4 圖題圖題5.2.3所示鎖存器的所示鎖存器的E、R、S端的輸入信端的輸入信號波形如圖題號波形如圖題5.2.4所示，試畫出所示，試畫出Q和和Q端的波形，端的波形，設(shè)初態(tài)設(shè)初態(tài)Q=0。 解：從初態(tài)解：從初態(tài)Q=0開始，開始，按照圖題按照圖題5.2.4所示波形，所示波形，根據(jù)圖根據(jù)圖5.2.3功能表，推功能表，推導(dǎo)出輸出端導(dǎo)出輸出端Q和和Q的波形，的波形，如圖題解如圖題解5.2.4所示。所示。圖題解圖題解5.2.4保持保持保持保持01不確定不確定不變不變不變不變100不變不變不變不變0100101001101111鎖存器狀態(tài)鎖存器狀態(tài)QQRSE圖圖

39、5.2.3功能表功能表Q解：由教材解：由教材P215功能表，先用傳送功能表，先用傳送模式，模式，LE1，更新狀態(tài)，然后，更新狀態(tài)，然后LE0把新狀態(tài)鎖存。設(shè)計(jì)電路如圖把新狀態(tài)鎖存。設(shè)計(jì)電路如圖（a），要求的波形如圖（），要求的波形如圖（b）。）。課堂作業(yè)：課堂作業(yè)： 電路如圖所示，設(shè)各觸發(fā)器電路如圖所示，設(shè)各觸發(fā)器的初態(tài)為的初態(tài)為0 0，畫出在，畫出在CPCP脈沖作用下脈沖作用下Q Q端的波形。端的波形。解解: :nnnQKQJQ1由由JK觸發(fā)器的特性方程觸發(fā)器的特性方程 ，對，對照圖題照圖題5.4.5各觸發(fā)器電路可得各圖的特性方程：各觸發(fā)器電路可得各圖的特性方程：由方程可畫出各觸發(fā)由方程可畫

40、出各觸發(fā)器器Q波形如右：波形如右： 5.4.7 5.4.7 邏輯電路如圖題邏輯電路如圖題5.4.75.4.7所示，已知所示，已知CPCP和和A A的波形，的波形，畫出觸發(fā)器畫出觸發(fā)器Q Q端的波形。設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為端的波形。設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為0 0。解：解：分析：時(shí)鐘脈沖的變分析：時(shí)鐘脈沖的變化一方面使化一方面使Q變化，變化，另一方面另一方面Q和和CP又引又引起清零起清零R的變化導(dǎo)致的變化導(dǎo)致Q變化，故綜合考慮，變化，故綜合考慮，也畫出也畫出R波形。波形。在在Q=0時(shí)時(shí)R=1,只有只有 負(fù)跳變時(shí)負(fù)跳變時(shí)Q才能變，才能變，而而Q=1時(shí)，在時(shí)，在 =1時(shí)，時(shí)，R=0又使又使Q=0,一一旦旦Q=0，R又立即變?yōu)橛至⒓醋優(yōu)?。 結(jié)果如上圖。結(jié)果如上圖。CPCP圖題圖題5.4.75.4.7 5.4.10 5.4.10 邏輯電路和輸入信號波形如圖題邏輯電路和輸入信號波形如圖題5.4.105.4.10所示，所示，畫出