1、第五章 觸發器5.1 概述概述 5.2 SR鎖存器（基本鎖存器（基本RS觸發器）觸發器） 5.3 電平觸發的觸發器電平觸發的觸發器 5.4 脈沖觸發的觸發器脈沖觸發的觸發器5.5 邊沿觸發的觸發器邊沿觸發的觸發器5.6 觸發器的邏輯功能及其描述方法觸發器的邏輯功能及其描述方法回顧回顧 “電平觸發的觸發器電平觸發的觸發器” ：n基本電路與特性表基本電路與特性表nCLK=10，輸出為不定態。施加，輸出為不定態。施加 RS=0約束。約束。n存在空翻現象存在空翻現象：在：在CLK=1，如果如果R、S 端輸入信號多次端輸入信號多次發生變化，可能引起輸出端狀態多次翻轉。發生變化，可能引起輸出端狀態多次翻轉

2、。 n動作特點：動作特點：只有只有CLK1時時，S和和R能通過控制門能通過控制門G3和和G4，并按照輸入信號將觸發器的輸出置為相應狀態并按照輸入信號將觸發器的輸出置為相應狀態；10101*11置置0 011置置1 101保持保持01Qn+1CLK S R0保持保持 為了避免空翻現象，提高觸發器工作可靠性，為了避免空翻現象，提高觸發器工作可靠性，希望希望在每個在每個CLK期間輸出端的狀態只改變一次期間輸出端的狀態只改變一次，則，則在電平觸發的觸發器的基礎上設計出在電平觸發的觸發器的基礎上設計出脈沖觸發脈沖觸發的觸的觸發器發器。5.4 脈沖觸發的觸發器 脈沖觸發的脈沖觸發的SR觸發器（主從觸發器（

3、主從SR觸發器）觸發器） 脈沖觸發的脈沖觸發的JK觸發器（主從觸發器（主從JK觸發器）觸發器） 脈沖觸發的脈沖觸發的SR觸發器觸發器是由是由兩個同樣的電平觸發兩個同樣的電平觸發SR觸觸發器發器組成。典型電路結構形式如圖示：組成。典型電路結構形式如圖示：一、脈沖觸發的一、脈沖觸發的SR觸發器觸發器脈沖觸發的脈沖觸發的SR觸發器又稱為：主從觸發器又稱為：主從SR觸發器（觸發器（MasterSlave SR FlipFlop）：）：G5-G8構成構成“主主” 觸發器觸發器G1-G4構成構成“從從” 觸發器觸發器使得主使得主/ /從觸發器從觸發器得到相反時鐘信號得到相反時鐘信號1、電路組成、電路組成2

4、、工作原理、工作原理:(1) 在在CLK1時時 “主主”觸發器的狀態觸發器的狀態Qm 按按S、R變化變化; 而而”從從”觸發器狀態觸發器狀態 Q 保持狀態不變；保持狀態不變；102、工作原理、工作原理:(2) 在在CLK由由1 0（下降沿）（下降沿）“主主”觸發器被封鎖，無論觸發器被封鎖，無論SR如何變化，在如何變化，在CLK的一個周期內主的一個周期內主觸發器狀態觸發器狀態 Qm 不再改變；不再改變；”從從”觸發器狀態觸發器狀態 Q 隨隨”主主”觸發器所存儲的信息觸發器所存儲的信息Qm 翻轉。翻轉。CLK= 0 期間，從觸發器始終受主觸發器直接控制。期間，從觸發器始終受主觸發器直接控制。012

5、、工作原理、工作原理:(2) 在在CLK由由1 0（下降沿）（下降沿）可見，可見，“主從主從”RS 觸發器可以將觸發器可以將接受信號接受信號與與輸出狀態輸出狀態的翻轉的翻轉分兩步進行；分兩步進行；故在故在CLK一個周期內，觸發器輸出狀態只可能改變一次一個周期內，觸發器輸出狀態只可能改變一次.01S RQm (Ss) Qm(Rs) Q* Q*0 0保保 持持保保 持持1 01 01 00 10 10 11 11* (不定不定)1* (不定不定)“主主”觸發器：發生在觸發器：發生在CLK=1時時刻刻“從從”觸發器：發生在觸發器：發生在CLK 時刻時刻10101*11置置0 011置置1 101保持

6、保持01Q*CLK S R0保持保持電平電平SR觸發器特性表觸發器特性表2、工作原理、工作原理:表示延遲輸出：觸發器的輸出狀表示延遲輸出：觸發器的輸出狀態的更新與輸入信號的接收，在態的更新與輸入信號的接收，在時鐘的不同階段進行，且前者滯時鐘的不同階段進行，且前者滯后于后者。后于后者。 脈沖觸發的脈沖觸發的SR觸發器觸發器圖形符號：圖形符號：3、主從、主從SR觸發器的邏輯功能的描述觸發器的邏輯功能的描述 CLKS RQ* Q（保持保持） 0 0Q（保持保持） 1 01 0 10 1 11* （不定）不定）（1） 特性表特性表*CLK回到低電平后輸出狀態不定回到低電平后輸出狀態不定 一個周期內一個

7、周期內, ,只有只有在時鐘的下降沿在時鐘的下降沿, , 觸發器狀態才可能觸發器狀態才可能翻轉翻轉; ;其他任何時其他任何時刻均保持不變刻均保持不變; ; 輸入信號輸入信號SR=10SR=10或或SR=01SR=01時時, ,稱為稱為SRSR的的有效狀態有效狀態. .當當SRSR從從有效狀態跳變為有效狀態跳變為0000狀態時狀態時, ,觸發器的觸發器的狀態為狀態為“保持保持”。3、主從、主從SR觸發器的邏輯功能的描述觸發器的邏輯功能的描述 CLKS RQ* Q（保持保持） 0 0Q（保持保持） 1 01 0 10 1 11* （不定）不定）（1） 特性表特性表*CLK回到低電平后輸出狀態不定回到

8、低電平后輸出狀態不定 輸入信號輸入信號SR=10SR=10時，時，觸發器功能為觸發器功能為“置置1 1”；輸入信號；輸入信號SR=01SR=01時，觸發器時，觸發器功能為功能為“置置1 1” 輸入信號輸入信號SR=11SR=11，CLK=1CLK=1時時, ,主觸發器主觸發器Qm=1, Qm=1; ;下降下降沿到來時沿到來時, ,主觸發器主觸發器狀態不定，（從）狀態不定，（從）觸發器的狀態不定觸發器的狀態不定.3、主從、主從SR觸發器的邏輯功能的描述觸發器的邏輯功能的描述 CLKS RQ* Q（保持保持） 0 0Q（保持保持） 1 01 0 10 1 11* （不定）不定）除了翻轉時除了翻轉時

9、CLK作用時作用時間不同外，主從間不同外，主從SR觸觸發器的特性表和電平觸發器的特性表和電平觸發的發的SR觸發器相同。觸發器相同。在在S和和R不同時為不同時為1的的情況下，輸出的狀態情況下，輸出的狀態取決于取決于CLK下降沿下降沿對應的對應的S和和R值。值。（1） 特性表特性表*CLK回到低電平后輸出狀態不定回到低電平后輸出狀態不定10101*11置置0 011置置1 101保持保持01Q*CLK S R0保持保持電平電平SR觸發器特性表觸發器特性表（2）特性方程）特性方程（3）狀態轉換圖）狀態轉換圖0 01 1R=S=0R=0, S=1R=1, S=0R=0,S= = =+ += =+ +（

10、約束條件）（約束條件）01RSQRSQnn（4 4）波形圖）波形圖QSCLKRQSR=10, ,Q=1SR=10, ,Q=1SR=01, ,Q=0SR=00, ,保持保持多多次次翻翻轉轉例例3:3:根據主從型根據主從型SR觸發器輸入信號波形觸發器輸入信號波形, ,試畫出主試畫出主/ /從觸發器從觸發器的輸出的輸出Qm和和Q的波形。的波形。解：首先根據解：首先根據CLK=1期期間間SR的狀態得到的狀態得到Qm、Qm的波形。然后根據的波形。然后根據CLK 到達時到達時Qm、Qm的的狀態畫出狀態畫出Q、Q的波形。的波形。主從主從RS觸發器克服了同觸發器克服了同步步RS觸發器在觸發器在CLK=1期期間

11、多次翻轉的問題間多次翻轉的問題;但在但在CLK=1期間期間, 主觸發主觸發器的輸出器的輸出Qm仍會隨輸入仍會隨輸入的變化而變化的變化而變化. .分析原因：分析原因：主從主從RS觸發觸發器仍然是通過電平觸發器仍然是通過電平觸發方式來接受信號方式來接受信號。故，。故，觸發器的輸入信號應在觸發器的輸入信號應在CLK=1之前建立，并且之前建立，并且在此期間保持不變。在此期間保持不變。例例4:根據主從型根據主從型SR觸發器輸觸發器輸入信號波形，試畫出輸出端入信號波形，試畫出輸出端Q 和和Q 的波形，設初態為的波形，設初態為“0”解：其輸出波形如圖示解：其輸出波形如圖示:tQ0t0Q000SRCLKttt

12、主從主從RS觸發器克服了同步觸發器克服了同步RS觸發器在觸發器在CLK1期間期間多次翻轉的問題。多次翻轉的問題。但仍存在不定狀態；因此，但仍存在不定狀態；因此，輸入信號仍遵守輸入信號仍遵守SR0.SR=11時時,CLK=10, 輸出狀態不定輸出狀態不定主從主從RS觸發器的特點總結：觸發器的特點總結： 將將接受信號與輸出狀態的更新分兩步進行，確保了接受信號與輸出狀態的更新分兩步進行，確保了觸發觸發器的輸出狀態在一個時鐘周期內只可能改變一次器的輸出狀態在一個時鐘周期內只可能改變一次.n 在CLK1時，主觸發器接受輸入信號；n 在CLK到達后，從觸發器按主觸發器狀態翻轉； 仍然是通過電平觸發方式來接

13、受輸入信號仍然是通過電平觸發方式來接受輸入信號SR.n 在CLK=1時，主觸發器的輸出 Qm 仍會隨輸入而變化;n 仍存在不定狀態，即輸入信號RS=0。 為了解決主從為了解決主從SR觸發器對輸入信號的約束問題觸發器對輸入信號的約束問題（即在（即在SR1時，輸出也有確定的狀態），研制時，輸出也有確定的狀態），研制了主從了主從JK觸發器。觸發器。二、脈沖觸發的二、脈沖觸發的JK觸發器（主從觸發器（主從JK觸發器）觸發器） 設計思想：設計思想：避免輸入避免輸入S與與R同時取同時取1，只需要將，只需要將輸出端輸出端 Q 和和 Q 作為附加的控制信號作為附加的控制信號反饋到輸入端。反饋到輸入端。1、電路

14、組成、電路組成二、脈沖觸發的二、脈沖觸發的JK觸發器（主從觸發器（主從JK觸發器）觸發器）主觸發器主觸發器從觸發器從觸發器S=JQR=KQ 主從主從 JK 觸發器觸發器圖形符號：圖形符號：表示延遲輸出：觸發器的輸出狀表示延遲輸出：觸發器的輸出狀態的更新與輸入信號的接收，在態的更新與輸入信號的接收，在時鐘的不同階段進行，且前者滯時鐘的不同階段進行，且前者滯后于后者。后于后者。2、工作原理、工作原理(1) JK000主觸發器保持原態，則觸發器（從觸主觸發器保持原態，則觸發器（從觸發器）也保持原態。發器）也保持原態。Q*Q10101*1 置置0 01 置置1 10 保持保持0 Q*CLK S R0保

15、持保持主從主從SR觸發器特性表觸發器特性表S=JQ= 0R=KQ = 0(2) J0，K1若若Q0 , Q 12、工作原理、工作原理01S=JQ=0R=KQ=0在在CLK的的 , 從觸發器保從觸發器保持狀態不變持狀態不變: Q*= Q =0若若Q1 , Q 0在在CLK的的 , 從觸發器由從觸發器由1翻轉為翻轉為0: Q*= 0。R=KQ=1Q*= 010101*1 置置0 01 置置1 10 保持保持0 Q*CLK S R0保持保持主從主從SR觸發器特性表觸發器特性表(3) J1，K0若若Q0 , Q 12、工作原理、工作原理01S=JQ=1R=KQ=0在在CLK的的 , 從觸發器由從觸發器

16、由0翻翻轉轉1: Q*= 1。若若Q1 , Q 0在在CLK的的 , 從觸發器保持從觸發器保持1狀態不變狀態不變: Q* = Q = 1.Q*= 1S=JQ=010101*1 置置0 01 置置1 10 保持保持0 Q*CLK S R0保持保持主從主從SR觸發器特性表觸發器特性表(4) J1，K1若若Q0 , Q 12、工作原理、工作原理01S=JQ=1R=KQ=0在在CLK的的 , 從觸發器從觸發器由由0翻轉翻轉1: Q* = 1。若若Q1 , Q 0在在CLK的的 , 從觸發器從觸發器由由1翻轉翻轉0: Q*= 0。Q*= QS=JQ=0R=KQ=110101*1 置置0 01 置置1 1

17、0 保持保持0 Q*CLK S R0保持保持主從主從SR觸發器特性表觸發器特性表 輸入信號輸入信號J、K之間沒有約束，克服之間沒有約束，克服RS觸發器不允許出現觸發器不允許出現R=S=1的問題。的問題。 （1）特性表特性表CLKJ KQ*功功 能能 0 00 11 01 1QQ01Q保持保持存儲存儲置置 0 0置置 1 1翻轉計數翻轉計數3、功能描述、功能描述 JK = 00時，保持；時，保持； JK = 11時，翻轉；時，翻轉； J K時，時，Qn+1 = =J。QJK0001111001次態次態 Q*的卡諾圖的卡諾圖00 111001 Q* = =JQ+KQ（2）特征方程：特征方程：CLK

18、下降沿時有效，下降沿時有效，主從主從JK觸發器沒有約束觸發器沒有約束注意：該特性表只有在注意：該特性表只有在“CLK=1期間，期間，JK狀態不變狀態不變”時，才成立。時，才成立。3、功能描述、功能描述01J= 0K=J=1, K=J=, K=1J=,K= 0（3）狀態轉換圖狀態轉換圖Q* = =JQ+KQ（4 4）波形圖）波形圖QQ JK = 00時，保持；時，保持； JK = 11時，翻轉；時，翻轉； J K時，時，Qn+1 = =J。JCLKKJK=10, ,Q=JJK=00, ,保持保持JK=11, ,翻轉翻轉JK=01, ,Q=J由波形圖可知，在由波形圖可知，在CLK=1期間，期間，J

19、K狀態不變狀態不變。3、功能描述、功能描述三、主從三、主從JK觸發器動作特點：觸發器動作特點： 觸發器的狀態轉換分兩步完成：觸發器的狀態轉換分兩步完成：CLK1期間接收輸入信期間接收輸入信號，而狀態的翻轉只發生在號，而狀態的翻轉只發生在CLK下降沿到來時。（主從下降沿到來時。（主從RSRS觸發器與主從觸發器與主從JKJK觸發器均具有該特點）觸發器均具有該特點）從根本上解決從根本上解決了了輸入信號直接控制輸入信號直接控制的問題。的問題。 輸入信號輸入信號J、K之間沒有約束，它之間沒有約束，它克服克服RS觸發器不允許觸發器不允許出現出現R=S=1的問題的問題。 回顧：主從回顧：主從RS觸發器存在的問題：觸發器存在的問題： 存在不定狀態，即輸入信號存在不定狀態，即輸入信號RS=0的約束的約束。 在在CLK=1期間，主觸發器的輸出期間，主觸發器的輸出Qm會隨輸入的變化而多會隨輸入的變化而多次變化；次變化；主從主從JK觸發器克觸發器克服了該問題服了該問題分析主從分析主從JK觸發器中，主觸發器的輸