第四章 触发器

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1、Chapter 4 Flip-Flops第四章第四章 触发器触发器数字电子技术数字电子技术概述概述触发器的逻辑功能及其描述触发器的逻辑功能及其描述触发器的电路结构与动作特点触发器的电路结构与动作特点触发器应用举例触发器应用举例概述概述4.1 4.1 概述概述数字电子技术数字电子技术 数字电路中，有时需要使用具有记忆功能的基本逻辑数字电路中，有时需要使用具有记忆功能的基本逻辑单元。单元。能够存储能够存储1位二值信号（位二值信号（0，1）的基本单元电路统）的基本单元电路统称为触发器称为触发器。触发器是构成时序逻辑电路的。触发器是构成时序逻辑电路的基本电路基本电路，是，是联系组合逻辑电路和时序逻辑电

2、路的联系组合逻辑电路和时序逻辑电路的桥梁桥梁。 一、触发器的两个基本特点一、触发器的两个基本特点： 1、具有两个能自行保持的稳定状态表示逻辑状态的、具有两个能自行保持的稳定状态表示逻辑状态的0 和和1； 2、根据不同的输入信号可以置成、根据不同的输入信号可以置成1或或0状态。状态。 二、触发器的分类：二、触发器的分类：4.1 4.1 概述概述数字电子技术数字电子技术（一）按（一）按电路结构形式电路结构形式不同可分为不同可分为 基本基本RS-FF（锁存器）（锁存器） 同步同步FF（电平触发）（电平触发） 主从主从FF（脉冲触发）（脉冲触发） 边沿边沿FF（边沿触发）（边沿触发） CMOS工艺工艺

3、FF（二）按（二）按逻辑功能逻辑功能分分 RS、JK、D、T、T等等（三）按（三）按存储数据的原理存储数据的原理不同可分为不同可分为 静态静态FF和动态和动态FF4.2 4.2 触发器的电路结构及动作特点触发器的电路结构及动作特点数字电子技术数字电子技术触发器的电路结构和动作特点触发器的电路结构和动作特点4.2.1 基本基本RSRS触发器（触发器（Basic RS Flip-flopBasic RS Flip-flop）4.2 4.2 触发器的电路结构及动作特点触发器的电路结构及动作特点数字电子技术数字电子技术一、与非门构成的基本一、与非门构成的基本RSRS触发器触发器图图4.2.14.2.1

4、 与非门构成与非门构成的基本的基本RS-FFRS-FF的逻辑图的逻辑图 表表4 42 21 1 与非门构成的基与非门构成的基本本RS-FFRS-FF的真值表（特性表）的真值表（特性表） 功能功能 1 10 1 11 0 10 0 11 1 00 1 01 0 00 0 01DSDRnQ1nQ保持0111001*1*置1置0不定注：注： 和和 的的0 0状态同时消失后状态将不定。状态同时消失后状态将不定。 DSDR4.2 4.2 触发器的电路结构及动作特点触发器的电路结构及动作特点数字电子技术数字电子技术图图4.2.24.2.2 与非门构成的基本与非门构成的基本RS-FFRS-FF的图形符号的图

5、形符号 DSDRQ例例1 1：已知基本已知基本RS-FF中中 和和 的电压波形的电压波形如下图所示，试画出如下图所示，试画出Q和和 端对应的电压波端对应的电压波形（令形（令 ）。）。0nQ解：解：4.2 4.2 触发器的电路结构及动作特点触发器的电路结构及动作特点数字电子技术数字电子技术二、或非门构成的基本二、或非门构成的基本RSRS触发器触发器图图4.2.34.2.3 或非门构成的基本或非门构成的基本RS-FFRS-FF的逻辑图和图形符号的逻辑图和图形符号 表表4 42 22 2 或非门构成的基本或非门构成的基本RS-FFRS-FF的真值表（特性表）的真值表（特性表） 保持保持置置1置置0不

6、定不定注：注： 和和 的的1 1状态同时状态同时消失后状态消失后状态将不定。将不定。 DSDR4.2 4.2 触发器的电路结构及动作特点触发器的电路结构及动作特点数字电子技术数字电子技术基本基本RS触发器的特点：触发器的特点： 电路简单，电路简单，直接置位、复位直接置位、复位，操作方便。，操作方便。基本基本RS触发器经常用于触发器经常用于键盘输入、消除开关噪声键盘输入、消除开关噪声等场所。等场所。例例2：键盘消抖示例键盘消抖示例4.2 4.2 触发器的电路结构及动作特点触发器的电路结构及动作特点数字电子技术数字电子技术 在数字系统中，为协调各部分的动作，常要在数字系统中，为协调各部分的动作，常

7、要求某些触发器于同一时刻动作。为此，必须引入求某些触发器于同一时刻动作。为此，必须引入同步信号，使这些触发器只有在同步信号到达时同步信号，使这些触发器只有在同步信号到达时才按输入信号改变状态。通常才按输入信号改变状态。通常把这个同步信号叫把这个同步信号叫做时钟脉冲，或称为时钟信号，简称时钟，用做时钟脉冲，或称为时钟信号，简称时钟，用CP（Clock Pulse）表示）表示。 同步触发器又称为同步触发器又称为“钟控触发器钟控触发器”，即时钟，即时钟控制的电平触发器。控制的电平触发器。4.2.2 同步触发器（同步触发器（ Synchronous Flip-flop ）4.2 4.2 触发器的电路结

8、构及动作特点触发器的电路结构及动作特点数字电子技术数字电子技术 一、同步一、同步RSRS触发器触发器（一）电路结构与工作原理分析（一）电路结构与工作原理分析图图4.2.44.2.4 同步同步RS-FFRS-FF的逻辑图的逻辑图 表表4 42 23 3 同步同步RS-FFRS-FF的特性表的特性表注：注：* *CPCP回到低电平后状态不定。回到低电平后状态不定。CPSR0 xx000 xx1110000100111100111011101001011011101*11111*nQ1nQ保持保持置置1置置0不定不定4.2 4.2 触发器的电路结构及动作特点触发器的电路结构及动作特点数字电子技术数字

9、电子技术 从同步从同步RS-FF的特性表可知，的特性表可知，只有只有CP=1时，时，FF输输出端的状态才会受输入信号的控制出端的状态才会受输入信号的控制，而且在，而且在CP=1时的时的特性表与基本特性表与基本RS-FF的特性表相同。输入信号同样需的特性表相同。输入信号同样需要遵守要遵守SR=0的约束条件。且由表可得同步的约束条件。且由表可得同步RS-FF的的特 性 方 程 和 控 制 输 入 端 的 约 束 条 件 如 下 ：特 性 方 程 和 控 制 输 入 端 的 约 束 条 件 如 下 ：01RSQRSQnn 在使用同步在使用同步RS-FF时，有时还需要在时，有时还需要在CP信号到来信号

10、到来之前之前将触发器预先置成指定的状态，为此在实用的同将触发器预先置成指定的状态，为此在实用的同步步RS-FF电路上往往还设有专门的电路上往往还设有专门的异步置位输入端异步置位输入端和和异步复位输入端异步复位输入端。其逻辑图和图形符号如下所示。其逻辑图和图形符号如下所示。4.2 4.2 触发器的电路结构及动作特点触发器的电路结构及动作特点数字电子技术数字电子技术图图4.2.54.2.5 实用同步实用同步RS-FFRS-FF的逻辑图和逻辑符号的逻辑图和逻辑符号 CP=04.2 4.2 触发器的电路结构及动作特点触发器的电路结构及动作特点数字电子技术数字电子技术（二）动作特点（二）动作特点 同步同

11、步RS-FF的动作特点：在的动作特点：在CP=1的全部时间里的全部时间里S和和R的变化都将引起的变化都将引起FF输出端状态的变化。由此可知，若输出端状态的变化。由此可知，若在在CP=1的期间内输入信号发生多次变化，则的期间内输入信号发生多次变化，则FF的状态也的状态也会发生多次翻转会发生多次翻转，这就降低了电路的抗干扰能力。，这就降低了电路的抗干扰能力。 4.2 4.2 触发器的电路结构及动作特点触发器的电路结构及动作特点数字电子技术数字电子技术解：解：例例2 2：已知同步已知同步RS-FF的的CP、S、R的波形，且的波形，且 , 试画出试画出Q、 的波形。的波形。1nQQ4.2 4.2 触发