4触发器 4.1概述 组合逻辑电路在任一时刻的输出信号仅仅与当时的输入信号有关;而时序逻 辑电路在任一时刻的输出信号不仅与当时的输入信号有关,而且与电路原来的状 态有关。 从结构上看,组合逻辑电路仅由若干逻辑门组成,没有存储电路,因而无记 忆能力;而时序逻辑电路除包含组合电路外,还含有存储电路,因而有记忆功能。 组合逻辑电路的基本单元是门电路;时序逻辑电路的基本单元是触发器。 触发器是能够存储一位二值信号的基本单元电路,它必须具备以下两个基本 特点 第一,具有两个能自行保持的稳定状态,用来表示逻辑状态的0和1,或二 进制数的0和1 第二,根据不同的输入信号可以置成1或0状态 第三,在输入信号消失以后,能将获得的新状态保存下来。 触发器的分类方式有很多种,按电路结构可分为:基本RS触发器、同步触 发器、主从触发器、边沿触发器(包括维持阻塞触发器)等,不同电路结构的触 发器有不同的动作特点。 按逻辑功能可分为:RS触发器、D触发器、JK触发器、T和T′触发器等 几种类型。 42触发器的电路结构与动作特点 42.1基本RS触发器的电路结构与动作特点 、电路结构与工作原理 Q R 图41两与非门组成的基本RS触发器 (a)逻辑符号 (b)逻辑图 两与非门构成,低电平有效。 逻辑表达式 *= SO
4 触发器 4.1 概述 组合逻辑电路在任一时刻的输出信号仅仅与当时的输入信号有关；而时序逻 辑电路在任一时刻的输出信号不仅与当时的输入信号有关，而且与电路原来的状 态有关。 从结构上看，组合逻辑电路仅由若干逻辑门组成，没有存储电路，因而无记 忆能力；而时序逻辑电路除包含组合电路外，还含有存储电路，因而有记忆功能。 组合逻辑电路的基本单元是门电路；时序逻辑电路的基本单元是触发器。 触发器是能够存储一位二值信号的基本单元电路，它必须具备以下两个基本 特点： 第一， 具有两个能自行保持的稳定状态，用来表示逻辑状态的 0 和 1，或二 进制数的 0 和 1。 第二， 根据不同的输入信号可以置成 1 或 0 状态。 第三， 在输入信号消失以后，能将获得的新状态保存下来。 触发器的分类方式有很多种，按电路结构可分为：基本 RS 触发器、同步触 发器、主从触发器、边沿触发器（包括维持阻塞触发器）等，不同电路结构的触 发器有不同的动作特点。 按逻辑功能可分为：RS 触发器、D 触发器、JK 触发器、T 和 T′触发器等 几种类型。 4.2 触发器的电路结构与动作特点 4.2.1 基本 RS 触发器的电路结构与动作特点 一、电路结构与工作原理 图 4.1 两与非门组成的基本 RS 触发器 (a)逻辑符号 (b)逻辑图 两与非门构成，低电平有效。 逻辑表达式 n n Q = SQ +1 n n Q = RQ +1 ＆ ＆ S R Q Q R S Q Q
逻辑功能 0R=1 0置“1 SSSs R=0 置 R=1 不变 0R=0Q=Qm+=1 不定 表421RS触发器功能表 表422简化功能表 R S00001 × 功能不定置置 0 0 × 0 0 0 001 功能不定置0置1不变 不 变 S为置“1”端,R为置“0”端。这种触发器 00011110又称为置0置1触发器,或称为置位复位触发器 00 图42卡诺图 二、动作特点 基本RS触发器的输出端Q和Q状态由输入信号R和S来决定,当输入信号 R和S发生变化时,输出端O和O的状态作相应的变化 状 Q Q 图44波形图
逻辑功能 S = 0 R = 1 1 1 = n+ Q 0 1 = n+ Q 置“1” S = 1 R = 0 0 1 = n+ Q 1 1 = n+ Q 置“0” S = 1 R = 1 n n Q = Q +1 不 变 S = 0 R = 0 1 1 1 = = n+ n+ Q Q 不 定 表 4.2.1 RS 触发器功能表 表 4.2.2 简化功能表 S R n Q n+1 Q 功 能 0 0 0 ╳ 0 0 1 ╳ 不 定 0 1 0 1 0 1 1 1 置 “1” 1 0 0 0 1 0 1 0 置 “0” 1 1 0 0 1 1 1 1 不 变 S 为置“1”端，R 为置“0”端。这种触发器 又称为置 0 置 1 触发器，或称为置位复位触发器。 图 4.2 卡诺图 二、动作特点 基本 RS 触发器的输出端 Q 和Q状态由输入信号 R 和 S 来决定，当输入信号 R 和 S 发生变化时，输出端 Q 和Q的状态作相应的变化。 图 4.4 波 形 图 R S n+1 Q 功 能 0 0 ╳ 不 定 0 1 0 置 “0” 1 0 1 置 “1” 1 1 n Q 不 变 状 态 不 定 Q Q S R SQn R × × 00 01 0 1 0 0 11 10 1 1 1 0
42.2同步RS触发器的电路结构与动作特点 、电路结构与工作原理 基本RS触发器的翻转由外加的输入信号决定,当外加的输入信号改变,输 出信号会跟着改变。而数字系统中的各触发器往往被要求在规定的时刻同时翻 转,这就需要由外加的时钟脉冲来控制。同步RS触发器就是一个具有外加时钟 信号CP的触发器。 RD R & & CP (a)图43同步RS触发器 (b) (a)电路结构 (b)逻辑符号 功能分析 CP=0时,G3、G4门被封锁,S=R=1,Q状态不变; CP=1时,S=S,R=R,Q的状态由R、S的状态决定 高电平有效。 特性方程 S+RO R·S=0(约束方程) 表421同步RS触发器的功能表 功能 s0000111 0 0 0 保持 置“0 0 0 置“1” /不 定 图44卡诺图
4.2.2 同步 RS 触发器的电路结构与动作特点 一、电路结构与工作原理 基本 RS 触发器的翻转由外加的输入信号决定，当外加的输入信号改变，输 出信号会跟着改变。而数字系统中的各触发器往往被要求在规定的时刻同时翻 转，这就需要由外加的时钟脉冲来控制。同步 RS 触发器就是一个具有外加时钟 信号 CP 的触发器。 图 4.3 同步 RS 触发器 (a)电路结构 (b)逻辑符号 功能分析 CP=0 时， G3、G4 门被封锁， 1 ' ' S = R = ，Q 状态不变； CP=1 时，S = S ' ， R = R ' ，Q 的状态由 R、S 的状态决定； 高电平有效。 特性方程： n n Q = S + RQ +1 R • S = 0 （约束方程） 表 4.2.1 同步 RS 触发器的功能表 图 4.4 卡诺图 S R n Q n+1 Q 功 能 0 0 0 0 0 0 1 1 保 持 0 1 0 0 0 1 1 0 置“0” 1 0 0 1 1 0 1 1 置“1” 1 1 0 ╳ 1 1 1 ╳ 不 定 & & Q R S Q & & CP R′ S′ SD RD R CP S RD SD Q Q (a) (b)
二、动作特点 输入信号在CP=1的全部时间内的变化都将引起触发器状态的相应改变,即 在CP=1期间输入信号发生多次变化,触发器的状态也可能发生多次翻转,这降 低了电路抵御干扰信号的能力。 Q 图46波形图 注意第三个CP=1期间,输入信号发生了多次变化,输出信号也发生了多次 变化。 4,2.3主从触发器的电路结构和动作特点 、电路结构与工作原理 Q &|1￥2& &|34 & K CPJ 同步RS触发器的特性方程 O"=S+ RO R·S=0(约束方程)
二、动作特点 输入信号在 CP=1 的全部时间内的变化都将引起触发器状态的相应改变，即 在 CP=1 期间输入信号发生多次变化，触发器的状态也可能发生多次翻转，这降 低了电路抵御干扰信号的能力。 图 4.6 波 形 图 注意．．第三个 CP=1 期间，输入信号发生了多次变化，输出信号也发生了多次 变化。 4.2.3 主从触发器的电路结构和动作特点 一、电路结构与工作原理 同步 RS 触发器的特性方程： n n Q = S + RQ +1 R • S = 0 （约束方程） S Q R CP Q & & Q Q & & 1 & & & & CP 1 Q主 Q主 2 3 4 5 6 RD主 SD主 K J 7 8
由图可得 R=KO 将上式代入同步RS触发器的特性方程,得 0=J0"+KoQ=Jo"+Ko 由此可得JK触发器的逻辑功能 J=1、K=0时,Q=1,置“1” J=0、K=1时,O=0,置“0”; J=0、K=0时,Om=O",保持 J=1、K=1时,Q=Q",计数。 表421JK触发器的功能表 K Q功能 J0000 保持 0 置“0 置 qg 0 计数可 1l2l3 图主从JK触发器的一次变化现象 、动作特点 K Q O 图主从JK触发器的波形图
由图可得： S = JQ R = KQ 将上式代入同步 RS 触发器的特性方程，得 n n n n n n Q = JQ + KQ Q = JQ + KQ +1 由此可得 JK 触发器的逻辑功能： J=1、K=0 时， 1 1 = n+ Q ，置“1”； J=0、K=1 时， 0 1 = n+ Q ，置“0”； J=0、K=0 时， n n Q = Q +1 ，保 持； J=1、K=1 时， n n Q = Q +1 ，计 数。 表 4.2.1 JK 触发器的功能表 图 主从 JK 触发器的一次变化现象 二、动作特点 图 主从 JK 触发器的波形图 J K n Q n+1 Q 功 能 0 0 0 0 0 0 1 1 保 持 0 1 0 0 0 1 1 0 置“0” 1 0 0 1 1 0 1 1 置“1” 1 1 0 1 1 1 1 0 计 数 CP J K Q主 Q Q CP J K Q主 Q主 Q Q t1 t2 t3