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第4章 触发器 4.1 第4章 触 发 器 返回总目录
第4章触发器 本章内容 十 ·触发器的逻辑功能分类 ·几种常见触发器的电路结构形式 不同类型触发器的转换 ·触发器的脉冲工作特性和主要指标 ·本章小结 习题与思考题 4.2
第4章 触发器 4.2 • 触发器的逻辑功能分类 •几种常见触发器的电路结构形式 •不同类型触发器的转换 •触发器的脉冲工作特性和主要指标 • 本章小结 •习题与思考题 本章内容
第4章触发器 触发器是时序逻辑电路的基本单元，是组成数字电路的重要部分 本章首先介绍触发器按照逻辑功能的分类，然后介绍几种常见的 触发器的电路结构及工作原理，在此基础上扼要介绍不同逻辑功能触发 器之间实现逻辑功能转换的简单方法，最后介绍触发器的脉冲工作特性 和主要指标。 4.3
第4章 触发器 4.3 触发器是时序逻辑电路的基本单元，是组成数字电路的重要部分。 本章首先介绍触发器按照逻辑功能的分类，然后介绍几种常见的 触发器的电路结构及工作原理，在此基础上扼要介绍不同逻辑功能触发 器之间实现逻辑功能转换的简单方法，最后介绍触发器的脉冲工作特性 和主要指标
第4章触发器 触发器的逻辑功能分类 、 引言 触发器是能够存储一位二值信号的基本逻辑单元电路。它有两个稳定的状态（简称稳 态)，故常称之为双稳态触发器。触发器通常有一对互补的状态输出端Q和。用Q端状 态表示触发器的状态：当Q0时，应有ō=1，此时称触发器为0态，或称复位；当Q-1 时，应有=0，此时称触发器为1态，或称置位。 触发器的输入信号可分为驱动信号或称激励信号、时钟脉冲和直接置0、置1信号或粉 异步输入信号三种。有的触发器只有其中一种或两种输入信号。 触发器可以在输入信号作用下置0或者置1，去掉输入信号指能保持状态不变，直到新 的输入信号作用时才有可能改变其状态，称触发器的这种功能为记忆功能。记忆功能的实 现依靠触发器内部构成中存在输出至输入的反馈线，关于这一点将在触发器电路结构中介 绍。 触发器在任何时刻的状态不仅和当时的输入信号有关，还和原来的状态有关，信号输 入时触发器原来的状态称为现态，用Q”表示，信号输入后出现的新状态称为次态，用 Q表示。次态Q是输入信号和现态Q共同决定的。 触发器的描述方法 触发器的逻辑功能常用特性表、特性方程、状态转换图和时序图来描述。 4.4
第4章 触发器 4.4 触发器的逻辑功能分类 一、引言 触发器是能够存储一位二值信号的基本逻辑单元电路。它有两个稳定的状态(简称稳 态)，故常称之为双稳态触发器。触发器通常有一对互补的状态输出端Q和 。用Q 端状 态表示触发器的状态：当Q=0 时，应有 =1 ，此时称触发器为0态，或称复位；当Q=1 时，应有 =0，此时称触发器为1态，或称置位。 触发器的输入信号可分为驱动信号或称激励信号、时钟脉冲和直接置0、置1信号或称 异步输入信号三种。有的触发器只有其中一种或两种输入信号。 触发器可以在输入信号作用下置0或者置1，去掉输入信号后能保持状态不变，直到新 的输入信号作用时才有可能改变其状态，称触发器的这种功能为记忆功能。记忆功能的实 现依靠触发器内部构成中存在输出至输入的反馈线，关于这一点将在触发器电路结构中介 绍。 触发器在任何时刻的状态不仅和当时的输入信号有关，还和原来的状态有关，信号输 入时触发器原来的状态称为现态，用 表示，信号输入后出现的新状态称为次态，用 表示。次态 是输入信号和现态 共同决定的。 二、触发器的描述方法 触发器的逻辑功能常用特性表、特性方程、状态转换图和时序图来描述。 Q Q Q Q n 1 Q n+ 1 Q n+ Q n
第4章触发器 触发器的逻辑功能分类 1.特性表 因为触发器的次态Q不仅与输入状态有关，而且与触发器的现态Q有关，所以把 十也作为个变量列入了真值表，并将Q称做状态变量，把这种含有状态变量的真值表叫 做触发器的特性表（或功能表）。它以触发器的现态Q”作为逻辑条件，现态。和触发器 的输入信号一起决定次态Q。 2.特性方程 特性方程又称次态方程。特性方程类似于组合逻辑电路的函数式，同样可以用真值表 或卡诺图的方法求得。受时钟控制的触发器，因其驱动输入的作用受到时钟脉冲的控制， 只有时钟脉冲有效时，驱动输入才有效，因此特性方程也只有在时钟信号有效时才有效。 这一点不同于描述组合逻辑电路的逻辑函数式。 3.状态转换图 状态转换图分别以两个圆圈表示触发器的两种状态，用带箭头的有向线表示状态转换 的方向，同时把状态转换的条件标在有向线旁边。 4.时序图 时序图又称工作波形图。在时序图中，由时钟信号波形和驱动信号波形共同决定触发 器的输出波形。 4.5
第4章 触发器 4.5 触发器的逻辑功能分类 1. 特性表 因为触发器的次态 不仅与输入状态有关，而且与触发器的现态 有关，所以把 也作为一个变量列入了真值表，并将 称做状态变量，把这种含有状态变量的真值表叫 做触发器的特性表(或功能表)。它以触发器的现态 作为逻辑条件，现态 和触发器 的输入信号一起决定次态 。 2. 特性方程 特性方程又称次态方程。特性方程类似于组合逻辑电路的函数式，同样可以用真值表 或卡诺图的方法求得。受时钟控制的触发器，因其驱动输入的作用受到时钟脉冲的控制， 只有时钟脉冲有效时，驱动输入才有效，因此特性方程也只有在时钟信号有效时才有效。 这一点不同于描述组合逻辑电路的逻辑函数式。 3. 状态转换图 状态转换图分别以两个圆圈表示触发器的两种状态，用带箭头的有向线表示状态转换 的方向，同时把状态转换的条件标在有向线旁边。 4. 时序图 时序图又称工作波形图。在时序图中，由时钟信号波形和驱动信号波形共同决定触发 器的输出波形。 1 Q n+ Q n Q n Q n Q n 1 Q n+
第4章触发器 触发器的逻辑功能分类 三 触发器的逻辑功能分类 只有在时钟信号到达时，才按输入信号改变状态的触发器称为时钟控制的触发鑫。在 数字系统中，为协调各部分的动作，时钟控制触发器得到较广泛的应用。 根据触发器的逻辑功能的不同可将受时钟控制的触发器分为触发器、触发器、触发器 和触发器等几种类型。 1.RS触发器 凡在时钟信号作用下逻辑功能符合表4-1特性表所规定的逻辑功能的触发器，叫做RS 触发 表4-1RS触发器的特性表 S...Re Q Qm 说.，明 0.0 0 状态保持和 0+0 1 1 0.1 0 0 0.13 13 0 置0状态 1…0 1 置1状态 1.02 12 13 11 04 不允许 11 不允许 不允许 4.6
第4章 触发器 4.6 触发器的逻辑功能分类 三、触发器的逻辑功能分类 只有在时钟信号到达时，才按输入信号改变状态的触发器称为时钟控制的触发器。在 数字系统中，为协调各部分的动作，时钟控制触发器得到较广泛的应用。 根据触发器的逻辑功能的不同可将受时钟控制的触发器分为 触发器、 触发器、 触发器 和 触发器等几种类型。 1. RS触发器 凡在时钟信号作用下逻辑功能符合表4-1特性表所规定的逻辑功能的触发器，叫做RS 触发器。 表4-1 RS触发器的特性表
第4章触发器 触发器的逻辑功能分类 表4-1表明，触发器的驱动信号S-R=1是不允许出现的输入信号，故在正常工作时输入 人信号应遵守SR0的约束条件 把表4-1特性表所规定的逻辑关系写成逻辑函数式，则得到 Q-SRQ+SRO+SRO-SR+SRO 4. SR=0 约束条件 利用约束条件可将上述逻辑函数式化简，得到RS触发器的特性方程： Q*1=S+RQ” R=0 约束条件 4-2 同时，还可以画出S触发器的状态转换图，如图4,1所示。 R20 CCǎ 0 图4.1RS触发器的状态转换图 4.7
第4章 触发器 4.7 触发器的逻辑功能分类 表4-1表明，触发器的驱动信号S=R=1是不允许出现的输入信号，故在正常工作时输入 信号应遵守SR=0的约束条件。 把表4-1特性表所规定的逻辑关系写成逻辑函数式，则得到 图4.1 RS触发器的状态转换图 1 Q SRQ SRQ SRQ SR SRQ SR 0 + = + + = + = n n n n n 约束条件 利用约束条件可将上述逻辑函数式化简，得到RS触发器的特性方程： 1 Q S RQ SR 0 + = + = n n 约束条件 同时，还可以画出RS触发器的状态转换图，如图4.1所示。 4-2 4-1
第4章触发器 触发器的逻辑功能分类 2.JK触发器 凡在时钟信号作用下逻辑功能符合表4-2特性表所规定的逻辑功能的触发器，叫做JK 十触发器。 表4-2JK触发器的特性表 S.Ro 0r3 Q"2 说明 0.0 0 0 0.03 1 13 状态保持和 0.1 0 0 0..13 1 置0状态 1.,0 0 1 置1状态 状态翻转 触发器的特性表表明触发器的逻辑功能特点，在驱动信号J、K分别为四种不同的输 入取值组合00、01、10、11时，处于四种不同的功能状态，即保持状态、置0状态、置1状 态和翻转状态。 把表4-2特性表所规定的逻辑关系写成逻辑函数式并化简，则得到JK触发器的特性方 程 Q=JQ"+KQ" 43 4.8
第4章 触发器 4.8 触发器的逻辑功能分类 2. JK触发器 凡在时钟信号作用下逻辑功能符合表4-2特性表所规定的逻辑功能的触发器，叫做JK 触发器。 表4-2 JK触发器的特性表 4-3 触发器的特性表表明 触发器的逻辑功能特点，在驱动信号J、K分别为四种不同的输 入取值组合00、01、10、11时，处于四种不同的功能状态，即保持状态、置0状态、置1状 态和翻转状态。 把表4-2特性表所规定的逻辑关系写成逻辑函数式并化简，则得到JK触发器的特性方 程 1 Q JQ KQ n n n + = +
第4章触发器 触发器的逻辑功能分类 触发器的状态转换图如图4.2所示 3.T触发器 g(0 )k8 凡在时钟信号作用下逻辑功能符合表43特性表所规 定的逻辑功能的触发器，叫做T触发器。 太X 表4-3T触发器的特性表 图4.2JK触发器的状态转换图 说明 0 0 状态保持 0 1 1 1 0 1 02 状态翻转 从触发器的特性表可以看出触发器的逻辑功能特点，当驱动信号T=0,时钟信号有效 时，触发器的状态保持不变，当驱动信号T=1时，每来一个有效时钟信号触发器的状态就翻 转一次。 从特性表可以写出T触发器的特性方程为 Q=T0”+T0 4-4 4.9
第4章 触发器 4.9 触发器的逻辑功能分类 触发器的状态转换图如图4.2所示。 图4.2 JK触发器的状态转换图 3. T触发器 凡在时钟信号作用下逻辑功能符合表4-3特性表所规 定的逻辑功能的触发器，叫做T触发器。 表4-3 T触发器的特性表 从 触发器的特性表可以看出 触发器的逻辑功能特点，当驱动信号T=0，时钟信号有效 时，触发器的状态保持不变，当驱动信号T=1时，每来一个有效时钟信号触发器的状态就翻 转一次。 从特性表可以写出T触发器的特性方程为 1 Q TQ TQ n n n + = + 4-4
第4章触发器 触发器的逻辑功能分类 其的状态转换图如图4.3所示。 T=l T=0 10 T=l 图4.3T触发器的状态转换图 当T触发器的控制端接至固定的高电平时（即T恒定等于1），则式(4.4)变为 Q=Q" (4.5) 即每次时钟信号作用后触发器必然翻转成与现态相反的状态。有时也把这种接法的触 发器叫做T触发器。 4.D触发器 凡在时钟信号作用下逻辑功能符合表4-4特性表所规定的逻辑功能的触发器，叫做D触 发器。 表4-4D触发器的特性表 D Q°2 QM 说明即 置0状态 1 0 1 置1状态 4.10 1
第4章 触发器 4.10 触发器的逻辑功能分类 其的状态转换图如图4.3所示。 图4.3 T触发器的状态转换图 当T触发器的控制端接至固定的高电平时(即T恒定等于1)，则式(4.4)变为 (4.5) 即每次时钟信号作用后触发器必然翻转成与现态相反的状态。有时也把这种接法的触 发器叫做 触发器。 4. D触发器 凡在时钟信号作用下逻辑功能符合表4-4特性表所规定的逻辑功能的触发器，叫做D触 发器。 表4-4 D触发器的特性表 1 Q Q n n + = T