清华大学：《逻辑设计与数字系统》课程教学资源（PPT课件）第三章 触发器（3-1）

习题46-1;6-5;6-6; 2021/2/23 作者:清华大学电子工程系罗嵘 第124页

2021/2/23 作者：清华大学电子工程系 罗嵘 第124页 习题4 6-1；6-5；6-6；

第三章触发器 绪论 触发器的电路结构、动作特点 基本RS触发器 同步RS触发器(钟控RS触发器) 主从触发器 边沿触发器 触发器的逻辑特性 各种触发器的转换 各种触发器的开关特性 20212/23 作者:清华大学电子工程系罗嵘 第125页

2021/2/23 作者：清华大学电子工程系 罗嵘 第125页 第三章 触发器 绪论 触发器的电路结构、动作特点 基本RS触发器 同步RS触发器（钟控RS触发器） 主从触发器 边沿触发器 触发器的逻辑特性 各种触发器的转换 各种触发器的开关特性

绪论 定义:能够存储一位二进制信号的基本单元电路 特点: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1和0 根据不同的输入信号可以置0或1 在输入信号消失后,能将获得的新状态保存下来 分类 基本RS触发器 RS触发器 电路结构 同步RS触发器 逻 辑JK触发器 主从触发器 特D触发器 性 边沿触发器 T触发器 2021/2/23 作者:清华大学电子工程系罗嵘 第126页

2021/2/23 作者：清华大学电子工程系 罗嵘 第126页 绪论 定义：能够存储一位二进制信号的基本单元电路 特点：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1和0 根据不同的输入信号可以置0或1 在输入信号消失后，能将获得的新状态保存下来 分类 电 路 结 构 基本RS触发器 同步RS触发器 主从触发器 边沿触发器 逻 辑 特 性 RS触发器 JK触发器 D触发器 T触发器

基本RS触发器的电路结构、动作特点 结构最简单,构成复杂触发器的基本部分 R G QR=1,S=0,Q=0,9 R=1的信号消失后,⑨端的高电平接回G1 的输入端,电路保持0状态 G R=0,S=1,Q=1,Q=0 S=1的信号消失后,Q端的高电平接回G2的 输入端,电路保持1状态 图3.1基本RS触发器逻辑图 R=1,S=1,Q=0,Q=0 Q、Q:输出端 R=1,S=1的信号同时消失后,电路的 =1、Q=0:触发器0状态状态无法判定 =0Q=1:触发器1状态R=0,s=0,0=0,=0 R:复位端或置0输入端 S:置位端或置1输入端 2021/223 作者:清华大学电子工程系罗嵘 第127页

2021/2/23 作者：清华大学电子工程系 罗嵘 第127页 •基本RS触发器的电路结构、动作特点 结构最简单，构成复杂触发器的基本部分 1 1 R S Q Q G1 G2 图3.1基本RS触发器逻辑图 Q 、Q：输出端 R：复位端或置0输入端 S ：置位端或置1输入端 Q =1 、Q＝0：触发器0状态 Q = 0 、Q＝1：触发器1状态 R＝1，S＝0，Q＝0， Q＝1 R＝0，S＝1，Q＝1， Q＝0 R＝1，S＝1，Q＝0， Q＝0 R＝1的信号消失后， 端的高电平接回G1 的输入端，电路保持0状态 Q S＝1的信号消失后，Q端的高电平接回G2的 输入端，电路保持1状态 R＝1，S＝1的信号同时消失后，电路的 状态无法判定 R＝0，S＝0，Q＝Q， Q＝Q

表31R_S触发器功能表 R=S=1, R Q Q=0, 0 R 0 0 不变 但R=1的信号 不允许 先消失, t>t2, 约束条件:RS=0 R=0,S=1 O t t2 0- 图3.2基本RS触发器的波形图 动作特点: 输入信号在S或R为高电平的时间内,都能直接改变输出端的状态(因 为输入端的信号直接加到了输出门G1、G2上),因此也称基本RS触发 器为直接置(复)位触发器。 若要触发器可靠地翻转,R=1或S=1的时间应大于2倍的门的传输延 时。 2021/2/23 作者:清华大学电子工程系罗嵘 第128页

2021/2/23 作者：清华大学电子工程系 罗嵘 第128页 表 3.1R－S 触发器功能表 R S Q 1 0 0 0 1 1 0 0 不变 1 1 不允许 约束条件：RS＝0 动作特点： 输入信号在S或R为高电平的时间内，都能直接改变输出端的状态（因 为输入端的信号直接加到了输出门G1、G2上），因此也称基本RS触发 器为直接置（复）位触发器。 若要触发器可靠地翻转，R＝1或S＝1的时间应大于2倍的门的传输延 时。 0 S 0 R 0 Q 0 Q t1 t2 t1~t2， R＝S＝1， Q＝0， Q＝0 但R＝1的信号 先消失， t>t2， R＝0，S＝1， Q＝1， Q＝0 图3.2基本RS触发器的波形图

同步RS触发器的电路结构、动作特点 只有在同步信号到达时才按输入信号改变状态 同步信号亦称做时钟脉冲信号、时钟信号、时钟,CP R ≥1 G Q表3.2钟控RS触发器功能表 CP R CP 不变 G (4 不允许 0 任意 不变 输入控制门基本RS触发器 图3.3同步RS触发器的逻辑图 CP=1时,约束条件:RS=0 CP=0时,G3、G禁止,Qn1=Qn CP=1时,G3、G4导通,R,S信号作用于基本RS触发器,改变输出状态 2021/2/23 作者:清华大学电子工程系罗嵘 第129页

2021/2/23 作者：清华大学电子工程系 罗嵘 第129页 同步RS触发器的电路结构、动作特点 只有在同步信号到达时才按输入信号改变状态 同步信号亦称做时钟脉冲信号、时钟信号、时钟，CP CP＝0时，G3、G4禁止，Qn+1 ＝Qn CP＝1时，G3、G4导通，R，S信号作用于基本RS触发器，改变输出状态 图3.3同步RS触发器的逻辑图 1 1 R S Q Q G1 G2 & & G3 G4 CP 输入控制门 基本RS触发器 表 3.2 钟控 RS 触发器功能表 CP S R Q 0 0 不变 0 1 0 1 0 1 1 1 1 不允许 0 任意 不变 CP＝1时，约束条件：RS＝0

CP 动作特点: 在CP=1的全部时间里,S或R的 S 变化都能引起触发器输出端状态 的改变 CP=1时,若输入信号多次发生变 R 他:则触发器状客次发生翻转, O 如,S信号有一个小干扰(正脉 冲),则Q翻转为1状态,不能保 持0状态 O 在CP为1期间出现的多次翻转现 象称为空翻,是时序电路的一种 险象 图34同步RS触发器的波形图 2021/2/23 作者:清华大学电子工程系罗嵘 第130页

2021/2/23 作者：清华大学电子工程系 罗嵘 第130页 动作特点： 在CP＝1的全部时间里，S或R的 变化都能引起触发器输出端状态 的改变 CP=1时，若输入信号多次发生变 化，则触发器状态多次发生翻转， 因此其抗干扰能力差 如，S信号有一个小干扰（正脉 冲），则Q翻转为1状态，不能保 持0状态 在CP为1期间出现的多次翻转现 象称为空翻，是时序电路的一种 险象 0 CP 0 S 0 R 0 Q 0 Q 图3.4同步RS触发器的波形图

主从触发器的电路结构、动作特点 提高触发器的工作可靠性,希望它的状态在每次CP作用 期间只能变化一次。因为主触发器为同步RS触发器,故仍 需满足CP=1→>0时,约束条件:RS=0 S G S G G 5 G Q G & & &G4 Q R R CP 主触发器 从触发器 图35主从RS触发器 2021/2/23 作者:清华大学电子工程系罗嵘 第131页

2021/2/23 作者：清华大学电子工程系 罗嵘 第131页 图3.5主从RS触发器 主触发器 从触发器 S ’ & & R S G5 G6 & & G7 G8 CP & & Q Q G1 G2 & & G3 G4 R’ G9 •主从触发器的电路结构、动作特点 提高触发器的工作可靠性，希望它的状态在每次CP作用 期间只能变化一次。因为主触发器为同步RS触发器，故仍 需满足CP＝1→0时，约束条件：RS＝0

表3.3主从RS触发器功能表 主、从触发器的时钟信号相 CP R 不变 位相反 CP=1时,G7,G3打开,G3 G4被封锁,主触发器根据R 不允许 和S的状态翻转,从触发器 任意 不变 保持原来的状态不变 CP=1>0时,G7,G3被封 锁,G3,G4打开,主触发器 在CP=0期间状态不变,从 触发器按照与主触发器相同R 的状态翻转 因此,在CP的一个周期中触 发器的输出状态只能改变一 次。 图3.6主从RS触发器的波形图 2021/2/23 作者:清华大学电子工程系罗嵘 第132页

2021/2/23 作者：清华大学电子工程系 罗嵘 第132页 主、从触发器的时钟信号相 位相反 CP=1时，G7，G8打开，G3， G4被封锁，主触发器根据R 和S的状态翻转，从触发器 保持原来的状态不变 CP＝1→0时，G7，G8被封 锁，G3，G4打开，主触发器 在CP=0期间状态不变，从 触发器按照与主触发器相同 的状态翻转 因此，在CP的一个周期中触 发器的输出状态只能改变一 次。 表 3.3 主从 RS 触发器功能表 CP S R Q 0 0 不变 0 1 0 1 0 1 1 1 不允许 0 任意 不变 0 S 0 R 0 Q 0 Q 0 CP 图3.6主从RS触发器的波形图

主从JK触发器R=S=1时,触发器的状态也是确定的 主从JK触发器无约束条件,J=K=1时 Qn=0,G3被封锁,CP=1时,G输出0,Q=1,Q′=0 CP=1→)0时,Q=1,Q=0 Q"=1,G1被封锁,CP=1时,G3输出0,Q=0,Q′=1 CP=1→>0时,Q=0,Q G 17 &(G3 5 O Q &G1&, G Q K 主触发器 从触发器 CP G 图3.7主从JK触发器 2021/2/23 作者:清华大学电子工程系罗嵘 第133页

2021/2/23 作者：清华大学电子工程系 罗嵘 第133页 主从JK触发器 R=S=1时，触发器的状态也是确定的 Qn=1，G7被封锁，CP＝1时，G8输出0，Q =0， CP＝1→0时，Q=0， Q =1 Q =1 主从JK触发器无约束条件，J＝K＝1时 Q = 0 Q = 0 Qn=0，G8被封锁，CP＝1时，G7输出0，Q =1， CP＝1→0时，Q=1， & & K J G5 G6 & & G7 G8 CP 主触发器 从触发器 & & Q Q G1 G2 & & G3 G4 G9 Q’ Q  图3.7主从JK触发器