数数字电路逻辑设计-第二版-第-5-章-集触发器-课件.ppt

1、第第5 5章章 集成触发器集成触发器徐小红徐小红计算机与信息学院电子系计算机与信息学院电子系图像信息处理研究室图像信息处理研究室第5章 集成触发器 教学基本要求教学基本要求（1）掌握各类触发器的逻辑功能和逻辑功能的描述方法。）掌握各类触发器的逻辑功能和逻辑功能的描述方法。（2）掌握各种触发方式的特点。）掌握各种触发方式的特点。（3）理解触发器的工作原理。）理解触发器的工作原理。第5章 集成触发器 引言引言5.1 5.1 基本触发器基本触发器5.2 5.2 钟控触发器钟控触发器5.3 5.3 主从触发器主从触发器5.4 5.4 边沿触发器边沿触发器引言双稳态触发器双稳态触发器能够存储能够存储(记

2、忆记忆)一位二进制信号的基本单元电路。一位二进制信号的基本单元电路。由门电路加反馈通道构成，输出具有两个稳定的物理由门电路加反馈通道构成，输出具有两个稳定的物理状态，状态，简称触发器简称触发器。触发器是时序逻辑电路中完成记忆功能的触发器是时序逻辑电路中完成记忆功能的电路，是最基本的时序逻辑单元。电路，是最基本的时序逻辑单元。引言I.I.从电路结构不同分从电路结构不同分II.II.从逻辑功能不同分从逻辑功能不同分 1)R-S 1)R-S触发器触发器 2)J-K2)J-K触发器触发器 3)T3)T触发器触发器 4)D4)D触发器触发器 1)1)基本触发器基本触发器2)2)钟控触发器钟控触发器3)3

3、)主从触发器主从触发器4)4)边沿触发器边沿触发器触发器的分类触发器的分类第5章 集成触发器 引言引言5.1 5.1 基本触发器基本触发器5.2 5.2 钟控触发器钟控触发器5.3 5.3 主从触发器主从触发器5.4 5.4 边沿触发器边沿触发器5.1 基本触发器5.1.1 基本触发器电路组成和工作原理5.1.2 基本触发器功能的描述5.1.1 基本触发器电路组成和工作原理基本触发器可由两个基本触发器可由两个与非门交叉耦合与非门交叉耦合组成，也可由组成，也可由或非门交叉耦合或非门交叉耦合组组成，如图所示。成，如图所示。基本触发器电路基本触发器电路115.1.1 基本触发器电路组成和工作原理工作

4、原理工作原理1S0RDD，0Q1Q0S1RDD，1Q0Q1S1RDD，0S0RDD，1Q1QG G1 1G G2 2保持不变保持不变0状态状态1状态状态5.1.1 基本触发器电路组成和工作原理RD=0、SD=0以后同时发生由以后同时发生由0至至1的变化，则两个与非门的变化，则两个与非门输出都要由输出都要由1向向0转换，这就出现了所谓的竞争现象。转换，这就出现了所谓的竞争现象。假若与非门假若与非门G1的延迟时间大于的延迟时间大于G2的延迟时间，则触发器最终稳定在的延迟时间，则触发器最终稳定在Q=0、Q1的状态；的状态；在在 和和 都为都为0而又同时由而又同时由0变为变为1时，时，触发器的状态会出

5、现不定态触发器的状态会出现不定态RDSDG G1 1G G2 2假若与非门假若与非门G1的延迟时间小于的延迟时间小于G2的延迟时间，则触发器最终稳定在的延迟时间，则触发器最终稳定在Q=1、Q0的状态；的状态；5.1.1 基本触发器电路组成和工作原理触发器的状态会出现不定态触发器的状态会出现不定态基本触发器逻辑符号基本触发器逻辑符号输入低电平有效输入低电平有效，SD 端端称置称置1端，端，RD 端端称清称清0端，端，1S0RDD，0Q1Q0S1RDD，1Q0Q1S1RDD，0S0RDD，1Q1Q保持不变保持不变0状态状态1状态状态不定保持置“1”置“0”功能0 01 11 00 1DDSR5.1

6、.1 基本触发器电路组成和工作原理TSQTTR例：已知基本例：已知基本R-S触发器的输入信号波形如图所示，试画触发器的输入信号波形如图所示，试画出出 、的电压波形。设触发器的初始状态为的电压波形。设触发器的初始状态为Q=0。QQ TQ不定保持置“1”置“0”功能0 01 11 00 1DDSR5.1.1 基本触发器电路组成和工作原理画波形图 不定保持置“1”置“0”功能0 01 11 00 1DDSR5.1.1 小结3、状态的变化、状态的变化(翻转翻转)在输入信号作用下，触发器可以从一个稳定状态转换到另一在输入信号作用下，触发器可以从一个稳定状态转换到另一个稳定状态。个稳定状态。2、有两个稳定

7、的逻辑状态、有两个稳定的逻辑状态1、有两个互补的输出端、有两个互补的输出端Q和和Q触发器基本特性触发器基本特性Q=1，Q=0，称为，称为1状态；状态；Q=0时，时，Q=1，称为，称为0状态状态若输入不发生变化，触发器处于其中一个状态，且保持下去。若输入不发生变化，触发器处于其中一个状态，且保持下去。规定：触发器规定：触发器Q端状态为触发器的状态。端状态为触发器的状态。Q=1时，时，Q=0；Q=0时，时，Q=1触发器可以记忆触发器可以记忆1位二值信号位二值信号5.1.2 基本触发器功能的描述次态方程 触发器的次态是它的现态和输入信号 的函数(状态方程，特征方程)，即 Q n+1=f(Q n,X)

8、术语说明术语说明现态 把触发器在翻转前的状态叫触发器的现态，用 Q n 表示。次态 把触发器翻转后的状态叫触发器的次态，用 Q n+1 表示。5.1.2 基本触发器功能的描述一、一、状态转移真值表和功能表状态转移真值表和功能表二、二、特征方程（状态方程）特征方程（状态方程）三、三、状态转移图和激励表状态转移图和激励表5.1.2 基本触发器功能的描述一、一、状态转移真值表和功能表状态转移真值表和功能表不定0 0保持Qn 1 1置“1”11 0置“0”00 1功能Qn+1DDSR不定0 0 00 0 1保持011 1 01 1 1置“1”111 0 01 0 1置“0”000 1 00 1 1逻辑

9、功能Qn+1nDDQSR5.1.2 基本触发器功能的描述二、二、特征方程特征方程nQDDSR0100011110001101XX1nQnDDnQRSQ11DDRS约束条件：（约束条件）（约束条件）1DDDD1RSQRSQnn特征方程：特征方程：描述触发器逻辑功能的函数表达式。描述触发器逻辑功能的函数表达式。0 0 00 0 1011 1 01 1 1111 0 01 0 1000 1 00 1 1Qn+1nDDQSR5.1.2 基本触发器功能的描述三、三、状态转移图状态转移图01/RD=1/SD=0/RD=0/SD=1/RD=1/SD=X/RD=X/SD=1Q描述触发器状态变化及其相应输入条件

10、的一种图形。描述触发器状态变化及其相应输入条件的一种图形。圆圈表示触发器稳定状态。圆圈表示触发器稳定状态。箭头表示在输入信号作用下状态转移的方向。箭头表示在输入信号作用下状态转移的方向。箭头旁边的标注表示状态转移的条件。箭头旁边的标注表示状态转移的条件。0 0 00 0 1011 1 01 1 1111 0 01 0 1000 1 00 1 1Qn+1nDDQSR5.1.2 基本触发器功能的描述四、四、激励表（驱动表）激励表（驱动表）11001100011011QnQn+1激励输入状态转换DRDS描述触发器由现态转移到确定的次态描述触发器由现态转移到确定的次态时，对输入信号的要求的一种表格。时

11、，对输入信号的要求的一种表格。激励表实际上是状态转移图的一种表格表示形式，也是激励表实际上是状态转移图的一种表格表示形式，也是状态转移真值表的派生表。状态转移真值表的派生表。0 0 00 0 1011 1 01 1 1111 0 01 0 1000 1 00 1 1Qn+1nDDQSR第5章 集成触发器 引言引言5.1 5.1 基本触发器基本触发器5.2 5.2 钟控触发器钟控触发器5.3 5.3 主从触发器主从触发器5.4 5.4 边沿触发器边沿触发器5.2 钟控触发器 由于基本触发器的动作特点是用输入信号直接触发，而由于基本触发器的动作特点是用输入信号直接触发，而实际应用中往往要求输入信号

12、只决定实际应用中往往要求输入信号只决定触发器转换到什么状态触发器转换到什么状态，而而何时转换何时转换则应由另外的同步信号控制，以便当电路中有多则应由另外的同步信号控制，以便当电路中有多个触发器时可以控制各触发器状态的改变发生于同一时刻，个触发器时可以控制各触发器状态的改变发生于同一时刻，即所谓的同步工作。即所谓的同步工作。5.2 钟控触发器触发方式时钟触发器的触发方式及其分类触发方式是指触发器输出状态的变化在时钟脉 冲CP的什么时刻里发生的(工作方式)CP脉冲有四个不同阶段：低电平上升沿高电平下降沿触发方式电平触发方式边沿触发方式高电平低电平上升沿下降沿电路符号QQ0 1QQ0 1电平CP 低

13、CP 高边沿QQ0 1QQ0 1CPCP下降沿上升沿5.2 钟控触发器所谓钟控触发器，是在基本触发器的基础上增加一个所谓钟控触发器，是在基本触发器的基础上增加一个触发控触发控制电路制电路(也叫触发导引电路也叫触发导引电路)，并使用，并使用触发输入触发输入(也称数据输入也称数据输入)和和时钟脉冲输入时钟脉冲输入(也称控制输入也称控制输入)两种输入信号，前者两种输入信号，前者决定触决定触发器转换至什么状态发器转换至什么状态，后者，后者决定转换的时刻决定转换的时刻。能实现同步工作的最简单的触发器就是钟控电位触发器，简能实现同步工作的最简单的触发器就是钟控电位触发器，简称钟控触发器或同步触发器。称钟控

14、触发器或同步触发器。5.2 钟控触发器5.2.1 5.2.1 钟控钟控R-SR-S触发器触发器5.2.2 5.2.2 钟控钟控D D触发器（触发器（D D锁存器）锁存器）5.2.3 5.2.3 钟控钟控J-KJ-K触发器触发器5.2.4 5.2.4 钟控钟控T T触发器触发器5.2.5 5.2.5 电位触发方式的工作特性电位触发方式的工作特性5.2.1 钟控R-S触发器一、一、电路和逻辑符号电路和逻辑符号&Q&QDRDS&SRCP5.2.1 钟控R-S触发器二、二、逻辑功能逻辑功能当当CP0，RSXX，；保持不变保持不变。1DDRSQQ,在在CP1期间，当期间，当R=S=1时，时，Q=Q=1,

15、当当R=S=1且又同时由且又同时由1变为变为0时出现不定态时出现不定态DSSDRRQQ,当当CP1，；随着随着RS的变化而变化。的变化而变化。&Q&QDRDS&SRCP5.2.1 钟控R-S触发器三、三、逻辑功能的描述逻辑功能的描述1)状态转换真值表和功能表状态转换真值表和功能表2)特征方程特征方程3)状态转换图和激励表状态转换图和激励表4)波形图波形图5.2.1 钟控R-S触发器1)状态转换真值表和功能表状态转换真值表和功能表不定1 1置“0”01 0置“1”10 1保持Qn0 0功能Qn+1SR不定1 1 01 1 1置“0”001 0 01 0 1置“1”110 1 00 1 1保持01

16、0 0 00 0 1逻辑功能Qn+1nQSR1CP输入高电平有效输入高电平有效5.2.1 钟控R-S触发器2)特征方程特征方程nQRS0100011110001110XX1nQnnQRSQ10RS约束条件：01RSQRSQnnCP=1期期间有效间有效不定1 1 01 1 1置“0”001 0 01 0 1置“1”110 1 00 1 1保持010 0 00 0 1逻辑功能Qn+1nQSR5.2.1 钟控R-S触发器3)状态转换图和激励表状态转换图和激励表01R=0S=1R=1S=0R=0S=XR=XS=0Q00110000011011 R SQnQn+1激励输入激励输入状态转换状态转换不定1

17、1 01 1 1置“0”001 0 01 0 1置“1”110 1 00 1 1保持010 0 00 0 1逻辑功能Qn+1nQSR5.2.1 钟控R-S触发器4)波形图波形图5.2.1 钟控R-S触发器C PRSQQ不不变变不不变变不不变变不不变变不不变变不不变变置置1置置0置置1置置0不不变变例：已知钟控例：已知钟控R-S触发器的输入信号波形如图所示，试画触发器的输入信号波形如图所示，试画出出 、的电压波形。设触发器的初始状态为的电压波形。设触发器的初始状态为Q=0。QQ 5.2.1 钟控R-S触发器CPTSTRTQT例：已知同步例：已知同步R-S触发器的输入信号波形如图所示，试画触发器的

18、输入信号波形如图所示，试画出出 、的电压波形。设触发器的初始状态为的电压波形。设触发器的初始状态为Q=0。QQ TQ1 2 345 6 7不定1 1置“0”01 0置“1”10 1保持Qn0 0功能Qn+1SR5.2.1 钟控R-S触发器例：已知钟控例：已知钟控R-S触发器的输入信号波形如图所示，试画触发器的输入信号波形如图所示，试画出出 、的电压波形。设触发器的初始状态为的电压波形。设触发器的初始状态为Q=0。QQ 5.2.2 钟控D触发器（D锁存器）一、电路结构和逻辑功能一、电路结构和逻辑功能&Q&QDRDS&DCPQn+1=D11CP置置111置置000功能功能Qn+1D5.2.2 钟控

19、D触发器（D锁存器）二、二、状态转移表和状态转移图状态转移表和状态转移图DQnQn+100001010111101D=1D0D1D=0Q5.2.2 钟控D触发器（D锁存器）例例CPDQQ不不变变不不变变不不变变不不变变不不变变不不变变置置1置置0置置0置置1置置1置置1置置0置置0三、波形图三、波形图5.2.3 钟控J-K触发器&Q&QDRDS&JKCP一、电路结构及其特征方程一、电路结构及其特征方程nnnQKQJQ1CP=15.2.3 钟控J-K触发器二、二、状态转移表和状态转移图状态转移表和状态转移图状态转移表状态转移表JKQnQn+1000001010011100101110111010

20、0111001J=1K=XJ=XK=1J=XK=0J=0K=XQCP=15.2.3 钟控J-K触发器钟控钟控J-K触发触发器激励表器激励表01J=1K=XJ=XK=1J=XK=0J=0K=XQQnQn+1JK000X011X10X111X05.2.3 钟控J-K触发器三、波形图QQCPJK不不变变置置0不不变变置置1不不变变翻翻转转不不变变不不变变不不变变置置1不不变变5.2.4 钟控T触发器在数字电路中，凡在在数字电路中，凡在CP时钟脉冲控制下，根据输入时钟脉冲控制下，根据输入信号信号T取值的不同，具有保持和翻转功能的电路，即当取值的不同，具有保持和翻转功能的电路，即当T0时能保持状态不变，

21、时能保持状态不变，T1时一定翻转的电路，都时一定翻转的电路，都称为称为T触发器。触发器。T Qn Qn+1一、逻辑结构一、逻辑结构二、二、功能表（功能表（CP=1CP=1）JKFF TFFJ=K=TT=0 保持原态保持原态T=1 翻转翻转0 0 0 0 1 11 0 11 1 05.2.4 钟控T触发器三、特征方程三、特征方程四、状态图四、状态图0T=01T=1T=0n1nQTQ 由功能表直接写出：由功能表直接写出：5.2.4 钟控T触发器五、五、T触发器的激励表触发器的激励表T 触发器触发器激励表激励表1nnQQT0 000 111 011 105.2.5 电位触发方式的工作特性钟控触发器在

22、基本触发器的基础上增加一个触发导引电路。钟控触发器在基本触发器的基础上增加一个触发导引电路。钟控信号钟控信号CP=0低电平期间，触发器不接受输入激励信号，低电平期间，触发器不接受输入激励信号，触发器状态保持不变。触发器状态保持不变。钟控信号钟控信号CP=1高电平期间，触发器接受输入激励信号，触高电平期间，触发器接受输入激励信号，触发器状态发生转移。发器状态发生转移。这种钟控方式称为这种钟控方式称为电位触发方式电位触发方式。5.2.5 电位触发方式的工作特性2、空翻现象：若在、空翻现象：若在CP=1期间，输入信号发生多次变化，则触发期间，输入信号发生多次变化，则触发器的状态也可能发生多次翻转。这

23、种在一个时钟脉冲作用下，触器的状态也可能发生多次翻转。这种在一个时钟脉冲作用下，触发器发生多次翻转的现象称为发器发生多次翻转的现象称为空翻空翻。1、电平（位）触发型：、电平（位）触发型：CP=1高电平期间，输入信号高电平期间，输入信号R、S(J、K，D，T)起作用。起作用。3、抗干扰能力差，不能实现计数分频功能。抗干扰能力差，不能实现计数分频功能。CP=1期间期间，若输入信号受到干扰，同样会引起触发器的干，若输入信号受到干扰，同样会引起触发器的干扰翻转输出。特别是当扰翻转输出。特别是当T=1和和J=K=1时，时，Qn+1=/Qn,会发生多次会发生多次翻转现象。不能实现翻转现象。不能实现计数分频

24、计数分频来一个来一个CP翻转一次。翻转一次。5.2.5 电位触发方式的工作特性由于在由于在CP=1期间，期间，G3、G4门都是开着的，都能接收门都是开着的，都能接收R、S信号，所以，如果信号，所以，如果在在CP=1期间期间R、S发生多次变化，则触发器的状态也可能发生多次翻转。发生多次变化，则触发器的状态也可能发生多次翻转。在一个时钟脉冲周期中，触发器发生多次翻转的现象叫做在一个时钟脉冲周期中，触发器发生多次翻转的现象叫做空翻空翻。&GGQQ12&RSCP3G4GRSCPQ有效翻转有效翻转空翻空翻5.2.5 电位触发方式的工作特性避免多次翻转的方法之一就是采用具有避免多次翻转的方法之一就是采用具

25、有存储功能的触发导引电路。存储功能的触发导引电路。主从结构式的触发器就是这类触发器。主从结构式的触发器就是这类触发器。第5章 集成触发器 引言引言5.1 5.1 基本触发器基本触发器5.2 5.2 钟控触发器钟控触发器5.3 5.3 主从触发器主从触发器5.4 5.4 边沿触发器边沿触发器5.3 主从触发器5.3.1 5.3.1 主从触发器基本原理主从触发器基本原理5.3.2 5.3.2 主从主从J-KJ-K触发器主触发器的一次翻转现象触发器主触发器的一次翻转现象5.3.3 5.3.3 主从主从J-KJ-K触发器集成单元触发器集成单元5.3.4 5.3.4 集成主从集成主从J-KJ-K触发器的

26、脉冲工作特性触发器的脉冲工作特性5.3.1 主从触发器基本原理一、主从R-S触发器二、主从J-K触发器一、主从R-S触发器由两级同步由两级同步R-S触发器串触发器串联组成。联组成。G1G4组成从触发器，组成从触发器，G5G8组成主触发器。组成主触发器。1 1电路结构电路结构G5 G6G1 G2G7 主触发器 G8Qm QmG3 从触发器 G4&Q Q&1S R CPCPG9&CP 与与CP互补，使两互补，使两个触发器工作在两个个触发器工作在两个不同的时区内。不同的时区内。一、主从R-S触发器G5 G6G1 G2G7 主触发器 G8Qm QmG3 从触发器 G4&Q Q&1S R CPCPG9&

27、CP=0,CP=1,Q=Qm2 2工作原理工作原理一、主从R-S触发器G5 G6G1 G2G7 主触发器 G8Qm QmG3 从触发器 G4&Q Q&1S R CPCPG9&CP上升沿和上升沿和CP=1期间：主触发期间：主触发器控制门器控制门G7、G8打开，接收输打开，接收输入信号入信号R、S，有：，有：01RSQRSQnmnm从触发器控制门从触发器控制门G3、G4封封锁，其状态保持不变。锁，其状态保持不变。（1）接收输入信号过程）接收输入信号过程CP=1,CP=02 2工作原理工作原理一、主从R-S触发器G5 G6G1 G2G7 主触发器 G8Qm QmG3 从触发器 G4&Q Q&1S R

28、 CPCPG9&CP下降沿到来时，主触发器控制门下降沿到来时，主触发器控制门G7、G8封锁，在封锁，在CP=1期间接收的内容被存期间接收的内容被存储起来。储起来。01RSQRSQnnCP下降沿到来时有效下降沿到来时有效特性特性方程方程在在CP=0期间，由于主触发器保期间，由于主触发器保持状态不变，因此受其控制的持状态不变，因此受其控制的从触发器的状态也即从触发器的状态也即Q、Q的值的值当然不可能改变。当然不可能改变。同时，从触发器控制门同时，从触发器控制门G3、G4被打被打开，主触发器将其接收的内容送入从开，主触发器将其接收的内容送入从触发器，输出端随之改变状态触发器，输出端随之改变状态(翻转

29、翻转)。（2）输出信号）输出信号(翻转翻转)过程过程一、主从R-S触发器电路特点电路特点（1）主从）主从R-S触发器采用主从控制结构，从根本上解决触发器采用主从控制结构，从根本上解决了输入信号直接控制的问题，具有了输入信号直接控制的问题，具有CP1期间接收输期间接收输入信号，入信号，CP下降沿到来时触发翻转的特点。下降沿到来时触发翻转的特点。（2）CP一旦变为一旦变为0后，主触发器被封锁，其状态不再受后，主触发器被封锁，其状态不再受R、S影响，因此不会有空翻现象。影响，因此不会有空翻现象。但其仍然存在着约束问题，即在但其仍然存在着约束问题，即在CP1期间，输入信号期间，输入信号R和和S不能同时

30、为不能同时为1。二、主从J-K触发器&QQ&1&CP1Q主Q主24365RD主SD主KJ87主从主从R-S触发器的缺点：触发器的缺点：使用时有约束条件使用时有约束条件 RS=01电路结构为此，将触发器的两个互为此，将触发器的两个互补的输出端信号通过两根补的输出端信号通过两根反馈线分别引到输入端的反馈线分别引到输入端的G7、G8门，这样，就构成门，这样，就构成了了J-K触发器。触发器。,nnRKQSJQ二、主从J-K触发器特征方程工作过程：工作过程：&QQ&1&CP1Q主Q主24365RD主SD主KJ87,nnRKQSJQnnnQKQJQ1CP下降沿到来时有效下降沿到来时有效第一步：第一步：在在

31、CP=1时，主触发器接收时，主触发器接收输入信号，而从触发器状态不变。输入信号，而从触发器状态不变。第二步：第二步：在时钟在时钟CP的下降沿，将主的下降沿，将主触发器的状态传送给从触发器，主触发器的状态传送给从触发器，主触发器不接收数据。触发器不接收数据。5.3.2 主从J-K触发器主触发器的一次翻转现象在在CP上升沿和上升沿和CP=1期间期间，主触发器的状态只，主触发器的状态只能改变一次，而不论能改变一次，而不论J、K端发生了多少次变化端发生了多少次变化。这称为主触发器的这称为主触发器的一次翻转一次翻转特性，也称特性，也称一次变化一次变化现象。现象。5.3.2 主从J-K触发器主触发器的一次

32、翻转现象&QQ&1&CP1Q主Q主24365RD主SD主KJ87CP=1期间触发器的状态转移方程：期间触发器的状态转移方程：与非门与非门G5、G6、G7、G8构成主触发器，它构成主触发器，它可以看成是电位触发方式的钟控可以看成是电位触发方式的钟控R-S触发器，触发器，,nnRKQSJQ主触发器状态发生改变之前，即主触发器状态发生改变之前，即CP0时，时，nnQQ主nnnnQKQQJQ1主CP=1时，方程时，方程（*）可改写为，可改写为，nnnnQKQQJQ主主1（*）5.3.2 主从J-K触发器主触发器的一次翻转现象&QQ&1&CP1Q主Q主24365RD主SD主KJ87nnnnQKQQJQ1

33、主CP=1时主触发器的方程可改写为，时主触发器的方程可改写为，如果在如果在CP由由0正向跳变至正向跳变至1或或CP=1期间，主期间，主触发器接收输入激励信号，发生了状态翻转，触发器接收输入激励信号，发生了状态翻转，即即nnQQ主将上式代入（将上式代入（*），此后主触发器状态转移方程为），此后主触发器状态转移方程为nnnnnQQKQQJQ1主（*）由方程（由方程（*）可见，一旦在）可见，一旦在CP1期间，主触发器接收了输入激励信号，期间，主触发器接收了输入激励信号，发生一次翻转，主触发器状态就一直保持不变，也就不再随输入激励信号发生一次翻转，主触发器状态就一直保持不变，也就不再随输入激励信号J、

34、K的变化而变化，这就是一次翻转特性。的变化而变化，这就是一次翻转特性。5.3.2 主从J-K触发器主触发器的一次翻转现象器Q9发触&主Q2G3从G触Q1G器Q发1GGG&G5&4&6GCP8G&7K&JKJCPQ0101011101101101001101由此看出，主从由此看出，主从JK触发器在触发器在CP=1期间，期间，主触发器只变化（翻转）一次，这种主触发器只变化（翻转）一次，这种现象称为现象称为一次变化现象一次变化现象。例例 已知主从已知主从J-K触发器触发器J、K的波形如图的波形如图所示，画出输出所示，画出输出Q的波形图（设初始状的波形图（设初始状态为态为0）。）。Q主5.3.2 主从

35、J-K触发器主触发器的一次翻转现象&QQ&1&CP1Q主Q主24365RD主SD主KJ875.3.2 主从J-K触发器主触发器的一次翻转现象&QQ&1&CP1Q主Q主24365RD 主SD 主KJ87设设，如果在，如果在CP=1期间期间J、K发生了多次发生了多次变化，如上图所示。其中第一次变化发生在变化，如上图所示。其中第一次变化发生在t1，此时，此时J=K=1，从触发器输出从触发器输出Qn=0，因而，因而R=KQn=0，主触发器发，主触发器发生一次翻转，即生一次翻转，即。1,0,0KJQQnn主0,111nnQQ主主Q1nSJ5.3.2 主从J-K触发器主触发器的一次翻转现象&QQ&1&CP

36、1Q主Q主24365RD 主SD 主KJ87在在t2瞬间，瞬间，J=0,K=1,，主触发器状态不变。由，主触发器状态不变。由于于CP=1期间期间Qn=0，图中，图中7门一直被封锁，因此门一直被封锁，因此t3时刻时刻K变化不起作用，变化不起作用，一直保持不变为一直保持不变为1。当。当CP下降沿来到时，从触发器的状态下降沿来到时，从触发器的状态为为。这就是一次翻转情况，它和。这就是一次翻转情况，它和CP下降沿来到时，由当下降沿来到时，由当时的时的J、K值值(J=0,K=1)所确定的状态所确定的状态Qn+1=0不一致，即一次翻不一致，即一次翻转特转特性易使触发器产生错误判断，且易受干扰。性易使触发器

37、产生错误判断，且易受干扰。0nRKQ0nS JQ J 1nQ主111nnQQ主5.3.2 主从J-K触发器主触发器的一次翻转现象5.3.2 主从J-K触发器主触发器的一次翻转现象主从主从J-K触发器画波形时应注意以下几点：触发器画波形时应注意以下几点：1)电路的触发时刻为电路的触发时刻为CP的下降沿，因而电路状态的下降沿，因而电路状态的改变都应对着的改变都应对着CP的下降沿处。的下降沿处。2)在在CP=1期间，若期间，若J、K无变化，根据无变化，根据CP下降沿时下降沿时的的J、K值来决定输出值来决定输出Q即根据状态方程来确定。即根据状态方程来确定。5.3.2 主从J-K触发器主触发器的一次翻转

38、现象3)在在CP=1期间，若期间，若J、K有变化应注意一次变有变化应注意一次变化问题。若化问题。若CP=1以前以前Q=0则则J的变化的变化将引起一次将引起一次变化现象，使变化现象，使Q由由0变为变为1；若；若CP=1以前以前Q=1则则K的变化的变化将引起一次变化现象，使将引起一次变化现象，使Q由由1变为变为0。QnQn+1JK000X011X10X111X05.3.2 主从J-K触发器主触发器的一次翻转现象4)CP=1以前以前Q=0和和CP=1期间期间J的变化的变化这两个条件有一个不满这两个条件有一个不满足或两个条件都不满足，则根据足或两个条件都不满足，则根据CP下降沿时的下降沿时的J、K值来

39、决值来决定输出定输出Q即根据状态方程来确定。同样即根据状态方程来确定。同样CP=1以前以前Q=1和和CP=1期间期间K的变化的变化这两个条件有一个不满足或两个条件都不满足，这两个条件有一个不满足或两个条件都不满足，则根据则根据CP下降沿时的下降沿时的J、K值来决定输出值来决定输出Q即根据状态方程来即根据状态方程来确定。确定。QnQn+1JK000X011X10X111X05.3.2 主从J-K触发器主触发器的一次翻转现象例例CPJKQCP=0，Q=1（初态）；（初态）；CP 到达时，从触发器的状态：到达时，从触发器的状态：J=K=0，Q=1？CP=1期间，期间，K K受到干扰，窄受到干扰，窄脉

40、冲如图；脉冲如图；一次翻一次翻转特性易使触发器产转特性易使触发器产生错误判断，且易受干扰生错误判断，且易受干扰抗干扰情况Q主主5.3.2 主从J-K触发器主触发器的一次翻转现象【例】主从【例】主从J-K触发器中，已知触发器中，已知J、K和和CP端的波形，端的波形，Q的初的初始状态为始状态为0，画出，画出Q端的波形。端的波形。CPJKQ在在CP=1期间，若期间，若J、K有变化应注意一次变化问题。有变化应注意一次变化问题。若若Q=0则则J的变化将引起一次变化现象，使的变化将引起一次变化现象，使Q由由0变为变为1；若若Q=1则则K的变化将引起一次变化现象，使的变化将引起一次变化现象，使Q由由1变为变

41、为0。5.3.3 主从J-K触发器集成单元5.3.3 主从J-K触发器集成单元&QQ&1&CP1Q主Q主24365RD主SD主KJ87双极型主从双极型主从JK触发器集成单元触发器集成单元 主从主从JK触发器触发器（1）由与或非门构成主触发器，代替了原来由与非门构成的主触发器；）由与或非门构成主触发器，代替了原来由与非门构成的主触发器；（2）从触发器的触发导引电路由两个三极管）从触发器的触发导引电路由两个三极管T1和和T2构成。构成。5.3.3 主从J-K触发器集成单元1DS1DR 当当，时时CP=0时，封锁了门时，封锁了门E和门和门H，因，因此主触发器状态维持不变。此主触发器状态维持不变。三极

42、管三极管T1和和T2的发射极为低电平，的发射极为低电平，由于由于T1和和T2导通起反相作用，导通起反相作用，QQQ 主主T1集电极输出集电极输出QQ 主T2集电极输出集电极输出 从触发器的状态从触发器的状态1nnQQQ QQQ主从触发器的状态从触发器的状态跟随主触发器状态。跟随主触发器状态。5.3.3 主从J-K触发器集成单元当当CP由由0正向跳变至正向跳变至1后，在后，在CP=1期间，期间，此时，由于此时，由于CP=1，解除了对门，解除了对门E和门和门H的封锁，主触发器的封锁，主触发器接收输入信号，发生状态转移。这是由两个与或非门构成接收输入信号，发生状态转移。这是由两个与或非门构成的基本触

43、发器，具有的基本触发器，具有J-K触发器的逻辑功能。触发器的逻辑功能。三极管三极管T1和和T2的发射极为高电的发射极为高电平，平，T1、T2均处于截止状态，均处于截止状态，门门A和门和门B输入信号不会发生变输入信号不会发生变化，从触发器状态保持不变。化，从触发器状态保持不变。5.3.3 主从J-K触发器集成单元DSDR和和的的作用：作用：DRDS当当 或或 端加低电平或负脉冲作用时，端加低电平或负脉冲作用时，触发器被直接置触发器被直接置0或置或置1，触发器状态不受时钟，触发器状态不受时钟CP及激励及激励输入信号输入信号J、K的影响。的影响。DR端称为异步置端称为异步置0端，或称清除端端，或称清

44、除端 DS端称为异步置端称为异步置1端，或称置位端端，或称置位端 5.3.3 主从J-K触发器集成单元为了达到可靠地置为了达到可靠地置0或置或置1的目的，的目的，信号不仅要信号不仅要作用于从触发器，还要同时作用于主触发器。作用于从触发器，还要同时作用于主触发器。DRDS和和5.3.3 主从J-K触发器集成单元0DR 1DS假设假设、0DR 由于由于1Q 封锁了门封锁了门A使使1Q主同时封锁了门同时封锁了门E、F，这样使，这样使1DS0Q主=而此时而此时，使，使1Q 不论不论CP为何值，为何值，T2均截止，使得均截止，使得0Q=这样与非门这样与非门B输入均为输入均为1，保证，保证1DR 0DS同

45、理可分析，当同理可分析，当、，可以使触发器可靠置，可以使触发器可靠置1。5.3.3 主从J-K触发器集成单元主从主从JK触发器功能表触发器功能表 5.3.3 主从J-K触发器集成单元：延时翻转之意：延时翻转之意主从主从J-K触发器逻辑符号触发器逻辑符号 5.3.3 主从J-K触发器集成单元常用的主从触发器有：常用的主从触发器有：单单J-K主从触发器主从触发器 CT54H71/CT74H71、CT5472/CT7472、CT54H72/CT74H72；双双J-K主从触发器主从触发器CT54107/CT74107、CT54H78/CT74H78等等5.3.3 主从J-K触发器集成单元【例】主从【例

46、】主从J-K触发器中，已知触发器中，已知J、K和和CP端的波形，端的波形，Q初初0，画出画出Q端的波形。端的波形。Q5.3.4 集成主从J-K触发器的脉冲工作特性2tpdtpdtpd2tpdRSQQ波形图基本触发器工作特性5.3.4 集成主从J-K触发器的脉冲工作特性在在CP上升沿到达时，上升沿到达时，J、K信号已处于稳定状态，并且在信号已处于稳定状态，并且在CP1期间，期间，J、K信号不发生信号不发生变化；变化；触发器工作时，对时钟触发器工作时，对时钟及输入激励信号及输入激励信号J、K的的要求：要求：（1）时钟）时钟CP由由0正向跳变正向跳变至至1及及CP1的准备阶段，的准备阶段，要完成主触

47、发器状态的正要完成主触发器状态的正确转移。因此要求：确转移。因此要求：5.3.4 集成主从J-K触发器的脉冲工作特性主触发器状态变化从主触发器状态变化从CP上升沿开上升沿开始至最后稳定，需经历两级与或非始至最后稳定，需经历两级与或非门的延迟时间。门的延迟时间。假设一级与或非门的延迟时间为假设一级与或非门的延迟时间为1.4tpd（tpd 为与非门的平均延迟时为与非门的平均延迟时间），因此为了使主触发器能实现间），因此为了使主触发器能实现状态转移，必须经历状态转移，必须经历2.8tpd的时间，的时间，所以要求所以要求CP1持续期持续期tCPH2.8tpd 。5.3.4 集成主从J-K触发器的脉冲工

48、作特性（2）CP由由1负向跳变至负向跳变至0时，在这时，在这一时刻从触发器接受主触发器的状一时刻从触发器接受主触发器的状态。态。假设三极管假设三极管T1和和T2开关的延迟时开关的延迟时间为间为0.5tpd，因此，从，因此，从CP由由1负向负向跳变至跳变至0开始，至触发器状态转移开始，至触发器状态转移完成，需经历完成，需经历2.5tpd 时间，这就要时间，这就要求求CP0的持续期的持续期tCPL2.5tpd。在。在Cp0期间，主触发器已被封锁，期间，主触发器已被封锁，所以所以J、K信号可以变化。信号可以变化。5.3.4 集成主从J-K触发器的脉冲工作特性（3）触发器的工作频率：为了保）触发器的工

49、作频率：为了保证触发器可靠地发生状态转移，时证触发器可靠地发生状态转移，时钟信号钟信号CP的最高工作频率为的最高工作频率为max115.3CPCPHCPLpdfttt必须指出，上述讨论允许最高工作频率时，未考虑负载必须指出，上述讨论允许最高工作频率时，未考虑负载电容的影响。电容的影响。5.3.4 集成主从J-K触发器的脉冲工作特性（4）由于主从）由于主从JK触发器主触触发器主触发器有一次翻转特性，为了提高发器有一次翻转特性，为了提高抗干扰能力，在满足对抗干扰能力，在满足对tCPH要求要求的条件下，尽可能使的条件下，尽可能使CP1的持的持续时间缩短，采用窄脉冲触发。续时间缩短，采用窄脉冲触发。1

50、nnnQJQKQCP主从主从JK触发器是一种脉冲触触发器是一种脉冲触发方式，而状态发生转移时刻发发方式，而状态发生转移时刻发生在生在CP的下降沿时刻。为了说的下降沿时刻。为了说明这一特点，有时将触发器状态明这一特点，有时将触发器状态方程写成方程写成 第5章 集成触发器 引言引言5.1 5.1 基本触发器基本触发器5.2 5.2 钟控触发器钟控触发器5.3 5.3 主从触发器主从触发器5.4 5.4 边沿触发器边沿触发器5.4 边沿触发器主从触发器可以有效克服钟控触发器的空翻现象，但主从触主从触发器可以有效克服钟控触发器的空翻现象，但主从触发器还存在一次翻转现象，降低了抗干扰能力。发器还存在一次