电工与电子技术 教学课件 2 作者 于荣义 电工与电子技术 - 16.pptx

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1、电工与电子技术第十六章触发器和时序逻辑电路沈阳大学信息工程学院电子信息工程系数字电路根据逻辑功能的特点，可以分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。第章所介绍的组合逻辑电路的特点是该电路的输出仅仅取决于当时的输入，与电路的历史状态无关，对于需要记录和存储电路的历史状态的这类电路，组合逻辑电路是不能实现的。时序逻辑电路是能够实现存储和记忆功能的电路，该电路的特点是它的输出不仅仅取决于当时的输入，还与电路的历史状态有关，而能够实现存储和记忆功能的基本单元电路是触发器。本章主要介绍触发器和时序逻辑电路，包括各种类型触发器的电路结构及基本工作原理，触发器逻辑功能表示方法及各种类型触发器之之

2、间的转换；时序逻辑电路的分析和设计，以及常用时序逻辑电路及应用。能够存储位二值信号的基本单元电路叫做触发器。触发器具有两个能够自行保持的稳定状态和，和可以根据而不同的输入信号置成或者状态，其中用的状态代表整个触发器的状态。16.1触发器例如，某触发器的，则可以说该触发器的状态为。根据电路结构的不同，触发器可以分为基本触发器、同步触发器、主从触发器、维持阻塞触发器、边沿触发器等。根据逻辑功能的不同，触发器又可以分为触发器、触发器、触发器、触发器等几种类型。16.1.1触发器1．基本触发器图16-1-1所示给出了由与非门组成的基本触发器的逻辑图和逻辑符号。基本触发器是各种类型触发器的

3、基本结构。图16-1-1基本RS触发器的逻辑图和逻辑符号由图16-1-1可知，这是由两个与非门交叉耦合构成的基本触发器，和为两个互补输出端。和为两个输入端。其中为置端，为置端。和是低电平有效的，低电平有效的表示方法可以用变量上带非号来表示。触发器在正常工作情况下，有两个有效的输出状态：，，称为触发器态；，，称为触发器态。通常用表示变化前的状态，称为初态（也叫现态）；表示触发器变化后的状态，称为次态。下面简要说明基本触发器的功能。（1）当，时，不论触发器初态是还是，次态均为，所以称触发器被置。（2）当，时，不论触发器初态是还是，次态均为，所以称触发器被置。（3）当，时，触发器的状态

4、不变，即是0，则次态，若是1，则次态，即触发器保持了原来的状态，可以说触发器具有存储能力，当输入无效信号时，可以保持前一时刻的数据。（4）当，时，不论，还是，次态，这与触发器正常工作状态下两个输出互补是矛盾的，同时，当输入信号同时由变为时，由于两个与非门的延迟时间不同，触发器的次态则无法确定，所以对这种情况进行了约束。归纳以上功能，可以得出基本触发器具有个功能：置，置以及保持。输入信号和为低电平有效，所以在图16-1-1所示的逻辑符号中，和端画有小圆圈，小圆圈表示的是“非”或者低电平有效。描述触发器功能的方法有：逻辑功能表（也叫逻辑状态表）、特征方程、状态图和波形图。下面逐一介绍

5、这些描述方法。（1）基本触发器的逻辑功能如表16-1-1所示。功能1101保持1001置00101置10001禁用表16-1-1由与非门组成的基本触发器的逻辑功能表（2）根据功能表画出基本触发器的卡诺图如图16-1-2所示。对卡诺图进行化简可以得到基本触发器的特征方程图16-1-2与非门基本触发器的卡诺图（3）基本触发器状态图如图16-1-3所示，图中两个圆圈的和分别表示触发器的两个稳定状态。箭头表示状态的转移方向，箭头旁边的和的取值表示状态转换的条件。图16-1-3基本触发器的状态图（4）波形图根据给定的输入信号和的波形，画出基本触发器的输出和的波形。如图16-1-4所示。图1

6、6-1-4基本触发器的波形图2．同步触发器和主从触发器（1）同步触发器如果要求各个触发器在同一个脉冲作用下共同动作，基本触发器则不能实现这一要求，为此，必须给系统中的这些触发器引入时钟控制端，即端，把这些受时钟信号控制的触发器称为同步触发器。图16-1-5（见后页）为在基本触发器的基础上，增加两个控制门和，并加入时钟脉冲（）所构成的同步触发器的逻辑图和逻辑符号。图16-1-5中，和为同步触发器的两个输入端，和为两个互补输出端。其中，为置端，为置端。和表示输入信号高电平有效。图16-1-5同步触发器的逻辑图和逻辑符号当时，、门被打开。、门所接收的信号为和。相当于基本触发器的和。当，

7、时，触发器置；当，时，触发器置；，时，触发器保持状态不变。仍然存在和不能同时为的约束条件，因此同步触发器必须满足。从以上的分析可将同步触发器的功能按逻辑功能表、特征方程、状态图及波形图表述如下。①同步触发器的逻辑功能如表16-1-2所示。功能0001保持0101置01001置11101禁用表16-1-2同步触发器的功能表②同步触发器的特征方程式③状态图如图16-1-6所示。图16-1-6同步触发器的状态图④波形图根据给定的输入信号和的波形，画出相应的输出和的波形。如图16-1-7