数电知识之锁存器和触发器

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1、数电知识—锁存器和触发器本章重点内容:掌握触发器、锁存器的分类；了解各种触发器、锁存器的电路结构、工作原理及动作特点；掌握各种触发器的逻辑功能及功能的相互转换。5.1概述锁存器、触发器与逻辑门一样，是组成数字系统的基本单元电路。与逻辑门不同的是它们具有记忆功能。把能够存储一位二进制的基本单元电路统称为触发器（Flip-Flop）。为了实现记忆一位二值信号的功能，触发器必须具备以下两个特点：1、具有两个能自行保持信号的功能，用来表示逻辑状态的0和1；2、在触发信号的操作下，根据不同的输入信号可以置成1或0状态即从一种稳定状态转换成另一种稳定状态，当触发信信号消失后，新的状态

2、被保持下来。由于采用的电路不同，触发的信号的触发方式不同：电平触发、脉冲触发和边沿触发三种。分类：根据触发器逻辑功能的不同分为：SR触发器JK触发器D触发器T触发器根据锁存器的逻辑功能不同分为SR锁存器和D锁存器5.1概述锁存器与触发器电路都有两个互补的输出端Q和Q，其中Q的状态定义为其输出状态。将触发器在接收信号之前所处的状态称为现态（初态），用Qn表示；而将接收信号之后建立的新的稳定状态称为次态（新态）以Qn+1表示。锁存器与触发器的差异：锁存器对脉冲电平敏感的存储单元电路，它只在输入脉冲的高电平（或低电平）期间对输入信号敏感并改变状态。触发器对脉冲边沿敏感的存储单元

3、电路，它只在触发脉冲的上升沿（或下降沿）瞬间改变其状态。5.1概述A、SR锁存器1、基本SR锁存器I、由与非门构成的SR锁存器5.2锁存器5.2锁存器根据与非门的逻辑特点，锁存器的逻辑表达式为：工作原理：5.2锁存器0101RSQ010结论1：R=0、S=1时：由于R=0，不论原来Q为0还是1，都有Q=1；再由S=1、Q=1可得Q＝0。即不论锁存器原来处于什么状态都将变成0状态，这种情况称将锁存器置0或复位。R端称为锁存器的置0端或复位端。5.2锁存器0110RSQ010101结论2：R=1、S=0时：由于S=0，不论原来Q为0还是1，都有Q=1；再由R=1、Q=1可得Q

4、＝0。即不论锁存器原来处于什么状态都将变成1状态，这种情况称将锁存器置1或置位。S端称为锁存器的置1端或置位端。5.2锁存器111001RSQ01010111不变结论3：R=1、S=1时：根据与非门的逻辑功能不难推知，锁存器保持原有状态不变，即原来的状态被锁存器存储起来，这体现了锁存器有记忆能力。5.2锁存器0011？RSQ01010111不变00不定结论4：R=0、S=0时：Q=Q=1，不符合触发器的逻辑关系。并且由于与非门延迟时间不可能完全相等，在两输入端的0同时撤除后，将不能确定触发器是处于1状态还是0状态。所以触发器不允许出现这种情况，这就是基本SR锁存器的约束条

5、件。5.2锁存器II、由或非门构成的基本SR锁存器逻辑图逻辑符号5.2锁存器5.2锁存器RSQ00不变011100110不定功能表逻辑表达式约束条件：RS=02、逻辑门控SR锁存器（同步SR锁存器）这种锁存器在基本SR锁存器前增加了一对逻辑门。5.2锁存器RS工作原理：5.2锁存器CP＝0时，G1和G2门同时被封锁，且输出为1，此时R、S的状态不会影响锁存器的输出，同步SR锁存器状态不变。01101CP＝1时，G1和G2打开，此时R、S端的信号传送到基本SR锁存器中，从而使锁存器发生翻转。5.2锁存器根据逻辑图可得此时的逻辑表达式：在等式中出现两个一样的Q，它们含义不一样

6、，右边的Q表示每个CP作用前锁存器的状态，即现态Qn，左边的Q表示CP作用后锁存器的新状态，即次态Qn+1。5.2锁存器功能表特征方程（特性方程）：波形图：5.2锁存器B、D锁存器1、逻辑门控D锁存器这种锁存器能消除SR锁存器中不确定状态。5.2锁存器5.2锁存器它只有两个输入端：数据输入D和时钟控制输入CP。当CP＝0时，G3、G4门封锁，输出为0，使G1和G2构成的基本SR锁存器处于保持状态，无论D信号如何，输出不变。当CP＝1时，G3、G4门打开，输出信号取决于D。CPDQ0×不变不变100111102、传输门控D锁存器5.2锁存器这种电路结构常见CMOS集成电路当

7、中。它与逻辑门控D锁存器逻辑功能完全一样。A、主从触发器主从触发器是目前使用较多的触发器之一，它克服了同步RS触发器抗干扰能力差的特点，提高了电路的可靠性。主从触发器由两级触发器构成，其中一级接收输入信号，其状态直接由输入信号决定，称为主触发器，还有一级的输入与主触发器的输出相连，其状态由主触发器的状态决定，称为从触发器。5.3触发器的电路结构和工作原理I、由两个同步SR触发器组成的主从触发器5.3触发器的电路结构和工作原理1）组成：与非门1、2、3、4构成主触发器，与非门5、6、7、8构成从触发器。时钟CP直接作用于主触发器