数字电路逻辑设计白静版ppt第4章

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1、第四章集成触发器4.1基本RS触发器4.2钟控触发器4.3主从触发器4.4边沿触发器本章小结习题4.1基本RS触发器基本RS触发器是构成其他各种触发器的基本单元，又称为置0-置1触发器，或称为直接置位-复位触发器。它具有置0、置1和保持三种逻辑功能。4.1.1基本RS触发器的电路结构与工作原理1.电路结构与工作原理基本RS触发器可由两个与非门或两个或非门交叉耦合组成。图4.1(a)是由两个与非门G1和G2构成的基本RS触发器，它有两个输入端(或称激励端)和　　，两个输出端Q和　。对应的逻辑符号如图4.1(b)所示，输入端的小圆圈表示低电平有

2、效。图4.1用与非门组成的基本RS触发器工作原理：(1)当=0，=1时，Q=1和=0，触发器置1。(2)当=1，=0时，Q=0和=1，触发器置0。(3)当=1，=1时，触发器维持原来的状态不变，原来是1态还是1态，原来是0态仍是0态。(4)当=0，=0时，Q=1和=1，触发器两输出端均变为1。这个状态虽然也是一种稳定的状态，但却不是基本RS触发器的正常工作状态。若　　和　　同时由0变为1，与非门G1和G2的输出端都趋向于变为0。若两个门的延迟时间不同，变化快慢也不同，延迟时间小的与非门输出就会先变为0，这个0又通过反馈使另一个与非门保持为1

3、。这种情况导致触发器最终状态不能确定，使我们无法可靠地确定触发器将变为0态还是1态，这种情况在正常工作时是不允许出现的。故通常两个输入端　　和　　不能同时为0，换句话说，　　和　　中至少要有一个为1，它们应满足约束条件　　＋　　＝1。图4.2(a)是由两个或非门G1和G2构成的基本RS触发器，其逻辑符号如图4.2(b)所示。图4.2和图4.1所示电路具有相同的逻辑功能和动作特点，不同之处在于两个输入端SD和RD不能同时为1，它们的约束条件为SD·RD=0。读者可自己分析其工作原理。图4.2由或非门组成的基本RS触发器2.电路特点在基本RS触

4、发器电路中，由于不存在控制信号，输入信号是直接加到与非门G1和G2的输入端的，只要　或　发生变化，都可能导致触发器的输出状态发生变化。这一特性称为直接控制，称为直接置1端或置位(Set)端；　称为直接置0端或复位(Reset)端，它们均是低电平有效。　　基本RS触发器的优点是电路结构简单，是构成各种时钟触发器的基本电路。缺点是输出受输入信号直接控制，输入信号有变化，输出也随之改变(抗干扰性差)；输入信号之间有约束。4.1.2逻辑功能描述方法触发器的逻辑功能可以用它的状态转移真值表、状态转移方程、状态转移图、激励表以及时序图五种方法来描述。

5、这些描述方法在本质上是一致的，它们之间可以互相转换，只要知道其中之一，便可知触发器的逻辑功能，而且可以很方便地得到其余几种描述方法。本节介绍的表示方法不仅适用于基本RS触发器，也适用于后述其他各种触发器。1.状态转移真值表(或称状态表、特性表)如果用Qn表示触发器在接收信号之前所处的状态，称为初态或现态，Qn+1表示触发器在接收信号之后建立的新的稳定输出状态，称为次态，那么将触发器的次态Qn+1与现态Qn、输入信号之间的逻辑关系用表格形式表示出来，这种表格就称为状态转移真值表。它们与组合电路的真值表相似，不同的是触发器的次态Qn+1不仅与输

6、入信号有关，还与它的现态Qn有关，这正体现了时序电路的特点。　　基本RS触发器的状态转移真值表如表4.1所示，表4.2是它的简化表。从状态转移真值表中可以清楚地看出触发器在不同输入信号下状态转移的规律。2.状态转移方程(或称状态方程、特性方程、次态方程)描述触发器逻辑功能的函数表达式称为状态转移方程。由表4.1画出其卡诺图的形式，如图4.3所示，通过化简后可得状态转移方程(4-1)式中的约束条件=1表示　　和　　总有一个为1或都为1，或者说　　和　　不允许同时为0。图4.3基本RS触发器Qn+1的卡诺图3.状态转移图状态转移图是用图形方式

7、来描述触发器的状态转移规律。图4.4为基本RS触发器的状态转移图。图中两个圆圈分别表示触发器的两个稳定状态：0态和1态；箭头表示在输入信号作用下状态转移的方向；箭头旁的标注表示转移条件。图4.4基本RS触发器状态转移图4.激励表(或称驱动表)将状态转移图中的各种状态转移和所需的输入条件以表格的形式表示出来，就得到激励表，如表4.3所示。5.波形图工作波形图又称时序图，它反映了触发器的输出状态随时间和输入信号变化的规律，是实验中可观察到的波形。如图4.5所示为基本RS触发器的输出Q和　的工作波形图，其中虚线部分是　和　端的激励信号同时由0变为

8、1时，触发器可能为0、也可能为1的不确定状态。图4.5基本RS触发器工作波形4.2钟控触发器基本RS触发器的动作特点是输入信号直接控制触发器的状态转移。在实际应用中，不希望触发器