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时间:2019-11-26
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1、第五章锁存器&触发器(Latch&Flip-Flop)1、定义和分类2、锁存器的分析3、触发器的分析触发器(Flip-Flop):能够存储一位二进制数字信号的基本单元电路叫做触发器。特点:具有“记忆”功能。分析下面的电路:当A=0时,F=0某一时刻,由于外界的干扰使得A信号突然消失,此时,相当于A输入端悬空由电路结构得:F=1。干扰发生前后,F的输出值发生的变化,故该电路没有“记忆”功能再看下面的电路:当A=0时,F=0。某一时刻,由于外界的干扰使得A信号突然消失,此时,相当于A输入端悬空,但F端反馈回来的
2、值仍然为0,由电路结构得:F=0。说明该电路具有“记忆”功能。其根本原因在于,该电路带有反馈。触发器的分类:①按稳定工作状态分:双稳态、单稳态和无稳态(多谐振荡器)触发器。本章仅讨论双稳态触发器。②按结构分:主从结构和边沿结构触发器。本章仅讨论边沿触发器。③按逻辑功能分:RS、JK、D、T和T’触发器。本章重点讨论后四种。顺序:基本RS、同步RS、主从RS、边沿D、边沿JK1、基本RS触发器①电路组成和逻辑符号基本RS触发器有两种:由与非门构成的和由或非门构成的。我们以前者为例:输出端在正常情形下应是完全相
3、反的两种逻辑状态,即两个稳态。当Q=0时,称为“0态”;当Q=1时,称为“1态”。②逻辑功能分析:A)当R=S=0时11可以保证门1的输出值不变。可以保证门2的输出值不变。此时,门1和2的输出值均保持不变,称为:触发器的保持功能。B)当S=0,R=1时10可以保证门1的输出值为0。可以保证门2的输出值为11此时,触发器的Q端始终输出低电平0,称为:触发器复位或触发器清0。C)当S=1,R=0时10可以保证门1的输出值为1。可以保证门2的输出值为01此时,触发器的Q端始终输出高电平1,称为:触发器置位或触发器
4、置1。D)当S=R=1时00可以保证门1的输出值为1。可以保证门2的输出值为11此时,触发器的两个输出端都输出高电平1,出现逻辑混乱。称为:不定状态。此情形应尽量避免。因此我们得到了基本RS触发器的功能表如下:00不定01置110清011保持和均为低电平有效,故:称为:置1输入端或置位输入端称为:清0输入端或复位输入端如果我们规定触发器原来的状态称为“现态”(用Qn表示,简记为Q),将触发器由于输入值的影响后的输出状态称为“次态”(用Qn+1或Qn+1表示),可推导出基本RS触发器的真值表如下:000001
5、保持功能XX010011置1功能11100101复位功能00110111不定01由真值表,利用卡诺图化简得:0X1011X0考虑到要避免不定状态发生,(即R、S不能同时为1)故加上一个约束条件:SR=0。所以,基本RS触发器的逻辑函数表达式(特征方程)为:由真值表还可以推导出触发器的状态变化情况,以图形表示时,称为状态转换图,简称状态图。图例用圆圈表示触发器的状态,用箭头表示状态的变化方向,发生变化的条件则按顺序标明在箭头旁边。另外,若已知输入信号的波形,则可以作出触发器的波形图。如:求在输入作用下的输出波
6、形。首先,将输入波形分段(作辅助线),再根据触发器的功能表作出输出波形。功能表:123456789第1段:输入为01,输出置1;Q第2段:输入为11,输出保持;第3段:输入为01,输出置1;第4段:输入为11,输出保持;第5段:输入为10,输出清0;第6段:输入为11,输出保持;第7段:输入为01,输出置1;第8段:输入为11,输出保持;第9段:输入为01,输出置1;然后作的波形00不定;01置1;10清0;11保持。将S=D、R=D代入RS触发器的特性方程,得D触发器的特性方程:D触发器JK触发器——同步
7、JK触发器将S=JQn、R=KQn代入RS触发器的特性方程,得JK触发器的特性方程:由于RS触发器存在不定状态,所以应用时有局限性,为了克服这个问题,引入了JK触发器。通过上面的分析,我们得知触发器的描述至少有下面的几种方法:1、逻辑图2、功能表3、真值表4、卡诺图5、特征方程6、状态图7、波形图2、同步RS触发器(钟控RS触发器)P276基本RS触发器由输入信号的组合决定输出,实际中往往需要触发器在某些特定时候(或时刻)才响应输入,因此,必须加入所谓的控制信号,一般是时钟脉冲。①电路组成及元件符号②功能分
8、析:A)在C=0期间,无论S和R为何值,G3和G4均输出1,此时为保持功能B)在C=1期间,若SR=00,则G3和G4均输出1,触发器保持。若SR=01,则G3输出1、G4输出0,触发器清0。若SR=10,则G3输出0、G4输出1,触发器置1。若SR=11,则G3和G4均输出0,触发器不定。相当于在基本RS触发器前加入两个与非门。只要分析得出这两个与非门的输出,则根据基本RS触发器的功能就能推导出同步RS触发器的
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