数字电路与逻辑设计第4章ppt课件.ppt

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1、第4章触发器本章要求如下：（1）了解触发器的种类；（2）掌握各类触发器的电路结构、工作原理、逻辑功能及描述方法；（3）掌握不同触发器之间的相互转换方法；（4）了解触发器的电气特性；（5）了解用Multisim分析触发器的方法。4.1概述在数字系统中，不仅要对二进制信号进行算术运算和逻辑运算，还要把运算的结果保存起来，这就需要具有记忆功能的逻辑单元电路。把能够存储1位二值数码的基本单元电路统称为触发器（Flip-Flop）。为了实现记忆1位二值数码的功能，触发器必须具有以下两个基本特征：第一，具有两个能自行保持的稳定状态，用来表示逻辑状态0和1，或二进制数0和1；第二，在不同

2、输入信号的作用下，触发器可以被置成1状态或0状态。触发器的种类很多根据电路结构和触发方式的不同分：基本触发器同步触发器主从触发器边沿触发器根据触发器逻辑功能的不同分：RS触发器D触发器JK触发器T触发器4.2基本触发器4.2.1基本触发器电路组成和工作原理基本RS触发器是各种触发器中电路结构最简单的一种，也是构成各种功能触发器的基本单元。基本RS触发器由两个输入、输出交叉连接的“与非”门或“或非”门组成，“与非”门构成的基本RS触发器如图4-2（a）所示，图4-2（b）是基本RS触发器的图形符号。图4-2（b）中，为基本RS触发器的两个输入端，也称为触发端，低电平有效；为基

3、本RS触发器的两个输出端，也称为状态输出端。在正常工作的情况下，和总是处于互补的状态。通常定义端的状态为触发器的状态，当时，称触发器处于1状态；当时，称触发器处于0状态。为了分析问题方便，定义触发器接收到输入信号之前的状态为现态，用表示；触发器接收到输入信号之后进入的状态为次态，用表示。下面根据图4-2（a）讨论基本RS触发器的工作原理。（1）当时，，。即不论触发器原来处于何种状态，此时都将变成0状态，这种情况称将触发器置0或复位。端称为触发器的直接置0端或直接复位端。（2）当时，，。即不论触发器原来处于什么状态，此时都将变成1状态，这种情况称将触发器置1或置位。端称为触发

4、器的直接置1端或直接置位端。（3）当时，触发器的状态不能直接确定，和触发器原来的状态有关系。如果触发器原来的状态为0，即，则由，决定了；再由决定了，即触发器保持0状态不变。反之，若触发器原来的状态为1，则触发器保持1状态不变。可见，当时，触发器保持原来状态不变，即原来的状态被触发器存储起来，这体现了触发器具有记忆能力。（4）当时，，触发器既不是0状态，也不是1状态，破坏了触发器的互补输出关系。而且当和同时由0变为1时，由于两个“与非”门的延迟时间不可能完全相等，使触发器的次态不确定，这种情况是不允许的。在正常工作的条件下，用（或者）来约束两个输入端，称为约束条件。4.2.2

5、基本触发器的功能描述触发器是最简单的时序逻辑电路，其功能描述方法与组合逻辑电路不同，通常用特性表、特性方程、状态图和时序图来描述。1.特性表表示触发器的次态与现态和输入信号之间对应关系的表格叫做触发器的特性表。根据对基本RS触发器工作原理的分析，可列出其的特性表，如表4-1所示。图4-1基本RS触发器的特性表【提示】触发器的特性表就是把现态当成输入变量时的真值表。2.特性方程由表4-1所示的基本RS触发器特性表可以看出：的值不仅与和有关，与也有关，即、和都是决定取值的变量。正常情况下、、三个变量的取值中000、001是不允许出现的，即最小项、是无关项。根据表4-1可以画出基

6、本RS触发器的次态的卡诺图，如图4-3所示。图4-3基本RS触发器的卡诺图通过对卡诺图化简，可以得到式（4-1），这种能高度概括地描述触发器次态输出与现态和输入之间关系的逻辑表达式，称为触发器的特性方程（也称为状态方程或次态方程）。因此，式（4-1）为基本RS触发器的特性方程。（4-1）式（4-1）中的约束条件表明和不能同时为0。3.状态图状态图是触发器逻辑功能的图形描述法，是能更形象直观地表示出触发器的状态转换关系和转换条件的图形。基本RS触发器的状态图如图4-4所示。图中两个圆圈表示基本RS触发器的两种可能的状态，即状态0和状态1。箭头线表示触发器状态的转换方向，箭头根

7、部为现态，箭头头部为次态。箭头线旁边标注的是状态转换的条件，标注中的“×”符号表示取值0或1均可。图4-4基本RS触发器的状态图4.时序图时序图是触发器逻辑功能的另外一种图形描述法。时序图又称为工作波形图，是描述触发器的输出状态随时间和输入信号变化规律的图形。举例说明触发器时序图的画法。例4-1已知图4-2（a）所示基本RS触发器的和波形如图4-5中所示，试画出和的电压波形。解：根据表4-1中每个时间段里的和状态，可以查出对应的和的状态，并画出它们的波形。其中阴影部分表示不确定的状态，这是因为输入信号同时由0翻转成