第五章-锁存器和触发器.ppt

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1、武汉大学电气工程学院乐健2011.08电子技术基础－数字部分第五章锁存器和触发器5.1双稳态存储单元电路5.2锁存器5.3触发器的电路结构和工作原理5.4触发器的逻辑功能5.锁存器和触发器2教学基本要求1、掌握锁存器、触发器的电路结构和工作原理2、熟练掌握SR触发器、JK触发器、D触发器及T触发器的逻辑功能3、正确理解锁存器、触发器的动态特性31、时序逻辑电路概述锁存器和触发器是构成时序逻辑电路的基本逻辑单元。结构特征:由组合逻辑电路和存储电路组成,电路中存在反馈。工作特征：时序逻辑电路的工作特点是任意时刻的输出状态不仅与该当前的输入信号有关，而且与此前电路的状态有关。42、锁存器与触发器共

2、同点：具有0和1两个稳定状态，一旦状态被确定，就能自行保持。一个锁存器或触发器能存储一位二进制码。不同点：锁存器---对脉冲电平敏感的存储电路，在特定输入脉冲电平作用下改变状态。触发器---对脉冲边沿敏感的存储电路，在时钟脉冲的上升沿或下降沿的变化瞬间改变状态。CPCP55.1.2双稳态存储单元电路5.1.1双稳态的概念5.1双稳态存储单元电路65.1.1双稳态的概念7反馈Q端的状态定义为电路输出状态电路有两个互补的输出端1、电路结构5.1.2双稳态存储单元电路82、数字逻辑分析——电路具有记忆1位二进制数据的功能。如Q=1如Q=0100110110095.2锁存器5.2.1SR锁存器5.2.

3、2D锁存器101、基本SR锁存器初态：R、S信号作用前Q端的状态，初态用Qn表示。次态：R、S信号作用后Q端的状态，次态用Qn+1表示。5.2.1SR锁存器+VDDT4T2T6T5T1T3QQSR或非门G1或非门G2111)工作原理R=0、S=0状态不变00若初态Qn=1101≥1QQRG1G2≥1S00若初态Qn=0010≥1QQRG1G2≥1S12无论初态Qn为0或1，锁存器的次态为1态。信号消失后新的状态将被记忆下来。R=0、S=1置101若初态Qn=1101≥1QQRG1G2≥1S01若初态Qn=0001≥1QQRG1G2≥1S13无论初态Qn为0或1，锁存器的次态为0态。信号消失后新

4、的状态将被记忆下来。R=1、S=0置010若初态Qn=1110≥1QQRG1G2≥1S10若初态Qn=0010≥1QQRG1G2≥1S14无论初态Qn为0或1，触发器的次态、都为0。S=1、R=1状态不确定约束条件:SR=0当S、R同时回到0时，由于两个与非门的延迟时间无法确定，使得触发器最终稳定状态也不能确定。触发器的输出既不是0态，也不是1态1100≥1QQRG1G2≥1S153)工作波形164)用与非门构成的基本SR锁存器、c.国标逻辑符号a.电路图b.功能表不定10010100101不变11不变约束条件:S+R=117例:运用基本SR锁存器消除机械开关触点抖动引起的脉冲输出。18192

5、、逻辑门控SR锁存器国标逻辑符号电路结构简单SR锁存器使能信号控制门电路202、工作原理S=0，R=0：Qn+1=QnS=1，R=0：Qn+1=1S=0，R=1：Qn+1=0S=1，R=1：Qn+1=ФE=1：E=0：状态发生变化。状态不变Q3=SQ4=R21的波形。例：逻辑门控SR锁存器的E、S、R的波形如下图虚线上边所示，锁存器的原始状态为Q=0，试画出Q3、Q4、Q和Q221、逻辑门控D锁存器国标逻辑符号逻辑电路图5.2.2D锁存器23S=0R=1D=0Q=0D=1Q=1E=0不变E=1=S=DS=1R=0D锁存器的功能表置10111置01001保持不变不变×0功能QDEQ逻辑功能242

6、、传输门控D锁存器(a)电路结构(b)E=1时TG1导通，TG2断开Q=D(c)E=0时TG2导通，TG1断开Q不变25(c)工作波形263、D锁存器的动态特性定时图:表示电路动作过程中，对各输入信号的时间要求以及输出对输入信号的响应时间。2774HC/HCT373八D锁存器4、典型集成电路2874HC/HCT373的功能表L*和H*表示门控电平LE由高变低之前瞬间Dn的逻辑电平。工作模式输入内部锁存器状态输出LEDnQn使能和读锁存器（传送模式）LHLLLLHHHH锁存和读锁存器LLL*LLLLH*HH锁存和禁止输出H×××高阻H×××高阻29*5.3.3利用传输延时的触发器5.3触发器的

7、电路结构和工作原理5.3.1主从触发器5.3.2维持阻塞触发器5.3.4触发器的动态特性301.锁存器与触发器锁存器在E的高(低)电平期间对信号敏感触发器在CP的上升沿(下降沿)对信号敏感在VerilogHDL中对锁存器与触发器的描述语句是不同的31主锁存器与从锁存器结构相同1、电路结构TG1和TG4的工作状态相同TG2和TG3的工作状态相同5.3.1主从触发器322.由传输门组成的CMOS边沿D