数字电子技术_触发器教材

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1、4.1概述   在各种复杂的数字电路中不但需要对二值信号进行算术运算和逻辑适算，还经常需要将这些信号和运算结果保存起来。为此，需要使用具有记忆功能的基本逻辑单元。能够存储l位二值信号的基本单元电路统称触发器。为了实现记忆1位二值信号的功能，触发器必须具备以下两个基本特点：   第一，具有两个能自行保持的稳定状态，用来表示逻辑状态的0和1，或二进制数的0和1。   第二，根据不同的输入信号可以置成1或O状态。   迄今为止，人们已经研制出了许多种触发器电路。根据电路结构形式的不同，可以将它们分为基本RS触发器、同步RS触发器、主从触发器、维待阻塞触发器、

2、CMOS边沿触发器等。这些不同的电路结构在状态变化过程中具有不同的动作特点，掌握这些动作特点对于正确使用这些触发器是十分必要的。同时，由于控制方式的不同（即信号的输入方式以及触发器状态随输人信号变化的规律不同），触发器的逻辑功能在细节上又有所不同。因此又根据触发器逻辑功能的不同分为RS触发器、JK触发器、T触发器、D触发器等几种类型。此外，根据存储数据的原理不同，还把触发器分成静态触发器和动态触发器两大类。静态触发器是靠电路状态的自锁存储数据的；而动态触发器是通过在MOS管栅极输入电容上存储电荷来存储数据的，例如输人电容上存有电荷为O状态，而没有存电荷

3、为1状态。本章只介绍静态触发器4.2触发器的电路结构与动作特点4.2.1基本RS触发器的电路结构与动作特点  基本RS触发器（又称R－S锁存器）是各种触发器电路中结构形式最简单的一种。同时，它又是许多复杂电路结构触发器的一个组成部分。一、电路结构与工作原理  第二章讲过的各种门电路虽然都有两种不同的输出状态（高、低电平，亦即1、0)，但都不能自行保持。例如在图4.2.1(a）所示电路中，如果只有一个或非门G1，那么当另一个输入端接低电平时输出的高、低电平将随输入的高、低电平而改变。因此，它不具备记忆功能。  如果用另一个或非门将反相（同时将的另一个输入

4、端接低电平），则的输出将与同相。现将接回的另一个输入端，这时即使原来加在输入端上的信号消失了，和的状态也能保持下去。这样就得到了图4.2.1(a）中由两个或非门所组成的基本RS触发器电路。  由于和在电路中的作用完全相同，所以习惯上将电路画成图4.2.1(b）的对称形式。Q和称为输入端，并且定义Q=1、=0为触发器的1状态，Q=0、＝1为触发器的0状态。称为置位端或置1输入端，称为复位端或置0输入端。  当＝1、＝0时，Q＝1、=0。在＝1信号消失以后（即回到0）,由于有Q端的高电平接回到的另一个输入端，因而电路的1状态得以保持。  当＝0、＝1时，Q

5、＝0、＝1。在＝1信号消失以后，电路保持0状态不变。  当＝＝0时，电路维持原来的状态不变。  当＝＝1时，Q＝＝0，这既不是定义的l状态，也不是定义的0状态。而且，在和同时回到0以后无法断定触发器将回到1状态还是0状态。因此．在正常工作时输入信号应遵守的约束条件，亦即不允许输入＝＝1的信号。  将上述逻辑关系列成真值表，就得到表4.2.1。因为触发器新的状态（也叫做次态）不仅与输入状态有关，而且与触发器原来的状态（也叫做初态）有关，所以把也作为一个变量t列入了真值表，并将称做状态变量，把这种含有状态变量的真值表叫做触发器的特性表（或功能表）。  基本

6、RS触发器也可以用与非门构成，如图4.2.2所示。这个电路是以低电平作为输入信号的，所以用和分别表示置1输入端和置0输入端。在图4.2.2(b）的图形符号上，用输入端的小圆圈表示用低电平作输入信号，或者叫低电平有效。表4.2.2是它的特性表。二、动作特点  由图4.2.1(b）和图4.2.2（a）中可见，在基本RS触发器中，输入信号直接加在输出门上，所以输入信号在全部作用时间里（即或为1的全部时间），都能直接改变输出端Q和的状态，这就是基本RS触发器的动作特点。由于这个缘故，也把（）叫做直接置位端，把（）叫做直接复位端．并且把基本RS触发器叫做直接置位

7、、复位触发器。top^4.2.2同步RS触发器的电路结构与动作特点  在数字系统中，为协调各部分的动作，常常要求某些触发器于同一时刻动作。为此，必须引入同步信号，使这些触发器只有在同步信号到达时才按输入信号改变状态。通常把这个同步信号叫做时钟脉冲，或称为时钟信号，简称时钟．用CP表示。  这种受时钟信号控制的触发器统称为时钟触发器，以区别于像基本RS触发器那样的直接置位、复位触发器。一、电路结构与工作原理  实现时钟控制的最简单方式是采用图4.2.4所示的同步RS触发器结构。该电路由两部分组成：由与非门G1、G2组成的基本RS触发器和由与非门G3、G4

8、组成的输入控制电路。它的特性表如表4.2.3所示。   从上表中可见、只有CP＝1时触发器输出