大二数字逻辑(第三章集成门电路与触发器)

四.触发器

触发器是一种具有记忆功能的电子器件。

【1】触发器的特点

  1. 有两个互补的输出端 Q 和Q
  2. 有两个稳定状态。通常将 Q = 1和Q = 0 称为“1”状态,而把Q = 0和Q= 1称为“0” 状态。当输入信号不发生变化时,触发器状态稳定不变。
  3. 在一定输入信号作用下,触发器可以从一个稳定状态转移到另一个稳定状态,否则将长期稳定在某个状态。

【2】现态与次态的概念

现态:输入信号作用前的状态,记作 Qn 和Q—n , 一般简记为 Q和Q

次态:输入信号作用后的状态,记作Qn+1和Q—n+1
显然,次态是现态和输入的函数。

【3】基本R-S触发器

1.用与非门构成的基本R-S触发器

  1. 组成:由两个与非门交叉耦合构成,其逻辑图和逻辑符号分别如下图 (a)和(b)所示。
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  2. 工作原理
    (1) 若R=1,S=1,则触发器保持原来状态不变;
    (2) 若R=1,S=0,则触发器置为1状态;
    (3) 若R=0,S=1,则触发器置为0状态;
    (4) 不允许出现R=0,S=0。
    总结:都为一保持,R是什么则输出为什么,都是0 不允许,不确定
  3. 逻辑功能及其描述
    (1)功能表(真值表)
    由与非门构成的R-S触发器的逻辑功能如下表所示。
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    表中"d"表示触发器次态不确定。该表又称为次态真值表
    (2)状态表
    状态表反映了触发器在输入作用下现态与次态之间的转移关系。
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    (3)状态图
    状态图反映了触发器在输入作用下现态与次态之间的转移关系的有向图。
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    (4)次态方程
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    用卡诺图化简后,可得到该触发器的次态方程: 大二数字逻辑(第三章集成门电路与触发器)
    因为R、S不允许同时为0,所以输入必须满足约束条件:R + S = 1 (约束方程)
    (5)激励表
     反映了触发器从现态转移到次态,对输入信号的要求。
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    (6)时间图(时序图、波形图)
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2. 用或非门构成的基本R-S触发器

  1. 组成:由两个或非门交叉耦合组成,其逻辑图和逻辑符号分别如图(a)和图(b)所示。
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    该电路的输入是正脉冲或高电平有效
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    次态方程和约束方程如下:
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(次态方程)
  R · S = 0  (约束方程)、
基本R-S触发器的优点是结构简单。它不仅可作为记忆元件独立使用,而且由于它具有直接复位、置位功能,因而被作为各种性能完善的触发器的基本组成部分。但由于R、S之间的约束关系,以及不能进行定时控制,使它的使用受到一定限制。
3. 规律:
(1)都为0,保持不变
(2)都为1,不允许
(3)RS:S为什么,那么输出为什么。

【4】时钟控制R-S触发器

1.时钟R-S触发器

  • 组成
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    组成:
      由四个与非门构成。其中,与非门G1、G2构成基本R-S触发器;与非门G3、G4组成控制电路,通常称为控制门。

  • 2.工作原理
    (1) 当时钟脉冲没有到来(即C=0)时,不管R、S端为何值,两个控制门的输出均为1,触发器状态保持不变。
    (2)当时钟脉冲到来(即C=1)时,输入端R、S的值可以通过控制门作用于上面的基本R-S触发器。
    (3)

  • R=0,S=0:控制门G3、G4的输出均为1,触发器状态保持不变;

  • R=0,S=1:控制门G3、G4的输出分别为1和0,触发器状态置成1状态;

  • R=1,S=0:控制门G3、G4的输出分别为0和1,触发器状态置成0状态;

  • R=1,S=1:控制门G3、G4的输出均为0,触发器状态不确定,这是不允许的。
    总结:类似于或非的
    次态方程和约束方程如下: 大二数字逻辑(第三章集成门电路与触发器)
           (次态方程); RS = 0 (约束方程)

注意!时钟控制R-S触发器虽然解决了对触发器工作进行定时控制的问题,而且具有结构简单等优点,但依然存在如下两点不足:
● 输入信号依然存在约束条件,即R、S不能同时为1;
● 可能出现"空翻"现象。

2.D触发器

修改后,控制电路在时钟脉冲作用期间(C=1时),将输入信号D转换成一对互补信号送至基本R-S触发器的两个输入端,使基本R-S触发的两个输入信号只可能是01或者10两种组合,从而消除了状态不确定现象,解决了对输入的约束问题
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  • 规律

(1)cp=1

  • (1)D=0,->0
  • (2)D=1,->1

(2)cp=0

  • 都为1
  • 方程
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3. T触发器

1.组成
T触发器又称为计数触发器。有两种结构
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2.工作原理
(1)CP=0时,维持状态。
(2)CP=1时,

  • (1)T=0,-》1
  • (2)T=1,—》0

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3)次态方程
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4. J-K 触发器

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  1. J-K触发器的工作原理
    (1) 无时钟脉冲 (CP=0)时,触发器保持原来状态不变。
    (2) 时钟脉冲作用(CP=1)时,与J、K相关。
  • 都是0,保持不变
  • 与j的值有关,
  • 都是1,现代与次态相反
  1. J-K触发器的功能描述
    (1)状态表
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    (2)状态图
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    (3)次态方程
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    (4)波形图
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