数字电子技术基础（宁改娣） 集成触发器.doc

5 集成触发器 5.1 教学要求 本章介绍了常用触发器，首先介绍触发器的基本工作原理，然后介绍不同电路结构和逻辑功能的几种触发器的动作特点以及描述触发器功能的方法，最后简单介绍集成触发器的应用。各知识点的教学要求如表5.1.1所示。 表5.1.1 第5章教学要求 知 识 点 教 学 要 求 熟练掌握 正确理解 一般了解 基本概念 触发器的特点 √ 触发器的分类 √ 触发器的描述方法 状态转换表、特征方程、 状态转换图、波形图 √ 各种触发器 的逻辑功能 RS触发器 √ D触发器 √ JK触发器 √ T触发器 √ 功能特点 √ 触发器的电路结构 基本触发器 √ 同步触发器 √ 主从触发器 √ 边沿触发器 √ 触发器的触发方式 高（低）电平触发、上（下）降沿触发 √ 触发器的应用 防抖动开关、寄存器、移位寄存器 √ 5.2基本概念与分析的依据 5.2.1 基本概念 在数字系统和计算机中，常常需要具有记忆功能的单元来保持数值或运算结果。能够存储一位二值信息的记忆单元电路称为触发器（简称为FF）。在门电路的基础上引入适当的反馈就可以构成各种触发器，它们是时序逻辑电路的基本单元电路。 1. 触发器的基本特点 (1) 触发器有两种能保持的稳定状态，分别表示二进制数0和1或逻辑0和逻辑1； (2) 在适当的触发信号作用下，触发器可从一种稳定状态转变为另一种稳定状态；当触发信号消失后，触发器能保持现有状态不变。 2. 触发器的分类 根据电路结构的不同，触发器可分为基本触发器、同步触发器、主从触发器、边沿触发器等。根据控制方式不同（即信号的输入方式以及触发器状态随输入信号变化的规律不同）触发器可分为直接触发器、同步触发器、主从触发器和边沿触发器。按逻辑功能又可分为RS触发器、D触发器、JK触发器、T触发器等几种类型。 5.2.2 触发器的描述方法 触发器是时序逻辑电路的基本单元，用前面组合逻辑电路的描述方法已经不能用来描述它们的逻辑功能。触发器的工作状态一般可用状态转换表、状态方程、状态转换图和工作波形图等方法描述。 通常把触发器翻转前的状态称现态，用Qn表示；把在时钟脉冲CP作用下，触发器翻转后的状态称次态，用Qn+1表示。 1. 状态转换表 触发器的次态Qn+1不仅与当时的输入信号有关，而且还与原来的状态Qn有关。如果将Qn也当作一个输入变量，可以列出次态Qn+1与输入信号和Qn的真值表，这种表称为状态转换真值表（简称状态转换表）。表 5.2.1即是根据这种关系列出的同步RS触发器的状态转换表，其中(表示任意值（0或1），1*表示不允许状态。 2. 特征方程(次态方程) 由表5.2.1的逻辑关系，画触发器的次态卡诺图如5.2.1。次态卡诺图是将触发器现态Qn和输入信号作为逻辑变量，触发器的次态Qn+1作为逻辑函数所画的卡诺图。触发器不允许状态可作为无关项处理。 在次态卡诺图上，对次态逻辑函数式化简，得到的最简逻辑式称为触发器的特征方程或次态方程。该方程反映了触发器次态Qn+1与输入信号和现态Qn之间的逻辑关系。 同步RS触发器的特征方程如下 Qn+1= S+Qn R·S=0（约束条件） 由于RS触发器有约束条件，特征方程以方程组形式给出。 3. 状态转换图 状态转换图也可形象地说明触发器如何从现态转换到次态。根据表5.2.1可以画出RS触发器的状态转换图，如图5.2.2所示。图中两个圆圈中的0和1分别表示触发器的两个稳定状态，用箭头表示状态转换的方向，箭头旁注明R和S的值表示转换条件。 4. 波形图 触发器的工作状态还可用工作波形图来描述。JK触发器的工作波形如图5.2.3所示。 触发器的各种描述方法之间可以互相转换，这里就不详细讨论了。 5.2.3 各种类型触发器的逻辑功能 1. 基本RS触发器 用两个与非门如图5.2.4(a) 交叉反馈连接，就可构成的基本RS触发器。触发器有两个互补的输出端Q和。当Q =1、=0时，触发器为1状态；当Q =0、=1时，称触发器为0状态。触发器的两个输入信号标为和。RS触发器符号见图5.2.4(b)。由图5.2.4(a)及与非门的逻辑关系可知 当=0，=1时，触发器被置1，即Q=1，=0； 当=1，=0时，触发器被清0，即Q=0，=1； 当=1，=1时，触发器的状态不变，即触发器具有保持功能。 当=0，=0时，触发器两个输出都为1，不再是互补关系，且在输入低电平信号同时消失后，触发器的状态为0还是为1不确定。因此，在正常工作时，不允许输入和同时为0，即要求输入信号遵守+=1的约束条件。 根据以上分析，可将称为清0(Reset)信号，称为置1(Set)信号。 由于基本RS触发器的输入信号