第四章 触发器和时序逻辑电路解析

第4章 触发器4.3 若在图4.5电路中的CP 、S 、R 输入端，加入如图4.27所示波形的信号，试画出其Q 和Q 端波形，设初态Q =0。

SRCP图4.27 题4.3图解：图4.5电路为同步RS 触发器，分析作图如下：S RQ4.5 设图4.28中各触发器的初始状态皆为Q =0，画出在CP 脉冲连续作用下个各触发器输出端的波形图。

Q 11CPQ 3CPCPQ 2Q 6Q 4Q 5CP图4.28 题4.5图解：Q Q nn 111=+ Q Q n n 212=+ Q Q nn 313=+Q Q n n 414=+ Q Q n n 515=+ Q Q nn 616=+Q 1CP Q 2Q 3Q 4Q 5Q64.6 试写出 图4.29(a)中各触发器的次态函数（即Q 1 n+1 、 Q 2 n+1与现态和输入变量之间的函数式），并画出在图4.29（b ）给定信号的作用下Q 1 、Q 2的波形。

假定各触发器的初始状态均为Q =0。

1A BCP＞1D C1=1A BQ 1Q 2Q 2(a)BA(b)图4.29题4.6图解：由图可见：Q B A AB Q n n 111)(++=+ B A Q n ⊕=+12B A Q 2Q 14.7 图4.30（a ）、（b ）分别示出了触发器和逻辑门构成的脉冲分频电路，CP 脉冲如图4.30（c ）所示，设各触发器的初始状态均为0。

（1）试画出图（a ）中的Q 1、Q 2和F 的波形。

（2）试画出图（b ）中的Q 3、Q 4和Y 的波形。

Y（b ）（c ）CPQ 1Q 2（a ）图4.30 题4.7图解： （a ）Q Q nn 211=+ QQ nn 112=+ Q F 1CP ⊕= R 2 = Q 1 低电平有效CPQ 1Q 2F（b ）Q Q Q n n n 4313=+ Q Q Q n n n 4314=+ Q Q Y nn43=CP 3= CP 上降沿触发 CP 4= CP 下降沿触发CPQ 3Q 4Y4.8 电路如图4.31所示，设各触发器的初始状态均为0。

常用的时序逻辑电路时序逻辑电路是数字电路中一类重要的电路，它根据输入信号的顺序和时序关系，产生对应的输出信号。

时序逻辑电路主要应用于计时、控制、存储等领域。

本文将介绍几种常用的时序逻辑电路。

一、触发器触发器是一种常见的时序逻辑电路，它具有两个稳态，即SET和RESET。

触发器接受输入信号，并根据输入信号的变化产生对应的输出。

触发器有很多种类型，常见的有SR触发器、D触发器、JK 触发器等。

触发器在存储、计数、控制等方面有广泛的应用。

二、时序计数器时序计数器是一种能按照一定顺序计数的电路，它根据时钟信号和控制信号进行计数。

时序计数器的输出通常是一个二进制数，用于驱动其他电路的工作。

时序计数器有很多种类型，包括二进制计数器、BCD计数器、进位计数器等。

时序计数器在计时、频率分频、序列生成等方面有广泛的应用。

三、时序比较器时序比较器是一种能够比较两个信号的大小关系的电路。

它接受两个输入信号，并根据输入信号的大小关系产生对应的输出信号。

时序比较器通常用于判断两个信号的相等性、大小关系等。

常见的时序比较器有两位比较器、四位比较器等。

四、时序多路选择器时序多路选择器是一种能够根据控制信号选择不同输入信号的电路。

它接受多个输入信号和一个控制信号，并根据控制信号的不同选择对应的输入信号作为输出。

时序多路选择器常用于多路数据选择、时序控制等方面。

五、时序移位寄存器时序移位寄存器是一种能够将数据按照一定规律进行移位的电路。

它接受输入信号和时钟信号，并根据时钟信号的变化将输入信号进行移位。

时序移位寄存器常用于数据存储、数据传输等方面。

常见的时序移位寄存器有移位寄存器、移位计数器等。

六、状态机状态机是一种能够根据输入信号和当前状态产生下一个状态的电路。

它由状态寄存器和状态转移逻辑电路组成，能够实现复杂的状态转移和控制。

状态机常用于序列识别、控制逻辑等方面。

以上是几种常用的时序逻辑电路，它们在数字电路设计中起着重要的作用。

课题十四：【学习内容】触发器按照其稳定工作状态分为多中类型，为了实现一定程序的运算，需要含有记忆功能的元件-触发器，它的输出状态不仅决定于当时的输入状态，而且还与电路的原来工作状态有关。

【学习重点】RS触发器的性质【学习难点】RS触发器的工作波形图RS触发器的“空翻”现象【学习内容】双稳态触发器组合电路和时序电路是数字电路的两大类。

门电路式组合电路的基本单元；触发器是时序电路的基本单元。

触发器按其稳定工作状态可分为双稳定触发器，单稳定触发器，无稳态触发器（多谐振荡器）等。

双稳态触发其按其逻辑功能可分为RS触发器，JK触发器,D触发器和T触发器等；按其结构可分为主从触发器和维持阻塞型触发器等。

基本RS触发器可由两个“与非”门交叉连接而成，如下图所示。

基本RS触发器可由两个“与非”门交叉连接而成，如下图所示。

Q与是基本触发器的输出端，两者的逻辑状态在正常条件下能保持相反。

这种触发器有两种稳定状态：一个状态是Q=1，=0，称为置位状态（“1”态）；另一个状态是Q=0，=1，称为复位状态（“0”态）。

相应的输入端分别称为直接置位端或直接置“1”端（）和直接复位端“0”端（）。

基本RS触发器输出与输入的逻辑关系。

1）=1，=0所谓=1，就是将端保持高电位；而=0，就是在端加一个负脉冲。

设触发器的初始状态为“1”态，即Q=1，=0。

这时“与非”门G2有一个输入端为“0”，其输出端变为“1”；而“与非”门G1的两个输入端全为“1”，其输出端Q变为“0”。

因此，在端加负脉冲后，触发器就由“1”态翻转为“0”态。

如果它的初始态为“0”态，触发器仍保持“0”态不变。

2）=0，=1设触发器的初始状态为“0”态，即Q=0，=1。

这是“与非”门G1有一个输入端为“0”，其输出端Q变为“1”；而“与非”门G2的两个输入端全为“1”，其输出端变为“0”。

因此，在端加负脉冲后，触发器就由“0”态翻转为“1”态。

如果它的初始状态为“1”态，触发器人保持“1”太不变。

第四章 时序逻辑电路本章介绍各种触发器的结构组成、工作原理、逻辑功能以及各种特性。

触发器是由基本门电路组成的具有反馈连接、且输出状态不仅和输入状态有关，而且和输出原状态有关、具有记忆性的电路。

本章还介绍时序逻辑电路的基本概念、组成结构，各种时序电路的分析和设计方法。

本章的学习将为深入学习具有特定功能的中规模时序电路奠定良好的基础。

第一节 基本知识、重点与难点一、基本知识（一）触发器的基本概念 1. 触发器特点触发器与组合逻辑电路不同，触发器的输出不仅与输入信号有关，而且还与触发器原来的状态有关。

触发器具有记忆功能，是构成时序电路的基本单元电路。

触发器具有两个稳定的状态0和1。

在不同的输入信号作用下，触发器可以置成0，也可以置成1。

当输入信号消失后，触发器能保持其状态不变。

2. 触发器控制信号触发器的外部控制信号分为三类：（1）置位信号、复位信号：置位信号和复位信号有高有效或低有效、同步或异步之分。

置位信号D S 和复位信号D R 是低有效的异步信号，当信号有效时，触发器置1或清零，D S 和D R 不能同时有效。

（2）时钟脉冲信号：时钟脉冲信号为触发器的控制端，决定触发器的状态何时转换。

（3）外部激励信号：外部激励信号在CP 脉冲作用下控制触发器的状态转换。

3. 触发器类型触发器有不同的分类方法，按触发方式分类，有：电位触发方式、主从触发方式和边沿触发方式。

按逻辑功能分类，有：RS 触发器、D 触发器、JK 触发器和T 触发器等。

4. 触发器逻辑功能描述方法触发器的逻辑功能是指触发器的次态与现态以及输入信号之间的逻辑关系。

描述触发器的逻辑功能常用方法有：（1）状态转换表与激励表 （2）特征方程 （3）状态转换图 （4）时序图（二）触发器的基本类型 1. 基本RS 触发器基本RS 触发器没有同步触发脉冲，输入信号直接控制输出端的状态。

只要输入变化，输出立即变化。

基本RS 触发器的特征方程为：⎪⎩⎪⎨⎧=++=+1D D D D 1S R Q R S Q nn2. 同步RS 触发器同步RS 触发器在时钟脉冲CP 有效时，如CP =1期间，触发器的输出随输入信号的变化而改变。

第四章触发器★主要内容1．基本触发器2．同步触发器3．边沿触发器4．时钟触发器的功能分类、功能表示方法及转换5．触发器的电气特性6．触发器的VHDL描述及其仿真★教学目的和要求1、熟练掌握基本RS触发器的电路组成和逻辑功能分析（会列真值表和画波形图）；2、掌握时钟脉冲控制的同步RS触发器的电路组成和逻辑功能（会列真值表、特性方程和画波形图）；3、熟练掌握D.JK边沿触发器的的工作特点及逻辑功能；正确区分电平触发和边沿触发的概念。

4、时钟触发器的功能分类、功能表示方法及转换；了解触发器的电气特性。

5、理解触发器的VHDL描述例子，会利用MAX+PLUS Ⅱ软件对触发器功能进行仿真，能根据仿真结果波形清楚各个触发器的功能。

★学时数：6学时★重难点重点：各种触发器的逻辑功能和触发方式。

难点：边沿JK、D触发器的结构。

第四章 触发器上一章学习了组合逻辑电路：（1）SSI 构成；（2）中规模部件构成。

全加器、比较器、译码器、数据选择器、编码器。

组合电路和时序逻辑电路是数字电路的两大类，时序电路具有记忆功能，它的某一时刻输出信号，不仅取决于当时的输入信号，而且还与电路原来状态有关。

触发器是构成时序电路的基本单元，因此，在学习时序电路之前，必需先掌握触发器（了解电路结构，掌握其功能和触发方式、熟悉逻辑符号等），特别是D 触发器和JK 触发器。

概述：1、触发器的基本要求：每个触发器都有两个互非的输出端Q 和Q ，如SR 触发器。

①触发器应有两个稳定的状态“0”态：0=Q ，1=Q ；“1”态：1=Q ，0=Q 。

稳定：触发器在没有触发信号作用下，维持原来状态不变。

②能够接收，保存和输出一位二进制信息“1”和“0”。

2、触发器的现态和次态现态n Q —— 触发器接收输入信号之前的状态 次态1+n Q —— 触发器接收输入信号之后的状态。

3、触发器的分类：① 基本触发器（没有时钟输入端）。

② 时钟触发器（有时钟脉冲输入端，触发器按时钟节拍动作）。