第五章 触发器
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第五章触发器Flip-Flop1、触发器的定义和分类2、常用的触发器3、触发器的分析触发器(Flip-Flop):能够存储一位二进制数字信号的基本单元电路叫做触发器。
(P179引言部分)特点:具有“记忆”功能。
分析下面的电路:当A=0时,F=0某一时刻,由于外界的干扰使得A信号突然消失,此时,相当于A输入端悬空由电路结构得:F=1。
干扰发生前后, F的输出值发生的变化,故该电路没有“记忆”功能再看下面的电路:当A=0时,F=0。
某一时刻,由于外界的干扰使得A信号突然消失,此时,相当于A输入端悬空,但F端反馈回来的值仍然为0,由电路结构得:F=0。
说明该电路具有“记忆”功能。
其根本原因在于,该电路带有反馈。
触发器的分类:P179①按稳定工作状态分:双稳态、单稳态和无稳态(多谐振荡器)触发器。
本章仅讨论双稳态触发器。
②按结构分:主从结构和维持阻塞型(边沿结构)触发器。
本章仅讨论边沿触发器。
③按逻辑功能分:RS、JK、D、T和T’触发器。
本章重点讨论后四种。
常用触发器1、基本RS触发器①电路组成和逻辑符号基本RS触发器有两种:由与非门构成的和由或非门构成的。
我们以前者为例:输出端在正常情形下应是完全相反的两种逻辑状态,即两个稳态。
当Q=0时,称为“0态”;当Q=1时,称为“1态”。
②逻辑功能分析:A)当R=S=0时)(即1==SR11 QQQQ==⋅1可以保证门1的输出值不变。
QQQ=⋅1可以保证门2的输出值不变。
此时,门1和2的输出值均保持不变,称为:触发器的保持功能。
B)当S=0,R=1时)(即0,1==RS1111==⋅可以保证门1的输出值为0。
Q10==⋅Q可以保证门2的输出值为11此时,触发器的Q端始终输出低电平0,称为:触发器复位或触发器清0。
C)当S=1,R=0时)(即1,0==RS1111==⋅可以保证门1的输出值为1。
10==⋅Q可以保证门2的输出值为01此时,触发器的Q端始终输出高电平1,称为:触发器置位或触发器置1。
第五章 触发器
题 5.1画出下图由与非门组成的SR 锁存器输出端
Q Q '、的电压波形,输入端D
S '、D R '的电压波形如图中所示。
解:输出波形如下图。
题5.2画出下图由或非门组成的SR 锁存器器输出端Q Q '、的电压波形,输入端D S 、D R 的电压波形如图中所示。
解:输出波形如下图。
题5.5在下图电路中,若CLK 、S 、R 的电压波形如图中所示,试画出Q Q '和端与之对应的电压波形。
假定触发器的初始状态为0Q =。
解:输出波形如下图。
题5.7若主从SR 触发器各输入端的电压波形如下图,试画出Q Q '、端对应的电压波形。
设触发器的初始状态为Q =0。
解:输出波形如下:
题5.9若主从结构SR 触发器的D
CLK S R R '、、、各输入端的电压波形如下图,1D S '=,试画出Q Q '、端对应
的电压波形。
解:输出波形如下:
题5.12若主从结构JK 触发器的D
D CLK R S J K ''、、、、端的电压波形如下图所示,画出Q Q '、端对应的电压波形。
解:输出波形如下:
在第三个CLK =1期间,输入信号J 发生了跳变,此时1Q =,只接受置0信号,出现了 1K =,因此置0。
第四个CLK =1期间,0Q =,只接受置1信号,出现过J =1的尖峰,故有置1信号,那么次态置1。
题5.18设图中各触发器的初始状态皆为0Q =,试画出在CLK 信号连续作用下各触发器输出端的电压波形。
解:(1)JK 触发器的状态方程为:
*Q JQ K Q ''=+
由题意知:1J K == 故有:*1
1Q Q '=;状态翻转 (2)
JK 触发器的状态方程为:
*Q JQ K Q ''=+
由题意知:0J K == 故有:*2
2Q Q =;状态保持 (3)
JK 触发器的状态方程为:
*Q JQ K Q ''=+
由题意知:,J Q K Q '==
故有:*
33
Q Q '=;状态翻转 (4)
T 触发器的状态方程为:
*Q TQ T Q ''=+
由题意知:1T =
故有:*
4
4
Q Q '=;状态翻转 (5)
JK 触发器的状态方程为:
*Q JQ K Q ''=+
由题意知:;J Q K Q '== 故有:*5
5Q Q =;状态保持 (6)
JK 触发器的状态方程为:
*Q JQ K Q ''=+
由题意知:;1J Q K ==
故有:*60Q =;保持0状态
(7)
JK 触发器的状态方程为:
*Q JQ K Q ''=+
由题意知:;1J Q K '==
故有:*7
7
Q Q '=;状态翻转 (8)
SR 触发器的状态方程为:
*
;0()Q S R Q SR '=+=约束条件
由题意知:;S Q R Q '==
故有:*
8
8Q Q '=;状态翻转 (9)
D 触发器的状态方程为:
*Q D =
由题意知:1D = 故有:*9
1Q =;保持1状态 (10)
D 触发器的状态方程为:
*Q D =
由题意知:D Q '=
故有:*
10
10
Q Q '=;状态翻转 (11)
D 触发器的状态方程为:
*Q D =
由题意知:D Q =
故有:*1111Q Q =;状态保持
(12)
T 触发器的状态方程为:
*Q TQ T Q ''=+
由题意知:T Q '= 故有:*12
1Q =;保持1状态
因此,输出电压波形图为:
题5.24试画出下图电路输出端Y 、Z 的电压波形。
输入信号A和CLK 的电压波形如下。
设触发器的初始状态为0Q =。
解:由电路图和D 触发器的特性方程可得:
*1
1Q D A ==;*2
21Q D Q ==
1212
()Y Q Q Q Q '''=⋅=+;1212()Z Q Q Q Q '''=⋅=+
注:第一个CLK 上升沿到达时,因为此前1Q '=1,故*
2Q 变为1。
虽然在CLK 上
升沿时1Q '下降到零,但因建立时间不足,1Q '的新状态不起作用。
次态方程和输出方程用原态和外部输入(若直接引入外部输入)表示。
4.20试画出下图电路输出端Y 、Z 的电压波形。
输入信号A 和CLK 的电压波形如图所示。
设触发器的初始状态为Q =0。
解:由电路图和D 触发器的特性方程可得:
*
1
1Q D A ==;*
221
Q D Q '== 1212
()Y Q Q Q Q '''=⋅=+;1212()Z Q Q Q Q '''=⋅=+。