第12章 触发器
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第12章脉冲波形的产生与变换本章要求了解集成定时器的工作原理,了解用集成定时器组成的单稳态触发器和多谐振荡器的工作原理。
本章内容在数字电路或系统中,常常需要各种脉冲波形,例如时钟脉冲、控制过程的定时信号等。
这些脉冲波形的获取,通常采用两种方法:一种是利用脉冲信号产生器直接产生;另一种则是通过对已有信号进行变换,使之满足系统的要求。
本章以中规模集成电路555定时器为典型电路,主要讨论555定时器构成的施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器以及555定时器的典型应用。
教学手段在课堂教学中,多采用黑板粉笔、电子教案和实物投影相结合的方式电子教案中包含讲课的梗概、要点、元器件结构、基本电路、电路的演变等等,具有系统性,可以成为学生课后复习的参考资料。
“粉笔+黑板”的传统方式具有其独特的灵活性。
教师在课堂上如果只是照本宣科,即使是非常好的教案也缺乏生气。
同一内容与不同授课对象交流,将会碰撞出不同的火花,这种即兴的东西往往使学生和老师均受益匪浅,而“粉笔+黑板”是最好的表述方式。
此外,还可以通过实物投影增强学生的感性知识。
这样,使得课堂教学生动。
本章学时4学时12.1555集成定时器本节学时1学时本节重点555集成定时器电路组成及基本功能教学内容555定时器是一种应用极为广泛的中规模集成电路。
该电路使用灵活、方便,只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器。
因而广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。
目前生产的定时器有双极型和CMOS两种类型,其型号分别有NE555(或5G555)和C7555等多种。
它们的结构及工作原理基本相同。
通常,双极型定时器具有较大的驱动能力,而CMOS定时器具有低功耗、输入阻抗高等优点。
555定时器工作的电源电压很宽,并可承受较大的负载电流。
双极型定时器电源电压范围为5~16V,最大负载电流可达200mA;CMOS定时器电源电压范围为3~18V,最大负载电流在4mA以下。
第12章习题解答12-1 已知由与非门组成的基本RS触发器和输入端D R、D S的波形如题图12-1所示,试对应地画出Q 和Q的波形,并说明状态“不定”的含义。
题图12-1解:12.2 已知可控RS触发器CP、R和S的波形如题图12-2所示,试画出输出Q的波形。
设初始状态分别为0和1两种情况。
题图12-2解:12-3 在主从结构的JK触发器中,已知CP、J、K的波形如题图12-3所示,试画出Q端的波形。
设初始状态Q=0。
题图12-3解:12-4 维持阻塞型D触发器的输入D和时钟脉冲CP的波形如题图12-4所示,试画出Q端的波形。
设初始状态Q = 0。
题图12-4解:12-5 在T触发器中,已知T和CP的波形如题图12.5所示,试画出Q端的波形。
设初始状态Q= 0。
题图12-5解:12-6 写出题图12-6所示电路的逻辑关系式,说明其逻辑功能。
题图12-6解:逻辑关系为:Q D AQ BQ==+所以其功能为JK触发器。
12-7 如题图12-7所示的电路和波形,试画出D端和Q端的波形。
设初始状态Q= 0。
题图12-7解:12-8 将主从型JK触发器转换为T'触发器有几种方案?画出外部连线图。
解:12-9 电路如题图12-9所示。
画出Q0端和Q1端在六个时钟脉冲CP作用下的波形。
设初态Q1=Q0= 0。
题图12-9解:12-10 用题图12.10(a)所给器件构成电路,并在示波器上观察到如图12.10(b)所示波形。
试问电路是如何连接的?请画出逻辑电路图。
(a) (b)题图12-10解:12-11 已知如题图12.11(a)所示电路的各输入端信号如题图12-11(b)所示。
试画出触发器输出端Q0和Q1的波形。
设触发器的初态均为0。
(a) (b)题图12-11解:12-12 已知电路和时钟脉冲CP及输入端A的波形如题图12-12所示,试画出输出端Q、1Q的波形。
假定各触发器初态为1。
(a ) (b )题图12-12解:12-13 已知题图12-13(a )所示电路中输入A 及CP 的波形如题图12-13(b )所示。
[复习提问]1.与非门的逻辑功能。
2.逻辑门电路和特点。
[新课导入]前面的课程中,我们学习了基本门电路,基本门电路的简单组成组合逻辑电路。
组合逻辑电路的工作特点是输出状态直接受输入信号控制。
输入信号消失了,相应的输出信号也就消失了。
因此,没有记忆功能。
而利用集成门电路也可以组成具有记忆功能的触发器,其电路的输出不仅与输入有关,还与电路原来状态有关。
当输入信号消失后,输出仍保持原来状态不变。
能记忆前一时刻的状态。
因此,人们称之具有记忆功能,这是集成触发器的工作特点。
[新授内容]§12.1集成触发器的基本形式一、什么叫触发器及其状态是指一种具有两种稳定状态的电路。
可分别代表寄存二进制1或0。
当外加触发信号时,触发器能从一种稳态翻转到另一种稳态,即它能按逻辑功能在1、0两数码之间变化。
二、基本RS触发器1.电路组成:将G1的输出耦合到G2的输入,而将G2的输出耦合到G1输入的两个与非门。
将两个与非门交叉耦合。
2.逻辑功能:R 、S 的不同状态组合。
Q n+1的状态。
置0端,复位端。
R 端为0,S 端1时,Q =1而Q=0故叫复位端。
记忆功能:G2输出低电平耦合到G1的输入端,即使端信号撤除,G1输出端仍维持在高电平上,从而实现了记忆功能。
置位端,置1端S触发器Q 端的状态为触发器的状态。
Q 和Q 的关系始终是互补的:当D R =D S =0时,Q=Q =1,撤除D R 、D S 信号后,两个与非门的输出端状态不能肯定。
故这种情况是不能使用的。
翻转:是指在外信号作用下触发器的状态转换的过程。
(1)触发脉冲:外加信号:D R 、D S(2) 正、负触发脉冲及其表示:有无小圆圈。
三、同步RS 触发器 1.组成:(1)时钟脉冲CP 的作用。
主控脉冲(2)G3、G4的作用。
2.钟控同步触发器的工作原理 (1)CP=0时——维持原状 (2)CP=1,R 、S 决定Q 、Q3.逻辑符号:注意:(1)R 、S 无小圆圈、说明是正脉冲触发(CP 上升沿)触发有效。