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目录 一、触发器的两个基本特点 二、触发器的分类 (一)按电路结构形式不同划分 (二)按逻辑功能划分 (三)按存储数据的原理不同可分为 三、基本R-S触发器 (一)逻辑功能描述 (二)或非门构成 (三)基本RS触发器的特点 (四)状态转换图 四、同步触发器 (一)同步RS触发器 1、电路结构与工作原理分析 2、设有专门的异步置位输入端和异步复位输入端的同步RS-FF触发器 3、动作特点 (二)同步D触发器 1.逻辑图、特性表和特性方程 2.逻辑功能 (三)同步JK触发器 1.逻辑图、特性表和特性方程 (四)同步T触发器 1.逻辑图、特性表和特性方程 (五)同步触发器的空翻现象 五、主从触发器 (一)主从RS-FF 1.电路结构与工作原理 2.动作特点 (二)主从D-FF (三)主从JK-FF 六、边沿触发器 七、锁存器与触发器 能够存储1位二值信号(0,1)的基本单元电路统称为触发器。 触发器是构成时序逻辑电路的基本电路,是联系组合逻辑电路和时序逻辑电路的桥梁。 一、触发器的两个基本特点 具有两个能自行保持稳定状态表示逻辑状态的0和1根据不同的输入信号可以置成1或0状态 有两个稳定的状态:“0”状态、“1”状态。有两个互补的输出端:“1”态时: Q=1, ^Q=0 “0”态时: Q=0, ^Q=1 有一组输入信号(通常为1~3)个:称为激励、时钟工作状态:在输入的作用下,由现态转变成次态。 注意:次态不仅与输入有关,而且与现态有关。 二、触发器的分类 (一)按电路结构形式不同划分 基本RS-FF(锁存器)同步FF(电平触发)主从FF(脉冲触发)边沿FF(边沿触发)CMOS工艺FF (二)按逻辑功能划分 RSJKDTT' (三)按存储数据的原理不同可分为 静态FF动态FF 三、基本R-S触发器电路及逻辑符号(与非门实现) 输入端: R:复位端(Reset) S:置位端(Set) 输出端: Q:状态输出端 ^Q:反相状态输出端 输入信号R、S的作用方式:低电平有效 当输入信号无效时,输出信号Q、^Q必定保持反相。 (一)逻辑功能描述优点:电路简单,直接置位、复位,操作方便。 常用于键盘输入、消除开关噪声等场所。 缺点: (1) 存在约束关系,操作不便; (2) 对R、S要求严格,要相互配合,准确实时。 改进措施:先施加好R、S信号,再用另外一个统一、标准的信号实施触发。 (四)状态转换图在数字系统中,为协调各部分的动作,常要求某些触发器于同一时刻动作。为此,必须引入同步信号,是这些触发器只有在同步信号到达时才按输入信号改变状态。通常把这个同步信号叫做时钟脉冲,或称为时钟信号,简称时钟,用CP(Clock Pulse)表示。 同步触发器又称为“钟控触发器”即时钟控制的电平触发器。 (一)同步RS触发器 1、电路结构与工作原理分析在CP=1的全部时间里S和R的变化都将引起FF输出端的变化。可知,若在CP=1的期间内输入信号发生多次变化,则FF的状态也会发生多次反转,这就降低了电路的抗干扰能力。 为了从根本上避免同步RS触发器R、S同时为1的情况出现,可以在R和S之间接一非门。这种单输入的FF叫做同步D触发器(又称D锁存器) 1.逻辑图、特性表和特性方程CP到来时(CP=1),将输入数据D存入触发器,CP过后(CP=0),触发器保存该数据不变,直到下一个CP到来时,才将新的数据存入触发器而改变原存数据。 正常工作时要求CP=1期间D端数据保持不变 (三)同步JK触发器同步JK-FF解决了同步RS-FF输入控制端S=R=1时触发器的新状态不确定的问题。JK-FF的J端相当于置“1”(S)端,K端相当于置“0”(R)端。 1.逻辑图、特性表和特性方程将JK-FF的J端和K端连在一起,就得到了T触发器。 1.逻辑图、特性表和特性方程1.上述四种功能的同步触发器均属于电平触发方式,电平触发方式有高电平触发和低电平触发两种。 2.触发器的空翻:在CP为高电平期间,因输入信号变化而引起触发器状态变化多于一次的现象,称为触发器的空翻。 由于空翻问题,同步触发器只能用于数据的锁存,而不能实现计数、移位、存储等功能。为了克服空翻,又产生了无空翻的主从触发器和边沿触发器等新的触发器结构形式。 五、主从触发器为了提高触发器工作的可靠性,希望在每个CP周期里输出端的状态只改变一次。为此,在同步触发器的基础上又设计出了主从结构的触发器。 主从触发器的结构特点: 前后由主、从两级触发器级联组成主、从两级触发器的时钟相位相反 主从触发器状态的改变是在CP下降沿/上升沿完成的,因而这种结构无空翻现象。主从触发器在CP=1期间无法抗干扰,为克服这一缺点,又出现了边沿触发器。 (一)主从RS-FF 1.电路结构与工作原理主从RS触发器由两个同样的同步RS触发器组成,但它们的时钟信号相位相反。 根据非门的位置,分别为上升沿或下降沿有效。 由于主触发器本身仍是一个同步RS触发器,所以在CP=1期间Q'和^Q'状态仍然会随着S、R状态的变化而多次变化,且人需遵守约束条件S*R=0,且其特性方程仍为: (1)主从RS-FF的翻转分两步动作: 第一步,在CP=1期间主触发器接收输入S、R的信号,被置成相应状态。 第二步,在CP下降沿到来时,从触发器按主触发器的状态翻转,Q、^Q端状态的改变发生在CP的下降沿。 (2)在CP=1的全部时间里,S、R均对主触发器起控制作用,所以必须考虑整个CP=1期间里输入信号的变化过程才能确定触发器的状态。 (二)主从D-FF为了提高触发器的可靠性,增强抗干扰能力,希望触发器的次态仅仅取决于CP信号下降沿(或上升沿)到达时刻输入信号的状态。为实现这一设想,人们研制了各种边沿触发器。 七、锁存器与触发器锁存器和触发器是具有记忆功能的二进制存贮器件,是组成各种时序逻辑电路的基本器件之一。区别如下: latch同其所有的输入信号相关,当输入信号变化时latch就变化,没有时钟端;flip-flop受时钟控制,只有在时钟触发时才采样当前的输入,产生输出。当然因为latch和flip-flop二者都是时序逻辑,所以输出不但同当前的输入相关还同上一时间的输出相关。 latch由电平触发,非同步控制。在使能信号有效时latch相当于通路,在使能信号无效时latch保持输出状态。DFF由时钟沿触发,同步控制。latch对输入电平敏感,受布线延迟影响较大,很难保证输出没有毛刺产生;DFF则不易产生毛刺。 |
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