數(shù)字與邏輯電路教程江西師范大學(xué)物理與通信電子學(xué)院

《數(shù)字與邏輯電路教程江西師范大學(xué)物理與通信電子學(xué)院》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、第5章觸發(fā)器5.1基本RS觸發(fā)器5.2時(shí)鐘控制的觸發(fā)器5.3集成觸發(fā)器5.4觸發(fā)器的邏輯符號(hào)及時(shí)序圖5.1基本RS觸發(fā)器5.1.1電路結(jié)構(gòu)和工作原理圖5–1基本RS觸發(fā)器基本RS觸發(fā)器是構(gòu)成各種功能觸發(fā)器的基本單元，所以稱為基本觸發(fā)器。它可以用兩個(gè)與非門或兩個(gè)或非門交叉耦合構(gòu)成。圖5-1(a)是用兩個(gè)與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器，它有兩個(gè)互補(bǔ)輸出端Q和Q，一般用Q端的邏輯值來表示觸發(fā)器的狀態(tài)。Q=1，Q=0時(shí)，稱觸發(fā)器處于1狀態(tài)；Q=0,Q=1時(shí)，稱觸發(fā)器處于0狀態(tài)。RD、SD為觸發(fā)器的兩個(gè)輸入端(或稱激勵(lì)端)。當(dāng)輸入信號(hào)RD、SD不變化(即RDSD=11)時(shí)，該觸發(fā)器必定處于Q=1或

2、Q=0的某一狀態(tài)保持不變，所以它是具有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。當(dāng)輸入信號(hào)變化時(shí)，觸發(fā)器可以從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。我們把輸入信號(hào)作用前的觸發(fā)器狀態(tài)稱為現(xiàn)在狀態(tài)(簡稱現(xiàn)態(tài))，用Qn和Qn(或Q、Q)表示，把在輸入信號(hào)作用后觸發(fā)器所進(jìn)入的狀態(tài)稱為下一狀態(tài)(簡稱次態(tài))，用Qn+1和Qn+1表示。因此根據(jù)圖5-1(a)電路中的與非邏輯關(guān)系，可以得出以下結(jié)果：①當(dāng)RD=0，SD=1時(shí)，無論觸發(fā)器原來處于什么狀態(tài)，其次態(tài)一定為0，即Qn+1=0，Qn+1=1，稱觸發(fā)器處于置0(復(fù)位)狀態(tài)。②當(dāng)RD=1，SD=0時(shí)，無論觸發(fā)器原來處于什么狀態(tài)，其次態(tài)一定為1，即Qn+1=1，Qn+

3、1=0，稱觸發(fā)器處于置1(置位)狀態(tài)。③當(dāng)RD=1，SD=1時(shí)，觸發(fā)器狀態(tài)不變，即Qn+1=Qn，Qn+1=Qn，稱觸發(fā)器處于保持(記憶)狀態(tài)。④當(dāng)RD=0，SD=0時(shí)，兩個(gè)與非門輸出均為1(高電平)，此時(shí)破壞了觸發(fā)器的互補(bǔ)輸出關(guān)系，而且當(dāng)RD、SD同時(shí)從0變化為1時(shí)，由于門的延遲時(shí)間不一致，使觸發(fā)器的次態(tài)不確定，即Qn+1=?，這種情況是不允許的。因此規(guī)定輸入信號(hào)RD、SD不能同時(shí)為0，它們應(yīng)遵循RD+SD=1的約束條件。從以上分析可見，基本RS觸發(fā)器具有置0、置1和保持的邏輯功能，通常SD稱為置1端或置位(SET)端，RD稱為置0或復(fù)位(RESET)端，因此該觸發(fā)器又稱為置位—

4、復(fù)位(SetReset)觸發(fā)器或RDSD觸發(fā)器，其邏輯符號(hào)如圖5-1(b)所示。因?yàn)樗且訰D和SD為低電平時(shí)被清0和置1的，所以稱RD、SD低電平有效，且在圖5-1(b)中RD、SD的輸入端加有小圓圈。5.1.2基本RS觸發(fā)器的功能描述方法1.狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表(狀態(tài)表)將觸發(fā)器的次態(tài)Qn+1與現(xiàn)態(tài)Qn、輸入信號(hào)之間的邏輯關(guān)系用表格形式表示出來，這種表格就稱為狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表，簡稱狀態(tài)表。根據(jù)以上分析，圖5-1(a)基本RS觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表如表5-1(a)所示，表5-1(b)是它的簡化表。它們與組合電路的真值表相似，不同的是觸發(fā)器的次態(tài)Qn+1不僅與輸入信號(hào)有關(guān)，還與它的現(xiàn)態(tài)Q

5、n有關(guān)，這正體現(xiàn)了時(shí)序電路的特點(diǎn)。表5–1基本RS觸發(fā)器狀態(tài)表圖5–2次態(tài)卡諾圖2.特征方程(狀態(tài)方程)描述觸發(fā)器邏輯功能的函數(shù)表達(dá)式稱為特征方程或狀態(tài)方程。對(duì)圖5-2次態(tài)卡諾圖化簡，可以求得基本RS觸發(fā)器的特征方程為(約束條件)特征方程中的約束條件表示RD和SD不允許同時(shí)為0，即RD和SD總有一個(gè)為1。3.狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖(狀態(tài)圖)與激勵(lì)表狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖是用圖形方式來描述觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移規(guī)律。圖5-3為基本RS觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。圖中兩個(gè)圓圈分別表示觸發(fā)器的兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，箭頭表示在輸入信號(hào)作用下狀態(tài)轉(zhuǎn)移的方向，箭頭旁的標(biāo)注表示轉(zhuǎn)移條件。圖5–3基本RS觸發(fā)器的狀態(tài)圖激勵(lì)表(也稱驅(qū)動(dòng)表)是

6、表示觸發(fā)器由當(dāng)前狀態(tài)Qn轉(zhuǎn)至確定的下一狀態(tài)Qn+1時(shí)，對(duì)輸入信號(hào)的要求?；綬S觸發(fā)器的激勵(lì)表如表5-2所示。表5–2基本RS觸發(fā)器的激勵(lì)表QnQn+1RDSD00011011×110011×4.波形圖工作波形圖又稱時(shí)序圖，它反映了觸發(fā)器的輸出狀態(tài)隨時(shí)間和輸入信號(hào)變化的規(guī)律，是實(shí)驗(yàn)中可觀察到的波形。圖5–4基本RS觸發(fā)器波形圖5.2時(shí)鐘控制的觸發(fā)器5.2.1鐘控RS觸發(fā)器鐘控RS觸發(fā)器是在基本RS觸發(fā)器基礎(chǔ)上加兩個(gè)與非門構(gòu)成的，其邏輯電路及邏輯符號(hào)分別如圖5-5(a)、(b)所示。圖中C、D門構(gòu)成觸發(fā)引導(dǎo)電路，R為置0端，S為置1端，CP為時(shí)鐘輸入端。從圖5-5(a)看出，其中基本

7、RS觸發(fā)器的輸入函數(shù)為當(dāng)CP=0時(shí)，C、D門被封鎖，RD=1，SD=1，由基本RS觸發(fā)器功能可知，觸發(fā)器狀態(tài)維持不變。當(dāng)CP=1時(shí)，RD=R,SD=S，觸發(fā)器狀態(tài)將發(fā)生轉(zhuǎn)移。將RD、SD代入基本RS觸發(fā)器的特征方程式(5-1)中，可得出鐘控RS觸發(fā)器的特征方程為(約束條件)其中RS=0表示R與S不能同時(shí)為1。該方程表明當(dāng)CP=1時(shí)，鐘控RS觸發(fā)器的狀態(tài)按式(5-2)轉(zhuǎn)移，即時(shí)鐘信號(hào)為1時(shí)才允許外輸入信號(hào)起作用。(5-2)同理還可得出CP=1時(shí)，鐘控RS觸