51触发器的逻辑功能.DOC

第5章 集成触发器 内容提要 触发器是时序逻辑电路中完成记忆功能的电路，是最基本的时序逻辑电路。本章主要介绍（1）基本触发器的电路组成和工作原理。（2）R–S触发器、J–K触发器、D触发器、T和T’触发器的逻辑功能以及触发器的描述方法：逻辑功能表、特性方程、驱动（激励）表、状态转移图（表）和时序（波形）图。（3）VHDL语言的描述方法。本章还介绍了触发器的几种触发方式：置位–复位方式、钟控电位触发方式、主从触发方式及边沿触发方式。介绍了触发器的脉冲工作特性，主要体现在建立时间、保持时间和最高工作频率等。教学基本要求 （1）掌握各类触发器的逻辑功能和逻辑功能的描述方法。（2）掌握各种触发方式的特点和脉冲工作特性。（3）理解触发器的工作原理。重点与难点 本章重点：（1）各类触发器的逻辑功能和逻辑功能描述方法。（2）各种触发方式的特点、脉冲工作特性。本章难点：触发器的电路结构。主要教学内容 5.1?? 触发器的逻辑功能5.1.1?? R–S触发器5.1.2?? J–K触发器5.1.3?? D触发器 5.1.4?? T触发器和T触发器 5.2?? 触发器电路结构和触发方式5.2.1?? 直接置位/复位方式 5.2.2?? 电位触发方式5.2.3?? 主从触发器 5.2.4?? 边沿触发方式 5.3?? 触发器的脉冲工作特性5.3.1?? 直接置位/复位基本触发器 5.3.2?? 电平触发方式触发器 5.3.3?? 主从触发方式触发器 5.3.4?? 边沿触发方式触发器 5.4?? VHDL描述触发器 5.1?? 触发器的逻辑功能5.1.1 R-S触发器 触发器逻辑功能的基本特点是可以保存1位二值信息。由于输入方式以及触发器状态随输入信号变化的规律不同，在具体的逻辑功能上又有区别，将触发器分成R–S、J–K、D、T、T等几种逻辑功能的类型。这些逻辑功能可以用功能表、特征方程、驱动（激励）表、状态转移图和时序图来描述。 R–S触发器功能表如表5–1–1所示，R–S触发器状态转移图如图5–1–1所示。 R–S触发器特征方程 其中约束条件的意义是由于正常工作时，不允许出现S=1、R=1的情况，必须保证SR=0。R–S触发器激励表如表5–1–2所示。该表列出了当Qn为某一状态，要求状态转移到确定的下一状态Qn+1时，所需加入的输入信号。 表5–1–2 R–S触发器激励表 5.1.2 J–K触发器 J–K触发器功能表如表5–1–3所示，J–K触发器的特征方程为 Qn+1=JQn+KQn J–K触发器的状态转移图如图5–1–2所示，J–K触发器的激励表如表5–1–4 所示。 图5–1–2 J–K触发器状态转移图 5.1.3 D触发器 D触发器功能表如表5–1–5所示，D触发器的特征方程为 Qn+1=D D触发器的状态转移图如图5–1–3所示，D 触发器的激励表如表5–1–6 所示。 图5–1–3 D 触发器状态转移图 ?5.1.4 T触发器和T触发器 T触发器功能表如表5–1–7所示，T触发器的特征方程为 Qn+1=TQn+TQn T触发器的状态转移图如图5–1–4所示，T触发器的激励表如表5–1–8 所示。 图5–1–4 T触发器状态转移图 T触发器是指T恒等于1时的T触发器，所以其状态转移方程为 Qn+1=Qn 5.2?? 触发器电路结构和触发方式5.2.1 直接置位/复位方式 触发器的触发方式分有直接置位/复位方式、电位触发方式、主从触发方式和边沿触发方式。 由两个与非门（或者或非门）交叉耦合构成的基本触发器属于直接置位/复位方式，如图5–2–1所示，其功能表如表5–2–1所示。其工作特点是在输入信号SD（RD）全部工作时间内都能直接改变输出端Q（Q）的状态。工作波形如图5–2–2所示。 表5–2–1 基本触发器功能表 图5–2–1 基本触发器 图5–2–2 基本触发器工作波形 从图中可见，在SD、RD全部作用时间内都能直接改变Q（Q）的状态，但SD、RD的0状态同时消失后状态是不定的，所以正常工作时不允许同时为1。5.2.2 电位触发方式 电位触发方式是在基本触发器的基础上加触发导引门，如图5–2–3所示。 图5–2–3 电位触发方式R–S触发器 其工作特点是CP=1的全部时间内，R和S的变化都将引起触发器输出端的变化。而CP=0的全部时间内，R和S的变化都不会引起触发器状态的变化。其工作波形如图5–2–4所示。 图5–2–4 电位触发RS触发器工作波形 5.2.3 主从触发器 主从触发方式电路由两个电位触发方式的触发器串接构成，如图5–2–5所示。在主从R–S触发器中，一个为主触发器，一个为从触发器，但它们的钟控信号相位相反。 图5–2–5 主从R–S触发器 在CP=1时，主触发器根据S和R的触发状态翻转，从触发器的CP=0保持原状