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第8章触发器与时序逻辑电路.doc

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241图8-1第8章 触发器与时序逻辑电路新课引入组合逻辑电路的输出状态只取决于当时的输入状态,而时序逻辑电路有两个互补输出端,其输出状态不仅取决于当时的输入状态,还与电路的原来状态有关,这说明事序逻辑电路具有记忆功能。在数字系统中,既有能够进行逻辑运算和算术运算的组合逻辑电路,也需要具有记忆功能的时序逻辑电路。组合电路的基本单元是门电路,时序电路的基本单元是触发器。8.1.1 集成双稳态触发器1.双稳态触发器的基本特点如图8-1 所示为由两个与非门电路, 加上交叉反馈线耦合而成的具有双稳态记忆的器 件,它有两个互补输端Q和 ,当Q=1 , 时,0Q叫做1稳态;当Q=0 , 时,叫做0稳态。1当触发器输入信号不变时,其输出处于稳定状态;只要输入信号变化,则触发器才可能发生改变,形成新的稳定状态。2.触发器的种类触发器按类型,可分为三大类:(1) 根据有无时钟脉冲触发可分为两类:基本无时钟触发器与时钟控制触发器。(2)根据电路结构不同可分为四种:同步RS触发器、主从触发器、维持阻塞触发器和边沿触发器。(3)根据逻辑功能不同可分为五种:RS触发器、 JK触发器、D触发器、T 触发器、触发器。T在分析触发器的功能时,一般采用功能表、特性方程和状态图来描述其功能。研究触发方式时,主要是分析输入信号的加入与触发脉冲之间的时间关系。8.1.2 常用触发器242图8-2 RS触发器状态转换图1.基本RS触发器(1)基本RS触发器的结构与工作原理基本RS触发器又称RS锁存器,它是构成各种触发器最简单的基本单元。基本RS触发器可以用两个与非门交叉联接而成。如图8-1(a)基本RS触发器逻辑电路图,图8-1(b)是其逻辑符号。根据与非门的逻辑关系,触发器的逻辑表达式为:(8-1)1SRQnn基本触发器有两个互补的输出端Q与 ,两者的逻辑状态在正常条件下保持反相。一般用Q端的状态表示触发器状态。 、 为触发器的DRS两个输入端,根据输入信号 、 状态不同,输入信号有4种不同的组合。DRS① 当 、 时,Q=l, =0,称触发器为置位状态,为“1”态。0DS1Q② 当 、 时,G 1门与G 2门的状态与1)相反,Q=0, =1,称复 Q位状态或“0”态。③ 当 、 时 ,两个与非门原工作状态不受影响,触发器输出保持不DSR变,相当于把 D端某一时刻的电平信号存储起来了,这就是它具有的记忆功能。④ 当 、 时,两个与非门输出都为“1”,达不到Q 与 状态反相的逻辑0 Q要求,并且当两个输入信号负脉冲同时撤去(回到1)后,触发器状态将不能确定是1还是0,因此,使用时应禁止该情况的发生。根据以上分析,基本触发器功能如表8-1所示。(1) 状态转换图图8-2给出的是基本RS触发器的状态转 换图。它的图形的方式形象化地表示了触发器状态转 的规律。图中的两个源泉分别代表触发器的两个状态, 箭头表示装太转换的方向,箭头旁边所标注的转换条 件。 基本RS触发器有0、1两个稳定状态,有两个稳定状态的触发器称双稳态触发器。当 端加负脉冲( =0)时触发器置位, 称置位端; 当 端加负脉冲(DSDSDSDR243图8-3 74LS00引线及其基本RS触发器图8-4图8-5表8-1 同步 RS触发器的功能表)时,触发器复位, 称复位端。 、 都是低电平有效,字母上有短横线,0RDDRDSR逻辑符号中输入引线上靠方框处都有一个小圆圈。常用的RS触发器可由集成电路74LS00组成,如图8-3。2.可控RS触发器可控触发器又称同步RS触 发器。基本的触发器属于异步或无 时钟触发器,它的特点是:只要输入信号发生 变化,触发器的状态就会立即发生变化。在实 际使用中,常常要求系统中的各触发器按一定 的时间节拍同触发器翻转,即受时钟脉冲CP的控制。(1) 电路结构与工作原图8-4 a)、 b)分别为可控 RS触发器的逻辑图和逻辑符号。它是在基本RS触发器钱加入了一个由控制门G 3、G 4构成的导引电路。其中CP是时钟脉冲。控制端R、S 为信号输入端。 、 是直接复位端和直接置位端,它们不受时钟脉冲及G 3、G 4门的控DRS制,一般在工作之初,首先使触发器处于某一给定状态,在工作过程中 、 处于DRS“1”态。由 图8-4(a)可知,当CP=0,G 3、G 4门被封锁,输入信号 R、S不起作用, G3、G 4门输出均为1。又因 、1RD,输出不变,即Q n+l=Qn,其中Q n表示时钟正脉冲到来之前的状态称为现态,1SDQn+1表示时钟脉冲到来之后的状态,称为次态。CP=l,G 3、G 4门打 开,输入信号R、 S起作用,经与非门G 3、G 4将RS端的 信号传送到基本RS 触发器的输入 端,触发器触发翻转。由于当
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