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触发器和时序逻辑电路
数字电路的分类中,按电路有无记忆特性可分为哪几类?
组合逻辑电路:逻辑电路的输出只与当时的输入有关,与电路以前的输入无关(即电路无记忆功能)。
时序逻辑电路:逻辑电路的输出不仅与当时的输入有关,还与电路过去的状态有关(即电路有记忆功能)。
时序逻辑电路的组成:由一般的门电路和具有记忆功能的触发器组成。
时序电路特点:在任何时刻电路产生的稳定输出信号不仅与该时刻电路的输入信号有关,而且还与电路过去的状态有关。由于它与过去的状态有关,所以电路中必须具有“记忆”功能的器件,记住电路过去的状态,并与输入信号共同决定电路的现时输出。其电路框图如图所示,
时序电路框图
时序电路分类:
时序电路可分为两大类:同步时序电路和异步时序电路。
在同步时序电路中,电路的状态仅仅在统一的信号脉冲(称为时钟脉冲,通常用CP表示)控制下才同时变化一次。如果CP脉冲没来,即使输入信号发生变化, 它可能会影响输出,但绝不会改变电路的状态(即记忆电路的状态)。
在异步时序电路中,记忆元件的状态变化不是同时发生的。这种电路中没有统一的时钟脉冲。任何输入信号的变化都可能立刻引起异步时序电路状态的变化。
13-1 触发器
触发器:具有记忆功能、能储存数字信息的常用的一种基本单元电路。(能够存储一位二进制信息的基本单元)
触发器的特点:
1、有两个能够保持的稳定状态,分别用来表示逻辑0和逻辑1,即在不同的输入情况下,它可以被置成0状态或1状态。
2、在无外界信号作用时,触发器能保持原状态不变。
3、在适当输入信号作用下,可从一种状态翻转到另一种状态;在输入信号取消后,能将获得的新状态保存下来(此即为记忆功能)。
4、在稳定状态下两个输出端的状态和必须是互补关系,即有约束条件。
触发器的分类:
1、按触发方式分:电位触发方式、主从触发方式及边沿触发方式
2、按逻辑功能分:R-S触发器、D触发器、J-K触发器和T触发
3、按结构分:基本触发器、时钟触发器
翻转:是指触发器从0状态变为1状态,或从1状态变为0状态。
一、基本 RS 触发器
一、电路图与逻辑符:
1、基本RS触发器通常由两个逻辑门电路交叉相连而成。下图是两个与非门组成的基本RS触发器的逻辑电路及逻辑符号。
分析:1)有两个输出输出端原码输出和反码输出,即一个是0电平,另一个是1电平,当 Q=0时,称触发器处于0状态;当Q=1时,称触发器处于1状态。(触发器正常工作时只有这两种状态)
2)有两个输入端,字母上的“—”非号以及逻辑符号图上的小圆圈“°”表示0电平有效,即0电平有可能使触发器翻转。
1
1
1
0
1
1
0
1
RD=1,SD=1,Q=0:
=1
两个稳定状态:
RD=1,SD=1,Q=1:
=0
RD、SD为1
输出不变
工作原理
R S
Q
1
0
0
1
1 0
0
①R=0、S=1时:由于R=0,不论原来Q为0还是1,都有Q=1;再由S=1、Q=1可得Q=0。即不论触发器原来处于什么状态都将变成0状态,这种情况称将触发器置0或复位。R端称为触发器的置0端或复位端。
0
1
1
0
R S
Q
1 0
0
②R=1、S=0时:由于S=0,不论原来Q为0还是1,都有Q=1;再由R=1、Q=1可得Q=0。即不论触发器原来处于什么状态都将变成1状态,这种情况称将触发器置1或置位。S端称为触发器的置1端或置位端。
0 1
1
1
1
1
0
③R=1、S=1时:根据与非门的逻辑功能不难推知,触发器保持原有状态不变,即原来的状态被触发器存储起来,这体现了触发器具有记忆能力。
R S
Q
1 0
0
0 1
1
1 1
不变
1
0
0
0
1
1
R S
Q
1 0
0
0 1
1
1 1
不变
0 0
不定
?
④R=0、S=0时:Q=Q=1,不符合触发器的逻辑关系。并且由于与非门延迟时间不可能完全相等,在两输入端的0同时撤除后,将不能确定触发器是处于1状态还是0状态。所以触发器不允许出现这种情况,这就是基本RS触发器的约束条件。