《康華光第(第六版)-5章鎖存器和觸發(fā)器ppt課件.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《康華光第(第六版)-5章鎖存器和觸發(fā)器ppt課件.ppt（55頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)趨R文網(wǎng)上搜索。

1、5 鎖存器和觸發(fā)器,5.1 雙穩(wěn)態(tài)電路,5.2 SR鎖存器,5.4 觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理,5.5 觸發(fā)器的邏輯功能,5.3 D鎖存器,5.6 用Verilog HDL描述鎖存器和觸發(fā)器,教學(xué)基本要求,1、掌握鎖存器、觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理,2、熟練掌握SR觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、D觸發(fā)器及T 觸發(fā)器的邏輯功能,3、正確理解鎖存器、觸發(fā)器的動(dòng)態(tài)特性,1、時(shí)序邏輯電路與鎖存器、觸發(fā)器：,時(shí)序邏輯電路:,概述,鎖存器和觸發(fā)器是構(gòu)成時(shí)序邏輯電路的基本邏輯單元 。,結(jié)構(gòu)特征:由組合邏輯電路和存儲(chǔ)電路組成,電路中存在反饋。,工作特征：時(shí)序邏輯電路的工作特點(diǎn)是任意時(shí)刻的輸出狀態(tài)不僅與該當(dāng)前的輸入信號(hào)有

2、關(guān)，而且與此前電路的狀態(tài)有關(guān)。,2、鎖存器與觸發(fā)器,共同點(diǎn)：具有0 和1兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，一旦狀態(tài)被確定，就能自行保持。一個(gè)鎖存器或觸發(fā)器能存儲(chǔ)一位二進(jìn)制碼。,不同點(diǎn)：,鎖存器-對(duì)脈沖電平敏感的存儲(chǔ)電路，在特定輸入脈沖電平作用下改變狀態(tài)。,觸發(fā)器-對(duì)脈沖邊沿敏感的存儲(chǔ)電路，在時(shí)鐘脈沖的上升沿或下降沿的變化瞬間改變狀態(tài)。,5.1 雙穩(wěn)態(tài)電路,5.1.1 雙穩(wěn)態(tài)的概念,5.1.2 最基本的雙穩(wěn)態(tài)電路,5.1 雙穩(wěn)態(tài)電路,5.1.1 雙穩(wěn)態(tài)的概念,反饋,5.1.2 最基本的雙穩(wěn)態(tài)電路,Q端的狀態(tài)定義為電路輸出狀態(tài)。,電路有兩個(gè)互補(bǔ)的輸出端,1. 電路結(jié)構(gòu),2、數(shù)字邏輯分析,電路具有記憶1位二進(jìn)制數(shù)據(jù)的功

3、能。,如 Q = 1,如 Q = 0,5.2.1 基本SR 鎖存器,5.2 SR鎖存器,5.2.2 門控SR鎖存器,5.2.1基本SR 鎖存器,5.2 SR鎖存器,1. 工作原理,現(xiàn)態(tài)：R、S信號(hào)作用前Q端的 狀態(tài)，現(xiàn)態(tài)用Q n表示。,次態(tài)：R、S信號(hào)作用后Q端的 狀態(tài)，次態(tài)用Q n+1表示。,1. 工作原理,R=0、S=0,狀態(tài)不變,無(wú)論現(xiàn)態(tài)Q n為0或1，鎖存器的次態(tài)為1態(tài)。 信號(hào)消失后新的狀態(tài)將被記憶下來(lái)。,R=0、S=1,置1,無(wú)論現(xiàn)態(tài)Q n為0或1，鎖存器的次態(tài)為0態(tài)。 信號(hào)消失后新的狀態(tài)將被記憶下來(lái)。,R=1 、 S=0,置0,S=1 、 R=1,狀態(tài)不確定,約束條件: SR =

4、0,當(dāng)S、R 同時(shí)回到0時(shí)，由于兩個(gè)與非門的延遲時(shí)間無(wú)法確定，使得觸發(fā)器最終穩(wěn)定狀態(tài)也不能確定。,觸發(fā)器的輸出既不是0態(tài)，也不是1態(tài),工作波形,2. 基本SR鎖存器的動(dòng)態(tài)特性,tpLH和tpHL分別為輸出由高到低和由低到高時(shí)，相對(duì)于輸入的延遲時(shí)間。,脈沖寬度tW：如果輸入脈沖寬度 tW ，Q未越過介穩(wěn)態(tài)點(diǎn)，S端信號(hào)撤出，會(huì)使輸出狀態(tài)不穩(wěn)定。圖中tW1和tW2均 tW 。,3. 用與非門構(gòu)成的基本SR鎖存器,、,c.國(guó)標(biāo)邏輯符號(hào),a.電路圖,例 運(yùn)用基本SR鎖存器消除機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)抖動(dòng)引起的脈沖輸出。,5.2.2 門控SR 鎖存器,1. 電路結(jié)構(gòu),簡(jiǎn)單SR鎖存器,使能信號(hào)控制門電路,2、工作原理,

5、S=0，R=0：Qn+1=Qn,S=1，R=0：Qn+1=1,S=0，R=1：Qn+1=0,S=1，R=1：Qn+1= ,E=1：,E=0：,狀態(tài)發(fā)生變化。,狀態(tài)不變,5.3.1 D鎖存器的電路結(jié)構(gòu),5.3 D鎖存器,5.3.2 典型的D 鎖存器集成電路,5.3.3 D 鎖存器的動(dòng)態(tài)特性,5.3.1 D鎖存器的電路結(jié)構(gòu),1. 傳輸門控D鎖存器,邏輯符號(hào),(1) 邏輯電路圖,Q = D,D鎖存器的功能表,(2)工作原理及 邏輯功能,Q不變,E=0,邏輯符號(hào),(3) 工作波形,邏輯符號(hào),2. 邏輯門控D鎖存器,邏輯電路圖,D鎖存器的功能表,邏輯符號(hào),74HC/HCT373 八D鎖存器,5.3.2

6、典型的D鎖存器集成電路,74HC/HCT373的功能表,L*和H*表示門控電平LE由高變低之前瞬間Dn的邏輯電平。,5.3.3 D鎖存器的動(dòng)態(tài)特性,定時(shí)圖:表示電路動(dòng)作過程中，對(duì)各輸入信號(hào)的時(shí)間要求以及輸出對(duì)輸入信號(hào)的響應(yīng)時(shí)間。,有建立時(shí)間tSU、保持時(shí)間tU 、脈沖寬度tW等。,5.4 觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理,5.4.1 主從D觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理,5.4.2 典型主從D觸發(fā)器集成電路,5.4.4 其他電路結(jié)構(gòu)的觸發(fā)器,5.4.3 主從D觸發(fā)器的動(dòng)態(tài)特性,5.4 觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理,1. 鎖存器與觸發(fā)器,鎖存器在E的高(低)電平期間對(duì)信號(hào)敏感,觸發(fā)器在CP的上升沿(下降沿)

7、對(duì)信號(hào)敏感,對(duì)時(shí)鐘脈沖邊沿敏感的狀態(tài)發(fā)生更新稱為觸發(fā)，具有觸發(fā)工作特性的存儲(chǔ)單元稱為觸發(fā)器。,5.4 觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理,主鎖存器與從鎖存器結(jié)構(gòu)相同,1. 電路結(jié)構(gòu),5.4.1 主從D觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理,TG1和TG4的工作狀態(tài)相同,TG2和TG3的工作狀態(tài)相同,2. 工作原理,TG1導(dǎo)通，TG2斷開輸入信號(hào)D 送入主鎖存器。,TG3斷開，TG4導(dǎo)通從鎖存器維持在原來(lái)的狀態(tài)不變。,(1) CP=0時(shí):,=1，C=0，,Q跟隨D端的狀態(tài)變化，使Q=D。,2. 工作原理,(2) CP由0跳變到1 :,=0，C=1，,觸發(fā)器的狀態(tài)僅僅取決于CP信號(hào)上升沿到達(dá)前瞬間的D信號(hào),TG3導(dǎo)通

8、，TG4斷開從鎖存器Q的信號(hào)送Q端。,5.4.2 典型主從D觸發(fā)器集成電路,74HC/HCT74 中D觸發(fā)器的邏輯圖,74HC/HCT74的功能表,國(guó)標(biāo)邏輯符號(hào),74HC/HCT74的邏輯符號(hào)和功能表,具有直接置1、直接置0，正邊沿觸發(fā)的D功能觸發(fā)器,5.4.3 主從D觸發(fā)器的動(dòng)態(tài)特性,動(dòng)態(tài)特性反映其觸發(fā)器對(duì)輸入信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)間的時(shí)間要求，以及輸出狀態(tài)對(duì)時(shí)鐘信號(hào)響應(yīng)的延遲時(shí)間。,建立時(shí)間,保持時(shí)間,脈沖寬度,傳輸延時(shí)時(shí)間,傳輸延時(shí)時(shí)間,保持時(shí)間tH ：保證D狀態(tài)可靠地傳送到Q,建立時(shí)間tSU ：保證與D 相關(guān)的電路建立起穩(wěn)定的狀態(tài)，使觸發(fā)器狀態(tài)得到正確的轉(zhuǎn)換。,最高觸發(fā)頻率fcmax ：觸發(fā)器

9、內(nèi)部都要完成一系列動(dòng)作，需要一定的時(shí)間延遲，所以對(duì)于CP最高工作頻率有一個(gè)限制。,觸發(fā)脈沖寬度tW ：保證內(nèi)部各門正確翻轉(zhuǎn)。,傳輸延遲時(shí)間tPLH和tPHL ：時(shí)鐘脈沖CP上升沿至輸出端新狀態(tài)穩(wěn)定建立起來(lái)的時(shí)間,5.4.4 其他電路結(jié)構(gòu)的觸發(fā)器,1. 維持阻塞觸發(fā)器,根據(jù) 確定觸發(fā)器的狀態(tài),4,CP = 0,2、工作原理,Qn+1=Qn,D 信號(hào)進(jìn)入觸發(fā)器,為狀態(tài)刷新作好準(zhǔn)備,4,當(dāng)CP 由0 跳變?yōu)?,在CP脈沖的上升沿，觸法器按此前的D信號(hào)刷新,4,當(dāng)CP =1,在CP脈沖的上升沿到來(lái)瞬間使觸發(fā)器的狀態(tài)變化,D信號(hào)不影響 、 的狀態(tài)，Q的狀態(tài)不變,5.5.1 D 觸發(fā)器,5.5 觸發(fā)器的邏

10、輯功能,5.5.2 JK 觸發(fā)器,5.5.3 SR 觸發(fā)器,5.5.4 D 觸發(fā)器功能的轉(zhuǎn)換,5.5.2 T 觸發(fā)器,5.5 觸發(fā)器的邏輯功能,不同邏輯功能的觸發(fā)器國(guó)際邏輯符號(hào),D 觸發(fā)器,JK 觸發(fā)器,T 觸發(fā)器,RS 觸發(fā)器,5.5.1 D 觸發(fā)器,1. 特性表,2. 特性方程,Qn+1 = D,3. 狀態(tài)圖,3.狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖,2.特性方程,5.5.2 JK 觸發(fā)器,例5.4.1 設(shè)下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器時(shí)鐘脈沖和J、K信號(hào)的波形如圖所示試畫出輸出端Q的波形。設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為0。,5.5.3 T觸發(fā)器,特性方程,狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖,邏輯符號(hào),4. T觸發(fā)器,邏輯符號(hào),特性方程,時(shí)鐘脈沖每作用一次

11、，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)一次。,5.5.4 SR 觸發(fā)器,1. 特性表,2. 特性方程,3. 狀態(tài)圖,5.5.5 D觸發(fā)器功能的轉(zhuǎn)換,D 觸發(fā)器構(gòu)成 J K 觸發(fā)器,2. D 觸發(fā)器構(gòu)成 T 觸發(fā)器,Qn+1 = D,3. D 觸發(fā)器構(gòu)成 T 觸發(fā)器,Qn+1 = D,二分頻,鎖存器和觸發(fā)器都是具有存儲(chǔ)功能的邏輯電路，是構(gòu)成時(shí)序電路的基本邏輯單元。每個(gè)鎖存器或觸發(fā)器都能存儲(chǔ)1位二值信息。 鎖存器是對(duì)脈沖電平敏感的電路，它們?cè)谝欢娖阶饔孟赂淖儬顟B(tài)。觸發(fā)器是對(duì)時(shí)鐘脈沖邊沿敏感的電路，它們?cè)跁r(shí)鐘脈沖的上升沿或下降沿作用下改變狀態(tài)。觸發(fā)器按邏輯功能分類有D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、T（T）觸發(fā)器和SR觸發(fā)器。它們的功能可用特性表、特性方程和狀態(tài)圖來(lái)描述。觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與邏輯功能沒有必然聯(lián)系。,小 結(jié),