第十章触发器电子技术大专课程.ppt

,第十章 触发器,第一节 基本RS触发器 第二节 同步触发器 第三节 边沿触发器 第四节 不同类型触发器之间的转换,电路的输出状态不仅取决于当时的输入信号，而且与电路原来的状态有关，当输入信号消失后，电路状态仍维持不变。这种具有存贮记忆功能的电路称为时序逻辑电路。,时序逻辑电路的特点：,下面介绍集成触发器，它是构成时序电路的基本逻辑单元。,特点：1. 有两个稳定状态“0”态和“1”态(双稳态触发器)；2. 能根据输入信号将触发器置成“0”或“1”态；3. 输入信号消失后，被置成的“0”或“1”态能保存下来，即具有记忆功能。,集成触发器：是一种具有记忆功能的逻辑单元电路，它能储存一位二进制码。,第十章 触发器,第一节 基本RS触发器,一、 电路组成,基本RS触发器的特点,（1）触发器的次态不仅与输入信号状态有关，而且与触发器的现态有关。 （2）电路具有两个稳定状态，在无外来触发信号作用时，电路将保持原状态不变。 （3）在外加触发信号有效时，电路可以触发翻转，实现置0或置1。 （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。,在数字电路中，凡根据输入信号R、S情况的不同，具有置0、置1和保持功能的电路，都称为RS触发器。,,两互补输出端,反馈线,两输入端,二、功能分析 1.状态表,Qn------现态：触发器接收输入信号之前的状态，也就是触发器原来的稳定状态,Qn+1-----次态：触发器接收输入信号之后所处的新的稳定状态。,触发器输出与输入的逻辑关系,设触发器原态为“1”态。,(1) R = 0 ，S=1,1,0,1,0,,,有“0”出“1”,全“1”出“0”,设原态为“0”态,1,1,0,触发器保持“0”态不变,复位,0,结论: 不论触发器原来为何种状态，当 R=0， S=1时，将使触发器置“0”或称为复位。,有“0”出“1”,全“1”出“0”,设原态为“0”态,1,1,0,0,(2) R = 1，S=0,触发器输出与输入的逻辑关系,设原态为“1”态,0,0,1,触发器保持“1”态不变,置位,1,结论: 不论触发器原来为何种状态，当 R=1， S=0时，将使触发器置“1”或称为置位。,设原态为“0”态,0,0,1,1,(3) R = 1，S=1,设原态为“1”态,0,0,1,触发器保持“1”态不变,1,当 R=1， S=1时，触发器保持原来的状态，即触发器具有保持、记忆功能。,(4) R = 0，S=0,简化的基本 R－S 触发器状态表,前面介绍的基本RS触发器是由R、S端的输入信号直接控制的，在实际工作中，触发器的工作状态不仅要由输入端的信号来决定，而且还要求触发器按一定的节拍翻转，为此，需要加入一个时钟控制端CP，只有在CP端上出现时钟脉冲时，触发器的状态才能变化。具有时钟脉冲控制的触发器称为时钟触发器，又称同步触发器(简称钟控触发器)。,第二节 同步触发器,一、同步RS触发器,基本R-S触发器,导引电路,时钟脉冲 Clock pulse,,,当CP=0时,0,R，S 输入状态不起作用。触发器状态不变,Sd，Rd 用于预置触发器的初始状态，是直接置0、置1端工作过程中应处于高电平，对电路工作状态无影响。,,,,,当 CP = 1 时,1,打开,打开,,,当 CP = 1 时,1,打开,(1) R=0, S=0, P169页表10-3,触发器状态由R，S 输入状态决定。,打开,,,1,1,0,(3) R= 1, S = 0,(2) R= 0, S =1,,,1,(4) R=1, S= 1,,,表10-3 同步RS触发器功能表,二、同步D触发器,1. 电路组成,在CP=0时，G3、G4被封锁，都输出1，触发器保持原状态不变，不受D端输入信号的控制。在CP=1时，G3、G4解除封锁，可接收D端输入的信号。如D=1时， =0，触发器翻到1状态，即Qn+1=1，如D=0时， =1，触发器翻到0状态，即Qn+1=0。由此可列出表10-4所示同步D触发器的特性表。,,三、同步JK触发器1、电路组成,2. 功能分析,,四、同步触发器存在的问题,空翻现象。空翻现象就是在CP=1期间，触发器的输出状态翻转两次或两次以上的现象。如图10-7所示，第一个CP=1期间Q状态变化的情况。因此，为了保证触发器可靠地工作，防止出现空翻现象，必须限制输入的触发信号在CP=1期间不会发生改变。,空翻带来两个问题：一是触发器的抗干扰能力下降；二是限制了触发器的使用范围（由于存在空翻现象，同步触发器无法完成计数、移位寄存等功能）。,(2) 振荡现象,第三节 边沿触发器,一、维持阻塞D触发器图10-8所示为维持阻塞D触发器的逻辑符号，D为信号输入端，框内“”表示动态输入，它表明用时钟脉冲CP上升沿触发，所以，维持阻塞D触发器又称为边沿D触发器。它的逻辑功能与前面讨论的同步D触发器相同，因此，它们的特性表、驱动表和特性方程也都相同，但边沿D触发器只有CP上升沿到时才有效。它的特性方程如下： （CP上升沿到达时才有效）,,例10-1：图10-9所示为维持阻塞D触发器的时钟脉冲CP和D端输入信号的波形，试画出触发器输出Q和 的波形。设触发器的初始状态为Q=0。,,二、边沿JK触发器,,（CP下降沿到达时有效）,第十章结束！,第十一章 时序逻辑电路,第一节 时序逻辑电路的分析 第二节 计数器 第三节 寄存器,计数器是用来累计时钟脉冲（CP脉冲）个数的时序逻辑部件。它是数字系统中用途最广泛的基本部件之一，几乎在各种数字系统中都有计数器。,第二节 计数器,计数器是数字电路和计算机中广泛应用的一种逻辑部件，可用于定时、分频、时序控制等。,,,,二 进 制 数Q2 Q1 Q0,0 0 0 0 1 0 0 1 2 0 1 0 3 0 1 1 4 1 0 0 5 1 0 1 6 1 1 0 7 1 1 1 8 0 0 0,脉冲数 (CP),,,二进制加法计数器状态表,从状态表可看出：最低位触发器来一个脉冲就翻转一次，每个触发器由 1变为 0 时，要产生进位信号,这个进位信号应使相邻的高位触发器翻转。,,,,,,,,一、概念及分类,三、集成异步计数器74LS290 S9(1）、S9(2)称为置“9”端，R0(1)、R0(2)称为置“0”端,计数功能：当S9(1)和S9(2)不全为1，并且R0(1)和R0(2)不全为1，输入计数脉冲CP时， 计数器开始计数。,2. 任意（N）进制计数器利用一片74LS290集成计数器芯片，可构成二进制到十进制之间任意进制的计数器。74LS290构成二进制、五进制和十进制计数器,二进制计数器：CP由CP0端输入，Q0端输出； 五进制计数器： 时钟为CP1，输出端为Q3、Q2、Q1 ，有效状态为位：000，001，010，011，100,十进制计数器:将Q0与CP1相连，CP0作时钟输入端， Q3～Q0作输出端，则为8421BCD码十进制计数器。将Q3与CP0相连，CP1作时钟输入端，从高位到低位的输出为Q0 Q3 Q2 Q1 时，则构成5421BCD码十进制计数器,第三节 寄存器,寄存器是数字系统常用的逻辑部件，它用来存放数码或指令等。它由触发器和门电路组成。一个触发器只能存放一位二进制数，存放 n 位二进制时，要 n个触发器。,一、单向移位寄存器,二、双向移位寄存器,由前面讨论单移位寄存器工作原理时可知，右移位寄存器和左移位寄存器的电路结构是基本相同的，如适当加入一些控制电路和控制信号，就可将右移位寄存器和左移位寄存器结合在一起构成双向移位寄存器。,第十一章结束！,第十二章 555定时电路,第一节 555定时器第二节 555定时器的应用,第一节 555定时器,在数字系统中， 除了有数字信号“1”和“0”以外，一般还存在同步脉冲控制信号（CP信号），它是具有一定幅度和频率的矩形波。通常得到矩形波的方法很多，目前应用较多的是利用555定时器来实现。555定时器配以外部元件，既可以产生矩形波，又可以转换信号波形，还能构成多种实际应用电路。,一、 555定时器分类,555定时器又称时基电路。 555定时器按照内部元件为双极型（又称TTL型）和单极型两种。双极型内部采用的是晶体管；单极型内部采用的则是场效应管。常用的单时基定时器有双极型定时器5G555,二、555定时器的电路组成,分压器：由三个等值电阻构成,2. 比较器：由电压 比较器A1和A2构成,3.基本RS触发器,4.开关及输出放电开关由一个晶体三极管组成，其基极受基本RS触发器输出端 控制。当 =1时，三极管导通，放电端D通过导通的三极管为外电路提供放电的通路；当 =0， 三极管截止，放电通路被截断。,,,分压器,比较器,RS触发器,放电端,,555定时电路,电路组成,,,,3个5KΩ电阻串起来构成分压器，555定时器名称也由此而得。,两个集成运放构成的电压比较器A1的同相端和A2的反相端均与基准电压相接。,低电平 触发端,高电平 触发端,电压 控制端,复位端，正常工作时为“1”,4~16V,“地”端,放电端,基本RS 触发器,电路 输出端,1/3 UDD,2/3 UDD,表12-1 单时基双极型国产5G555定时器功能,第十二章结束！,第十三章 数/模和模/数转换,第一节 数/模转换 第二节 模/数转换,模数与数模转换器是计算机与外部设备的重要接口,也是数字测量和数字控制系统的重要部件。,将模拟量转换为数字量的装置称为模数转换器(简称A/D转换器或ADC----Analog to Digital Converter)；,传感器,模拟控制,,,,,,,模拟信号,数字计算机,数字控制,数字信号,ADC,DAC,,将数字量转换为模拟量的装置称为数模转换器(简称D/A转换器或DAC ---- Digital to Analog Converter),,,第一节 数/模转换,一、DAC的基本原理数字量是用代码按数位组合起来表示的，对于有权码，每位代码都有一定的权。为了将数字量转换成模拟量，必须将每1位的代码按其权的大小转换成相应的模拟量，然后将这些模拟量相加，即可得到与数字量成正比的总模拟量，从而实现了数字—模拟转换。,图13-1所示是D/A转换器的输入、输出关系框图，D0～Dn-1是输入的n位二进制数，vo是与输入二进制数成比例的输出电压。图13-2所示是一个输入为3位二进制数时D/A转换器的转换特性，它具体而形象地反映了D/A转换器的基本功能。,第二节 模/数转换,一、A/D转换的基本原理A/D转换用于将模拟电量转换为相应的数字量，它是模拟系统到数字系统的接口电路，按其转换原理可分为直接转换型和间接转换型。A/D转换器在转换期间，要求输入的模拟电压保持不变，因此对连续变化的模拟信号进行模拟转换前，需要对模拟信号进行离散处理，即在一系列选定时间上对输入的模拟信号进行采样，在样值的保持期间内完成对样值的量化和编码，最后输出数字信号。,A/D转换分为采样、保持、量化和编码四步完成,,采样：把时间连续变化的信号变换为时间离散的信号； 保持：保持采样信号，使有充分时间转换为数字信号； 量化：把采样保持电路的输出信号用单位量化电压的整数倍表示； 编码：把量化的结果用二进制代码表示。,课程结束！,