时钟控制R-S触发器

  实际应用中,往往要求触发器按一定的时间节拍动作,即让输入信号的作用受到时钟脉冲(CP)的控制,为此,在触发器的输入端增加了时钟控制信号,使触发器状态的变化由时钟脉冲和输入信号共同决定,这类触发器称为“时钟控制触发器”或者“定时触发器”。

  特点:时钟脉冲确定触发器状态转换的时刻(何时转换),输入信号确定触发器状态转换的方向(如何转换)。

  对于时钟控制触发器,通常把时钟脉冲(CP)作用前的状态称为“现态”,而把时钟脉冲(CP)作用后的状态称为触发器的“次态”。常用的时钟控制触发器有R-S触发器、D触发器、J-K触发器和T触发器四种类型,每种类型又可分为不同的结构形式。下面以简单结构为例对四类触发器进行介绍。

  时钟控制R-S触发器的逻辑电路和逻辑符号如图1(a)、(b)所示。它由4个与非门构成,与非门G1、G2构成基本R-S触发器,与非门G3、G4组成控制电路,称为控制门。

图1

  (1)工作原理

  ①当时钟脉冲CP=0时,门G3、G4被封锁。不管R、S端的输入为何值,两个控制门的输出均为1,触发器状态保持不变。

  ②当时钟脉冲CP=1时,控制门G3、G4被打开,这时输入端R、S的值可以通过控制门作用于上面的基本R-S触发器。

  ●当R=0,S=0时,控制门G3、G4的输出均为1,触发器状态保持不变;

  ●当R=0,S=1时,控制门G3、G4的输出分别为1和0,触发器状态置成1状态;

  ●当R=1,S=0时,控制门G3、G4的输出分别为0和1,触发器状态置成0状态;

  ●当R=1,S=1时,控制门G3、G4的输出均为0,触发器状态不确定,这是不允许的。

  即:当时钟脉冲信号CP为低电平(CP=0)时,状态保持不变;当时钟脉冲信号CP为高电平(CP=1)时状态随输入信号发生转移。

(2)逻辑功能描述

  由工作原理可以归纳出钟控R-S触发器在时钟脉冲作用下(当时钟脉冲CP=1时)的功能表、激励表和次态方程。

  ①功能表

表1 功能表

R S Qn+1 功能说明
0 0
0 1
1 0
1 1
Q
1
0
d
不变
置1
置0
不定

  ②激励表

表2 激励表

Q  Qn+1 R S
0 0
0 1
1 0
1 1
d 0
0 1
1 0
0 d

  ③次态方程

  触发器的次态方程为:

  约束方程为:R·S=0

  注意!!该触发器的功能描述形式与用或非门构成的基本R-S触发器完全相同,但该触发器仅当时钟脉冲CP=1时,才能实现上述逻辑功能。在钟控触发器中,时钟信号CP是一种固有的时间基准,通常不作为输入信号列入表中。对触发器功能进行描述时,均只考虑有时钟脉冲作用(CP=1)时的情况。

,

  实际应用中,往往要求触发器按一定的时间节拍动作,即让输入信号的作用受到时钟脉冲(CP)的控制,为此,在触发器的输入端增加了时钟控制信号,使触发器状态的变化由时钟脉冲和输入信号共同决定,这类触发器称为“时钟控制触发器”或者“定时触发器”。

  特点:时钟脉冲确定触发器状态转换的时刻(何时转换),输入信号确定触发器状态转换的方向(如何转换)。

  对于时钟控制触发器,通常把时钟脉冲(CP)作用前的状态称为“现态”,而把时钟脉冲(CP)作用后的状态称为触发器的“次态”。常用的时钟控制触发器有R-S触发器、D触发器、J-K触发器和T触发器四种类型,每种类型又可分为不同的结构形式。下面以简单结构为例对四类触发器进行介绍。

  时钟控制R-S触发器的逻辑电路和逻辑符号如图1(a)、(b)所示。它由4个与非门构成,与非门G1、G2构成基本R-S触发器,与非门G3、G4组成控制电路,称为控制门。

图1

  (1)工作原理

  ①当时钟脉冲CP=0时,门G3、G4被封锁。不管R、S端的输入为何值,两个控制门的输出均为1,触发器状态保持不变。

  ②当时钟脉冲CP=1时,控制门G3、G4被打开,这时输入端R、S的值可以通过控制门作用于上面的基本R-S触发器。

  ●当R=0,S=0时,控制门G3、G4的输出均为1,触发器状态保持不变;

  ●当R=0,S=1时,控制门G3、G4的输出分别为1和0,触发器状态置成1状态;

  ●当R=1,S=0时,控制门G3、G4的输出分别为0和1,触发器状态置成0状态;

  ●当R=1,S=1时,控制门G3、G4的输出均为0,触发器状态不确定,这是不允许的。

  即:当时钟脉冲信号CP为低电平(CP=0)时,状态保持不变;当时钟脉冲信号CP为高电平(CP=1)时状态随输入信号发生转移。

(2)逻辑功能描述

  由工作原理可以归纳出钟控R-S触发器在时钟脉冲作用下(当时钟脉冲CP=1时)的功能表、激励表和次态方程。

  ①功能表

表1 功能表

R S Qn+1 功能说明
0 0
0 1
1 0
1 1
Q
1
0
d
不变
置1
置0
不定

  ②激励表

表2 激励表

Q  Qn+1 R S
0 0
0 1
1 0
1 1
d 0
0 1
1 0
0 d

  ③次态方程

  触发器的次态方程为:

  约束方程为:R·S=0

  注意!!该触发器的功能描述形式与用或非门构成的基本R-S触发器完全相同,但该触发器仅当时钟脉冲CP=1时,才能实现上述逻辑功能。在钟控触发器中,时钟信号CP是一种固有的时间基准,通常不作为输入信号列入表中。对触发器功能进行描述时,均只考虑有时钟脉冲作用(CP=1)时的情况。

时钟控制R-S触发器

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