d触发器
边沿d 触发器:
负跳沿触发的主从触发器工作时,必须在正跳沿前加入输入信号。如果在cp 高电平期间输入端出现干扰信号,那么就有可能使触发器的状态出错。而边沿触发器允许在cp 触发沿来到前一瞬间加入输入信号。这样,输入端受干扰的时间大大缩短,受干扰的可能性就降低了。边沿d触发器也称为维持-阻塞边沿d触发器。
电路结构: 该触发器由6个与非门组成,其中g1和g2构成基本rs触发器。
工作原理:
sd 和rd 接至基本rs 触发器的输入端,它们分别是预置和清零端,低电平有效。当sd=0且rd=1时,不论输入端d为何种状态,都会使q=1,q=0,即触发器置1;当sd=1且rd=0时,触发器的状态为0,sd和rd通常又称为直接置1和置0端。我们设它们均已加入了高电平,不影响电路的工作。工作过程如下:
1.cp=0时,与非门g3和g4封锁,其输出q3=q4=1,触发器的状态不变。同时,由于q3至q5和q4至q6的反馈信号将这两个门打开,因此可接收输入信号d,q5=d,q6=q5=d。
2.当cp由0变1时触发器翻转。这时g3和g4打开,它们的输入q3和q4的状态由g5和g6的输出状态决定。q3=q5=d,q4=q6=d。由基本rs触发器的逻辑功能可知,q=d。
3.触发器翻转后,在cp=1时输入信号被封锁。这是因为g3和g4打开后,它们的输出q3和q4的状态是互补的,即必定有一个是0,若q3为0,则经g3输出至g5输入的反馈线将g5封锁,即封锁了d通往基本rs 触发器的路径;该反馈线起到了使触发器维持在0状态和阻止触发器变为1状态的作用,故该反馈线称为置0维持线,置1阻塞线。q4为0时,将g3和g6封锁,d端通往基本rs触发器的路径也被封锁。q4输出端至g6反馈线起到使触发器维持在1状态的作用,称作置1维持线;q4输出至g3输入的反馈线起到阻止触发器置0的作用,称为置0阻塞线。因此,该触发器常称为维持-阻塞触发器。总之,该触发器是在cp正跳沿前接受输入信号,正跳沿时触发翻转,正跳沿后输入即被封锁,三步都是在正跳沿后完成,所以有边沿触发器之称。与主从触发器相比,同工艺的边沿触发器有更强的抗干扰能力和更高的工作速度。功能描述
1.状态转移真值表
2.特征方程 qn+1=d
3.状态转移图
脉冲特性:
1.建立时间:由图7.8.4维持阻塞触发器的电路可见,由于cp信号是加到门g3和g4上的,因而在cp上升沿到达之前门g5和g6输出端的状态必须稳定地建立起来。输入信号到达d端以后,要经过一级门电路的传输延迟时间g5的输出状态才能建立起来,而g6的输出状态需要经过两级门电路的传输延迟时间才能建立,因此d端的输入信号必须先于cp的上升沿到达,而且建立时间应满足: tset≥2tpd。
2.保持时间:由图7.8.4可知,为实现边沿触发,应保证cp=1期间门g6的输出状态不变,不受d端状态变化的影响。为此,在d=0的情况下,当cp上升沿到达以后还要等门g4输出的低电平返回到门g6的输入端以后,d端的低电平才允许改变。因此输入低电平信号的保持时间为thl≥tpd。在 d=1的情况下,由于cp上升沿到达后g3的输出将g4封锁,所以不要求输入信号继续保持不变,故输入高电平信号的保持时间thh=0。
3.传输延迟时间:由图7.8.3不难推算出,从cp上升沿到达时开始计算,输出由高电平变为低电平的传输延迟时间tphl和由低电平变为高电平的传输延迟时间tplh分别是:tphl=3tpd tplh=2tpd
4.最高时钟频率:为保证由门g1~g4组成的同步rs触发器能可靠地翻转,cp高电平的持续时间应大于 tphl,所以时钟信号高电平的宽度twh应大于tphl。而为了在下一个cp上升沿到达之前确保门g5和g6新的输出 电平得以稳定地建立,cp低电平的持续时间不应小于门g4的传输延迟时间和tset之和,即时钟信号低电平的宽度twl≥tset+tpd,因此得到:
最后说明一点,在实际集成触发器中,每个门传输时间是不同的,并且作了不同形式的简化,因此上面讨论的结果只是一些定性的物理概念。其真实参数由实验测定。
集成触发器:
集成d触发器的定型产品种类比较多,这里介绍双d触发器74hc74,实际上,74型号的产品种类较多,比如还有7474、74h74等。
通过图7.8.5中的逻辑符号和d触发器74hc74的逻辑功能表我们可以看出,hc74是带有预置、清零输入,上跳沿触发的边沿触发器。
综上所述,对边沿d触发器归纳为以下几点:
1.边沿d触发器具有接收并记忆信号的功能,又称为锁存器; 2.边沿d触发器属于脉冲触发方式; 3.边沿d触发器不存在约束条件和一次变化现象,抗干扰性能好,工作速度快
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