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RS触发器 钟控RS触发器 D触发器 T触发器 JK触发器

时间:2022-03-31 18:24:30

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RS触发器 钟控RS触发器 D触发器 T触发器 JK触发器

目录

基本RS触发器:

钟控RS触发器

钟控D触发器

T触发器

JK触发器

触发器是时序电路最基本单元。

在组合逻辑电路中,任一时刻的输出与该时刻输入变量的取值有关,而与输入变量的过去输入情况无关。在时序逻辑电路中,任一时刻的输出不仅与该时刻输入变量取值有关,而且与电路原状态,即与过去的输入情况有关。

假设输入为X

组合逻辑方程:z = f(x)

时序逻辑方程:Q^n+1 = f(x,Q^n)

基本RS触发器:

当输入信号发生变化时,触发器可由一个稳态转移到另一个稳态。输入信号作用前触发器状态叫现态,输入信号作用后触发器的状态转入下一状态即次态。

基本RS触发器初始方程:P =f(R,S) Q =f(R,S)有P = (RQ)',Q = (SP)'

状态表为

规定P = Q‘,输出互斥,则00状态不允许。方程改写为P = (RQ)',Q = (SQ')'。

基本RS触发器状态有四种:

1. R,S为0,1时,无论触发器原来处于什么状态,其次态都为0。为复位状态。

2. R,S为1,0时,Q = 1。置位状态。

3. R=S=1时,触发器保持状态不变,Q^n+1 = Q^n。保持状态。

4.R=S=0时,状态不允许。不允许状态。

次态与现态状态转移表:

根据此状态转移表写出Q^n+1的方程,画出时序卡诺图(含有无关项卡诺图的化简问题)

化简的Q^n+1逻辑方程为 Q^n+1 = S' + R Q^n

存在有无关项时,通常需要添加约束条件。00是不允许状态,添加约束条件为R+S = 1。意思是不允许RS同时为0。

波形问题:当R与S同时发生0向1跳变时,当不确定哪个延时较长,所以同时跳变后的状态不确定。

钟控RS触发器

钟控RS触发器是在基本RS触发器的基础上加上两个与非门与时钟信号构成。添加时序的目的是为了保证组合逻辑内部电路工作安全。

逻辑方程为RD = (R cp)',SD = (S cp)'

用cp信号可以将整个电路分成两拍,cp=0时,RD与SD置为11,保持状态。

重新推导钟控RS触发器的逻辑方程:Q^n+1 = SD + RD Q^n 。

约束条件为R' + S' = 1重写为RS=0。

在实际设计中,有约束条件的触发器肯定不能作为设计方案的选择。可以添加一些外部条件使RS=0恒成立,这样就不必考虑约束条件了。

使RS=0恒成立方案一:钟控D触发器

钟控D触发器

将R与SD端相连接。

cp为1时,R=S'。满足RS=0恒成立。

重新推导逻辑方程:R=S'代入钟控RS触发器逻辑方程得 RD = (S'cp)',SD = (Scp)'。

代入Q^n+1表达式有Q^n+1 = S cp + (S' cp)'Q^n = S + S Q^n = S(1 + Q^n) =S =D。

所以其逻辑方程为Q^n+1 = D。

D触发器又称寄存器,进什么数据便出什么数据。是时序电路中的最最基本的元器件。

使RS=0恒成立方案二:T触发器

T触发器

直接将RS相连接T,并不能满足约束条件RD + SD = 1。需要添加相反变量。Q和Q’就是直接存在的相反变量。

有RD = (TQ)' SD = (TQ'),显然RD + SD = T' + Q' + T' + Q = T' + 1 = 1

或者根据R = TQ和S = TQ',显然RS = 0。

重新推导T触发器逻辑方程:Q^n+1 = TQ' + (TQ)'Q^n = TQ' + T'Q

真值表为

功能为

使RS=0恒成立方案二:JK触发器

JK触发器

在RS触发器的基础上,不把RS触发器连在一起,而是将RS连接至JK。为了使约束条件恒成立,与T触发器类似,仍然与相反变量进行连线。

与上述推导流程类似,首先推导约束条件:RD = (JQ)',SD = (KQ')'

RD + SD = 1 + J' + K' = 1满足约束条件。

重新推导逻辑方程:Q^n+1 = JQ' + (KQ)'Q = JQ' + K'Q。

当J=K=T时,JK触发器特征方程就是T触发器特征方程。

功能表

可以看出,JK触发器的功能较全。

电平钟控存在的问题:根据前面的分析可知,cp=1时触发器工作,这样工作可以但是存在问题。当允许工作时,如果计算机计算逻辑表达式的时间较短,在剩余较长工作时间内,可能会引入干扰,所以需要想办法在计算机完成后关闭通道进入保持状态,减少甚至消除干扰的引入。这个方法就是边沿触发。

时钟信号从低电平到高电平有一个爬升时间,频率越高,爬升时间越短。将电平钟控改为沿控,也就是在翻转时间内完成逻辑计算,然后进入电平下的保持状态,沿控状态下爬升时间可以根据频率而变化,改为沿控可以有效减少工作状态下干扰的引入。

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