能夠存儲1位二值信號的基本單元電路統稱為觸發器(Filp-Flop)
觸發器是構成時序邏輯電路的基本邏輯部件。它有兩個穩定狀態:“0”和“1”。在不同的輸入情況下,它可以被置0狀態或1狀態,當輸入信號消失后,所置成的狀態能夠保持不變。所以觸發器可以記憶1位二值的信號。根據邏輯功能的不同,觸發器可以分為SR觸發器、D觸發器、JK觸發器、T和T‘觸發器。按照結構形式的不同,又可分基本SR觸發器、同步觸發器、主從觸發器和邊沿觸發器。
其狀態圖:
a、當觸發器處在0狀態,即Q = 0,若S’R‘ = 10或11時,觸發器仍為0狀態。若S’R‘ = 01,觸發器翻轉成為1狀態。
b、當觸發器處在1狀態,即Q = 1,若S’R‘ = 01或11時,觸發器仍為1狀態。若S’R‘ = 10,觸發器翻轉成為0狀態。
約束條件是S’R’不能同時為0。
D觸發器如何轉為為SR型,JK型和T型?
將D轉換為SR觸發器
將給定D觸發器轉換為SR型的過程通過獲得表來啟動,該表表示存在于SR觸發器的真值表中的信息以及由D的激勵表傳達的信息。拖鞋。這樣的表稱為D-to-SR轉換表,如圖1所示。
圖1: D-to-SR轉換表。
這里我們注意到轉換表的最后兩行在“D Input”列中有X(Do not Cares)。這是因為使用SR觸發器時,S = R = 1的輸入組合無效(因為輸出將是不可預測的)。
我們的下一步是根據所需觸發器S和R的輸入以及當前狀態Q n獲得給定D觸發器輸入的邏輯表達式。但是,在這樣做時,我們需要使用合適的簡化技術(例如K-map ICfans)盡可能地簡化布爾表達式。這里詳細介紹了卡諾的方法。
圖2: D輸入的K-map簡化
從圖2中,對于d輸入的簡化的邏輯表達式被發現是S + RQ ?。這意味著,為了使給定的D觸發器表現得像所需的SR觸發器,我們需要AND Q n否定用戶定義的輸入R然后將結果與用戶定義的輸入進行或運算S.
因此,所需的附加組合電路將是一個NOT門,一個AND門和一個OR門。使用這些組件設計的最終系統如圖3所示。
圖3: D觸發器表現為SR觸發器
完成轉換過程后,我們需要繼續進行驗證過程。在這里,我們需要為設計的系統編寫真值表,并將其條目與SR(所需)觸發器的真值表中的條目進行比較。
圖4: D-to-SR驗證表與SR觸發器的真值表之間的比較。
該圖顯示D-to-SR驗證表的第一,第二,第三和第八列(以米色陰影顯示)中的所有條目與SR觸發器的真值表中存在的條目一致。最后兩行看起來有所不同,但它們可以被認為是等效的,因為SR觸發器的輸出可能由于無效輸入組合而為高或低。實際上,我們設計了一個比SR觸發器更好的系統,因為當兩個輸入都很高時它具有可預測的輸出行為。
驗證表表明轉換過程是成功的:給定的D觸發器在功能上等效于所需的SR觸發器。
將D轉換為JK觸發器
通過使用D-to-JK轉換表,可以將給定的D觸發器轉換為JK觸發器,如圖5所示。該表共同表示JK觸發器的真值表和D觸發器的激勵表。
圖5: D-to-JK轉換表。
在此之后,我們需要根據J,K和Q n簡化D輸入的表達式。我們將再次采用K-map技術。
圖6:根據J,K和Q n對D輸入進行K-map簡化
圖6顯示,為了將D觸發器轉換為JK觸發器,其D輸入需要由雙輸入OR門的輸出驅動,其輸入為
?相與本-狀態Q的否定?(即Q ?)
K(K?)的否定與當前狀態Q n相關
這表明我們需要
一個NOT門 - 否定K.
兩個與門,一個獲得JQ ?和其他獲得KQ ?
一個或門,以獲得由JQ給出的d輸入? + KQ ?
因此,得到的系統如圖7所示。
圖7: 設計用作JK觸發器的D觸發器
最后,讓我們驗證我們設計的系統是否像我們期望的那樣使用D-to-JK驗證表,如圖8所示。
圖8: D-to-JK驗證表與JK觸發器的真值表之間的比較。
圖8顯示D-to-JK驗證表的第一,第二,第三和第九列(以米色陰影顯示)具有與JK觸發器真值表的列中的條目相同的條目。這表明給定的D觸發器對于每個輸入組合和當前狀態的行為與JK觸發器完全相同。
因此,我們可以得出結論,轉換過程是成功的。
D轉換為T觸發器
為了將給定的D觸發器轉換為T型,我們需要獲得相應的轉換表,如圖9所示。這里,D觸發器的激勵表中的信息作為一部分插入T觸發器的真值表。
圖9: D-to-T轉換表。
在獲得的轉換表,接下來的步驟是表達輸入,d,在T和Q的術語?。
圖10: D的K-map簡化,以T和Q n表示
從圖10中可以看出,為了將給定的D觸發器轉換為T型,我們需要通過輸入為T和Q n的XOR門的輸出驅動其輸入引腳(D)。這將導致新的數字系統如圖11(a)所示(半導體社區)。
如果我們必須將自己僅限于NOT,OR和AND門,我們將需要遵循以下步驟:
使用AND門來AND用戶定義的輸入T,以及觸發器當前狀態Q n的否定。
使用另一個AND門來觸發觸發器的當前狀態,并取消T(作為NOT門的輸出獲得)。
或者使用雙輸入“或”門將兩個AND門的輸出連接在一起。
這導致了圖11(b)所示的數字系統。
圖11:設計為使用(a)XOR門和(b)僅NOT,OR和AND門的T觸發器的D觸發器。
下一步也是最后一步是使用D-to-T驗證表驗證轉換過程,如圖12所示。
圖12: D-to-T驗證表與T觸發器的真值表之間的比較。
從圖中可以看出,D-to-T驗證表的第一,第二和倒數第二列(以米色為陰影)與T觸發器的真值表中的列相同。這表明轉換過程成功,即給定的D觸發器的行為與T觸發器完全相同。
雖然我們已經驗證了圖11(a)中設計的系統,但結論對于圖11(b)所示的設計也是有效的,因為
評論
查看更多