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觸發器的電路結構與工作原理

CHANBAEK ? 來源:頭條號非究極體工程師 ? 作者:頭條號非究極體工 ? 2023-02-27 10:29 ? 次閱讀

基本概念:

觸發—時鐘脈沖邊沿作用下的狀態刷新稱為觸發。

觸發器—具有觸發功能的存儲單元稱為觸發器。

觸發器分類—主從觸發器、維持-阻塞觸發器、延遲觸發器。

觸發器的現態和次態

現態:觸發器在有效信號作用前的狀態。Qn或Q

次態:觸發器在有效信號作用后的狀態。Qn+1

觸發器的功能描述

功能表 ( 特性表、真值表)、狀態圖、特性方程(邏輯函數表達式)、時序圖(波形圖)

觸發器的電路結構與工作原理

主從D觸發器:

1、電路結構:

由兩個結構相同D鎖存器組成:主鎖存器與從鎖存器。

poYBAGP8FZSAUXPeAABUaFSAKbA979.jpg

TG1和TG4的工作狀態相同;TG2和TG3的工作狀態相同。

2、工作原理:

CP=0時:

/C=1,C=0,

TG1導通,TG2斷開——輸入信號D 送入主鎖存器。Q'跟隨D端的狀態變化,使Q'=D。

TG3斷開,TG4導通——從鎖存器維持在原來的狀態不變。

CP=1時:

/C=0,C=1,

TG1斷開,TG2導通——輸入信號D不能 送入主鎖存器。主鎖存器維持原態不變。

TG3開導通,TG4斷——從鎖存器Q¢的信號送Q端。

觸發器的狀態僅僅取決于CP信號上升沿到達前瞬間的D信號 .

3. 波形圖:

在波形圖時,應注意以下兩點:

(1)觸發器的觸發翻轉發生在CP的上升沿。

(2)判斷觸發器次態的依據是CP上升沿前一瞬間輸入端D的狀態。

pYYBAGP8FZWAMehSAAA3fWQklOU387.jpg

主D觸發器波形圖

4. 典型集成電路

74HC/HCT74 中D觸發器的邏輯圖:

poYBAGP8FZaAN4ZYAABLir79Pds017.jpg

邏輯圖

74HC/HCT74的功能表:

具有直接置1、直接置0,正邊沿觸發的D功能觸發器

poYBAGP8FZaADYB2AABXIEg9UjQ546.jpg

功能表

維持-阻塞觸發器:

1. 電路結構:

由3個基本SR觸發器組成

pYYBAGP8FZeANHl1AACtcVukWvQ625.jpg

2.工作原理:

CP=0時:

CP:0 -->1時:

在CP脈沖的上升沿,觸法器按此前的D信號刷新

pYYBAGP8FZiAGChVAAC0ucikGWo852.jpg

工作原理

CP=1時:

D信號不影響 /S ,/R的狀態,Q的狀態不變

在CP脈沖的上升沿到來瞬間使觸發器的狀態變化

poYBAGP8FZmAfC7RAACRt24k5Rc697.jpg

CP=1

3. 典型集成電路-----74LS74

pYYBAGP8FZqARxu0AABE3B8SuuA657.jpg

傳輸延遲觸發器:

poYBAGP8FZuAZ7ScAAD0BgnuYTc250.jpg

pYYBAGP8FZuAYKZkAABTTJvhHUA291.jpg

觸發器的動態特性

動態特性反映其觸發器對輸入信號和時鐘信號間的時間要求,以及輸出狀態對時鐘信號響應的延遲時間。

建立時間tSU :保證與D 相關的電路建立起穩定的狀態,使觸發器狀態得到正確的轉換。

保持時間tH :保證D狀態可靠地傳送到Q。

觸發脈沖寬度tW :保證內部各門正確翻轉。

傳輸延遲時間tPLH和tPHL :時鐘脈沖CP上升沿至輸出端新狀態穩定建立起來的時間。

最高觸發頻率fcmax :觸發器內部都要完成一系列動作,需 要一定的時間延遲,所以對于CP

最高工作頻率有一個限制。

觸發器的功能

觸發器的邏輯功能:

S—R鎖存器: 保持、置1、置0

poYBAGP8FZ2AFOuGAABzjT-ISP4993.jpg

D觸發器(數據鎖存): 置1、置0

pYYBAGP8FZ6ADQ-uAABjpPsjUi8340.jpg

JK觸發器:保持、置1、置0、翻轉

poYBAGP8FaKAHX6RAABUHQaBEvc445.jpg

觸發器: 保持、翻轉

pYYBAGP8FaKAVzITAAC5x_IJyYY129.jpg

D觸發器功能的轉換

1、 D 觸發器構成 J K 觸發器

poYBAGP8FaOAC3i3AACX52lPRSY945.jpg

D觸發器構成的JK觸發器

2、D 觸發器構成 T 觸發器

pYYBAGP8FaSAFHQaAAB8ODdml6Q248.jpg

下面看例題:

poYBAGP8FaSAH17LAACb9BrIZbg665.jpg

pYYBAGP8FaWAGq9qAADmLdsHEvo025.jpg

總結:

1.鎖存器和觸發器都是具有存儲功能的邏輯電路,是構成時序電路的基本邏輯單元。每個鎖存器或觸發器都能存儲1位二值信息。

2.鎖存器是對脈沖電平敏感的電路,它們在一定電平作用下改變狀態。

3.觸發器是對時鐘脈沖邊沿敏感的電路,它們在時鐘脈沖的上升沿或下降沿作用下改變狀態。

4.觸發器按邏輯功能分類有D觸發器、JK觸發器、T(T’)觸發器和SR觸發器。它們的功能可用特性表、特性方程、狀態圖和波形圖來描述。觸發器的電路結構與邏輯功能沒有必然聯系

5.鎖存器和觸發器的異同點

共同點:

具有0 和1兩個穩定狀態,一旦狀態被確定,就能自行保持。一個鎖存器或觸發器能存儲一位二進制碼。

不同點:

鎖存器---對脈沖電平敏感的存儲電路,在特定輸入脈沖電平作用下改變狀態。

觸發器---對脈沖邊沿敏感的存儲電路,在時鐘脈沖的上升沿或下降沿的變化瞬間改變狀態。

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