目录
触发器概述
1.基本RS触发器
2.同步触发器
(1)RS同步触发器
(2)D触发器
3.边沿触发器
(1)JK触发器
(2)T触发器
JK触发器的转换
(1)JK触发器转换为D触发器
(2)JK触发器转换为T触发器
触发器概述
基本要求
- 有两个稳定的状态(0、1),以表示存储内容
- 能够接收、保存和输出信号。
现态和次态
- 现态: On触发器接收输入信号之前的状态
- 次态: O(n+1)触发器接收输入信号之后的状态
分类
- 按电路结构和工作特点: 基本、同步、边沿
- 按逻辑功能分:RS、JK、D和T(T')
- 其他: TTL和 CMOS,分立和集成
下面我会一一详细讲解,并且通过Quartus II作出电路图进行仿真测试。
1.基本RS触发器
基本RS触发器的触发方式: 、 或RD、SD端的输入信号直接控制。 (电平直接触发)
基本RS触发器,也有人叫它RS锁存器,用于实现“记忆”电路状态/数据功能的东西 。
样式如下:
- Q代表这个触发器的状态,Q=1时,即表示当前触发器状态为1。
- S代表置位,当设置S=1,R=0时,由于S=1,不管设置前的Q的状态是0还是1,由或非真值表我们知道,输出结果总是为0!即非Q=0。又因为非Q=0,R=0,此时由真值表可知Q=1。即我们称S=1是我们希望这个触发器的状态为1。在或非门中这种状态被称为“置一”。
- R代表复位,当设置R=1,S=0时,由于R=1,不管设置前的非Q状态是0还是1,都有输出结果为0,即Q=0,即我们称R=1是我们希望触发器的状态能被复位回0的状态。(当然啦,Q=0后,因为S=0,Q=0,所以又有非Q=1.)在或非门中这种状态被称为“置零”。
- 非Q,我的理解是“一个辅助”,辅助这个电路构成这样奇特的结构——能够实现“保存Q状态”的功能,非Q和Q是互补关系。
详细看此链接:https://www.zhihu.com/question/52484126/answer/551394736
RS触发器的结构与功能表:
a是通过与非门来实现的,b是通过或非门去实现的,功能是一样的。
RS基本触发器的表达式:
Quartus II 作出创建block文件,作出电路图,如下所示:
仿真结果:
我们可以去一一对比,仿真无误。
2.同步触发器
同步触发器(时钟触发器或钟控触发器):具有时钟脉冲CP控制的触发器。 CP:控制时序电路工作节奏的固定频率的脉冲信号,一般是矩形波。 同步:因为触发器状态的改变与时钟脉冲同步。
(1)RS同步触发器
不同于基本RS基本触发器的是,同步RS触发器多了个电平脉冲控制,比如高电平有效的时候,S和R控制开关才会有效(效果是跟RS基本触发器一样的,即功能表一样),其他情况下是不管怎么去拨都是无效的。
结构如下:
表达式和真值表如下:
(2)D触发器
D触发器是一种高电平有效的触发器,D触发器很简单,也就是前面RS同步触发器把R和S连接到一起的功能就是D触发器了,其样式如下:
电路结构:
功能表如下:
特征方程: Q(n+1) = D
Q(n+1)是下一个状态
看一道例题:
在数电实验中,D触发器的功能芯片是74LS74芯片,其管脚图如下:
D1 是表示设置的值
CLK是表示脉冲信号
CLR1和PR是表示初始值的设定
Quartus II 作出创建block文件,作出电路图,如下所示:
仿真结果: 其实对于D触发器一直都会出现相关的问题。
存在问题: 时钟电平触发方式会出现空翻。同步触发器在CP=1期间,触发器发生两次或两次以上翻转的现象称为空翻。在数字电路中,为保证电路稳定可靠地工作,要求一个CP脉冲期间,触发器只能动作一次。
解决方法: 边沿触发器
3.边沿触发器
为了提高触发器的可靠性,增强抗干扰能力,希望触发器的次态仅仅取决于 CLK 信号下降沿(或上升沿)到达时刻输入信号的状态。而在此之前和之后输人状态的变化对触发器的次态没有影响。为实现这一设想,人们相继研制成了各种边沿触发(edge-triggered)的触发器电路。
边沿触发器分类比较多,常见的分为D边沿触发器,JK触发器,T触发器和T'触发器。这里我重点去讲的就是JK触发器和T触发器。至于D边沿触发器的相关效果跟上面的同步触发器是差不多一样的,唯一不同的是D边沿触发器在有效的脉冲信号是不会去进行空翻的。
(1)JK触发器
JK触发器是数字电路触发器中的一种基本电路单元。JK触发器具有置0、置1、保持和翻转功能。在各类集成触发器中,JK触发器的功能最为齐全。在实际应用中,它不仅有很强的通用性,而且能灵活地转换其他类型的触发器。由JK触发器可以构成D触发器和T触发器。
JK触发器是一种低电平有效的触发器。
电路结构:
JK触发器和触发器中最基本的RS触发器结构相似,其区别在于,RS触发器不允许R与S同时为1,而JK触发器允许J与K同时为1。当J与K同时变为1的同时,输出的值状态会反转。也就是说,原来是0的话,变成1;原来是1的话,变成0 。
真值表如下:
特征方程 : Q(n+1) = JQ(n)'+K'Q(n)
Q(n+1)是下一个状态,Q(n)是上一个状态
在数电实验中,JK触发器的功能芯片是74LS112芯片,下面我通过Quartus II 去对其电路进行仿真测试。
管脚图如下:
JK是表示设定的值
CLK是表示脉冲信号
~S和~R是表示初始值的设定
Quartus II 作出创建block文件,作出电路图,如下所示:
仿真结果如下:
(2)T触发器
T触发器是在数字电路中,凡在CP时钟脉冲控制下,根据输入信号T取值的不同,具有保持和翻转功能的触发器,即当T=0时能保持状态不变,当T=1时一定翻转的电路。
功能表:
特征方程: Q(n+1) = T Q(n) ' +T ' Q(n) = T⊕Q(n)
其中Q(n)为现态,Q(n+1)为次态
JK触发器的转换
(1)JK触发器转换为D触发器
JK触发器特征方程 : Q(n+1) = JQ(n)'+K'Q(n)
特征方程: Q(n+1) = D
其中Q(n)为现态,Q(n+1)为次态
根据上面两个触发器的特征方程,我们可以对JK触发器的特征方程去进行修改和限制,使得JK触发器的特征方程变为D触发器的特征方程,修改如下:
J=D
K=D'
Q(n+1) = JQ(n)'+K'Q(n) = DQ(n)'+DQ(n) = D
其中Q(n)为现态,Q(n+1)为次态
Quartus II 作出创建block文件,作出电路图,如下所示:
仿真结果如下:
实际电路板的连接图:
(2)JK触发器转换为T触发器
JK触发器特征方程 : Q(n+1) = JQ(n)'+K'Q(n)
T触发器特征方程: Q(n+1) = T Q(n) ' +T ' Q(n) = T⊕Q(n)
其中Q(n)为现态,Q(n+1)为次态
根据上面两个触发器的特征方程,我们可以对JK触发器的特征方程去进行修改和限制,使得JK触发器的特征方程变为T触发器的特征方程,修改如下:
J=K=T
Q(n+1) = JQ(n)'+K'Q(n) = TQ(n)'+T'Q(n) = T⊕Q(n)
其中Q(n)为现态,Q(n+1)为次态
Quartus II 作出创建block文件,作出电路图,如下所示:
仿真结果如下:
电路板连接图:
以上就是本次实验的内容,喜欢的给个关注吧!
分享一张壁纸: