
一、D触发原理
D触发器(data flip-flop)又称维持块边沿D触发器,由六个与非门组成,其电路图和逻辑符号如下图所示。G1和G2构成基本RS触发器,G3和G4构成时钟控制电路,G5和G6构成数据输入电路。
二、D触发器原理-时钟控制D触发器
在分析保持阻塞沿D触发器的工作原理之前,我们先来看看R0的复位功能和S0的置位功能是如何实现的。
电路中的R0和S0端分别完成复位功能和置位功能,均为低电平有效,即当R0=0,S0=1时,无论输入数据D处于什么状态,其输出端都是Q0=0,Q0不=1,即触发器清零;而当R0=1、S0=0时,无论输入数据D处于什么状态,其输出端都是Q0=1,Q0不=0,即触发器置1。由于R0和S0分别是直接复位端和置位端,所以在分析D触发器的工作原理时都将其视为高电平,以保证电路工作不会受到影响。具体工作原理如下:
(1)当,G2输出为1,即;同时,的低电平到达G6的输入端,使G6的输出端为1,G5的输出端为0,G3的输出端为1。此时G1的三个输入都是高电平,导致其输出端为低电平,即Q=0。重置触发器的功能完成。
(2)当,G1的输出为1,即Q=1;同时,的低电平到达G5的输入端,使G5的输出端为1;当CP=1时,G3的输出端为0,G4的输出端为1。此时G2的三个输入都为高,导致其夏促段的电平较低,即。设置触发器的功能完成。
三、D触发器原理-边沿d触发器
根据上述对钟控触发器的分析,可以看出R0的复位功能和S0的置位功能与CP信号无关,在低电平时都有效,而当R0和S0处于高电平时,输出端的状态取决于输入端D,其工作原理如下:
(1)在D=0的前提下,G6的输出为1。当CP=0时,G3、G4的G4输出端均为1,G5输出端为0,这样G3输出端始终为1,保持不变;当CP从0变为1时,G3保持输出端为1,G4保持输出端为0,这就导致了,G4的输出端接G6的输入端,这样G6的输出端始终为1,D变化时也保持不变。因此,G4到G6的连线称为置零维护线,G3到G4的连线称为置零阻断线。
(2)在D=1的前提下,当CP=0时,G3、G4的输出端均为1,G6的输出端为0,这样G4、G5的输出端始终为1,保持不变;当CP从0变为1时,G3的输出变为0,导致,G3的输出接G5的输入,这样G5的输出始终为1,D变化时保持不变。因此,从G3到G5的连接线称为set 1维护线,从G5到G6的连接线称为set 1闭塞线。
根据以上分析,边沿触发器的特征方程为。由于维持阻塞的结构,当时钟信号CP的上升沿到来时,D的数据被送到输出端,具有边沿触发的特点,而在CP信号上升沿之后,即使D的数据发生变化,输出端也不会发生变化。
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