電子技術(shù)基礎(chǔ) 數(shù)字部分(第六版) ：ch05-4 觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理

1、5.4 觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理5.4.1 主從主從D觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理5.4.2 典型主從典型主從D觸發(fā)器集成電路觸發(fā)器集成電路5.4.4 其他電路結(jié)構(gòu)的觸發(fā)器其他電路結(jié)構(gòu)的觸發(fā)器5.4.3 主從主從D觸發(fā)器的動態(tài)特性觸發(fā)器的動態(tài)特性 E 5.4 觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理1. 鎖存器與觸發(fā)器鎖存器與觸發(fā)器 CP CP 鎖存器在鎖存器在E的高的高(低低)電平期間電平期間對信號敏感對信號敏感觸發(fā)器在觸發(fā)器在CP的上升沿的上升沿(下降下降沿沿)對信號敏感對信號敏感在在VerilogHDL中對中對鎖存器與鎖存器

2、與觸發(fā)器的描述語句是不同的觸發(fā)器的描述語句是不同的 E 5.4 觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理 CP C C TG2 TG1 Q C C C D C 主鎖存器 TG4 TG3 Q Q C C C C 從鎖存器 Q G1 G4 G3 G2 主鎖存器與從鎖存器結(jié)主鎖存器與從鎖存器結(jié)構(gòu)相同構(gòu)相同1. 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)5.4.1 主從主從D觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理TG1和和TG4的工作狀態(tài)相同的工作狀態(tài)相同TG2和和TG3的工作狀態(tài)相同的工作狀態(tài)相同2. 工作原理工作原理TG1導(dǎo)通，導(dǎo)通，TG2斷開斷開輸入信號輸入信號D 送入主鎖存器。送入主鎖存器。T

3、G3斷開，斷開，TG4導(dǎo)通導(dǎo)通從鎖存器維持在原來的狀態(tài)不變。從鎖存器維持在原來的狀態(tài)不變。 (1) CP=0時時: TG2 TG1 Q C C C D C 主鎖存器 TG4 TG3 Q Q C C C C 從鎖存器 Q G1 G4 G3 G2 C =1，C=0，Q 跟隨跟隨D端的狀態(tài)變化，使端的狀態(tài)變化，使Q =D。 CP C C 2. 工作原理工作原理(2) CP由由0跳變到跳變到1 : TG2 TG1 Q C C C D C 主鎖存器 TG4 TG3 Q Q C C C C 從鎖存器 Q G1 G4 G3 G2 C =0，C=1， CP C C 觸發(fā)器的狀態(tài)僅僅取決于觸發(fā)器的狀態(tài)僅僅取決于

4、CP信號上升沿到達(dá)前瞬間的信號上升沿到達(dá)前瞬間的D信號信號 TG3導(dǎo)通，導(dǎo)通，TG4斷開斷開從鎖存器從鎖存器Q 的的信號送信號送Q端。端。TG1斷開，斷開，TG2導(dǎo)通導(dǎo)通輸入信號輸入信號D 不能送入主鎖存器。不能送入主鎖存器。主鎖存器主鎖存器維持原態(tài)不變。維持原態(tài)不變。 5.4.2 典型主從典型主從D觸發(fā)器集成電路觸發(fā)器集成電路 74HC/HCT74 中中D觸發(fā)器的邏輯圖觸發(fā)器的邏輯圖 74HC/HCT74的功能表的功能表DSQDSDR1nQLHHHHHLLHHQn+1DCPHHLLHLLHLHHLQDCP輸輸 出出輸輸 入入DR S C1 1D R S C2 2D R 1SD 1RD 1CP

5、 1D 1Q 1Q 2SD 2RD 2CP 2D 2Q 2Q 國標(biāo)邏輯符號國標(biāo)邏輯符號74HC/HCT74的邏輯符號和功能表的邏輯符號和功能表具有直接置具有直接置1、直接置、直接置0，正邊沿觸發(fā)的，正邊沿觸發(fā)的D功能功能觸發(fā)器觸發(fā)器 D Q tSU tH tW tPLH CP tPHL Tcmin Q tPHL tPLH 5.4.3 主從主從D觸發(fā)器的動態(tài)特性觸發(fā)器的動態(tài)特性 C1 1D Q Q D C 動態(tài)特性反映其觸發(fā)器對輸入信號和時鐘信號間的時間要求，動態(tài)特性反映其觸發(fā)器對輸入信號和時鐘信號間的時間要求，以及輸出狀態(tài)對時鐘信號響應(yīng)的延遲時間。以及輸出狀態(tài)對時鐘信號響應(yīng)的延遲時間。 建立時

6、間建立時間保持時間保持時間脈沖寬度脈沖寬度傳輸延時時間傳輸延時時間傳輸延時時間傳輸延時時間保持時間保持時間tH ：保證：保證D狀態(tài)可靠地傳送到狀態(tài)可靠地傳送到Q建立時間建立時間tSU ：保證與保證與D 相關(guān)的電路建立起穩(wěn)定的狀態(tài)，使觸相關(guān)的電路建立起穩(wěn)定的狀態(tài)，使觸發(fā)器狀態(tài)發(fā)器狀態(tài)得到正確的轉(zhuǎn)換。得到正確的轉(zhuǎn)換。最高觸發(fā)頻率最高觸發(fā)頻率fcmax ：觸發(fā)器內(nèi)部都要完成一系列動作，需要：觸發(fā)器內(nèi)部都要完成一系列動作，需要一定的時間延遲，所以對于一定的時間延遲，所以對于CP最高工作頻率有一個限制。最高工作頻率有一個限制。觸發(fā)脈沖寬度觸發(fā)脈沖寬度tW ：保證內(nèi)部各門正確翻轉(zhuǎn)。：保證內(nèi)部各門正確翻轉(zhuǎn)。

7、傳輸延遲時間傳輸延遲時間tPLH和和tPHL ：時鐘脈沖：時鐘脈沖CP上升沿至輸出端新狀態(tài)上升沿至輸出端新狀態(tài)穩(wěn)定建立起來的時間穩(wěn)定建立起來的時間5.4.4 其他電路結(jié)構(gòu)的觸發(fā)器其他電路結(jié)構(gòu)的觸發(fā)器1. 1. 維持阻塞觸發(fā)器維持阻塞觸發(fā)器 置置0維持線維持線響應(yīng)輸入響應(yīng)輸入D和和CP信號信號根據(jù)根據(jù) 確定確定觸發(fā)器的狀態(tài)觸發(fā)器的狀態(tài) RS Q1 Q2 Q3 Q4 G1 CP G2 G3 G5 G4 D G6 Q Q S R G1 CP D G2 G3 G5 G4 D G6 Q Q S R 1 1 D 0 4 CP = 0 2、工作原理工作原理 Qn+1=QnD 信號進(jìn)入觸發(fā)器信號進(jìn)入觸發(fā)器, ,為狀態(tài)刷新作好準(zhǔn)備為狀態(tài)刷新作好準(zhǔn)備Q1 = DQ4= DD信號存于信號存于Q44 當(dāng)當(dāng)CP 由由0 跳變?yōu)樘優(yōu)?DQn 1在在CP脈沖的上升沿，觸法器按此前脈沖的上升沿，觸法器按此前的的D信號刷新信號刷新 G1 CP D G2 G3 G5 G4 D G6 Q Q S R D D D 1 0 1 0 0 當(dāng)當(dāng)CP =1在在CP脈沖的上升沿到來瞬間使觸發(fā)器的狀態(tài)變化脈沖