概述
文章目录
- 基本RS-FF
- 与非门构成的RS-FF
- 或非门构成的RS-FF
- 同步FF/时钟FF
- 同步RS-FF
- 同步D-FF
- 同步JK-FF
- 同步T-FF
- 同步触发器的缺点
- 主从触发器
- 主从RS-FF
- 主从JK-FF
- 主从D-FF
- 题型十:根据输入曲线画输出曲线
- 主从T-FF
- 主从触发器的问题
- 正边沿触发器
- 正边沿触发D-FF(维持阻塞D-FF)
- 正边沿触发JK-FF
- 正边沿触发T-FF
- 触发器的应用
- 分频电路
- 消除噪声电路
- 触发器的分类
组合逻辑电路的基本单元是逻辑门,其并没有记忆功能。
而时序逻辑的额基本单元是触发器FF,其具备了记忆功能。
其能够存储一位二进制信息,也被称为锁存器。
我们规定 Q Q Q是触发器的状态。
基本RS-FF
与非门构成的RS-FF
输入是低有效的,所以说当输入0的时候,对应输入端的功能生效。
其特征方程,或者说状态方程,也就是状态与输入的关系可以通过真值表求出。
或非门构成的RS-FF
R和S与Q的对应关系交叉了。同时变为了高有效。但是彼此之间的作用还是没变的。
同步FF/时钟FF
同步FF只有在同步信号到达时才按输入信号改变状态。
同步RS-FF
采用与非门构成的RS-FF。
时钟RS-FF的缺点在于存在不确定状态。
在CLK=1时,同步RS-FF存在四个状态,当CLK=0时,相当于保持。
同步D-FF
也就是说,同步D-FF只存在不同的输入,不存在相同的输入,而状态的保持通过CLK来控制。
同步JK-FF
S
=
J
Q
ˉ
n
,
R
=
K
Q
n
S=Jbar{Q}^n,R=KQ^n
S=JQˉn,R=KQn
于是,根据同步RS-FF,有
Q
n
+
1
=
S
+
R
ˉ
Q
n
=
J
Q
n
ˉ
+
K
ˉ
Q
n
Q^{n+1}=S+bar{R}Q^n=Jbar{Q^n}+bar{K}Q^n
Qn+1=S+RˉQn=JQnˉ+KˉQn
激励表描述了状态发生变化时,输入是什么,等价于状态图。
同步T-FF
将JK触发器的J和K相连,转化为T输入。
同步触发器的缺点
在CLK=1期间,FF处于触发状态,
Q
n
+
1
Q^{n+1}
Qn+1随着输入信号
R
,
S
,
D
,
J
,
K
,
T
R,S,D,J,K,T
R,S,D,J,K,T的变化而变化,出现
空翻现象:一个CLK周期内,
Q
Q
Q端只能变化一次,变化一次以上称为触发器的空翻。
就是说,只要时钟信号为1,输出会受到毛刺影响,一直在改变。
主从触发器
为了避免空翻,只要让输出的改变只取决于一个时刻即可,这也是主从触发器的思想。
主从触发器分为主触发器和从触发器,前者在CLK=1时工作,后者在CLK=0时工作,由于输入是从主触发器传入,所以显得输出是在下降沿触发。
主从RS-FF
主从SR-FF的结构就是两个同步SR-FF结合在一起,但分别输入两个相反的时钟信号。
其符号也与同步RS-FF相似,只是上面的符号变了。
特征方程为
Q
n
+
1
=
S
+
R
ˉ
Q
n
Q^{n+1}=S+bar{R}Q^n
Qn+1=S+RˉQn
主从JK-FF
输出在主触发器的输入处交叉。
特征方程为 Q n + 1 = S Q ˉ n + K ˉ Q n Q^{n+1}=Sbar{Q}^n+bar{K}Q^n Qn+1=SQˉn+KˉQn
主从D-FF
R ˉ D , R ˉ D bar{R}_D,bar{R}_D RˉD,RˉD分别代表着直接置位端和直接复位端,有着最高的优先级。
主从D-FF是主从JK-FF衍生而来。
题型十:根据输入曲线画输出曲线
画主从触发器曲线的核心要义是只关注下降沿前一时刻的信号。
一般不考虑一次变化现象。
对于画图来说,正边沿触发也好,负边沿触发也好,只用在乎前一瞬间的状态即可,不用管缺点。
前一瞬间的D是1,但是前一瞬间的复位端是0啊!。
- 明确输入;
- 有必要的话画出输入波形;
- D、JK、T都直接按公式画就行。
后者对前者有影响,于是走一段画一段;
首先确定是上升沿还是下降沿。
在边沿处,关注:
- 输入
- 复位端、置位端。
在边沿内,关注:复位端、置位端。
主从T-FF
主从触发器的问题
CLK=1期间,输入信号(J、K、T)不允许变化,否则会出现"一次变化"现象,使得FF输出状态不能反映CLK在下降沿瞬间,J、K端的状态,破坏了逻辑关系。(J和K总计只变化一次的话其实没影响,但还是不允许变化)
所以说,主从FF只适用于在CLK信号很窄的情况。
这个问题的意思就是,JK-FF和T-FF的特征方程可知,该时刻(第 n + 1 n+1 n+1个下降沿)的状态和上一时刻(第 n n n个下降沿)的状态有关,但是吧,在CLK=1期间,状态发生变化的话,这个 Q n Q^n Qn就可能不能再是第 n n n个下降沿时的状态了。
正边沿触发器
主从触发器出现一次变化现象的本质原因,还是因为在存入状态(CLK=1)时,有毛刺,输入对状态造成多次影响,存了好几次状态,导致锁住的状态和当时的输入对不上号。所以说,接下来的解决方案都是迫使输入只能存一次状态。
正边沿触发D-FF(维持阻塞D-FF)
正边沿触发JK-FF
具体结构可以不联想主从JK-FF,只要记住它是正边沿触发的,且不存在空翻即可。
正边沿触发T-FF
触发器的应用
分频电路
正边沿T触发器与时钟信号可以组建起二分频电路。
因为只在正边沿时触发一次,所以说,周期变为了原来的两倍。
消除噪声电路
当一个开关闭合时,在开关完全闭合之前的几毫秒时间内,有时会发生金属接触点之间的碰撞和跳动,然后逻辑在0、1之间疯狂切换。
可以使用基本RS-FF,开关闭合时,输入为01,输出为高电平,跳开时,输出为11,保持。
触发器的分类
按工作状态分:
- 双稳态触发器;
- 单稳态触发器;
- 无稳态触发器。
按结构分:
- 基本RS触发器;
- 同步触发器;
- 主从触发器;
- 边沿触发器。
按逻辑功能分:
- RS触发器;
- JK触发器;
- D触发器;
- T和T‘触发器
最后
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