d觸發器工作原理邏輯圖六個與非門


用六個與非門構成D觸發器是一種常見的實現方式,下面從結構組成、工作過程、真值表輔助理解等方面詳細介紹其工作原理。
結構組成
用六個與非門構成的D觸發器電路通常包含主從兩部分結構,每部分各由三個與非門組成,這種結構實現了上升沿觸發的功能,其邏輯圖核心部分可理解為由兩個相互關聯的RS觸發器組成。
工作過程
正常工作階段(時鐘高電平)
主觸發器狀態:當時鐘信號CLK為高電平時,主觸發器的兩個輸入控制端會受到數據輸入D和其反相信號 的影響。假設D為1, 為0,在主觸發器中,由于與非門的邏輯特性,其中一個與非門的輸出會受到 的影響而變為1,進而使得主觸發器的輸出狀態根據D的值進行相應改變。但此時主觸發器的輸出并不會直接傳遞到從觸發器。
從觸發器狀態:從觸發器由于時鐘信號CLK為高電平,其輸入被鎖定,保持原來的狀態不變,即輸出Q和 維持之前的值。
時鐘上升沿觸發階段
主觸發器狀態鎖定:當CLK從低電平跳變到高電平的瞬間(上升沿),主觸發器完成對D端信號的采樣,并將其狀態鎖定。例如,若D為1,主觸發器的輸出狀態就確定為對應D = 1的狀態。
從觸發器狀態更新:隨后,當CLK保持高電平一段時間后開始下降,但在下降沿到來之前,從觸發器開始接收主觸發器鎖定的狀態。從觸發器根據主觸發器的輸出狀態,通過內部的與非門邏輯運算,更新自己的輸出Q和 。例如,若主觸發器輸出表明D = 1,從觸發器就會將Q置為1, 置為0。
時鐘低電平階段
主觸發器狀態不受影響:當CLK為低電平時,主觸發器的輸入控制端不再受D和 變化的影響,其狀態保持不變。
從觸發器狀態保持:從觸發器同樣由于時鐘信號CLK為低電平,輸出狀態被鎖定,維持之前在時鐘上升沿后更新的狀態,直到下一個時鐘上升沿到來。
真值表輔助理解
CLK | D | 主觸發器狀態(示意) | 從觸發器輸出Q(下一狀態) | (下一狀態) |
---|---|---|---|---|
0 | × | 保持原狀態 | 保持原狀態 | 保持原狀態 |
↑ | 0 | 根據D = 0改變 | 0 | 1 |
↑ | 1 | 根據D = 1改變 | 1 | 0 |
1 | × | 狀態鎖定 | 保持上升沿后的狀態 | 保持上升沿后的狀態 |
↓ | × | 無影響 | 保持原狀態 | 保持原狀態 |
CLK = 0:無論D為何值,主觸發器和從觸發器都保持原來的狀態,因為時鐘信號低電平時,與非門的輸入被鎖定,不響應D的變化。
CLK上升沿(↑):主觸發器根據D的值改變狀態,若D = 0,主觸發器輸出會使從觸發器在后續更新為Q = 0, = 1;若D = 1,主觸發器輸出會使從觸發器更新為Q = 1, = 0。
CLK = 1:主觸發器狀態鎖定,從觸發器保持上升沿后更新的狀態,不受D變化的影響。
CLK下降沿(↓):主觸發器和從觸發器狀態均保持不變,等待下一個上升沿的到來。
異步控制功能(若有)
雖然基本六個與非門構成的D觸發器可能不包含異步控制端,但在實際應用中,可以通過在主從觸發器的適當位置添加額外的與非門來實現異步置位和復位功能。例如,添加一個異步置位端
和一個異步復位端 ,當 為低電平時,無論時鐘和D的狀態如何,輸出Q會被強制置為1;當 為低電平時,輸出Q會被強制置為0。總結
用六個與非門構成的D觸發器通過主從結構實現了上升沿觸發的功能,其工作原理基于與非門的邏輯運算和時鐘信號的控制。真值表清晰地展示了在不同時鐘和輸入條件下,觸發器輸出狀態的變化規律,有助于深入理解其工作過程。
責任編輯:Pan
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