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数电研讨
1 触发器波形图
1.1 讨论
1.1.1 脉冲触发方式的动作特点
脉冲触发方式是一种触发器的触发方式，它是由两个电平触发器串联构成的，一个是主触发器，一个是从触发器，它们的时钟信号是互补的。脉冲触发方式的动作特点有以下几点：
- 触发器的翻转分两步进行
- 第一步是在时钟信号为有效电平期间，主触发器接收输入信号并改变状态，从触发器不动；
- 第二步是在时钟信号变为无效电平时，从触发器按照主触发器的状态翻转，输出端的状态变化也发生在这一时刻。
- 触发器的输出状态只可能在时钟信号的约定跳变（正跳变或负跳变）时刻改变一次（一次变化效应），不会出现空翻现象。
空翻就是指在时钟信号CP=1的时间间隔内，输出结果Q会随着激励信号比如R和S的变化而变化。
1.1.2 与电平和边沿触发方式的比较
| 触发方式 | 动作特点 | 优缺点 |
|---|---|---|
| 电平触发 | 在时钟信号为有效电平期间，输出状态随输入状态变化；在时钟信号为无效电平期间，输出状态保持不变。 | 优点：结构简单，易于实现。缺点：容易受到干扰，出现空翻现象，抗干扰能力差。 |
| 边沿触发 | 在时钟信号的约定跳变（正跳变或负跳变）时刻，输出状态根据输入状态改变；在其他时间，输出状态保持不变。 | 优点：抗干扰能力强，不会出现空翻现象，工作可靠性高。缺点：结构复杂，难以实现。 |
| 脉冲触发 | 在时钟信号为有效电平期间，主触发器接收输入信号并改变状态；在时钟信号为无效电平期间，从触发器按照主触发器的状态翻转，输出端的状态也在这一时刻改变。 | 优点：结构相对简单，抗干扰能力较强。缺点：比边沿触发更容易受到干扰，比电平触发更复杂。 |
1.2 示例
显然这是一个负边沿主从JK触发器，下降沿触发。电压波形图如下所示
此图使用WaveDrom绘制，代码如下
{signal: [
{name: 'CLK', wave: 'lhlhlhlhlhl'},
{name: 'J', wave: 'lh.l...h.l.',phase:0.5},
{name: 'K', wave: 'l..h.l.h...',phase:0.5},
{name: 'Q', wave: 'l.h.l.h.l..'},
{name: '!Q', wave: 'h.l.h.l.h..'}
]}
2 触发器状态图
2.1 讨论
分析由多个触发器构成的时序电路的一般步骤如下：
- 确定电路中各触发器的类型和触发方式，以及输入信号、输出信号和状态变量的数量和符号。
- 根据电路图，写出各触发器的激励信号与输入信号和状态变量的关系，即激励方程。
- 根据各触发器的特性表或特性方程，写出各触发器的次态与激励信号或现态的关系，即转换方程。
- 根据电路图，写出输出信号与输入信号和状态变量的关系，即输出方程。
- 根据激励方程、转换方程和输出方程，绘制状态转换图或编写状态转换表，并分析电路的功能和特性。
2.2 示例
- 图中为两个负边沿JK触发器，均为下降沿触发，输入信号为\(K_1,K_2,CLK\)，输出信号为\(Y，Q_2\)，状态变量有4个，分别是\(Q_1,Q_2,Q_3,Q_4\)
- 激励方程为
\[\begin{align}
Q_1&=CLK'\cdot (Q_2'Q_4+K_1'Q_2) \tag{2.1.a}
\\
Q_2&=CLK'\cdot (Q_2'Q_4+K_1'Q_2)\tag{2.1.b}
\end{align}\]
- 特征方程
\[\begin{align}
Q_1Q_3&=0 \tag{2.2.a} \\
Q_2Q_4&=0 \tag{2.2.b}
\end{align}
\]
jk负边沿触发器的特征表
3 触发器动态特性
4 存储器
5 存储器拓展
6 任意进制计数器
7 任意进制计数器
8 任意进制计数器
附录
参考文献
- 主从RS触发器的多次空翻现象怎么解释？ - 知乎. https://www.zhihu.com/question/355666762
- 第六章·时序逻辑电路 - 知乎 - 知乎专栏. https://zhuanlan.zhihu.com/p/548544807 访问时间 2023/4/27.
- 时序电路——DFF再理解 - 知乎 - 知乎专栏. https://zhuanlan.zhihu.com/p/372453668 访问时间 2023/4/27.