CMOS觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)與工作原理

CMOS D觸發(fā)器足主-從結(jié)構(gòu)形式的一種邊沿觸發(fā)器，CMOS T型觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、計(jì)數(shù)單元、移位單元和各種時(shí)序電路都由其組成，因此儀以CMOS D觸發(fā)器為例進(jìn)行說明。

圖1是用CMOS傳輸門和反相器構(gòu)成的D觸發(fā)器，反相器G1、G2和傳輸門TG1、TG2組成了主觸發(fā)器，反相器G3、G4和傳輸門TG3、TG4組成了從觸發(fā)器。TG1和TG3分別為主觸發(fā)器和從觸發(fā)器的輸入控制門。反相器G5、G6對(duì)時(shí)鐘輸入信號(hào)CP進(jìn)行反相及緩沖，其輸出CP和CP′作為傳輸門的控制信號(hào)。根據(jù)CMOS傳輸門的工作原理和圖中控制信號(hào)的極性標(biāo)注可知，當(dāng)傳輸門TG1、TG4導(dǎo)通時(shí)，TG2、TG3截止;反之，當(dāng)TG1、TG4截止時(shí)，TG2、TG3導(dǎo)通。

當(dāng)CP′=0，CP′=1時(shí)，TG1導(dǎo)通，TG2截止，D端輸入信號(hào)送人主觸發(fā)器中，使Q′=D，Q′=D，但這時(shí)主觸發(fā)器尚未形成反饋連接，不能自行保持。Q′、Q′跟隨D端的狀態(tài)變化;同時(shí)，由于TG3截止，TG4導(dǎo)通，所以從觸發(fā)器形成反饋連接，維持原狀態(tài)不變，而且它與主觸發(fā)器的聯(lián)系被TG3切斷。

當(dāng)CP′的上升沿到達(dá)（即CP′跳變?yōu)?，CP′下降為0）時(shí)，TG1截止，TG2導(dǎo)通，切斷了D信號(hào)的輸入，由于G1的輸入電容存儲(chǔ)效應(yīng)，G1輸入端電壓不會(huì)立即消失，于是Q′、Q′在TG1截止前的狀態(tài)被保存下來;同時(shí)由于TG3導(dǎo)通、TG4截止，主觸發(fā)器的狀態(tài)通過TG3和G3送到了輸出端，使Q=Q′=D（CP上升沿到達(dá)時(shí)D的狀態(tài)），而Q=Q′=D。

在CP′=1，CP′=0期間，Q=Q′=D，Q=Q′=D的狀態(tài)一直不會(huì)改變，直到CP′下降沿到達(dá)時(shí)（即CP′跳變?yōu)?，CP′跳變?yōu)?），TG2、TG3又截止，TG1、TG4又導(dǎo)通，主觸發(fā)器又開始接收D端新數(shù)據(jù)，從觸發(fā)器維持已轉(zhuǎn)換后的狀態(tài)。

可見，這種觸發(fā)器的動(dòng)作特點(diǎn)是輸出端的狀態(tài)轉(zhuǎn)換發(fā)生在CP′的上升沿，而且觸發(fā)器所保持的狀態(tài)僅僅取決于CP′上升沿到達(dá)時(shí)的輸入狀態(tài)。正因?yàn)橛|發(fā)器輸出端狀態(tài)的轉(zhuǎn)換發(fā)生在CP′的上升沿（即CP的上升沿），所以這是一個(gè)CP上升沿觸發(fā)的邊沿觸發(fā)器，CP上升沿為有效觸發(fā)沿，或稱CP上升沿為有效沿（下降沿為無效沿）。若將四個(gè)傳輸門的控制信號(hào)CP′和CP′極性都換成相反的狀態(tài)，則CP下降沿為有效沿，而上升沿為無效沿。下面以CP上升沿為有效觸發(fā)沿進(jìn)行分析。

利用CMOS傳輸門的邊沿觸發(fā)器電路結(jié)構(gòu)及工作原理

1、電路結(jié)構(gòu)

2、工作原理

（1）CP=0， =1時(shí)：TG1導(dǎo)通，TG2截止，TG3截止，TG4導(dǎo)通

Q/隨D變化：

TG3截止，則：

從觸發(fā)器保持

（2）CP：0→1，TG1截止，TG2導(dǎo)通，TG3導(dǎo)通，TG4截止

由于G1的電荷存儲(chǔ)效應(yīng)，G1輸入端的電壓不會(huì)立刻消失，Q/在TG1切斷前的狀態(tài)得到保存。

即CP上升沿到達(dá)時(shí)D的狀態(tài)

3、動(dòng)作特點(diǎn)：

輸出端狀態(tài)的轉(zhuǎn)換發(fā)生在CP上升沿，觸發(fā)器所保存下來的狀態(tài)僅取決于CP上升沿到達(dá)時(shí)的輸入狀態(tài)。

輸入信號(hào)為單端D，所以也叫D觸發(fā)器

P199 ，帶異步置位、復(fù)位端的 CMOS 邊沿觸發(fā)器。