邊沿觸發器,指的是接收時鐘脈沖CP 的某一約定跳變(正跳變或負跳變)來到時的輸入數據。在CP=l 及CP=0 期間以及CP非約定跳變到來時,觸發器不接收數據的觸發器。
具有下列特點的觸發器稱為邊沿觸發方式觸發器,簡稱邊沿觸發器。觸發器接收的是時鐘脈沖CP 的某一約定跳變(正跳變或負跳變)來到時的輸入數據。在CP=l 及CP=0 期間以及CP非約定跳變到來時,觸發器不接收數據。常用的正邊沿觸發器是D 觸發器,圖2.5 給出了它的邏輯圖及典型波形圖。
邊沿觸發器和電位觸發器的不同在于:
電位觸發器在 E=1 期間來到的數據會立刻被接收。但對于邊沿觸發器,在CP=1 期間來到的數據,必須“延遲”到該CP=1 過后的下一個CP 邊沿來到時才被接收。因此邊沿觸發器又稱延遲型觸發器。邊沿觸發器在CP 正跳變(對正邊沿觸發器)以外期間出現在D 端的數據變化和干擾不會被接收,因此有很強的抗數據端干擾的能力而被廣泛應用,它除用來組成寄存器外,還可用來組成計數器和移位寄存器等。
至于電位觸發器。只要 Z 為約定電平,數據來到后就可立即被接收,它不需像邊沿觸發器那樣保持到約定控制信號跳變來到才被接收。
什么是邊沿觸發
邊沿觸發,就是有高電平向低電平轉換,或者翻過來轉換,這個轉換過程觸發一個動作。
電平觸發,就是只有高電平(或者低電平)的時候才做指定的事。
邊沿D 觸發器介紹
邊沿D觸發器也稱為維持-阻塞邊沿D觸發器。
負跳沿觸發的主從觸發器工作時,必須在正跳沿前加入輸入信號。如果在CP 高電平期間輸入端出現干擾信號,那么就有可能使觸發器的狀態出錯。而邊沿觸發器允許在CP 觸發沿來到前一瞬間加入輸入信號。這樣,輸入端受干擾的時間大大縮短,受干擾的可能性就降低了。邊沿D觸發器也稱為維持-阻塞邊沿D觸發器。
電路結構 : 該觸發器由6個與非門組成,其中G1和G2構成基本RS觸發器。
圖1 邊沿D 觸發器的邏輯圖和邏輯符號
工作原理:SD 和RD 接至基本RS 觸發器的輸入端,它們分別是預置和清零端,低電平有效。當SD=0且RD=1時,不論輸入端D為何種狀態,都會使Q=1,Q=0,即觸發器置1;當SD=1且RD=0時,觸發器的狀態為0,SD和RD通常又稱為直接置1和置0端。我們設它們均已加入了高電平,不影響電路的工作。工作過程如下:
1.CP=0時,與非門G3和G4封鎖,其輸出Q3=Q4=1,觸發器的狀態不變。同時,由于Q3至Q5和Q4至Q6的反饋信號將這兩個門打開,因此可接收輸入信號D,Q5=D,Q6=Q5=D。
2.當CP由0變1時觸發器翻轉。這時G3和G4打開,它們的輸入Q3和Q4的狀態由G5和G6的輸出狀態決定。Q3=Q5=D,Q4=Q6=D。由基本RS觸發器的邏輯功能可知,Q=D。
3.觸發器翻轉后,在CP=1時輸入信號被封鎖。這是因為G3和G4打開后,它們的輸出Q3和Q4的狀態是互補的,即必定有一個是0,若Q3為0,則經G3輸出至G5輸入的反饋線將G5封鎖,即封鎖了D通往基本RS 觸發器的路徑;該反饋線起到了使觸發器維持在0狀態和阻止觸發器變為1狀態的作用,故該反饋線稱為置0維持線,置1阻塞線。Q4為0時,將G3和G6封鎖,D端通往基本RS觸發器的路徑也被封鎖。Q4輸出端至G6反饋線起到使觸發器維持在1狀態的作用,稱作置1維持線;Q4輸出至G3輸入的反饋線起到阻止觸發器置0的作用,稱為置0阻塞線。因此,該觸發器常稱為維持-阻塞觸發器。
總之,該觸發器是在CP正跳沿前接受輸入信號,正跳沿時觸發翻轉,正跳沿后輸入即被封鎖,三步都是在正跳沿后完成,所以有邊沿觸發器之稱。與主從觸發器相比,同工藝的邊沿觸發器有更強的抗干擾能力和更高的工作速度。
功能描述: 1.狀態轉移真值表
表1 邊沿D觸發器的狀態轉移真值表
2.特征方程 Qn+1=D
3.狀態轉移圖
4.工作波形圖(如圖3)
脈沖特性:1.建立時間:由圖4維持阻塞觸發器的電路可見,由于CP信號是加到門G3和G4上的,因而在CP上升沿到達之前門G5和G6輸出端的狀態必須穩定地建立起來。輸入信號到達D端以后,要經過一級門電路的傳輸延遲時間G5的輸出狀態才能建立起來,而G6的輸出狀態需要經過兩級門電路的傳輸延遲時間才能建立,因此D端的輸入信號必須先于CP的上升沿到達,而且建立時間應滿足: tset≥2tpd。
2.保持時間:由圖4可知,為實現邊沿觸發,應保證CP=1期間門G6的輸出狀態不變,不受D端狀態變化的影響。為此,在D=0的情況下,當CP上升沿到達以后還要等門G4輸出的低電平返回到門G6的輸入端以后,D端的低電平才允許改變。因此輸入低電平信號的保持時間為tHL≥tpd。在 D=1的情況下,由于CP上升沿到達后G3的輸出將G4封鎖,所以不要求輸入信號繼續保持不變,故輸入高電平信號的保持時間tHH=0。
3.傳輸延遲時間:由圖3不難推算出,從CP上升沿到達時開始計算,輸出由高電平變為低電平的傳輸延遲時間tPHL和由低電平變為高電平的傳輸延遲時間tPLH分別是:tPHL=3tpd tPLH=2tpd
4.最高時鐘頻率:為保證由門G1~G4組成的同步RS觸發器能可靠地翻轉,CP高電平的持續時間應大于 tPHL,所以時鐘信號高電平的寬度tWH應大于tPHL。而為了在下一個CP上升沿到達之前確保門G5和G6新的輸出 電平得以穩定地建立,CP低電平的持續時間不應小于門G4的傳輸延遲時間和tset之和,即時鐘信號低電平的寬度tWL≥tset+tpd,因此得到:
最后說明一點,在實際集成觸發器中,每個門傳輸時間是不同的,并且作了不同形式的簡化,因此上面討論的結果只是一些定性的物理概念。其真實參數由實驗測定。
集成觸發器: 集成D觸發器的定型產品種類比較多,這里介紹雙D觸發器74HC74,實際上,74型號的產品種類較多,比如還有7474、74H74等。
通過圖7.8.5中的邏輯符號和D觸發器74HC74的邏輯功能表我們可以看出,
HC74是帶有預置、清零輸入,上跳沿觸發的邊沿觸發器。
綜上所述,對邊沿D觸發器歸納為以下幾點:
1.邊沿D觸發器具有接收并記憶信號的功能,又稱為鎖存器;
2.邊沿D觸發器屬于脈沖觸發方式;
3.邊沿D觸發器不存在約束條件和一次變化現象,抗干擾性能好,工作速度快。
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