【原創】初學者實用:數電和FPGA中常用觸發器的介紹
發布時間:2014-04-09 責任編輯:xiongjianhua
1、關於觸發器的分類
(1)、按晶體管性質分,可以分為BJT集成電路觸發器和MOS型集成電路觸發器。
(2)、按工作方式分,可分為異步工作方式和同步工作方式,異步工作方式也就是不受時鍾控製,像基本RS觸發器,同步方式就是受時鍾控製,稱為時鍾觸發器。
(3)、按結構方式分,可分為維持阻塞觸發器,延邊觸發器,主從觸發器等。
(4)、按邏輯功能分,可分為RS觸發器,JK觸發器,D觸發器,T觸發器,T''''觸發器等。
2、關於觸發器的邏輯功能
觸發器總體來說有四種功能:分別是置“0”、置“1”、保持、翻轉。前兩個不說了,就是高低電平,保持就是維持原狀態不變,翻轉就是從原狀態變為他的反狀態。
3、基本RS觸發器

這是基本RS觸發器原理圖,把兩個與非門G1、G2的輸入、輸出端交叉連接,即可構成基本RS觸發器,其邏輯電路如上圖所示。它有兩個輸入端R、S和兩個輸出端Q、Q非。
(1)、關於負脈衝和低電平
所suo謂wei負fu脈mai衝chong呢ne,就jiu是shi一yi個ge信xin號hao從cong高gao電dian平ping置zhi為wei低di電dian平ping,然ran後hou延yan遲chi一yi段duan時shi間jian後hou再zai置zhi為wei高gao電dian平ping的de過guo程cheng,就jiu像xiang上shang圖tu所suo示shi的de脈mai衝chong。而er低di電dian平ping就jiu沒mei有you返fan回hui高gao電dian平ping的de過guo程cheng。
(2)、關於Q端
我們知道不管是置“1”端還是置“0”端,操作的都是Q端,間接操作Q非端,Rd非端和Sd非端都是控製Q端,即Sd非端一個負脈衝,Q端置“1”,Q端如果原狀態就是“1”,則加一個負脈衝後原狀態不改變。Rd非端一個負脈衝,Q端置“0”,Q端如果原狀態就是“1”,則加一個負脈衝後原狀態不改變。
(3)、兩個端口都加負脈衝的情況下
按理說兩個端口是不允許同時加負脈衝的,因為一旦兩端同時加負脈衝,則兩個輸出端就都為“1”,這zhe樣yang與yu我wo們men認ren為wei的de兩liang個ge輸shu出chu端duan的de值zhi互hu為wei反fan變bian量liang的de原yuan則ze就jiu相xiang違wei背bei了le,但dan是shi在zai畫hua時shi序xu圖tu的de時shi候hou,可ke以yi將jiang兩liang個ge輸shu出chu端duan同tong畫hua為wei高gao電dian平ping。重zhong點dian是shi,當dang兩liang個ge輸shu入ru端duan都dou為wei低di電dian平ping的de時shi候hou,再zai把ba它ta們men扳ban回hui高gao電dian平ping時shi,這zhe時shi候hou輸shu出chu端duan就jiu會hui有you兩liang種zhong結jie果guo,具ju體ti是shi哪na種zhong結jie果guo,這zhe要yao取qu決jue於yu兩liang個ge門men電dian路lu的de運yun轉zhuan速su度du問wen題ti了le。下xia麵mian是shiRS觸發器的時序圖

下麵是基本RS觸發器的真值表

4、同步RS觸發器
同步RS觸發器是在基本RS觸發器的基礎上加了兩個與非門,CP是時鍾。

當CP為“0”時,下麵兩個門電路相當於被封死,這時第一級門電路的輸出端就都為"1",即保持狀態。當CP為“1”時,門電路被打開,第一級門電路的輸出端分別為Rd非和Sd非,這就和剛才的基本RS觸發器一樣了。
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5、JK觸發器
JK觸(chu)發(fa)器(qi)的(de)內(nei)部(bu)原(yuan)理(li)相(xiang)對(dui)比(bi)較(jiao)複(fu)雜(za),對(dui)於(yu)初(chu)學(xue)者(zhe)來(lai)說(shuo),直(zhi)接(jie)記(ji)住(zhu)他(ta)的(de)功(gong)能(neng)就(jiu)可(ke)以(yi)了(le),這(zhe)樣(yang)不(bu)至(zhi)於(yu)越(yue)學(xue)越(yue)迷(mi)糊(hu),當(dang)然(ran)有(you)條(tiao)件(jian)的(de)朋(peng)友(you)也(ye)可(ke)以(yi)自(zi)己(ji)去(qu)弄(nong)明(ming)白(bai)其(qi)中(zhong)的(de)原(yuan)理(li)。

這是JK觸發器的邏輯符號,其中C1代表時鍾,左邊那個箭頭代表負脈衝有效,也就是說隻有在時鍾負脈衝來臨的時候Q端才會發生變化(同步工作的情況,異步除外),R,S端為強製置“0”、“1”端,這兩個端口不受時鍾控製,可以強迫置位,R端負脈衝置“0”,S端負脈衝置“1”,J、K端為信號端。
這張是JK觸發器真值表,可以看出當R、S端都為“1”的情況下,信號端的J、K才會發揮作用,從上到下依次是“保持”、置“0”、置“1”、翻轉。

這樣就可以得到JK觸發器的特性表,有了這個表,我們就可以寫出他的特性方程
![]()
即

這是時序圖,注意Q端隻在時鍾下降沿出變化。
6、D觸發器

這是D觸發器的邏輯符號,注意時鍾是高電平有效,R、S端是強迫置位端,D為信號端。
D觸發器比較簡單,真值表見下圖

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7、T觸發器

真值表

8、T’觸發器

特性方程

T’觸發器的重要應用,可以用作分頻。
綜上所述,上麵簡單地介紹了與FPGA有關的觸發器的分類及各觸發器的邏輯原理圖、時序圖、真值表。這些隻是個人的看法與簡便的總結,希望對大家有所幫助,同時,也希望大家指出其中的不足及提出好的建議。
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