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D觸發(fā)器,D觸發(fā)器是什么意思

2010年03月08日 13:53 www.socialnewsupdate.com 作者:本站 用戶評論(0
關(guān)鍵字:D觸發(fā)器(47045)

D觸發(fā)器,D觸發(fā)器是什么意思


  邊沿D 觸發(fā)器:
  電平觸發(fā)的主從觸發(fā)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(xiàn)干擾信號,那么就有可能使觸發(fā)器的狀態(tài)出錯。而邊沿觸發(fā)器允許在CP 觸發(fā)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(fā)器也稱為維持-阻塞邊沿D觸發(fā)器。
  電路結(jié)構(gòu): 該觸發(fā)器由6個與非門組成,其中G1和G2構(gòu)成基本RS觸發(fā)器。


  工作原理:
  SD 和RD 接至基本RS 觸發(fā)器的輸入端,它們分別是預(yù)置和清零端,低電平有效。當(dāng)SD=0且RD=1時,不論輸入端D為何種狀態(tài),都會使Q=1,Q非=0,即觸發(fā)器置1;當(dāng)SD=1且RD=0時,觸發(fā)器的狀態(tài)為0,SD和RD通常又稱為直接置1和置0端。我們設(shè)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(fā)器的狀態(tài)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非,Q6=Q5非=D。
  2.當(dāng)CP由0變1時觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)。這時G3和G4打開,它們的輸入Q3和Q4的狀態(tài)由G5和G6的輸出狀態(tài)決定。Q3=Q5非=D,Q4=Q6非=D非。由基本RS觸發(fā)器的邏輯功能可知,Q=Q3=D。
  3.觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)后,在CP=1時輸入信號被封鎖。這是因?yàn)镚3和G4打開后,它們的輸出Q3和Q4的狀態(tài)是互補(bǔ)的,即必定有一個是0,若Q3為0,則經(jīng)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(fā)器的路徑;該反饋線起到了使觸發(fā)器維持在0狀態(tài)和阻止觸發(fā)器變?yōu)?狀態(tài)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(fā)器的路徑也被封鎖。Q4輸出端至G6反饋線起到使觸發(fā)器維持在1狀態(tài)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(fā)器置0的作用,稱為置0阻塞線。因此,該觸發(fā)器常稱為維持-阻塞觸發(fā)器??傊撚|發(fā)器是在CP正跳沿前接受輸入信號,正跳沿時觸發(fā)翻轉(zhuǎn),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(fā)器之稱。與主從觸發(fā)器相比,同工藝的邊沿觸發(fā)器有更強(qiáng)的抗干擾能力和更高的工作速度。功能描述
  1.特征表
  
  2.特征方程 Qn+1=D
  3.時序圖


  
  脈沖特性:
  1.建立時間:由圖7.8.4維持阻塞觸發(fā)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(dá)之前門G5和G6輸出端的狀態(tài)必須穩(wěn)定地建立起來。輸入信號到達(dá)D端以后,要經(jīng)過一級門電路的傳輸延遲時間G5的輸出狀態(tài)才能建立起來,而G6的輸出狀態(tài)需要經(jīng)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(dá),而且建立時間應(yīng)滿足: tset≥2tpd。
  2.保持時間:由圖7.8.1可知,為實(shí)現(xiàn)邊沿觸發(fā),應(yīng)保證CP=1期間門G5的輸出狀態(tài)不變,不受D端狀態(tài)變化的影響。為此,在D=0的情況下,當(dāng)CP上升沿到達(dá)以后還要等門G3輸出的低電平返回到門G5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(dá)后G4的輸出將G3封鎖,所以不要求輸入信號繼續(xù)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7.8.3不難推算出,從CP上升沿到達(dá)時開始計(jì)算,輸出由高電平變?yōu)榈碗娖降膫鬏斞舆t時間tPHL和由低電平變?yōu)楦唠娖降膫鬏斞舆t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(fā)器能可靠地翻轉(zhuǎn),CP高電平的持續(xù)時間應(yīng)大于 tPHL,所以時鐘信號高電平的寬度tWH應(yīng)大于tPHL。而為了在下一個CP上升沿到達(dá)之前確保門G5和G6新的輸出電平得以穩(wěn)定地建立,CP低電平的持續(xù)時間不應(yīng)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(diǎn),在實(shí)際集成觸發(fā)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(jié)果只是一些定性的物理概念。其真實(shí)參數(shù)由實(shí)驗(yàn)測定。
  z 在考慮建立保持時間時,應(yīng)該考慮時鐘樹向后偏斜的情況,在考慮建立時間時應(yīng)該考慮時鐘樹向前偏斜的情況。在進(jìn)行后仿真時,最大延遲用來檢查建立時間,最小延時用來檢查保持時間。
  z 建立時間的約束和時鐘周期有關(guān),當(dāng)系統(tǒng)在高頻時鐘下無法工作時,降低時鐘頻率就可以使系統(tǒng)完成工作。保持時間是一個和時鐘周期無關(guān)的參數(shù),如果設(shè)計(jì)不合理,使得布局布線工具無法布出高質(zhì)量的時鐘樹,那么無論如何調(diào)整時鐘頻率也無法達(dá)到要求,只有對所設(shè)計(jì)系統(tǒng)作較大改動才有可能正常工作,導(dǎo)致設(shè)計(jì)效率大大降低。因此合理的設(shè)計(jì)系統(tǒng)的時序是提高設(shè)計(jì)質(zhì)量的關(guān)鍵。在可編程器件中,時鐘樹的偏斜幾乎可以不考慮,因此保持時間通常都是滿足的。
  使用VHDL語言設(shè)計(jì)D觸發(fā)器
  LIBRARY ieee;
  USE ieee.std_logic_1164.all;
  ENTITY dflipflop IS
  PORT (D,C : IN STD_LOGIC;
  Q : OUT STD_LOGIC);
  END dflipflop;
  ARCHITECTURE Behavior OF dflipflop IS
  BEGIN
  PROCESS( C )
  BEGIN
  IF C'EVENT AND C='1' THEN
  Q<=D;
  END IF;
  END PROCESS;
  END Behavior;
  使用Verilog HDL語言實(shí)現(xiàn)D觸發(fā)器(帶R、S端)
  //門級
  module cfq(s,r,d,clk,q,qbar);
  input s,r,d,clk;
  output q,qbar;
  wire na1,na2,na3,na4;
  nand
  nand1(na1,s,na4,na2),
  nand2(na2,r,na1,clk),
  nand3(na3,na2,clk,na4),
  nand4(na4,na3,r,d),
  nand5(q,s,na2,qbar),
  nand6(qbar,q,r,na3);
  endmodule
  或
  //行為級
  module dff_rs_async(clk,r,s,d,q);
  input clk,r,s,d;
  output q;
  reg q;
  always@(posedge clk or posedge r or posedge s)
  begin
  if(r) q<=1'b0;
  else if(s) q<=1'b1;
  else q<=d;
  end
  endmodule
  d觸發(fā)器芯片有:
  74HC74 74LS90 雙D觸發(fā)器74LS74
  74LS364八D觸發(fā)器(三態(tài))
  7474、74 H74、74F74、74ALS74、74L74、74LS74A、74S74、74HC73、74C74雙D型正沿觸發(fā)器(帶預(yù)置和清除端)
  74174、74LS174、74F174、74ALS174、74S174、74HC174、74C174 六D型觸發(fā)器(帶清除端)
  74175、74LS175、74F175、74ALS175、74S175、74HC175、74C175 四D型觸發(fā)器(帶清除端)
  74273、74LS273、74S273、74F273、74ALS273、74HC273 八D型觸發(fā)器(帶清除端)
  74LS364 八D觸發(fā)器(三態(tài))
  74LS377、74F377、74S3777 八D 觸發(fā)器
  74LS378、74F378、74S378、74HC378 六D 觸發(fā)器
  74LS379、74F379、74S379、74HC379八D 觸發(fā)器

邊沿D 觸發(fā)器:

負(fù)跳沿觸發(fā)的主從觸發(fā)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(xiàn)干擾信號,那么就有可能使觸發(fā)器的狀態(tài)出錯。而邊沿觸發(fā)器允許在CP 觸發(fā)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(fā)器也稱為維持-阻塞邊沿D觸發(fā)器。

電路結(jié)構(gòu): 該觸發(fā)器由6個與非門組成,其中G1和G2構(gòu)成基本RS觸發(fā)器。

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