D觸發器工作原理是什么?

D觸發器工作原理是什么?

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。

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?？傊?，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

2.特征方程 Qn+1=D

3.狀態轉移圖

脈沖特性:

1.建立時間:由圖7.8.4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7.8.4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7.8.3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。

D觸發器工作原理
??? 主從JK觸發器是在CP脈沖高電平期間接收信號，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產生與邏輯功能表不符合的錯誤狀態。邊沿觸發器的電路結構可使觸發器在CP脈沖有效觸發沿到來前一瞬間接收信號，在有效觸發沿到來后產生狀態轉換，這種電路結構的觸發器大大提高了抗干擾能力和電路工作的可靠性。下面以維持阻塞D觸發器為例介紹邊沿觸發器的工作原理。
??? 維持阻塞式邊沿D觸發器的邏輯圖和邏輯符號如圖9-7所示。該觸發器由六個與非門組成，其中G1、G2構成基本RS觸發器，G3、G4組成時鐘控制電路，G5、G6組成數據輸入電路。和分別是直接置0和直接置1端，有效電平為低電平。分析工作原理時，設和均為高電平，不影響電路的工作。電路工作過程如下。

???
????????????????????????????????????????? (a) 邏輯圖??????????????????????????????? (b) 邏輯符號?
???????????????????????????????????????????????????? 圖9-7 維持阻塞型D觸發器

??? ① CP=0時，與非門G3和G4封鎖，其輸出為1，觸發器的狀態不變。同時，由于至G5和至G6的反饋信號將這兩個門G5、G6打開，因此可接收輸入信號，使=，==。
??? ② 當CP由0變1時，門G3和G4打開，它們的輸出和的狀態由G5和G6的輸出狀態決定。==，==。由基本RS觸發器的邏輯功能可知，=。
??? ③ 觸發器翻轉后，在CP=1時輸入信號被封鎖。G3和G4打開后，它們的輸出和的狀態是互補的，即必定有一個是0，若為0，則經G4輸出至G6輸入的反饋線將G6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。G3為0時，將G4和G5封鎖，D端通往基本RS觸發器的路徑也被封鎖；G3輸出端至G5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；G3輸出端至G4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，該觸發器稱為維持阻塞觸發器。