边沿 D 触发器:
负跳沿触发的主从触发器工作时,在正跳沿前加入输入信号。如果在
CP 高电平期间输入端出现干扰信号,那么就有可能使触发器的状态
出错。而边沿触发器允许在 CP 触发沿来到前一瞬间加入输入信号。
这样,输入端受干扰的时间大大缩短,受干扰的可能性就降低了。边
沿 D 触发器也称为维持-阻塞边沿 D 触发器。
电路结构: 该触发器由 6 个与非门组成,其中 G1 和 G2 构成基本 RS
触发器。
D 触发器工作原理:
SD 和 RD 接至基本 RS 触发器的输入端,分别是预置和清零端,低电
平有效。当 SD=0 且 RD=1 时,不论输入端 D 为何种状态,都会使 Q=1,
Q=0,即触发器置 1;当 SD=1 且 RD=0 时,触发器的状态为 0,SD 和 RD
通常又称为直接置 1 和置 0 端。我们设它们均已加入了高电平,不影
响电路的工作。工作过程如下:
1.CP=0 时,与非门 G3 和 G4 封锁,其输出 Q3=Q4=1,触发器的状态不
变。同时,由于 Q3 至 Q5 和 Q4 至 Q6 的反馈信号将这两个门打开,因
此可接收输入信号 D,Q5=D,Q6=Q5=D。
2.当 CP 由 0 变 1 时触发器翻转。这时 G3 和 G4 打开,它们的输入 Q3
和 Q4 的状态由 G5 和 G6 的输出状态决定。Q3=Q5=D,Q4=Q6=D。由基
本 RS 触发器的逻辑功能可知,Q=D。
3.触发器翻转后,在 CP=1 时输入信号被封锁。这是因为 G3 和 G4 打
开后,它们的输出 Q3 和 Q4 的状态是互补的,即必定有一个是 0,若
Q3 为 0,则经 G3 输出至 G5 输入的反馈线将 G5 封锁,即封锁了 D 通
往基本 RS 触发器的路径;该反馈线起到了使触发器维持在 0 状态和
阻止触发器变为 1 状态的作用,故该反馈线称为置 0 维持线,置 1 阻塞
线。Q4 为 0 时,将 G3 和 G6 封锁,D 端通往基本 RS 触发器的路径也
被封锁。Q4 输出端至 G6 反馈线起到使触发器维持在 1 状态的作用,
称作置 1 维持线;Q4 输出至 G3 输入的反馈线起到阻止触发器置 0 的
作用,称为置 0 阻塞线。因此,该触发器常称为维持-阻塞触发器。总
之,该触发器是在 CP 正跳沿前接受输入信号,正跳沿时触发翻转,
正跳沿后输入即被封锁,三步都是在正跳沿后完成,所以有边沿触发
器之称。与主从触发器相比,同工艺的边沿触发器有更强的抗干扰能
力和更高的工作速度。功能描述
2.特征方程 Qn+1=D
3 状态转移图
脉冲特性:
1.建立时间:由下图维持阻塞触发器的电路可见,CP 信号是加到门 G3
和 G4 上的,因而在 CP 上升沿到达之前门 G5 和 G6 输出端的状态必须
稳定地建立起来。输入信号到达 D 端以后,要经过一级门电路的传输
延迟时间 G5 的输出状态才能建立起来,而 G6 的输出状态需要经过两
级门电路的传输延迟时间才能建立,因此 D 端的输入信号必须先于 CP
的上升沿到达,而且建立时间应满足: tset≥2tpd。
2.保持时间:由下图可知,为实现边沿触发,应保证 CP=1 期间门 G6
的输出状态不变,不受 D 端状态变化的影响。为此,在 D=0 的情况下,
当 CP 上升沿到达以后还要等门 G4 输出的低电平返回到门 G6 的输入
端以后,D 端的低电平才允许改变。因此输入低电平信号的保持时间
为 tHL≥tpd。在 D=1 的情况下,由于 CP 上升沿到达后 G3 的输出将
G4 封锁,所以不要求输入信号继续保持不变,故输入高电平信号的保
持时间 tHH=0。
3.传输延迟时间:由图工作波形图不难推算出,从 CP 上升沿到达时
开始计算,输出由高电平变为低电平的传输延迟时间 tPHL 和由低电
平变为高电平的传输延迟时间 tPLH 分别是:tPHL=3tpd tPLH=2tpd
维持和阻塞 D 触发器的电路和动态波形
4.最高时钟频率:为保证由门 G1~G4 组成的同步 RS 触发器能可靠地
翻转,CP 高电平的持续时间应大于 tPHL,时钟信号高电平的宽度 tWH
应大于 tPHL。而为了在下一个 CP 上升沿到达之前确保门 G5 和 G6 新
的输出 电平得以稳定地建立,CP 低电平的持续时间不应小于门 G4
的传输延迟时间和 tset 之和,即时钟信号低电平的宽度 tWL≥
tset+tpd,因此得到:
在实际集成触发器中,每个门传输时间是不同的,并且作了不同形式
的简化,因此上面讨论的结果只是一些定性的物理概念。其真实参数
由实验测定。
综上所述,对边沿 D 触发器归纳为以下几点:
1.边沿 D 触发器具有接收并记忆信号的功能,又称为锁存器;
2.边沿 D 触发器属于脉冲触发方式;
3.边沿 D 触发器不存在约束条件和一次变化现象,抗干扰性能好,工
作速度快