数电研讨

Posted 2023-04-27 洛白故

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数电研讨

1 触发器波形图

1.1 讨论

1.1.1 脉冲触发方式的动作特点

脉冲触发方式是一种触发器的触发方式，它是由两个电平触发器串联构成的，一个是主触发器，一个是从触发器，它们的时钟信号是互补的。脉冲触发方式的动作特点有以下几点：

触发器的翻转分两步进行
- 第一步是在时钟信号为有效电平期间，主触发器接收输入信号并改变状态，从触发器不动；
- 第二步是在时钟信号变为无效电平时，从触发器按照主触发器的状态翻转，输出端的状态变化也发生在这一时刻。
触发器的输出状态只可能在时钟信号的约定跳变（正跳变或负跳变）时刻改变一次（一次变化效应），不会出现空翻现象。

空翻就是指在时钟信号CP=1的时间间隔内，输出结果Q会随着激励信号比如R和S的变化而变化。

1.1.2 与电平和边沿触发方式的比较

触发方式	动作特点	优缺点
电平触发	在时钟信号为有效电平期间，输出状态随输入状态变化；在时钟信号为无效电平期间，输出状态保持不变。	优点：结构简单，易于实现。缺点：容易受到干扰，出现空翻现象，抗干扰能力差。
边沿触发	在时钟信号的约定跳变（正跳变或负跳变）时刻，输出状态根据输入状态改变；在其他时间，输出状态保持不变。	优点：抗干扰能力强，不会出现空翻现象，工作可靠性高。缺点：结构复杂，难以实现。
脉冲触发	在时钟信号为有效电平期间，主触发器接收输入信号并改变状态；在时钟信号为无效电平期间，从触发器按照主触发器的状态翻转，输出端的状态也在这一时刻改变。	优点：结构相对简单，抗干扰能力较强。缺点：比边沿触发更容易受到干扰，比电平触发更复杂。

1.2 示例

显然这是一个负边沿主从JK触发器，下降沿触发。电压波形图如下所示

此图使用WaveDrom绘制，代码如下

signal: [
  name: \'CLK\', wave: \'lhlhlhlhlhl\',
  name: \'J\', wave: \'lh.l...h.l.\',phase:0.5,
  name: \'K\', wave: \'l..h.l.h...\',phase:0.5,
  name: \'Q\', wave: \'l.h.l.h.l..\',
  name: \'!Q\', wave: \'h.l.h.l.h..\'
]

2 触发器状态图

2.1 讨论

分析由多个触发器构成的时序电路的一般步骤如下：

确定电路中各触发器的类型和触发方式，以及输入信号、输出信号和状态变量的数量和符号。
根据电路图，写出各触发器的激励信号与输入信号和状态变量的关系，即激励方程。
根据各触发器的特性表或特性方程，写出各触发器的次态与激励信号或现态的关系，即转换方程。
根据电路图，写出输出信号与输入信号和状态变量的关系，即输出方程。
根据激励方程、转换方程和输出方程，绘制状态转换图或编写状态转换表，并分析电路的功能和特性。

2.2 示例

图中为两个负边沿JK触发器，均为下降沿触发，输入信号为\\(K_1,K_2,CLK\\)，输出信号为\\(Y，Q_2\\)，状态变量有4个，分别是\\(Q_1,Q_2,Q_3,Q_4\\)
激励方程为

\\[\\beginalign Q_1&=CLK\'\\cdot (Q_2\'Q_4+K_1\'Q_2) \\tag2.1.a \\\\ Q_2&=CLK\'\\cdot (Q_2\'Q_4+K_1\'Q_2)\\tag2.1.b \\endalign\\]

特征方程

\\[\\beginalign Q_1Q_3&=0 \\tag2.2.a \\\\ Q_2Q_4&=0 \\tag2.2.b \\endalign \\]

jk负边沿触发器的特征表

3 触发器动态特性

4 存储器

5 存储器拓展

6 任意进制计数器

7 任意进制计数器

8 任意进制计数器

附录

参考文献

主从RS触发器的多次空翻现象怎么解释？ - 知乎. https://www.zhihu.com/question/355666762
第六章·时序逻辑电路 - 知乎 - 知乎专栏. https://zhuanlan.zhihu.com/p/548544807 访问时间 2023/4/27.
时序电路——DFF再理解 - 知乎 - 知乎专栏. https://zhuanlan.zhihu.com/p/372453668 访问时间 2023/4/27.