1、5.4 觸發器的電路結構和工作原理觸發器的電路結構和工作原理5.4.1 主從主從D觸發器的電路結構和工作原理觸發器的電路結構和工作原理5.4.2 典型主從典型主從D觸發器集成電路觸發器集成電路5.4.4 其他電路結構的觸發器其他電路結構的觸發器5.4.3 主從主從D觸發器的動態特性觸發器的動態特性 E 5.4 觸發器的電路結構和工作原理觸發器的電路結構和工作原理1. 鎖存器與觸發器鎖存器與觸發器 CP CP 鎖存器在鎖存器在E的高的高(低低)電平期間電平期間對信號敏感對信號敏感觸發器在觸發器在CP的上升沿的上升沿(下降下降沿沿)對信號敏感對信號敏感在在VerilogHDL中對中對鎖存器與鎖存器

2、與觸發器的描述語句是不同的觸發器的描述語句是不同的 E 5.4 觸發器的電路結構和工作原理觸發器的電路結構和工作原理 CP C C TG2 TG1 Q C C C D C 主鎖存器 TG4 TG3 Q Q C C C C 從鎖存器 Q G1 G4 G3 G2 主鎖存器與從鎖存器結主鎖存器與從鎖存器結構相同構相同1. 電路結構電路結構5.4.1 主從主從D觸發器的電路結構和工作原理觸發器的電路結構和工作原理TG1和和TG4的工作狀態相同的工作狀態相同TG2和和TG3的工作狀態相同的工作狀態相同2. 工作原理工作原理TG1導通，導通，TG2斷開斷開輸入信號輸入信號D 送入主鎖存器。送入主鎖存器。T

3、G3斷開，斷開，TG4導通導通從鎖存器維持在原來的狀態不變。從鎖存器維持在原來的狀態不變。 (1) CP=0時時: TG2 TG1 Q C C C D C 主鎖存器 TG4 TG3 Q Q C C C C 從鎖存器 Q G1 G4 G3 G2 C =1，C=0，Q 跟隨跟隨D端的狀態變化，使端的狀態變化，使Q =D。 CP C C 2. 工作原理工作原理(2) CP由由0跳變到跳變到1 : TG2 TG1 Q C C C D C 主鎖存器 TG4 TG3 Q Q C C C C 從鎖存器 Q G1 G4 G3 G2 C =0，C=1， CP C C 觸發器的狀態僅僅取決于觸發器的狀態僅僅取決于

4、CP信號上升沿到達前瞬間的信號上升沿到達前瞬間的D信號信號 TG3導通，導通，TG4斷開斷開從鎖存器從鎖存器Q 的的信號送信號送Q端。端。TG1斷開，斷開，TG2導通導通輸入信號輸入信號D 不能送入主鎖存器。不能送入主鎖存器。主鎖存器主鎖存器維持原態不變。維持原態不變。 5.4.2 典型主從典型主從D觸發器集成電路觸發器集成電路 74HC/HCT74 中中D觸發器的邏輯圖觸發器的邏輯圖 74HC/HCT74的功能表的功能表DSQDSDR1nQLHHHHHLLHHQn+1DCPHHLLHLLHLHHLQDCP輸輸 出出輸輸 入入DR S C1 1D R S C2 2D R 1SD 1RD 1CP

5、 1D 1Q 1Q 2SD 2RD 2CP 2D 2Q 2Q 國標邏輯符號國標邏輯符號74HC/HCT74的邏輯符號和功能表的邏輯符號和功能表具有直接置具有直接置1、直接置、直接置0，正邊沿觸發的，正邊沿觸發的D功能功能觸發器觸發器 D Q tSU tH tW tPLH CP tPHL Tcmin Q tPHL tPLH 5.4.3 主從主從D觸發器的動態特性觸發器的動態特性 C1 1D Q Q D C 動態特性反映其觸發器對輸入信號和時鐘信號間的時間要求，動態特性反映其觸發器對輸入信號和時鐘信號間的時間要求，以及輸出狀態對時鐘信號響應的延遲時間。以及輸出狀態對時鐘信號響應的延遲時間。 建立時

6、間建立時間保持時間保持時間脈沖寬度脈沖寬度傳輸延時時間傳輸延時時間傳輸延時時間傳輸延時時間保持時間保持時間tH ：保證：保證D狀態可靠地傳送到狀態可靠地傳送到Q建立時間建立時間tSU ：保證與保證與D 相關的電路建立起穩定的狀態，使觸相關的電路建立起穩定的狀態，使觸發器狀態發器狀態得到正確的轉換。得到正確的轉換。最高觸發頻率最高觸發頻率fcmax ：觸發器內部都要完成一系列動作，需要：觸發器內部都要完成一系列動作，需要一定的時間延遲，所以對于一定的時間延遲，所以對于CP最高工作頻率有一個限制。最高工作頻率有一個限制。觸發脈沖寬度觸發脈沖寬度tW ：保證內部各門正確翻轉。：保證內部各門正確翻轉。

7、傳輸延遲時間傳輸延遲時間tPLH和和tPHL ：時鐘脈沖：時鐘脈沖CP上升沿至輸出端新狀態上升沿至輸出端新狀態穩定建立起來的時間穩定建立起來的時間5.4.4 其他電路結構的觸發器其他電路結構的觸發器1. 1. 維持阻塞觸發器維持阻塞觸發器 置置0維持線維持線響應輸入響應輸入D和和CP信號信號根據根據 確定確定觸發器的狀態觸發器的狀態 RS Q1 Q2 Q3 Q4 G1 CP G2 G3 G5 G4 D G6 Q Q S R G1 CP D G2 G3 G5 G4 D G6 Q Q S R 1 1 D 0 4 CP = 0 2、工作原理工作原理 Qn+1=QnD 信號進入觸發器信號進入觸發器, ,為狀態刷新作好準備為狀態刷新作好準備Q1 = DQ4= DD信號存于信號存于Q44 當當CP 由由0 跳變為跳變為1DQn 1在在CP脈沖的上升沿，觸法器按此前脈沖的上升沿，觸法器按此前的的D信號刷新信號刷新 G1 CP D G2 G3 G5 G4 D G6 Q Q S R D D D 1 0 1 0 0 當當CP =1在在CP脈沖的上升沿到來瞬間使觸發器的狀態變化脈沖