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【原創(chuàng)】初學(xué)者實(shí)用：數(shù)電和FPGA中常用觸發(fā)器的介紹

發(fā)布時(shí)間：2014-04-09 責(zé)任編輯：xiongjianhua

【導(dǎo)讀】學(xué)習(xí)數(shù)電和FPFA就會(huì)接觸各種各樣的觸發(fā)器，怎樣分清這些觸發(fā)器呢？它們之間又有和聯(lián)系與區(qū)別呢？下面將對(duì)與FPGA有關(guān)的觸發(fā)器的分類及各觸發(fā)器的邏輯原理圖、時(shí)序圖、真值表作簡單的介紹。但這只是個(gè)人的小小看法與簡便的總結(jié)，并非面面俱到，拋磚引玉而已。

1、關(guān)于觸發(fā)器的分類

(1)、按晶體管性質(zhì)分，可以分為BJT集成電路觸發(fā)器和MOS型集成電路觸發(fā)器。
(2)、按工作方式分，可分為異步工作方式和同步工作方式，異步工作方式也就是不受時(shí)鐘控制，像基本RS觸發(fā)器，同步方式就是受時(shí)鐘控制，稱為時(shí)鐘觸發(fā)器。
(3)、按結(jié)構(gòu)方式分，可分為維持阻塞觸發(fā)器，延邊觸發(fā)器，主從觸發(fā)器等。
(4)、按邏輯功能分，可分為RS觸發(fā)器，JK觸發(fā)器，D觸發(fā)器，T觸發(fā)器，T''''觸發(fā)器等。

2、關(guān)于觸發(fā)器的邏輯功能

觸發(fā)器總體來說有四種功能：分別是置“0”、置“1”、保持、翻轉(zhuǎn)。前兩個(gè)不說了，就是高低電平，保持就是維持原狀態(tài)不變，翻轉(zhuǎn)就是從原狀態(tài)變?yōu)樗姆礌顟B(tài)。

3、基本RS觸發(fā)器

RS觸發(fā)器原理圖

這是基本RS觸發(fā)器原理圖，把兩個(gè)與非門G1、G2的輸入、輸出端交叉連接，即可構(gòu)成基本RS觸發(fā)器，其邏輯電路如上圖所示。它有兩個(gè)輸入端R、S和兩個(gè)輸出端Q、Q非。

（1）、關(guān)于負(fù)脈沖和低電平

所謂負(fù)脈沖呢，就是一個(gè)信號(hào)從高電平置為低電平，然后延遲一段時(shí)間后再置為高電平的過程，就像上圖所示的脈沖。而低電平就沒有返回高電平的過程。

（2）、關(guān)于Q端

我們知道不管是置“1”端還是置“0”端，操作的都是Q端，間接操作Q非端，Rd非端和Sd非端都是控制Q端，即Sd非端一個(gè)負(fù)脈沖，Q端置“1”，Q端如果原狀態(tài)就是“1”，則加一個(gè)負(fù)脈沖后原狀態(tài)不改變。Rd非端一個(gè)負(fù)脈沖，Q端置“0”，Q端如果原狀態(tài)就是“1”，則加一個(gè)負(fù)脈沖后原狀態(tài)不改變。

（3）、兩個(gè)端口都加負(fù)脈沖的情況下

按理說兩個(gè)端口是不允許同時(shí)加負(fù)脈沖的，因?yàn)橐坏﹥啥送瑫r(shí)加負(fù)脈沖，則兩個(gè)輸出端就都為“1”，這樣與我們認(rèn)為的兩個(gè)輸出端的值互為反變量的原則就相違背了，但是在畫時(shí)序圖的時(shí)候，可以將兩個(gè)輸出端同畫為高電平。重點(diǎn)是，當(dāng)兩個(gè)輸入端都為低電平的時(shí)候，再把它們扳回高電平時(shí)，這時(shí)候輸出端就會(huì)有兩種結(jié)果，具體是哪種結(jié)果，這要取決于兩個(gè)門電路的運(yùn)轉(zhuǎn)速度問題了。下面是RS觸發(fā)器的時(shí)序圖

下面是基本RS觸發(fā)器的真值表

4、同步RS觸發(fā)器

同步RS觸發(fā)器是在基本RS觸發(fā)器的基礎(chǔ)上加了兩個(gè)與非門，CP是時(shí)鐘。

同步RS觸發(fā)器

當(dāng)CP為“0”時(shí)，下面兩個(gè)門電路相當(dāng)于被封死，這時(shí)第一級(jí)門電路的輸出端就都為"1",即保持狀態(tài)。當(dāng)CP為“1”時(shí)，門電路被打開，第一級(jí)門電路的輸出端分別為Rd非和Sd非，這就和剛才的基本RS觸發(fā)器一樣了。

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5、JK觸發(fā)器

JK觸發(fā)器的內(nèi)部原理相對(duì)比較復(fù)雜，對(duì)于初學(xué)者來說，直接記住他的功能就可以了，這樣不至于越學(xué)越迷糊，當(dāng)然有條件的朋友也可以自己去弄明白其中的原理。

JK觸發(fā)器

這是JK觸發(fā)器的邏輯符號(hào)，其中C1代表時(shí)鐘，左邊那個(gè)箭頭代表負(fù)脈沖有效，也就是說只有在時(shí)鐘負(fù)脈沖來臨的時(shí)候Q端才會(huì)發(fā)生變化（同步工作的情況，異步除外），R,S端為強(qiáng)制置“0”、“1”端，這兩個(gè)端口不受時(shí)鐘控制，可以強(qiáng)迫置位，R端負(fù)脈沖置“0”，S端負(fù)脈沖置“1”，J、K端為信號(hào)端。

這張是JK觸發(fā)器真值表，可以看出當(dāng)R、S端都為“1”的情況下，信號(hào)端的J、K才會(huì)發(fā)揮作用，從上到下依次是“保持”、置“0”、置“1”、翻轉(zhuǎn)。

JK觸發(fā)器真值表