触发器使用中的几个问题
触发器逻辑功能的转换
触发器逻辑功能转换示意图:
将已有触发器转换为所需触发器的功能,实际上是求转换电路,即求转换电路的函数表达式:
代数法
通过比较已有触发器和待求触发器的特性方程, 求转换电路的函数表达式.
例: 把JK触发器转换为D触发器.
解: 已有JK触发器的特性方程为:
待求D触发器的特性方程为:
为求出转换电路的函数表达式,可将D触发器的特性方程转换为:
比较JK触发器的特性方程,可得:
例: 将JK触发器转换为T触发器.
T触发器的特性
归纳为:
T=0 保持
T=1 翻转
T触发器的特性方程:
将上式和JK触发器特性方程
比较,可得 J=K=T
注意:在这个电路中,由于采用的是下降边沿JK触发器,所以得到的T触发器也是下降边沿的。
图表法
例: 把RS触发器转换为JK触发器.
① 首先列出JK触发器的特性表;
② 根据RS触发器的特性,列出当满足JK触发器特性时S、R端应加的信号;
③ 写出下列两个表达式:
转换电路图
例:试用D触发器和四选一MUX构成一个多功能触 发器,其功能如下表所示。 表中L、T为控制变量,N为数据输入变量。
解:① 列表;
② 设L、T为MUX的地址 变量,求MUX的数据端输入信号;
③ 画逻辑图。
触发器的脉冲工作特性
触发器的脉冲工作特性:
指为了保证触发器可靠的动作,而对时钟脉冲、输入信号以及它们之间的时间关系所提出的要求。
输入信号的建立时间和保持时间
(1)建立时间
为使触发器做好触发准备,要求输入信号在时钟脉冲的边沿到来之前,提前一段时间到来,提前的这段时间叫建立时间,用t_set表示。
(2)保持时间
为了保证触发器可靠翻转,在时钟脉冲到达后,输入信号必须维持一段时间不变。 这段时间称为保持时间,用t_h表示。
触发器的传输延迟时间
从时钟脉冲边沿到达到触发器的新状态稳定建立起来,所需要的时间叫做传输延迟时间。
tPHL表示输出端由高电平变为低电平的传输延迟时间
tPLH表示输出端由低电平变为高电平的传输延迟时间
触发器的最高时钟频率
在保证触发器可靠翻转的条件下, 所允许的时钟频率有一个上限值 (最高频率) ,该上限值即为触发器的最高时钟频率,用f_max表示。
脉冲宽度
为保证时序逻辑电路能够正常稳定地工作,要求输入信号的脉冲宽度大于最小脉冲宽度(tw)
功耗
数字电路的功耗是指它的总功率消耗,
例:在+5V直流电源上工作的一个D触发器,如果流经它的电流是5mA,那么功耗就是
P=VCC×ICC=5V×5mA=25mW
假设某数字系统总共需要10个触发器,并且每一个触发器都耗用25mW的功率,则总功率需求是
PT=10×25mW=250mW
说明直流电源所需要的输出容量是250mW。
如果该数字系统也工作在+5V的直流电源上,那么电源必须提供的电流量为
触发器的合理选用
1.从逻辑功能来选择触发器
如果要将输入信号存入到触发器中,则选择 D触器。
如果需要一个输入信号,且要求触发器具有翻转和保持的功能,则选择 T 触发器。
如果只需要翻转功能,则选用 T’触发器。
如果需要两个输入信号,要求触发器具有置 0、置 1、保持、翻转功能,则选用 JK 触发器。
从电路结构形式来选择触发器
如果触发器只用作寄存一位二值信号,则可以选用门控锁存器 ,这种器件电路简单、价格低廉。
如果输入信号不够稳定或易受干扰,则选用边沿触发器; 可以避免空翻现象的发生,提高电路的可靠性。
从制造工艺来选择触发器
TTL触发器的速度较快。
CMOS 触发器的优点是功耗低和抗干扰能力强。
触发器使用的注意事项
(1)集成触发器中一般都设有异步置 0 和置1端,可以利用它们给触发器设定初始状态。
(2)每一片集成触发器都有且只有一个公共的电源和地,若电路输入信号 1 则和电源相连,若输入信号 0 则和地相连。
(3)在使用触发器时,应当注意其脉冲工作特性,时钟脉冲输入和信号输入在作用时间上要很好地配合,否则就不肯能可靠地工作。
(4)一个集成电路中可能集成了一个或几个触发器,它们之间是相互独立的,可以单独使用。
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