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凡亿专栏 | ​探究数字电路:主从触发器是什么?
​探究数字电路:主从触发器是什么?

触发器作为数字电路的关键电子器件之一,经常用于逻辑运算等,应用广泛,也是数字芯片工程师需要重点了解并运用的基础知识之一,今天我们将以主从触发器为主,谈谈我们为什么需要主从触发器,它有什么作用?

一般来说,触发器的用途之一是构成技术电路,如图所示,它是一个计数型触发器,是把时钟控制的RS触发器的Q端反馈连接到R端,Q端反馈连接到S端。

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而该电路的计数原理是:若计数型触发器的初始状态为0状态,即R=Q=0,S=Q'=1,那么只要此时CP从0变到1,触发器就要翻转为1状态。同理,若当前触发器的初始状态为1状态,即R=Q=1,S=Q'=0,此时如果CP从0变到1,触发器就要翻转为0状态,也就是说,无论该触发器当前处于何种状态,只要CP从0变到1,触发器就要翻转一次,因此,这也说明在正常情况下,这种触发器每输入一个时钟脉冲就翻转一次,可用来计数。

但需要注意的是,该触发器在输入时钟脉冲CP宽度过大,无法保证在一个时钟脉冲期间只翻转一次。这是因为时钟脉冲到来时,即CP从0变到1,触发器从0状态翻转为1状态。之后此状态又反馈回来,使R=1,S=0,由于CP仍保持为1,则触发器又翻转一次,回到0状态。在CP没有回到0电平之前,触发器可以反复进行这种翻转。触发器在一个时钟脉冲器件的两次或两次以上的翻转称为空翻,这样无法用触发器的翻转次数来记录时钟脉冲的个数,所以主从式触发器诞生了。

如图所示,是由两个时钟控制的RS触发器和一个非门组成的主从式RS触发器的逻辑图,其中信号由从触发器输出,由主触发器直接输入。

当CP=1时,主触发器打开,它的输出端Q'和Q的状态由输入端R、S的状态决定,此时CP=0,从触发器被封锁,Q和Q'的状态不会影响其输出状态,Q和Q'的状态不变,当CP=0时,主触发器被封锁,R、S的状态不会影响Q和Q'的状态,此时CP=1,从触发器被打开,其输出端Q和Q'状态由朱触发器输出端Q'和Q的状态决定,也就是由开始的R、S的状态决定。

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由此可以看出,在CP从1到0的过程中,开始是将R、S的状态信息存入主触发器,之后再将该信息送入从触发器,使该主从式触发器在一个时钟脉冲器件最多只能发生一次翻转,克服了空翻现象。

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