使用或非门和与非门实现触发器

大家好,上次我们研究了d触发器,今天我们继续研究。在开始之前,先来做一点删减,之前我们讨论了用或非门或者与非门实现触发器的方法,在功能上两种实现方法完全相同,在输入输出和实现上略微有些差异。
d触发器
二输入与非门或或非门用cmos电路实现需要2个nmos和2个pmos,总共4个mos管,用nmos电路实现需要2个nmos。
而二输入与门用cmos电路实现需要3个nmos和3个pmos,总共6个mos管,用nmos电路实现需要3个nmos。
这样一套下来,选择与非门电路,可以只使用一种逻辑门,电路实现更加一致,还可以减少mos管使用的数量。
现在我们来看这个触发器和他的真值表
我们可以看到,当clk控制信号输入为0时,d的信号是无法通过两个(与非门)组成的屏障,因此屏障之后的rs触发器的状态不会发生改变
输入信号d就被忽视掉了。
再来看,当clk控制信号输入为1时,(与非门)屏障被打开了,输入信号d可以通过屏障直接改变rs触发器的状态
我们把一个时钟信号作为clk的输入
那么,d的输入信号,在时钟处于高电平是有效的,低电平时,d的输入则被无视。
我们把这种在一种电平状态中持续有效或无效的触发器叫做(电平触发d触发器。)
对一个电平触发d触发器来说,当clk为高电平时,d的输入会忠实的反馈在输出q和q!上,即便是d信号上的噪声也一样会被输出到q。大门打开的时间太长了,房子里的rs触发器很没有安全感。
接下来就回到我们今天的主题,怎么让大门开的时间短一点,减少坏人进来的风险。
真值表和非门先拿走,再复制一个触发器出来。
把左边触发器的输出和右边触发器的输入相连,再在两个触发器的clk之间接入一个非门。再把原先触发器d上的非门还回来。
这样,一个主从结构的d触发器就做好了。我们叫这个触发器为 (主从边沿d触发器)
我们来看一下这个触发器的工作状态。
我们把左边的触发器叫主触发器,右边的触发器叫从触发器
首先当第一个时钟高电平周期到来的时候,主触发器是关闭的,输入d进入主触发器,然而这时的触发器输出q*的值,可能是0,也可能是1。这个值由主触发器的初始值决定。
这个不确定的主q*值会被传递到从触发器,因为这时的从触发器大门是打开的。
q的输出也不确定
接下来,时钟进入底电平周期,主触发器大门打开,从触发器大门关闭,d传递到q*,但此时q输出没有变化,因为从触发器处于关闭状态。
又到了下一个高电平周期,这里要注意,当clk信号从低电平向高电平反转的这一刻,输出q的状态变成q*的状态,而且由于主触发器此时处于关闭状态,d的任何变化都影响不到q的输出。并且从这一刻开始q的输出是稳定的输出。
继续往下走,主改变,从不改变,q输出不变
好,再往下,主不变,从改变。
通过上面的分析,我们可以得出2个结论
第一个、主从触发器输出状态的改变,只发生在控制信号发生转变的时刻,在我们这个图里,是发生在时钟上升沿的时候。我们也可以移动两个触发器clk之间的非门,让他变成只在下降沿响应。
第二个、主从结构的边沿触发器,启动有一个时钟周期的延迟。从第二个时钟周期才开始有稳定的输出。

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