基于电路原理的触发器波形分析

1、    基于电路原理的触发器波形分析    潘志平触发器是时序逻辑电路的基本单元电路，在数字电路和计算机电路中具有重要的作用。根据触发器的逻辑功能不同，触发器可以分为rs、jk、d、t型触发器等。触发器波形的分析研究，是本文讨论的重点。如何快速准确地分析作图，笔者认为必须掌握以下几种不同情况下的波形画法。一、触发器的空翻现象空翻是指对于钟控同步rs触发器当时钟脉冲宽度tp大于4倍的与非门（由与非门组成的钟控同步rs触发器）信号平均传输延迟时间tpd时，触发器将发生多次翻转，造成触发器的动作混乱。在rs、jk、d、t型触发器中，存在空翻现象的是钟控同步rs

2、触发器，所以分析时对这类触发器要考虑其空翻现象。如图1所示是由与非门构成的钟控同步rs触发器，要求作出输出端q的波形(设触发器初态为零)。此时，根据真值表作图时必须注意在cp=1期间如果r、s的状态发生变化，那么q的状态也要随之改变。图中当第一个cp的上升沿到来时，r0、s1，根据真值表，q要变为1，此时对于其它触发器这个逻辑1要保持到第二个cp的上升沿才考虑其变化，但对于钟控同步rs（由与非门组成）触发器，根据触发器的原理电路，在cp1期间两个输入端所在的与非门是打开的，当r、s的状态发生变化时，只要时钟脉冲宽度tp大于4倍的与非门平均传输延迟时间，q的状态也跟着变，即在第一个cp脉冲等于1

3、期间r、s的状态分别由0、1变为1、0时，q的状态应由1变为0（具体见图1）。也就是在波形分析时不仅仅考虑cp脉冲到来这一时刻，还要注意cp1期间r、s状态的变化。另外注意，根据电路原理的不同，对于或非门组成的钟控同步rs触发器要考虑的是cp0期间r、s状态的变化。二、存在级间连接线的多触发器电路对于多个触发器构成的电路，要观察其是否存在相互间的连接线，即存在输出端q或者 (符号与图中相对应为正体，全文下同)与输入端的连接线。此时，分析波形时要同步考虑，即q、 及输入端的波形一起画，因为它们是相互关联的。如图2所示的电路中，存在两级间的连接线， 与2j相连，q2与1k相连，则1j、1k、q1、

4、2j、2k、q2要同步画。解题时首先将1j、1k、q1、2j、2k、q2按顺序从上到下依次排列，并将相连接的输入输出端在波形图中作好标示，如图中标出q21k、 2j。接着按照q21kq12jq2的顺序同步作出，而不能独立作出q1、q2的波形。三、脉冲上升沿和下降沿在时间上的前后控制在两个触发器构成的电路中，如果用同一个cp的上升沿和下降沿分别控制两个触发器，则应按照cp到来的时间顺序分别作出。图2所示原理电路中，时钟脉冲cp的下降沿控制输出端q1的状态，而cp经一个非门后再以下降沿控制q2的状态，这时的q2其实是由cp的上升沿来控制的。根据图2 所示的波形，cp首先出现的是上升沿，故应先作q2

5、的波形，然后是下降沿，即再作q1的波形，这样根据cp上升沿下降沿到来的时间先后顺序，按照q2q1q2这样的循环顺序作出相应的波形，而不是按照 q1q2q1的顺序作出波形。这是解本类题的关键。四、存在 、 控制的电路是触发器的直接置0端和直接置1端。通常在时钟脉冲工作前使用，可将触发器直接置0或置1。但有时在题中加入了 或 的波形要求分析输出波形，此时根据触发器的原理电路，应注意 、 在每个触发器中靠输出端q最近，只间隔一个与非门，而j、k、cp的状态变化需要经过多个与非门才到达q端引起它的变化。一旦 、 为零则可直接将触发器置0或置1。此时不管cp还是j、k的状态如何，触发器的状态一定为0或者

6、1。如图2中，当cp的第5个脉冲的上升沿来临时，2j1，2k1，根据jk触发器的真值表，q2应由0翻转为1，但由于此时 0，则触发器只能为零，一直等到 变为1后，再出现cp的上升沿时，才可以根据2j、2k的状态来确定q2的状态，具体如图2所示。从这里可以看出，在存在 、 的波形控制电路中，确定输出端q的波形时，首先看 、 ，接着是看cp，最后再根据输入端的状态由真值表来确定q的状态。五、组合逻辑电路与时序逻辑电路在波形分析时的区别当组合逻辑电路与时序逻辑电路组合在同一电路中时，应注意它们的区别。组合逻辑电路是一种无记忆功能的电路，任一时刻的输出直接由当时的输入来决定，如图3中异或门的输出只由a与 的状态来决定，与cp无关。而触发器属于时序逻辑电路，它的输出不仅与cp有关，还与触发器的输入t原来的状态有关，作图时需区别对待。六、cp脉冲的变化与输入端的状态的变化同时发生图3所示波形中，当cp的第四个脉冲上升沿到来时，根据ta作出波形，发现t的状态也正好由0态变为1态，此时确定q的状态时是根据t0还是t1呢。根据t触发器的原理电路，t触发器是由jk触发器将j、k端相连而得到，而从t（即j、k端）状态的输入到输出q的变化，需要经过多个与非门，即需要一定的传输延迟时间，所以，当第四个cp的上升沿一出现，经过一个非门后即将从触发器封锁，t1的状态还来不及传输到q端，所