JK触发器的设计

1、 jk触发器的设计一、jk触发器的组成在实际的数字系统中往往包含大量的存储单元，而且经常要求他们在同一时刻同步动作，为达到这个目的，在每个存储单元电路上引入一个时钟脉冲（clk）作为控制信号，只有当clk到来时电路才被“触发”而动作，并根据输入信号改变输出状态，把这种在时钟信号触发时才能动作的存储单元电路称为触发器。触发器是边沿触发工作，即只有在上升沿或者是下降沿到来时才会改变内部与输出的电平。jk触发器是触发器的一种，这里介绍主从jk触发器，它实际是由主从两个锁存器构成，有六个三输入与非门与两个二输入与非门构成。它有两个数据输入端j、k，一个时钟脉冲clk，两个置位/复位端、，两个输出端与。

2、其电路图如下所示：jk触发器的特性方程为：2、 jk触发器的工作原理如上原理图所示：与为置位/复位控制端，由于用的是与非门，置位与复位控制端为低电平有效。当=0，=1时，置位端有效，输出置1；当=1，=0时，复位端有效，输出端置1；当=1，=1时，置位与复位端都不起作用，触发器正常工作。clk为时钟脉冲，主锁存器是高电平跳变，当clk=1时，随着输入信号jk的变化而变化，而当clk=0时，主锁存器被锁定，的值不发生变化；从锁存器是低电平跳变，当clk=1时，从锁存器锁定，的值不发生变化，当clk=0时，锁存器开启，的值随着值得变化而变化。因此对于触发器来说，只有当clk的值由高电平变为低电平的

3、时候（即clk的下降沿），触发器被触发，的值会发生变化。而对于锁存器，当j=k=1时，锁存器发生翻转；当j=1，k=0时，锁存器置1；当j=0，k=1时，锁存器置0；当j=k=0时，触发器的状态保持不变。根据上述工作原理，我们可以列出jk触发器的真值表：jk01xxxxx1010xxxxx01110001011100101011010101110110011110011011101010111101101111100111xx010111xx1010由以上真值表可以求得：当置位/复位端都为1，时钟脉冲为下降沿时，；当置位/复位端都为1，始终冒充为上升沿时，。对真值表进行简化，如下：jk功能01

4、xxx10置110xxx01置01100保持110101置0111010置11111翻转11xx保持 3、 jk触发器的设计由于该jk触发器由六个三输入与非门、两个二输入与非门和一个反相器组成，因此可以采取模块化设计方法，先创建三输入与非门、二输入与非门和反相器的原理图和版图，然后通过调用它们的原理图和版图来设计jk触发器。1） jk触发器原理图的创建首先来创建jk触发器的原理。先创建三输入与非门的原理图与symbol，如下所示：接着创建二输入与非门的原理图与symbol：创建反相器的原理图与symbol： 然后通过调用反相器、二输入与非门和三输入与非门的symbol来创建jk触发器的原理图。

5、红色方框中为主锁存器，在clk为高电平时跳变；蓝色方框中为从锁存器，由于其时钟脉冲前加了一个反相器，它是在clk为低电平时跳变。创建jk触发器的symbol，以便搭建仿真测试电路：2） jk触发器版图的创建jk触发器版图的创建与原理图创建一样，也采取模块化设计原则。先创建三输入与非门的版图，如下左图所示： 接着创建二输入与非门的版图，如上右图所示：创建反相器的版图，如下所示：最后通过调用三输入与非门、二输入与非门和反相器的版图来生成jk触发器的版图，如下所示：对jk触发器的版图进行drc验证，结果如下：对jk触发器的版图进行lvs验证，结果如下：对jk触发器的版图进行pex验证，结果如下：3）

6、 jk触发器的仿真验证对jk触发器的功能进行仿真验证。首先创建一个仿真电路图，如下图所示。soucre所接电源为5v直流信号，s_，d_，j，k，clk所接电源分别为周期为30us、40us、1us、7us、8us的05v的方波信号，设置好仿真环境，对输入端s_、d_、j、k、clk和输出端q、q_进行瞬态仿真。仿真波形如下所示：图中由上到下七个波形分别为s_、r_、clk、j、k、q、q_，对图中波形进行分析。对于s_与d_，s_=1，d_=1时，输出q与q_随j、k信号的变化而变化；当s_=0，d_=1时，q=1，q_=0，直接置1，j、k信号无效；当s_=1，d_=0时，q=0，q_=1，直接置0，j、k信号无效；当s_=0，d_=0时，q=1，q_=1。j、k无效，此时q与q_电位并不是相反。除了s_、r_均为0的情况外，s_、r_端的功能与真值表中的描述完全一致，而由jk触发器的电路图可以退出s_、r_均为0时，q与q_的输出都为1。将上图中中s_、r_均为1时，clk、j、k、q、q_的图形进行放大可以得到下图。由上图可以分析触发器中输入端j、k的作用，显然由上图分析可得，j=1，k=1时，实现翻转功能；j=1，k=0时，实现置位（置1）的功能；j=0，k=1时，实现复位（置0）的功能；j=0看，k=0时，则输出情况保持不变。显然波形图与真值表中j、k