数字电路技术题目解答第二部分共6题

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发布时间 2009-07-20

  【题目1】:触发器的电路结构和逻辑功能之间有无固定的对应关系?  

【相关知识】:触发器的常见结构及动作特点、触发器的逻辑功能等。

【解题方法】:触发器的电路结构类型决定了它的触发方式;而触发器的逻辑功能和电路结构之间没有固定的对应关系。

【解答过程】:触发器的电路结构和逻辑功能是两个不同的概念。触发器各种逻辑功能是指它的次态和现态与输入之间的逻辑关系。我们在定义这些逻辑关系时没有涉及电路采用了什么结构形式的问题。这里所说的电路结构,是指触发器的各种具体电路的组成形式。在时钟信号到达时,不同电路结构的触发器的动作特点(即触发方式)不同。所以触发器电路结构的类型决定了它的触发方式。

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图E4b2042-043-04401Z 01 用同一种电路结构形式构成不同逻辑功能的触发器

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图E4b2042-043-04401Z 02 同一种逻辑功能的触发器可以有不同的电路结构

        由此可见,触发器的逻辑功能和电路结构之间没有固定的对应关系。用同一种电路结构形式可以构成不同逻辑功能的触发器;属于同一种逻辑功能的触发器可以有不同的电路结构形式。例如图E4b2042-043-04401Z 01的两个触发器都是同步RS结构,所以具有相同的动作特点(都是电平触发方式),但逻辑功能不同。其中图(a)是RS触发器,而图(b)是D触发器。又例如在图E4b2042-043-04401Z 02中,两个触发器都是JK触发器,逻辑功能相同,但由于电路结构形式不同,所以动作特点(触发方式)不一样,图(a)触发器属于电平触发方式,而图(b)触发器属于边沿(上升沿)触发方式。各种逻辑功能与各种电路结构的不同组合,就产生了许多种触发器的具体产品。这也就是触发器种类繁多的原因所在。

        为了正确使用触发器器件,必须了解它的逻辑功能和触发方式这两种属性。为此,所有触发器器件的名称中都明确说明了它的这两种属性。例如我们从产品手册上查到SN7470是 “JK正边沿触发的触发器”,这就已经明确地说明了它的逻辑功能是JK型,触发方式是CP上升沿边沿触发。因为触发器的电路结构与触发方式有固定的对应关系,所以有时在名称里给出电路结构类型。知道了电路结构类型也就知道了触发方式属于哪一种。

  【题目2】:电平触发器和边沿触发器有什么区别?空翻现象是怎么发生的?  

【相关知识】:电平触发器和边沿触发器的结构及其动作特点。

【解题方法】:电平触发器因在时钟高电平期间接收输入信号而改变输出状态,使电平触发器存在空翻现象。边沿触发器因在时钟上升沿或下降沿到达时刻接收输入信号而改变输出状态,而与此时刻前后的输入状态无关,因此边沿触发器的抗干扰能力远强于电平触发器。

【解答过程】:由于电平触发器存在空翻现象。如高电平触发的RS触发器在CP=1期间接收R、S端的信号并且完成状态翻转,因此,在CP=1期间若输入信号发生多次变化,则触发器的输出状态也跟着发生相应的多次变化,这在某些情况下是不允许的。我们以RS触发器接成计数型触发器为例来分析空翻现象。

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        将图E4b20420001Z01中的数字电路技术题目解答第二部分共6题作为S端、Q作为R端,RS触发器便成了计数型触发器。在计数时,计数脉冲从CP端加入,设触发器初态Q=0,则输入端R=0,数字电路技术题目解答第二部分共6题,因此,当第一个CP脉冲到达时,触发器状态Q变为1。这时,由于输入端的状态也随之变为R=Q=1,数字电路技术题目解答第二部分共6题,于是当第二个CP脉冲到来时,触发器状态Q已变为0,这样就实现了计数触发器的逻辑功能,即来一个CP脉冲,触发器状态翻转一次。但若CP脉冲的高电平时间较宽,则在CP脉冲到达时Q=0变为Q=1,使输入端状态改变为R=Q=1,数字电路技术题目解答第二部分共6题,这时如CP仍保持高电平,触发器就会第二次翻转,使Q=1变为Q=0,若CP还是高电平,可产生第三次翻转……。可见,这种结构的触发器在一个时钟脉冲作用下,触发器的状态可能发生两次以上的翻转现象,即所谓空翻现象。

  【题目3】:主从触发器是如何接收信息和封锁信息的?  

【相关知识】:主从触发器的电路结构、工作原理及动作特点。

【解题方法】:从主从结构触发器的电路结构及其动作特点进行分析。

【解答过程】:主从结构触发器是由两个同步RS触发器组合而成的。主触发器的输入接外加输入信号,从触发器的输入信号是主触发器的输出。两个同步 RS触发器的时钟信号相位相反,如图E4b20423001Z01所示。TTL主从触发器是防止空翻,提高触发器可靠性的第一种产品。

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        这种主-从连接方式决定了它具有如下的动作特点:

        首先,触发器状态翻转时分两步动作完成。第一步是CP=1期间主触发器接收输入端S、R的信号,被置成相应的状态,而从触发器保持状态不变。第二步,当CP回到0以后,主触发器保持状态不变,从触发器按照主触发器的状态翻转,输出端数字电路技术题目解答第二部分共6题数字电路技术题目解答第二部分共6题被置成与数字电路技术题目解答第二部分共6题数字电路技术题目解答第二部分共6题相同的状态。

        其次,因为主触发器是一个同步RS触发器,所以它保留着同步RS触发器的动作特点,即CP=1的全部时间里,输入信号的变化都能改变数字电路技术题目解答第二部分共6题数字电路技术题目解答第二部分共6题的状态。

        这种动作特点也叫做脉冲触发方式。由于输出端状态的变化发生在CP的有效信号结束以后,所以也称之为延迟触发方式。在触发器的图形逻辑符号中,用数字电路技术题目解答第二部分共6题数字电路技术题目解答第二部分共6题端方框内的“数字电路技术题目解答第二部分共6题”记号表示这种脉冲(延迟)触发方式。

        在图E4b20423001Z01电路中,因为CP以高电平为有效信号,所以输出端数字电路技术题目解答第二部分共6题数字电路技术题目解答第二部分共6题的变化发生在CP脉冲的下降沿。如果CP以低电平为有效信号(CP输入端画有小圆圈),则输出状态的变化将发生在CP脉冲的上升沿。

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