jk觸發器是什麼原理?謝謝。 ?
長文多圖
好像圖片不能直接從word複製過來,慢慢加吧~
關注這個問題好久了,慢慢開始碼字吧~
說到JK觸發器,既然是第一個回答(正式的),那就從非門說起吧。
這是一個TTL(晶體管-晶體管邏輯)當輸入低電平(0.3V)時,此時T1的BE是可以正嚮導通的,則T1的基極電位(感謝@李澤光老師的指正,原為電壓表述不準確)為(0.3+0.7)V,但是這樣的電位不足以使得T2和T4導通,T2與T4工作於截止狀態,此時流過R2的電流僅僅為T3的基極電流,電流很小可以忽略,則此時Y端的電位就是(5-0.7(T3 Vbe)-0.7(D正嚮導通壓降))=3.6V,輸出高電平。
當給以高電平(3.6V)時,T1管子的發射結反偏,而集電極正偏,處於倒置工作狀態(簡單理解就是集電極和發射極對調使用,各電流參數略有不同),此時T2,T4均可以導通,可以計算出T1的基極電位大概為3*0.7=2.1V.此時T2,T4都處於飽和狀態(IB大),則T4的CE端壓降就很小(約為0.3V),Y端輸出低電位。
我們知道對於三極體,其工作狀態並不是會立即改變的,而是呈現出一個逐漸上升穩定的過程(結電容的充放電,電子空穴的形成與消失),宏觀則是表現為其工作狀態並不是立即變化並且有一些延遲。
有了非門,我們就可以說一下基本RS觸發器
圖示為基本RS觸發器的電路圖與其真值表:
首先我們分析一下Rd和Sd分別為 0 1,1 0時候電路的狀態
0 1:明顯Rd有輸入為零的輸出即為Q=1,Sd一端輸入為1,其輸出還要看另外一端,左邊的與非門輸出的1返回到了右端與非門的輸入端,Q=0.
1 0: 與0 1的分析方法一樣,有Q=0,Q=1.
0 0:顯然輸出為Q=1,Q=1.
1 1:這個是最有意思的狀態,RS觸發器也特別在這個狀態,分析1 1的時候,我們需要考慮到上一個狀態。
0 1——》1 1:0 1時,Q=1 Q=0.此時Rd從0反轉為1,為了方便解釋,我們把狀態都標一下
這個是前一個狀態,我們把Rd變成1(紅字),發現了么!!!這時候左邊的與非門的狀態不是Rd可以決定得了,因為左邊與非門的右埠輸入的是0,此時不論Rd怎麼變,輸出都是不變的,可見0 1——》1 1,電路的狀態將一直保持下去。
1 0——》1 1
我們使用與上一個一樣的分析方法
同樣的,輸出將繼續保持下去。
0 0——》1 1
這個狀態算是RS觸發器最奇特的狀態了,0 0的時候R S觸發器的輸出為1 1,但是此時如果輸入變為1 1會發生什麼呢?
咦?這樣的話,輸出就會變成0
0,但是0 0傳遞到輸入輸出又變成1 1,那樣這個電路豈不是就這樣一直鬼畜下去?
實際上,是不會出現這個情況的,之前我們有提到電路的時延,實際上每個與非門的時延
都是不一樣的,即使看起來如此對稱的電路,還是有不對稱的東西。這樣的話當輸入同時由0 0——》1 1的時候,假設左邊的時延小一點,那樣左邊就先出0,這個0馬上又跑到右邊的那個輸入端,這樣右邊的與非門還沒來得及輸出 1,就被定在了輸出 1,此時電路繼續保持下去,如果右邊的快,則是一樣的道理。這裡弄幾個圖可能會比較容易理解
所以我們分析了所有的狀態以及轉換,只有0 0——》1 1的狀態是不能確定的,為不定狀態。
分析完了這個基本RS觸發器,我們繼續看看它的一些改進電路。
有人想讓電路在工作的時候工作,不工作的時候就保持,就又添加了兩個與非門,其中時鐘CP用來決定電路的工作狀態,當CP-0的時候R S,底下的兩個與非門輸出1 1,電路工作在保持狀態不論RS怎麼變,輸出都不會變換,CP=1的時候,R S決定輸出,電路與基本R S觸發器一樣的原理工作。這個叫同步RS觸發器。
因為不定狀態的存在,我們又加了一個非門,這樣輸出就只有0 1,1 0兩種輸入,消除了不定狀態。這個叫做同步D觸發器。
之前的幾個電路都有一個缺點,就是在CP=1的時候,輸出隨著輸入的變化而變化,這就存在了不確定的狀態,如果在CP=1的時候出現了干擾,導致輸出錯誤,那麼這個電路就有風險,我們希望消除這種不確定的因素,於是就又加了一個與非門和四根線.
首先我們在CP=0的情況下分析變化輸入D會發生什麼,可以發現,CP=0時,3、4門被封鎖電路處於保持狀態,D變化,輸出不變。
D=0 CP由0到1,輸出不變。
D=1 CP由0到1,輸出不變。
接下來進行更複雜的分析:
首先在CP=0期間令D由1變成0,則3、4門的輸入變成了0、1,但是由於CP=0封鎖了3、4門,輸出不會發生變化。
此時令CP轉換為1,4門將輸出0,輸出反轉,而這個0又將6門鎖死,此時再改變輸入,輸出也不會變化了。
這時候我們讓CP=0,輸出同樣不變化(基本RS觸發器工作在保持狀態)。
一樣,我們把輸入變成1,可以發現,CP同樣封鎖了3、4門,輸出不變化。
一樣,CP越變到1,輸出改變,各端子狀態如圖。
此時改變輸入,並不會引起輸出的改變。
這樣我們就可以總結出此種電路的特點:
只在CP上升沿的時候改變輸入有效,在CP=0,1的時候,改變輸入,輸出不改變。
這種電路叫做(維持阻塞D觸發器&<聽起來好奇怪···&>)
這樣的電路就很棒了,在CP正跳變之前準備好數據,CP變成1的時候完成輸入之後再不會變化。要想改變數據,就得等到下一個CP正跳變。
其實JK觸發器的分析方法和前面分析的方法一樣,只要有耐心,慢慢的分析下來,多過幾遍,心裏面自然就會很清楚了,由於時間原因,只能暫時寫到這裡了,有時間寫JK觸發器的。
另外自己也就是一名普通大學生,如果大家看完以後認為有哪裡不準確或者表達不清楚的,還請大家多多指正~~
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