JK觸發(fā)器工作原理詳細(xì)介紹

JK觸發(fā)器，采用與或非電路結(jié)構(gòu)，它的工作原理為：CP為0時，觸發(fā)器處于一個穩(wěn)態(tài)；CP由0變1時，觸發(fā)器不翻轉(zhuǎn)，做好接收輸入信號的準(zhǔn)備；CP由1變0時觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)；JK觸發(fā)器在CP下降沿前接受信息，在下降沿觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，在下降沿后觸發(fā)器被封鎖。
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邊沿JK 觸發(fā)器:
　　電路結(jié)構(gòu):
　　采用與或非電路結(jié)構(gòu)，屬于下降沿觸發(fā)的邊沿JK觸發(fā)器，如圖7.6.1所示。
　　工作原理
　　1.CP=0時，觸發(fā)器處于一個穩(wěn)態(tài)。
　　CP為0時，G3、G4被封鎖，不論J、K為何種狀態(tài)，Q3、Q4均為1，另一方面,G12、G22也被CP封鎖,因而由與或非門組成的觸發(fā)器處于一個穩(wěn)定狀態(tài)，使輸出Q、Q狀態(tài)不變。
　　2.CP由0變1時，觸發(fā)器不翻轉(zhuǎn)，為接收輸入信號作準(zhǔn)備。
　　設(shè)觸發(fā)器原狀態(tài)為Q=0，Q=1。當(dāng)CP由0變1時，有兩個信號通道影響觸發(fā)器的輸出狀態(tài)，一個是G12和G22打開，直接影響觸發(fā)器的輸出，另一個是G4和G3打開，再經(jīng)G13和G23影響觸發(fā)器的狀態(tài)。前一個通道只經(jīng)一級與門，而后一個通道則要經(jīng)一級與非門和一級與門，顯然CP的跳變經(jīng)前者影響輸出比經(jīng)后者要快得多。在CP由0變1時，G22的輸出首先由0變1，這時無論G23為何種狀態(tài)（即無論J、K為何狀態(tài)），都使Q仍為0。由于Q同時連接G12和G13的輸入端，因此它們的輸出均為0，使G11的輸出Q=1，觸發(fā)器的狀態(tài)不變。CP由0變1后，打開G3和G4，為接收輸入信號J、K作好準(zhǔn)備。
　　3.CP 由1變0時觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)
　　設(shè)輸入信號J=1、K=0，則Q3=0、Q4=1，G13和G23的輸出均為0。當(dāng)CP 下降沿到來時,G22的輸出由1變0,則有Q=1，使G13輸出為1，Q=0，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)。雖然CP變0后，G3、G4、G12和G22封鎖，Q3=Q4=1，但由于與非門的延遲時間比與門長（在制造工藝上予以保證）,因此Q3和Q4這一新狀態(tài)的穩(wěn)定是在觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)之后。由此可知,該觸發(fā)器在CP下降沿觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，CP一旦到0電平，則將觸發(fā)器封鎖，處于(1)所分析的情況。
　　總之，該觸發(fā)器在CP下降沿前接受信息，在下降沿觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，在下降沿后觸發(fā)器被封鎖。
　　功能描述:
　　邊沿型JK觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表、特征方程、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖及激勵表與主從JK觸發(fā)器完全一致，只不過在畫工作波形圖時，不用考慮一次變化現(xiàn)象。
　　脈沖工作特性:
　　該觸發(fā)器無一次變化現(xiàn)象，輸入信號可在CP 觸發(fā)沿由1變0時刻前加入。由圖7.6.1可知，該電路要求J、K信號先于CP 信號觸發(fā)沿傳輸?shù)紾3、G4的輸出端,為此它們的加入時間至少應(yīng)比CP 的觸發(fā)沿提前一級與非門的延遲時間。這段時間稱為建立時間test。
　　輸入信號在負(fù)跳變觸發(fā)沿來到后就不必保持，原因在于即使原來的J、K信號變化,還要經(jīng)一級與非門的延遲才能傳輸?shù)紾3和G4的輸出端,在此之前，觸發(fā)器已由G12、G13、G22、G23的輸出狀態(tài)和觸發(fā)器原先的狀態(tài)決定翻轉(zhuǎn)。所以這種觸發(fā)器要求輸入信號的維持時間極短，從而具有很高的抗干擾能力，且因縮短tCPH 可提高工作速度。
　　從負(fù)跳變觸發(fā)沿到觸發(fā)器輸出狀態(tài)穩(wěn)定，也需要一定的延遲時間tCPL。顯然,該延遲時間應(yīng)大于兩級與或非門的延遲時間。即tCPL大于2.8tpd。
　　綜上所述，對邊沿JK 觸發(fā)器歸納為以下幾點：
　　1.邊沿JK 觸發(fā)器具有置位、復(fù)位、保持（記憶）和計數(shù)功能； 2.邊沿JK 觸發(fā)器屬于脈沖觸發(fā)方式，觸發(fā)翻轉(zhuǎn)只在時鐘脈沖的負(fù)跳變沿發(fā)生； 3.由于接收輸入信號的工作在CP下降沿前完成，在下降沿觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，在下降沿后觸發(fā)器被封鎖，所以不存在一次變化的現(xiàn)象,抗干擾性能好，工作速度快。
主從JK 觸發(fā)器:
　　電路結(jié)構(gòu):
　　主從JK 觸發(fā)器是在主從RS觸發(fā)器的基礎(chǔ)上組成的，如圖7.5.1所示。 在主從RS觸發(fā)器的R端和S端分別增加一個兩輸入端的與門G11和G10，將Q端和輸入端經(jīng)與門輸出為原S端，輸入端稱為J端，將Q端與輸入端經(jīng)與門輸出為原R端，輸入端稱為K端。
　　主從JK觸發(fā)器工作原理
　　由上面的電路可得到S=JQ,R=KQ。代入主從RS觸發(fā)器的特征方程得到:
　　
　　當(dāng)
　　J=1，K=0時，Qn+1=1；
　　J=0，K=1時，Qn+1=0；
　　J=K=0時，Qn+1=Qn；
　　J=K=1時，Qn+1=-Qn（Qn非）；
　　由以上分析，主從JK 觸發(fā)器沒有約束條件。在J=K=1時,每輸入一個時鐘脈沖，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)一次。觸發(fā)器的這種工作狀態(tài)稱為計數(shù)狀態(tài)，由觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)的次數(shù)可以計算出輸入時鐘脈沖的個數(shù)。
　　功能描述:
　　特征方程：
　　狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表：
　　狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖：
　　脈沖工作特性
　　建立時間：是指輸入信號應(yīng)先于CP信號到達(dá)的時間，用tset表示。由圖7.5.5可知,J、K信號只要不遲于CP信號到達(dá)即可，因此有tset=0。保持時間：為保證觸發(fā)器可靠翻轉(zhuǎn)，輸入信號需要保持一定的時間。保持時間用tH表示。如果要求 CP=1期間J、K的狀態(tài)保持不變，而CP=1的時間為tWH，則應(yīng)滿足：tH≥tWH。
　　傳輸延遲時間：若將從CP下降沿開始到輸出端新狀態(tài)穩(wěn)定地建立起來的這段時間定義為傳輸時間，則有：tPLH=3tpd tPHL=4tpd 最高時鐘頻率：因為主從觸發(fā)器都是由兩個同步RS 觸發(fā)器組成的,所以由同步RS觸發(fā)器的動態(tài)特性可知 ,為保證主觸發(fā)器的可靠翻轉(zhuǎn)，CP高電平的持續(xù)時間tWH應(yīng)大于3tpd。同理,為保證從觸發(fā)器能可靠地翻轉(zhuǎn)， CP低電平的持續(xù)時間tWL也應(yīng)大于3tpd。因此，時鐘信號的最小周期為：Tc(min)≥6tpd 最高時鐘頻率fc(max)≤1/6tpd。
　　如果把圖7.5.5的J、K觸發(fā)器接成T觸發(fā)器使用（即將J和K相連后接至高電平），則最高時鐘頻率還要低一些。因為從CP的下降沿開始到輸出端的新狀態(tài)穩(wěn)定建立所需要的時間為tPHL≥4tpd，如果CP信號的占空比為50%，那么CP信號的最高頻率只能達(dá)到fc(max)=1/2tPHL=1/8tpd
集成觸發(fā)器：
　　集成JK觸發(fā)器的產(chǎn)品較多，以下介紹一種比較典型的高速CMOS雙JK觸發(fā)器HC76。該觸發(fā)器內(nèi)含兩個相同的JK觸發(fā)器,它們都帶有預(yù)置和清零輸入,屬于負(fù)跳沿觸發(fā)的邊沿觸發(fā)器,其邏輯符號和引腳分布如下圖7.5.6 所示。其功能表如表7.5.1所示。如果在一片集成器件中有多個觸發(fā)器，通常在符號前面(或后面)加上數(shù)字，以表示不同觸發(fā)器的輸入、輸出信號，比如C1與1J、1K同屬一個觸發(fā)器。
　　綜上所述，對主從JK 觸發(fā)器歸納為以下的幾點：
　　1.主從JK觸發(fā)器具有置位、復(fù)位、保持（記憶）和計數(shù)功能；
　　2.主從JK觸發(fā)器屬于脈沖觸發(fā)方式，觸發(fā)翻轉(zhuǎn)只在時鐘脈沖的負(fù)跳變沿發(fā)生；
　　3.不存在約束條件，但存在一次變化現(xiàn)象。
　　4.產(chǎn)生一次變化的原因是因為在CP=1期間，主觸發(fā)器一直在接收數(shù)據(jù)，但主觸發(fā)器在某些條件下（Q=0，CP=1期間J端出現(xiàn)正跳沿干擾或Q=1，CP=1期間K端出現(xiàn)正跳沿干擾），不能完全隨輸入信號的變化而發(fā)生相應(yīng)的變化，以至影響從觸發(fā)器 狀態(tài)與輸入信號的不對應(yīng)。

主從jk觸發(fā)器電路及工作原理

1．電路組成和符號

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??? 基本RS觸發(fā)器，同步RS觸發(fā)器及主從RS觸發(fā)器都有約束條件RS＝0的限制，即不允許R＝S＝１出現(xiàn)，否則觸發(fā)器的狀態(tài)不確定。

圖T1408所示的主從JK觸發(fā)器卻不需要約束條件。圖中J、K為信號輸入端，CP為時鐘脈沖。在符號圖中CP一端標(biāo)有小圓圈，表示脈沖下降沿有效。它與主從RS觸發(fā)器不同之處在于：把S改為J，R改為K；同時又把Q引回到H門的輸入端，把Q引回到G門的輸入端。這樣就可以避免在輸入端出現(xiàn)全是1的不確定情況，從而解決了約束的問題。

2．工作原理

工作原理和主從RS觸發(fā)器基本相似。由圖可見。G、H門的輸入信號，除CP之外還有J和K控制信號以及反饋回來的輸出信號，即G門的輸入為J、與主從RS觸發(fā)器電路比較可得：

為了進(jìn)一步擴(kuò)展JK觸發(fā)器的邏輯功能，JK觸發(fā)器除具有控制輸入端J和K外，還具有異步置１端

端為高電平時，則觸發(fā)器直接置0；同理當(dāng)時,則觸發(fā)器直接置1。異步輸入端常被用來使觸發(fā)器預(yù)置所需要的狀態(tài)。在預(yù)置完成之后，應(yīng)同時保持高電平，以便觸發(fā)器按JK方式工作。在圖T1408（ｂ）中 端標(biāo)有小圓圈。表示低電平有效。