逻辑电路是基础电路之一,能够通过数字信号来实现对数学和逻辑运算的控制。d型触发器(d flip-flop)是逻辑电路中的一种,可以用来存储二进制数据并实现计数器、时序控制等功能,其重要性不言而喻。
d型触发器是一种具有存储功能的数字电路,它包含一个锁存器和两个输入端:数据输入端d和时钟输入端clk。当clk输入高电平信号时,锁存器会从d输入端获得一个数字信号。当clk输入低电平信号时,锁存器将保持其之前储存的数字信号不变。
其实d型触发器就是将数字信号存储在一个翻转管脚(R)的锁存器中。由于R管脚始终与d管脚相连,所以在输入d的信号改变之前,输出的Q和.notQ始终保持原来的值不变。
d型触发器的工作原理可以从时钟控制、SR/RS锁存、负反馈等方面来介绍。
d型触发器的时钟输入端可以提供两种方式的驱动方式:上升沿触发和下降沿触发。上升沿触发时,d型触发器只在时钟信号从低电平变成高电平时,才开始将d输入端的信号存储到锁存器中。下降沿触发时则是在时钟信号从高电平变成低电平时将d信号动态存储到锁存器中,存储后锁存器在下次时钟边缘之前都会保持该信号的状态不变。
SR/RS锁存是d型触发器的一种重要工作方式,即当S(R)和R(S)均为高电平时,数据输入端d的信号就会被存储到锁存器中。而当S为低电平、R为高电平时,则将清空锁存器。反之,当R为低电平、S为高电平时,则将锁存器设置为1。
d型触发器通过多级逻辑门级联进行负反馈,在输出 Q 和其补码 .notQ (represented as Q')之间形成高低电平的互相作用,来实现稳定存储数据的目的。
d型触发器广泛应用于计数器、时序电路、状态机等电子电路中。例如,它可以用来储存数码管的亮每位,实现分时段多亮点,从而实现数字时钟的输出;它还可以作为门控的输出信号,来控制下一个门的输入信号等。
总之,d型触发器在数字电路和系统的设计中扮演着重要的角色。对于学习和掌握数字电路和系统设计的工程师或爱好者来说,它是必须要了解和掌握的基础概念之一,同时还要熟练掌握其工作原理与应用知识。