MOS D觸發(fā)器的特征及工作原理詳解

D觸發(fā)器特征

MOS D觸發(fā)器是一個(gè)輸入端的觸發(fā)器，其特點(diǎn)是輸出與輸入具有相同的狀態(tài)，而與觸發(fā)器原狀態(tài)無(wú)關(guān)。

基本的D觸發(fā)器，是一種信息暫時(shí)寄存電路，如圖3-9所示。從邏邏輯圖上看到，D觸發(fā)器是在R-S-T觸發(fā)靠的前面加了一級(jí)倒相器，并把這級(jí)倒相器的輸入端與R-S觸發(fā)器的S端連接；把它的輸出端（即）與R-S觸發(fā)器的R連接。從邏輯圖上看到，當(dāng)D輸入端為“1”，相當(dāng)于R-S觸發(fā)器的S輸入端為“1”，R輸入端為“0”，當(dāng)D輸入為“0”，相當(dāng)于R-S觸發(fā)器的S端輸入為“0”，S端輸入為“1”的情況。所以在脈沖的作用下，相應(yīng)的輸出Q必定與輸入端D的電平相同（參閱圖3-9真值表）。MOS D觸發(fā)器，這種基本的D觸發(fā)器，雖然輸出無(wú)不定狀態(tài)，而且由于單端輸入，使用比較方便，但存在著空翻問題，不具備計(jì)數(shù)功能。在MOS電路中，經(jīng)常用到的是主從結(jié)構(gòu)的D觸發(fā)器。下面介紹幾種主從D觸發(fā)器。

1、主從R-S觸發(fā)器改接的主從D觸發(fā)器

在前面講過的主從R-S觸發(fā)器前加一級(jí)非門，就形成了主從D觸發(fā)器。在為““1”電平時(shí)，D端信息先送入主觸發(fā)器貯存，然后在為“0”電平時(shí)，將信息再傳送到從觸發(fā)器輸出。MOS D觸發(fā)器，與此同時(shí)，主觸發(fā)器輸入端與外界隔離。由于在上跳變時(shí)才改變輸出狀態(tài)，因此輸出相對(duì)于輸入延遲了一個(gè)時(shí)鐘周期的時(shí)間。

這種結(jié)構(gòu)的D觸發(fā)器，既能單線傳送信息，又解決了空翻問題，因此在計(jì)算機(jī)中得到了廣泛的應(yīng)用。

2、利用門控管構(gòu)成的主從D觸發(fā)器圖

3-10是利用門控管構(gòu)成的一種主從D觸發(fā)器。圖是這種觸發(fā)器的原理圖。圖中的門控管用表示，受和控制。倒相器和形成主觸發(fā)器，和形成從觸發(fā)器。和分別作為送入主和從觸發(fā)器的控制開關(guān)，和分別作為主和從觸發(fā)器本身的反饋門。或導(dǎo)通時(shí)，倒相器和或與構(gòu)成正反饋。由于和同步，和同步（他們分別受和控制），因此，當(dāng)D端通過，將信號(hào)送入主觸發(fā)器時(shí)，從觸發(fā)器把原來的信號(hào)從輸出端反饋到輸入端，使之保持輸出狀態(tài)不變。而主觸發(fā)器因關(guān)閉，它的狀態(tài)不能傳送給從觸發(fā)器。當(dāng)導(dǎo)通時(shí)，主觸發(fā)器中的信息一方面在內(nèi)部激勵(lì)、保持，一方面就送到了從觸發(fā)器，在輸出端便得到了D端輸入的信息。MOS D觸發(fā)器，同時(shí)由于的關(guān)閉，主觸發(fā)器與D輸入端隔離，這時(shí)D無(wú)論如何改變信號(hào)，都不會(huì)影響主觸發(fā)器中的狀態(tài)。所以不會(huì)出現(xiàn)空翻現(xiàn)象。圖3-10（b）是這種觸發(fā)器的線路圖。圖中分別相當(dāng)于。整個(gè)電路的波形示于圖3-10（c）中。這種電路與上面介紹的各種靜態(tài)電路不同，它雖有靜態(tài)電路中的交又耦合觸發(fā)器的直流存貯性能，但信息是靠柵電容暫存的。因此，它對(duì)和的上升和下降沿的要求較高，否則很可能造成主從競(jìng)爭(zhēng)，使輸出狀態(tài)不定。同時(shí)，時(shí)鐘脈沖的頻率不能太低，不然，信息將會(huì)因漏電面消失。這種觸發(fā)器，也稱為準(zhǔn)靜態(tài)觸發(fā)器。

由圖可見，這種線路結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，節(jié)省元件。

3、CMOS D觸發(fā)器

這是一種互補(bǔ)型準(zhǔn)靜態(tài)主從結(jié)構(gòu)的D觸發(fā)器，如圖3-11所示。它是由四個(gè)“或非”門和四個(gè)傳輸門組成。傳輸門是受時(shí)鐘脈沖控制的。當(dāng)正時(shí)鐘脈沖來到時(shí)（即），傳輸門打開，關(guān)閉，D端的信號(hào)進(jìn)入主觸發(fā)器存在A點(diǎn)。而從觸發(fā)器輸出端原來的信號(hào)通過反饋到它的輸入端，故從觸發(fā)器保持原來狀態(tài)。當(dāng)負(fù)時(shí)鐘脈沖到來時(shí)，傳輸門打開，關(guān)閉，A點(diǎn)的信號(hào)再通過送入從觸發(fā)器輸出；同時(shí)A點(diǎn)的信號(hào)又通過一個(gè)“或非”門和。MOS D觸發(fā)器，反饋到第一級(jí)或非門輸入端。由于關(guān)閉，不管D端怎樣改變都不會(huì)改變觸發(fā)器的狀態(tài)。其中、為復(fù)位、置位端，具有直接置位、復(fù)位的功能。當(dāng)分別接高電位“1”時(shí)，輸出端Q將分別置0或置1，在電路工作時(shí)，均接0電位。對(duì)時(shí)鐘脈沖的要求，與上面所說的相同。