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。

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;

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)。

工作特性

建立時間:是指輸入信號應(yīng)先于CP信號到達的時間，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到fc(max)=1/2tPHL=1/8tpd。

若 Reset=0時:

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; 若 Reset=1時:

不論J、K與Qn的值，Qn+1=0。

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)。

兩個PNP三極管(上拉管)并聯(lián)構(gòu)成二輸入與非門電路，三個PNP三極管并聯(lián)則構(gòu)成三輸入與非門電路。

每個按鍵按下時提供高電平，松開時提供低電平。CLK按下時主觸發(fā)器工作，松開時從觸發(fā)器工作。

JK觸發(fā)器 邏輯簡圖如右圖所示

JK觸發(fā)器和觸發(fā)器中最基本的RS觸發(fā)器結(jié)構(gòu)相似，其區(qū)別在于，RS觸發(fā)器不允許R與S同時為1，而JK觸發(fā)器允許J與K同時為1。當(dāng)J與K同時變?yōu)?的同時，輸出的值狀態(tài)會反轉(zhuǎn)。也就是說，原來是0的話，變成1;原來是1的話，變成0。 對應(yīng)表如下:

JK觸發(fā)器的時序圖

脈沖工作特性如右圖所示

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。