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空翻现象
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空翻现象,又称为竞态现象,是数字电路中的一个术语,指在同一个时钟脉冲信号作用区间内,由于时钟脉冲的宽度过大,触发器出现在“0”“1”两逻辑信号中多次翻转的现象。它限制了同步RS触发器在实际工作中的正常应用[1] 。
目录
空翻现象
技术简介
图1 空翻波形
同步RS时钟触发器有不完善的地方,即有所谓空翻现象。空翻是在基本RS触发器的基础上构造时钟触发器时,因导引电路C门和D门功能不完善而造成的一种现象,即在一次时钟来到期间,触发器多次翻转的现象称为空翻,如图1所示。这违背了构造时钟触发器的初衷,每来一次时钟,最多允许触发器翻转一次,若多次翻转,电路也会发生状态的差错,因而是不允许的。因为在CP=1期间,时钟对C门和D门的作用消失,数据端R和S端的多次变化就会通过C门和D门到达基本RS触发器的输入端,造成触发器在一次时钟期间的多次翻转
[2]
。
空翻现象
解决方案
为了克服空翻现象,设计了时钟触发器的其他两种结构:维持阻塞型和边沿JK触发器。
图2 维持阻塞D触发器
[2]
(1)维持阻塞D触发器的电路如图2所示。从电路的结构可以看出,它是在基本RS触发器的基础上增加了4个逻辑门而构成的,C门的输出是基本RS触发器的置“0”通道,D门的输出是基本RS触发器的置“1”通道。C门和D门可以在控制时钟控制下,决定数据D是否能传输到基本RS触发器的输入端。E门将数据D以反变量形式送到C门的输入端,再经过F门将数据D以原变量形式送到D门的输入端,使数据D等待时钟到来后,通过C门和D门,以实现置“0”或置“1”
[2]
。
JK触发器是将两个同步触发器串联成主从结构,如图3所示。两个触发器用相反的时钟控制,形成双拍式工作方式,即将一个时钟脉冲分为两个阶段:CP高电平时主触发器接受输入信号,状态改变,而从触发器停止工作,保持不变;CP低电平时,从触发器接收主触发器的输出信号,跟随主触发器的状态改变,而主触发器停止工作,不再接收外部输入信号。
图3 主从触发器示意图
[1]
时钟脉冲由高电平转换成低电平瞬间(下降沿),从触发器开始工作,状态发生改变,之后由于主触发器停止工作不再改变输出信号,因此从触发器的输入不变,触发器状态变化只发生在下降沿。这种触发方式称为主从触发,在逻辑符号中,主从触发方式用输出端处的小直角符号标示
[1]
。
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