JK触发器Multisim电路仿真——硬件工程师笔记
目录
1 JK触发器基础知识
1.1 功能和特性
1.2 电路结构
1.3 工作原理
1.4 应用
1.5 设计考虑
1.6 总结
2 74LS76D实现主从JK触发器
2.1 功能特性
2.2 触发方式
2.3 关键说明
3 74LS109实现维持阻塞结构的边沿JK触发器
硬件工程师笔试面试相关文章链接
1 JK触发器基础知识
JK触发器是一种常用的双稳态多谐振荡器，它是构成时序逻辑电路的基本单元之一。JK触发器的功能和特性使其在数字系统中广泛应用，特别是在计数器、分频器、寄存器和其他需要状态存储和状态变化的场合。
1.1 功能和特性
双稳态：JK触发器有两个稳定状态，可以存储一位二进制信息。
状态改变：JK触发器可以根据输入信号（J和K）和时钟信号在两个稳定状态之间切换。
状态保持：当J和K输入都为0时，JK触发器保持当前状态不变。
状态翻转：当J和K输入都为1时，JK触发器在每个时钟脉冲的上升沿翻转其状态。
状态置位和复位：J输入为1且K为0时，触发器置位（Q输出为1）；J为0且K为1时，触发器复位（Q输出为0）。
1.2 电路结构
JK触发器通常由以下部分组成：
SR锁存器：作为基本的存储单元，可以存储一位二进制信息。
与非门或或非门：用于实现J和K输入的逻辑功能，以及状态翻转和保持的控制。
时钟输入：用于同步触发状态的改变。
1.3 工作原理
JK触发器的工作基于SR锁存器的工作原理和J、K输入的逻辑功能：
J=0, K=0：保持状态，Q和Q'不变。
J=1, K=0：置位，Q变为1，Q'变为0。
J=0, K=1：复位，Q变为0，Q'变为1。
J=1, K=1：翻转状态，Q和Q'的状态互换。
| J | K | Q | Q’ |
| 0 | 0 | 保持状态 | |
| 1 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 状态互换 | |
结构见图
输入：
输出：
1.4 应用
JK触发器广泛应用于数字电路中，如：
1. 计数器：用于构成计数器，实现计数功能。
2. 分频器：用于构成分频器，实现频率分频。
3. 寄存器：用于构成寄存器，存储多位二进制信息。
4. 状态机：用于构成状态机，实现复杂的状态转换。
1.5 设计考虑
时钟信号的稳定性：确保时钟信号稳定且无抖动，以避免触发器的误操作。
输入保护：为了防止由于输入信号的异常导致触发器状态不确定，通常需要对输入信号进行保护。
电源电压：确保触发器工作在正确的电源电压范围内。
1.6 总结
JK触发器是一种功能强大的数字电路元件，它在数字系统中扮演着重要的角色。通过适当的设计和应用，JK触发器可以实现数据存储、状态控制和脉冲整形等功能。然而，在设计时需要注意时钟信号的稳定性和输入保护等问题，以确保电路的可靠性和稳定性。
2 74LS76D实现主从JK触发器
74LS76D是一款常用的主从JK触发器集成电路，它具有独立的JK时钟脉冲、直接清除输入和直接设置的功能。以下是74LS76D实现主从JK触发器的描述
2.1 功能特性
封装：通常为16引脚DIP（双列直插式封装）。
供电电压：标准TTL电平，5V。
触发方式：边沿触发（下降沿触发），在时钟信号CP的下降沿触发状态变化。
异步控制：包括Preset（置位）和Clear（清零），低电平有效，可以强制输出Q = 1或Q = 0，且优先级高于时钟触发。
同步输入：J和K输入决定触发器在时钟边沿的下一状态。
如上图所示，开关J表示置位J，开关K表示置位K，小灯X3和X4的状态表示Q和Q’的状态，根据真值表调试电路。
2.2 触发方式
异步控制优先级最高：当PR=0或CLR=0时，触发器状态立即被强制置位或清零，不受时钟或J/K输入影响。
同步触发（下降沿有效）：当PR=1且CLR=1时，触发器在时钟下降沿（高→低）根据J/K输入改变状态。
2.3 关键说明
PR和CLR不能同时为0，否则输出不确定。
74LS76D主从JK触发器是一种功能强大的数字电路元件，适用于需要精确状态控制的应用。通过适当的设计和应用，可以实现数据存储、状态控制和脉冲整形等功能。在设计时，需要注意时钟信号的稳定性和输入保护，以确保电路的可靠性和稳定性。
3 74LS109实现维持阻塞结构的边沿JK触发器
74LS109是一种集成边沿JK触发器，主要特点是用上升沿触发。该触发器具有两个直接置位端（PR1、PR2），低电平有效，可以直接置位输出Q和Q'，而不受时钟信号CP的影响。它还具有直接清零端（CLR1、CLR2），也是低电平有效，用于直接清零输出。这种触发器利用信号传递延时的差异工作，因此要求时钟脉冲的边沿较陡，从而其工作频率可以比其他型的高。常用这种触发器构成缓冲寄存器、移位寄存器和计数器等。
如上图所示，开关J表示置位J，开关K表示置位K，小灯X3和X4的状态表示Q和Q’的状态，根据真值表调试电路。
74LS109是维持阻塞结构的JK触发器，这种结构使得它具有很高的工作稳定性。此外，74LS109具有预置和清除功能，可以在不依赖于时钟信号的情况下对输出进行置位或清零。
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