【电路笔记】-D型触发器

D型触发器

D型触发器是一种改进的置位-复位触发器，通过增加一个反相器来防止S和R输入处于相同的逻辑电平。

1、概述

D型触发器克服了基本SR NAND门双稳态电路的主要缺点之一，即禁止了SET =“0”和RESET =“0”的不确定输入条件。
这种状态将强制两个输出都为逻辑“1”，覆盖反馈锁定动作，而首先变为逻辑电平“1”的输入将失去控制，而另一个仍为逻辑“0”的输入则控制锁存器的最终状态。
但为了防止这种情况发生，可以在“设置”和“重置”输入之间连接一个反相器，产生另一种类型的触发器电路，称为数据锁存器、延迟触发器、D型双稳态、D型触发器或简称D触发器，因为它更常被称为D触发器。
D触发器是所有时钟触发器中最重要的一种。通过在设置和重置输入之间添加一个反相器（NOT门），S和R输入成为彼此的互补，确保两个输入S和R永远不会同时相等（0或1），从而允许我们使用单个D（数据）输入来控制触发器的翻转动作。
然后这个数据输入，标记为“D”，用于代替“设置”信号，反相器用于生成互补的“重置”输入，从而从电平敏感的SR锁存器中制作出电平敏感的D型触发器，现在S = D且R = not D，如图所示。

D型触发器电路

我们记得，一个简单的SR触发器需要两个输入，一个用于“设置”输出，另一个用于“重置”输出。通过将一个反相器（NOT门）连接到SR触发器，我们可以使用单个输入来“设置”和“重置”触发器，因为现在两个输入信号是彼此的互补。这种互补避免了SR锁存器在两个输入都为LOW时固有的模糊性，因为那种状态不再可能。

因此，这个单一输入被称为“数据”输入。如果这个数据输入保持HIGH，触发器将被“设置”，当它为LOW时，触发器将改变并变为“重置”。然而，这将毫无意义，因为触发器的输出将在每个脉冲施加到这个数据输入时总是发生变化。

为了避免这种情况，使用了一个额外的输入，称为“时钟”或“使能”输入，用于在所需的数据被存储后，将数据输入与触发器的锁定电路隔离开来。效果是，只有当时钟输入处于活动状态时，D输入条件才会被复制到输出Q。这就形成了另一种时序设备的基础，称为D触发器。
“D触发器”将存储并输出任何逻辑电平，只要其数据端子上的时钟输入为HIGH。一旦时钟输入变为LOW，触发器的“设置”和“重置”输入都被保持在逻辑电平“1”，因此它不会改变状态，并存储时钟转换发生前其输出上存在的任何数据。换句话说，输出被“锁定”在逻辑“0”或逻辑“1”。

D型触发器真集表

注意：↓ 和 ↑ 指示时钟脉冲的方向，因为假设D型触发器是边沿触发的。

2、主从D触发器

基本的D型触发器可以通过在其输出端增加第二个SR触发器来进一步改进，该SR触发器在互补时钟信号激活时产生一个“主从D型触发器”。在时钟信号的前沿（低到高）上，第一阶段，即“主”级锁存D处的输入条件，而输出级被停用。

在时钟信号的后沿（高到低）上，现在激活了第二级“从”级，锁存来自第一主电路的输出。然后，输出级似乎在时钟脉冲的负沿上被触发。“主从D型触发器”可以通过将两个具有相反时钟相位的锁存器级联在一起来构造，如图所示。

主从D触发器电路

从上文我们可以看出，当时钟脉冲的前沿到来时，主触发器将从数据D输入加载数据，因此主触发器是“开启”的。随着时钟脉冲的后沿到来，从触发器正在加载数据，即从触发器是“开启”的。

那么，总会有一个触发器是“开启”的，另一个是“关闭”的，但永远不会同时出现主触发器和从触发器都“开启”的情况。因此，只有当时钟输入上施加了一个完整脉冲，即0-1-0时，输出Q才会获得D的值。

市场上有许多不同的D触发器IC，包括TTL和CMOS封装，其中较常见的是74LS74，这是一个双D触发器IC，在单个芯片内包含两个独立的D型双稳态电