JK觸發器工作原理詳細介紹

JK觸發器，采用與或非電路結構，它的工作原理為：CP為0時，觸發器處于一個穩態；CP由0變1時，觸發器不翻轉，做好接收輸入信號的準備；CP由1變0時觸發器翻轉；JK觸發器在CP下降沿前接受信息，在下降沿觸發翻轉，在下降沿后觸發器被封鎖。
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邊沿JK 觸發器:
　　電路結構:
　　采用與或非電路結構，屬于下降沿觸發的邊沿JK觸發器，如圖7.6.1所示。
　　工作原理
　　1.CP=0時，觸發器處于一個穩態。
　　CP為0時，G3、G4被封鎖，不論J、K為何種狀態，Q3、Q4均為1，另一方面,G12、G22也被CP封鎖,因而由與或非門組成的觸發器處于一個穩定狀態，使輸出Q、Q狀態不變。
　　2.CP由0變1時，觸發器不翻轉，為接收輸入信號作準備。
　　設觸發器原狀態為Q=0，Q=1。當CP由0變1時，有兩個信號通道影響觸發器的輸出狀態，一個是G12和G22打開，直接影響觸發器的輸出，另一個是G4和G3打開，再經G13和G23影響觸發器的狀態。前一個通道只經一級與門，而后一個通道則要經一級與非門和一級與門，顯然CP的跳變經前者影響輸出比經后者要快得多。在CP由0變1時，G22的輸出首先由0變1，這時無論G23為何種狀態（即無論J、K為何狀態），都使Q仍為0。由于Q同時連接G12和G13的輸入端，因此它們的輸出均為0，使G11的輸出Q=1，觸發器的狀態不變。CP由0變1后，打開G3和G4，為接收輸入信號J、K作好準備。
　　3.CP 由1變0時觸發器翻轉
　　設輸入信號J=1、K=0，則Q3=0、Q4=1，G13和G23的輸出均為0。當CP 下降沿到來時,G22的輸出由1變0,則有Q=1，使G13輸出為1，Q=0，觸發器翻轉。雖然CP變0后，G3、G4、G12和G22封鎖，Q3=Q4=1，但由于與非門的延遲時間比與門長（在制造工藝上予以保證）,因此Q3和Q4這一新狀態的穩定是在觸發器翻轉之后。由此可知,該觸發器在CP下降沿觸發翻轉，CP一旦到0電平，則將觸發器封鎖，處于(1)所分析的情況。
　　總之，該觸發器在CP下降沿前接受信息，在下降沿觸發翻轉，在下降沿后觸發器被封鎖。
　　功能描述:
　　邊沿型JK觸發器的狀態轉移真值表、特征方程、狀態轉移圖及激勵表與主從JK觸發器完全一致，只不過在畫工作波形圖時，不用考慮一次變化現象。
　　脈沖工作特性:
　　該觸發器無一次變化現象，輸入信號可在CP 觸發沿由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 信號觸發沿傳輸到G3、G4的輸出端,為此它們的加入時間至少應比CP 的觸發沿提前一級與非門的延遲時間。這段時間稱為建立時間test。
　　輸入信號在負跳變觸發沿來到后就不必保持，原因在于即使原來的J、K信號變化,還要經一級與非門的延遲才能傳輸到G3和G4的輸出端,在此之前，觸發器已由G12、G13、G22、G23的輸出狀態和觸發器原先的狀態決定翻轉。所以這種觸發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。
　　從負跳變觸發沿到觸發器輸出狀態穩定，也需要一定的延遲時間tCPL。顯然,該延遲時間應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 觸發器歸納為以下幾點：
　　1.邊沿JK 觸發器具有置位、復位、保持（記憶）和計數功能； 2.邊沿JK 觸發器屬于脈沖觸發方式，觸發翻轉只在時鐘脈沖的負跳變沿發生； 3.由于接收輸入信號的工作在CP下降沿前完成，在下降沿觸發翻轉，在下降沿后觸發器被封鎖，所以不存在一次變化的現象,抗干擾性能好，工作速度快。
主從JK 觸發器:
　　電路結構:
　　主從JK 觸發器是在主從RS觸發器的基礎上組成的，如圖7.5.1所示。 在主從RS觸發器的R端和S端分別增加一個兩輸入端的與門G11和G10，將Q端和輸入端經與門輸出為原S端，輸入端稱為J端，將Q端與輸入端經與門輸出為原R端，輸入端稱為K端。
　　主從JK觸發器工作原理
　　由上面的電路可得到S=JQ,R=KQ。代入主從RS觸發器的特征方程得到:
　　
　　當
　　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（Qn非）；
　　由以上分析，主從JK 觸發器沒有約束條件。在J=K=1時,每輸入一個時鐘脈沖，觸發器翻轉一次。觸發器的這種工作狀態稱為計數狀態，由觸發器翻轉的次數可以計算出輸入時鐘脈沖的個數。
　　功能描述:
　　特征方程：
　　狀態轉移真值表：
　　狀態轉換圖：
　　脈沖工作特性
　　建立時間：是指輸入信號應先于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：為保證觸發器可靠翻轉，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的狀態保持不變，而CP=1的時間為tWH，則應滿足：tH≥tWH。
　　傳輸延遲時間：若將從CP下降沿開始到輸出端新狀態穩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：因為主從觸發器都是由兩個同步RS 觸發器組成的,所以由同步RS觸發器的動態特性可知 ,為保證主觸發器的可靠翻轉，CP高電平的持續時間tWH應大于3tpd。同理,為保證從觸發器能可靠地翻轉， CP低電平的持續時間tWL也應大于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觸發器接成T觸發器使用（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穩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
集成觸發器：
　　集成JK觸發器的產品較多，以下介紹一種比較典型的高速CMOS雙JK觸發器HC76。該觸發器內含兩個相同的JK觸發器,它們都帶有預置和清零輸入,屬于負跳沿觸發的邊沿觸發器,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器，通常在符號前面(或后面)加上數字，以表示不同觸發器的輸入、輸出信號，比如C1與1J、1K同屬一個觸發器。
　　綜上所述，對主從JK 觸發器歸納為以下的幾點：
　　1.主從JK觸發器具有置位、復位、保持（記憶）和計數功能；
　　2.主從JK觸發器屬于脈沖觸發方式，觸發翻轉只在時鐘脈沖的負跳變沿發生；
　　3.不存在約束條件，但存在一次變化現象。
　　4.產生一次變化的原因是因為在CP=1期間，主觸發器一直在接收數據，但主觸發器在某些條件下（Q=0，CP=1期間J端出現正跳沿干擾或Q=1，CP=1期間K端出現正跳沿干擾），不能完全隨輸入信號的變化而發生相應的變化，以至影響從觸發器 狀態與輸入信號的不對應。

主從jk觸發器電路及工作原理

1．電路組成和符號

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??? 基本RS觸發器，同步RS觸發器及主從RS觸發器都有約束條件RS＝0的限制，即不允許R＝S＝１出現，否則觸發器的狀態不確定。

圖T1408所示的主從JK觸發器卻不需要約束條件。圖中J、K為信號輸入端，CP為時鐘脈沖。在符號圖中CP一端標有小圓圈，表示脈沖下降沿有效。它與主從RS觸發器不同之處在于：把S改為J，R改為K；同時又把Q引回到H門的輸入端，把Q引回到G門的輸入端。這樣就可以避免在輸入端出現全是1的不確定情況，從而解決了約束的問題。

2．工作原理

工作原理和主從RS觸發器基本相似。由圖可見。G、H門的輸入信號，除CP之外還有J和K控制信號以及反饋回來的輸出信號，即G門的輸入為J、與主從RS觸發器電路比較可得：

為了進一步擴展JK觸發器的邏輯功能，JK觸發器除具有控制輸入端J和K外，還具有異步置１端

端為高電平時，則觸發器直接置0；同理當時,則觸發器直接置1。異步輸入端常被用來使觸發器預置所需要的狀態。在預置完成之后，應同時保持高電平，以便觸發器按JK方式工作。在圖T1408（ｂ）中 端標有小圓圈。表示低電平有效。