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用逻辑 门画出 D触发器。(威盛 VIA 2003.11.06 上海笔试试题)

编程题 中等 笔试真题

参考答案

D触发器可以通过基本逻辑门(如与非门、非门)构成。典型的边沿触发D触发器采用主从结构:由两个RS锁存器(分别称为主锁存器和从锁存器)级联,并通过时钟控制实现边沿触发。具体电路:使用4个2输入与非门(U1、U2构成主锁存器,U3、U4构成从锁存器),外加两个反相器(一个产生互补时钟,另一个用于将D端信号反相后送入主锁存器)。连接方式:时钟CLK输入到主锁存器的两个与非门的一个输入端(U1和U2各一),同时经过反相器后的互补时钟CLK'接到从锁存器的对应输入端。D信号通过一个反相器后得到D',D和D'分别接入主锁存器的两个与非门的另一个输入端。主锁存器的输出Qm和Qm'(互补)作为从锁存器的输入。从锁存器的输出即为D触发器的Q和Q'。工作原理:当CLK=0时,主锁存器根据D输入更新状态(透明),但从锁存器被CLK'=1封锁,保持原状态;当CLK上升沿到来时,主锁存器被封锁(保持),而从锁存器因CLK'=0而透明,接收主锁存器的状态并输出,从而在时钟上升沿将D值传递到Q。注意:此结构需要保证主从锁存器交替工作,避免竞争。也可用传输门实现,但题目要求用逻辑门,故以上为经典答案。易错点:混淆电平触发与边沿触发;忽略互补时钟的产生;未使用反相器导致逻辑错误。

涉及知识点

  • D触发器的逻辑门实现
  • 主从结构边沿触发原理
  • RS锁存器的构成
  • 时钟信号的控制逻辑
  • 与非门/或非门的应用
  • 常见触发器考点与易错
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