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题目
用逻辑门画出D触发器。(威盛VIA 2003.11.06 上海笔试试题)
参考答案与知识点
参考答案
D触发器可由基本逻辑门(如与非门、或非门、反相器)构成。常见结构包括主从D触发器和维持阻塞D触发器,以下用与非门实现主从D触发器为例。
1. 结构:由两个RS锁存器(主锁存器和从锁存器)级联,每个RS锁存器由两个交叉耦合的与非门构成。主锁存器接收输入D和时钟CLK,从锁存器接收主锁存器输出并输出Q。
2. 门级连接:
- 主锁存器:两个与非门(G1、G2)交叉耦合,G1输入:D与CLK(经过反相?实际常用CLK反相控制),G2输入:G1输出与CLK反相。通常用CLK反相(通过反相器)控制主锁存器使能。
- 从锁存器:两个与非门(G3、G4)交叉耦合,G3输入:主锁存器输出(即G1输出)与CLK(未反相),G4输入:G3输出与CLK。
- 反相器:提供CLK反相信号。
3. 工作过程:CLK低电平时,主锁存器开启(透明)跟随D;CLK高电平时,主锁存器关闭(锁存),从锁存器开启(透明)将主锁存器值传递到输出。实现边沿触发(上升沿有效)。
4. 另一种常见实现:用传输门和反相器构成,更简单。但用基本逻辑门时,与非门方案典型。
易错点:
- 混淆锁存器与触发器,锁存器是电平敏感,触发器是边沿敏感,必须有双锁存器结构。
- 时钟极性错误,需确保主从锁存器使能相位相反。
- 未加反相器直接连接导致逻辑错误。
答案中应明确画出各门连线(文字描述),也可以补充用或非门实现对称结构。
涉及知识点
- D触发器结构原理
- RS锁存器与与非门交叉耦合
- 主从触发器工作方式
- 边沿触发与电平触发区别
- 基本逻辑门构建时序逻辑
- 时钟控制信号设计