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d觸發(fā)器工作原理和真值的關系

來源：

2025-06-04

類別：基礎知識

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D觸發(fā)器是一種常用的時序邏輯電路元件，其核心功能是根據(jù)時鐘信號（CLK）的觸發(fā)沿，將數(shù)據(jù)輸入端（D）的電平狀態(tài)鎖存到輸出端（Q），實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲和傳輸。根據(jù)觸發(fā)方式不同，可分為上升沿觸發(fā)和下降沿觸發(fā)兩種類型，以下以常見的上升沿觸發(fā)D觸發(fā)器為例介紹其工作原理：

觸發(fā)時刻與采樣

上升沿觸發(fā)：當時鐘信號從低電平跳變到高電平的瞬間（上升沿），D觸發(fā)器會對數(shù)據(jù)輸入端D的電平狀態(tài)進行采樣。
狀態(tài)鎖存：采樣完成后，觸發(fā)器會將該狀態(tài)鎖存到輸出端Q，在后續(xù)的時鐘周期內(nèi)，只要不出現(xiàn)新的觸發(fā)沿，輸出端Q的狀態(tài)將保持不變，不受數(shù)據(jù)輸入端D電平變化的影響。

異步控制功能

異步置位與復位：大多數(shù)D觸發(fā)器還具有異步置位端（，低電平有效）和異步復位端（，低電平有效）。當異步置位端為低電平時，無論時鐘信號和數(shù)據(jù)輸入如何，輸出端Q都會被強制置為1；當異步復位端為低電平時，輸出端Q會被強制置為0。異步控制功能具有最高優(yōu)先級，不受時鐘信號的約束。

D觸發(fā)器真值表

D觸發(fā)器的真值表反映了其輸入（CLK、D、、）與輸出（Q、）之間的邏輯關系，以下是典型的上升沿觸發(fā)D觸發(fā)器真值表：

		CLK	D	Q（下一狀態(tài)）	（下一狀態(tài)）
0	1	×	×	1	0
1	0	×	×	0	1
0	0	×	×	不確定	不確定
1	1	↑	0	0	1
1	1	↑	1	1	0
1	1	↓或無變化	×	Q（保持）	（保持）

真值表解讀

異步控制：當且時，無論CLK和D的狀態(tài)如何，輸出Q都會被強制置為1，為0；當且時，輸出Q會被強制置為0，為1。
競爭冒險：當和同時為0時，觸發(fā)器的輸出狀態(tài)是不確定的，這種情況應盡量避免。
正常工作：當且時，觸發(fā)器處于正常工作狀態(tài)。在時鐘上升沿（↑）到來時，根據(jù)數(shù)據(jù)輸入D的狀態(tài)，輸出Q會相應地更新為0或1；在時鐘下降沿（↓）或時鐘信號無變化時，輸出Q保持原來的狀態(tài)不變。

工作原理與真值表的關系

真值表體現(xiàn)工作原理：真值表是D觸發(fā)器工作原理的量化體現(xiàn)，它清晰地展示了在不同輸入組合下，觸發(fā)器的輸出狀態(tài)如何變化。通過真值表，可以直觀地理解D觸發(fā)器在異步控制、時鐘觸發(fā)和狀態(tài)保持等方面的行為。
工作原理指導真值表分析：了解D觸發(fā)器的工作原理后，可以更容易地分析和理解真值表。例如，知道異步控制端具有最高優(yōu)先級，就能明白為什么在或時，輸出狀態(tài)不受時鐘和數(shù)據(jù)輸入的影響；知道觸發(fā)器在時鐘上升沿采樣數(shù)據(jù)輸入并更新輸出狀態(tài)，就能理解真值表中時鐘上升沿時輸出狀態(tài)與數(shù)據(jù)輸入D的關系。