D 触发器

D触发器（D Flip-Flop）是数字电路中的一种基本组件，主要用于存储一位二进制信息。它有一个数据输入端（D），一个时钟输入端（CLK），以及通常有两个互补的输出端（Q和Q’）。在时钟信号的上升沿或下降沿（取决于设计），D触发器会将输入的数据捕获并传递到输出端，直到下一个时钟脉冲到来。

工作原理

1. 边沿触发：D触发器通常是边沿触发的，这意味着它们只在时钟信号从低到高（上升沿触发）或从高到低（下降沿触发）变化的时候才响应。这确保了数据在每个时钟周期内只会被处理一次，避免了竞争条件和亚稳态问题。

2. 数据存储：当有时钟边沿触发时，D触发器会读取D输入端的状态，并将其状态复制到输出Q上。如果D为高电平，则Q变为高；如果D为低电平，则Q变为低。Q’输出总是Q的反相。

3. 保持功能：一旦数据被捕捉到触发器内部，即使D输入端的状态改变，输出也不会改变，直到下一个时钟边沿到来。因此，D触发器可以用来保持数据的状态不变，直到新的数据被写入。

4. 异步控制（可选）：某些D触发器还可能有清零（CLR）和置位（SET）输入端，用于异步地将输出设置为0或1，而不考虑时钟信号。这些输入通常被称为直接清除或直接设置。

应用

• 寄存器：D触发器常用于构建寄存器，用来临时存储数据。
• 计数器：多个D触发器可以串联起来形成计数器。
• 移位寄存器：用于串行到并行或并行到串行的数据转换。
• 锁存器与透明D锁存器：虽然不是严格意义上的触发器，但它们与D触发器类似，不过它们是电平敏感而不是边沿敏感。