63、触发器与同步状态机分析

触发器与同步状态机分析

1. 触发器的应用与类型

1.1 J - K 触发器与 D 触发器

J - K 触发器最常见的应用是在时钟同步状态机中。有时，J - K 触发器的次态逻辑比 D 触发器更简单。然而，大多数状态机仍使用 D 触发器进行设计，原因在于设计方法稍简单，且大多数顺序可编程逻辑器件包含的是 D 触发器，而非 J - K 触发器。

1.2 T 触发器

T（Toggle，翻转）触发器在时钟的每个脉冲上改变状态。正边沿触发的 T 触发器的符号和功能行为如图所示。其 Q 输出信号的频率恰好是 T 输入频率的一半。T 触发器可由 D 触发器或 J - K 触发器实现，常见应用于计数器和分频器中。

在许多 T 触发器的应用中，触发器无需在每个时钟脉冲上翻转。这种情况下可使用带使能端的 T 触发器，只有当使能信号 EN 有效时，触发器才会在时钟的触发边沿改变状态。使能输入 EN 必须满足相对于触发时钟边沿的指定建立和保持时间。

以下是不同类型触发器的一些特性：
| 设备类型 | 特征方程 |
| — | — |
| S - R 锁存器 | (Q^ = S + R’ \cdot Q) |
| D 锁存器 | (Q^ = D) |
| 边沿触发 D 触发器 | (Q^ = D) |
| 带使能的 D 触发器 | (Q^ = EN \cdot D + EN’ \cdot Q) |
| 主从 S - R 触发器 | (Q^ = S + R’ \cdot Q) |
| 主从 J - K 触发