JK触发器Multisim电路仿真——硬件工程师笔记

发布于:2025-07-09 ⋅ 阅读:(15) ⋅ 点赞:(0)

目录

1 JK触发器基础知识

1.1 功能和特性

1.2 电路结构

1.3 工作原理

1.4 应用

1.5 设计考虑

1.6 总结

2 74LS76D实现主从JK触发器

2.1 功能特性

2.2 触发方式

2.3 关键说明

3 74LS109实现维持阻塞结构的边沿JK触发器

硬件工程师笔试面试相关文章链接

1 JK触发器基础知识

JK触发器是一种常用的双稳态多谐振荡器,它是构成时序逻辑电路的基本单元之一。JK触发器的功能和特性使其在数字系统中广泛应用,特别是在计数器、分频器、寄存器和其他需要状态存储和状态变化的场合。

1.1 功能和特性

双稳态:JK触发器有两个稳定状态,可以存储一位二进制信息。

状态改变:JK触发器可以根据输入信号(J和K)和时钟信号在两个稳定状态之间切换。

状态保持:当J和K输入都为0时,JK触发器保持当前状态不变。

状态翻转:当J和K输入都为1时,JK触发器在每个时钟脉冲的上升沿翻转其状态。

状态置位和复位:J输入为1且K为0时,触发器置位(Q输出为1);J为0且K为1时,触发器复位(Q输出为0)。

1.2 电路结构

JK触发器通常由以下部分组成:

SR锁存器:作为基本的存储单元,可以存储一位二进制信息。

与非门或或非门:用于实现J和K输入的逻辑功能,以及状态翻转和保持的控制。

时钟输入:用于同步触发状态的改变。

1.3 工作原理

JK触发器的工作基于SR锁存器的工作原理和J、K输入的逻辑功能:

J=0, K=0:保持状态,Q和Q'不变。

J=1, K=0:置位,Q变为1,Q'变为0。

J=0, K=1:复位,Q变为0,Q'变为1。

J=1, K=1:翻转状态,Q和Q'的状态互换。

J

K

Q

Q’

0

0

保持状态

1

0

1

0

0

1

0

1

1

1

状态互换

结构见图

输入:

输出:

1.4 应用

JK触发器广泛应用于数字电路中,如:

1. 计数器:用于构成计数器,实现计数功能。

2. 分频器:用于构成分频器,实现频率分频。

3. 寄存器:用于构成寄存器,存储多位二进制信息。

4. 状态机:用于构成状态机,实现复杂的状态转换。

1.5 设计考虑

时钟信号的稳定性:确保时钟信号稳定且无抖动,以避免触发器的误操作。

输入保护:为了防止由于输入信号的异常导致触发器状态不确定,通常需要对输入信号进行保护。

电源电压:确保触发器工作在正确的电源电压范围内。

1.6 总结

JK触发器是一种功能强大的数字电路元件,它在数字系统中扮演着重要的角色。通过适当的设计和应用,JK触发器可以实现数据存储、状态控制和脉冲整形等功能。然而,在设计时需要注意时钟信号的稳定性和输入保护等问题,以确保电路的可靠性和稳定性。

2 74LS76D实现主从JK触发器

74LS76D是一款常用的主从JK触发器集成电路,它具有独立的JK时钟脉冲、直接清除输入和直接设置的功能。以下是74LS76D实现主从JK触发器的描述

2.1 功能特性

封装:通常为16引脚DIP(双列直插式封装)。

供电电压:标准TTL电平,5V。

触发方式:边沿触发(下降沿触发),在时钟信号CP的下降沿触发状态变化。

异步控制:包括Preset(置位)和Clear(清零),低电平有效,可以强制输出Q = 1或Q = 0,且优先级高于时钟触发。

同步输入:J和K输入决定触发器在时钟边沿的下一状态。

如上图所示,开关J表示置位J,开关K表示置位K,小灯X3和X4的状态表示Q和Q’的状态,根据真值表调试电路。

2.2 触发方式

异步控制优先级最高:当PR=0或CLR=0时,触发器状态立即被强制置位或清零,不受时钟或J/K输入影响。

同步触发(下降沿有效):当PR=1且CLR=1时,触发器在时钟下降沿(高→低)根据J/K输入改变状态。

2.3 关键说明

PR和CLR不能同时为0,否则输出不确定。

74LS76D主从JK触发器是一种功能强大的数字电路元件,适用于需要精确状态控制的应用。通过适当的设计和应用,可以实现数据存储、状态控制和脉冲整形等功能。在设计时,需要注意时钟信号的稳定性和输入保护,以确保电路的可靠性和稳定性。

3 74LS109实现维持阻塞结构的边沿JK触发器

74LS109是一种集成边沿JK触发器,主要特点是用上升沿触发。该触发器具有两个直接置位端(PR1、PR2),低电平有效,可以直接置位输出Q和Q',而不受时钟信号CP的影响。它还具有直接清零端(CLR1、CLR2),也是低电平有效,用于直接清零输出。这种触发器利用信号传递延时的差异工作,因此要求时钟脉冲的边沿较陡,从而其工作频率可以比其他型的高。常用这种触发器构成缓冲寄存器、移位寄存器和计数器等。

如上图所示,开关J表示置位J,开关K表示置位K,小灯X3和X4的状态表示Q和Q’的状态,根据真值表调试电路。

74LS109是维持阻塞结构的JK触发器,这种结构使得它具有很高的工作稳定性。此外,74LS109具有预置和清除功能,可以在不依赖于时钟信号的情况下对输出进行置位或清零。

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