D触发器 (D-FF)详解

Question

如题所述

Answer 1

D触发器 (D-FF)详解

D触发器是一种基本的逻辑电路，其功能基于CP（时钟信号）控制电路状态的翻转。当CP有效时，触发器状态会发生变化，这个变化由D（Data）输入决定。

现态（$Q^n$）是CP到来前的状态，而次态（$Q^{n+1}$）则是CP有效后的状态。其逻辑符号和特性方程详细描述了输入和输出之间的关系。直接置1（$\bar{S}{D}=0$, $\bar{R}{D}=1$）和清零（$\bar{S}{\mathrm{D}}=1$, $\bar{R}{\mathrm{D}}=0$）操作是异步的，与CP信号无关。

有同步清零输入的D触发器需要在CP的上升沿与清零信号同步进行状态更新。此外，D触发器还可能带有使能端，以控制状态的更新。例如，D3触发器在电路建模时可以通过Verilog HDL实现，如边沿D触发器的异步和同步操作，以及2分频和计数器电路的设计。

在具体应用中，异步输入端D触发器的建模可以通过连续赋值语句或功能描述风格的always-if-else结构来完成。计数器电路则展示了如何通过时钟脉冲控制状态的递增计数，如4位二进制递增计数器。

所有这些电路设计和建模的细节，都可在公众号【AIShareLab】和Github仓库【hardware-tutorial】中找到更多资源。