CMOS传输门的边沿触发器电路结构及工作原理

CMOS D触发器足主-从结构形式的一种边沿触发器，CMOS T型触发器、JK触发器、计数单元、移位单元和各种时序电路都由其组成，因此仪以CMOS D触发器为例进行说明。

 

 

图1是用CMOS传输门和反相器构成的D触发器，反相器G1、G2和传输门TG1、TG2组成了主触发器，反相器G3、G4和传输门TG3、TG4组成了从触发器。TG1和TG3分别为主触发器和从触发器的输入控制门。反相器G5、G6对时钟输入信号CP进行反相及缓冲，其输出CP和CP′作为传输门的控制信号。根据CMOS传输门的工作原理和图中控制信号的极性标注可知，当传输门TG1、TG4导通时，TG2、TG3截止;反之，当TG1、TG4截止时，TG2、TG3导通。

当CP′=0，CP′=1时，TG1导通，TG2截止，D端输入信号送人主触发器中，使Q′=D，Q′=D，但这时主触发器尚未形成反馈连接，不能自行保持。Q′、Q′跟随D端的状态变化;同时，由于TG3截止，TG4导通，所以从触发器形成反馈连接，维持原状态不变，而且它与主触发器的联系被TG3切断。

 

 

当CP′的上升沿到达(即CP′跳变为1，CP′下降为0)时，TG1截止，TG2导通，切断了D信号的输入，由于G1的输入电容存储效应，G1输入端电压不会立即消失，于是Q′、Q′在TG1截止前的状态被保存下来;同时由于TG3导通、TG4截止，主触发器的状态通过TG3和G3送到了输出端，使Q=Q′=D(CP上升沿到达时D的状态)，而Q=Q′=D。

在CP′=1，CP′=0期间，Q=Q′=D，Q=Q′=D的状态一直不会改变，直到CP′下降沿到达时(即CP′跳变为0，CP′跳变为1)，TG2、TG3又截止，TG1、TG4又导通，主触发器又开始接收D端新数据，从触发器维持已转换后的状态。

可见，这种触发器的动作特点是输出端的状态转换发生在CP′的上升沿，而且触发器所保持的状态仅仅取决于CP′上升沿到达时的输入状态。正因为触发器输出端状态的转换发生在CP′的上升沿(即CP的上升沿)，所以这是一个CP上升沿触发的边沿触发器，CP上升沿为有效触发沿，或称CP上升沿为有效沿(下降沿为无效沿)。若将四个传输门的控制信号CP′和CP′极性都换成相反的状态，则CP下降沿为有效沿，而上升沿为无效沿。下面以CP上升沿为有效触发沿进行分析。

1、电路结构

 

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2、工作原理

 

 

(1)CP=0， =1时：TG1导通，TG2截止，TG3截止，TG4导通

 

 

Q/随D变化：

TG3截止，则：

 

 

 

 

从触发器保持

(2)CP：0→1，TG1截止，TG2导通，TG3导通，TG4截止

由于G1的电荷存储效应，G1输入端的电压不会立刻消失，Q/在TG1切断前的状态得到保存。

 

 

即CP上升沿到达时D的状态

3、动作特点：

输出端状态的转换发生在CP上升沿，触发器所保存下来的状态仅取决于CP上升沿到达时的输入状态。

输入信号为单端D，所以也叫D触发器

 

 

CMOS传输门的边沿触发器电路结构及工作原理

P199 ，带异步置位、复位端的 CMOS 边沿触发器。