20.基本D触发器的设计
数字系统设计d触发器
数字系统设计d触发器
数字系统设计D触发器是数字电路中常用的基本元件之一，它可以将输入信号在时钟上升沿时锁存，输出信号在时钟下降沿时更新。
下面我们来详细了解一下D触发器的相关知识。
1. D触发器的基本结构
D触发器由两个与非门和一个反馈路径组成。
其中，一个与非门的输入端连接时钟信号，另一个与非门的输入端连接D输入信号，输出端连接反馈路径，反馈路径的输出端连接第一个与非门的另一个输入端。
这样，当时钟信号上升沿来临时，D输入信号就会被锁存到反馈路径中，输出端会输出相应的信号。
2. D触发器的应用
D触发器在数字电路中有着广泛的应用，例如，它可以被用来实现计数器、寄存器、状态机等电路。
在计数器中，D触发器可以被用来记录输入脉冲的数量；在寄存器中，D触发器可以被用来存储数据；在状态机中，D触发器可以被用来记录当前状态。
3. D触发器的特点
D触发器有着以下几个特点：
（1）D触发器具有较高的稳定性和可靠性，可以在高速数字电路中使用。
（2）D触发器的输出信号只在时钟下降沿时更新，可以有效地避免由于信号传输延迟而导致的错误。
（3）D触发器的反馈路径可以实现电路的锁存功能，可以在数字电路中实现各种复杂的逻辑运算。
4. D触发器的扩展
D触发器可以通过添加预置和清零功能来扩展其功能。
预置和清零功能可以使D触发器在特定条件下自动将输出信号设置为高电平或低电平，从而实现更加复杂的数字电路设计。
总的来说，数字系统设计D触发器是数字电路中非常重要的基本
元件，它可以实现锁存、计数、存储等多种功能。
了解D触发器的基本结构、应用、特点以及扩展，对于数字电路的设计和实现都有着重要的意义。
D触发器基本原理
D触发器基本原理D触发器是数字电路中一种重要的存储单元，它可以存储和传输两个离散的数字信号（即0和1）。
D触发器的基本原理是在时钟信号的控制下，将输入信号D的状态存储起来，并在时钟上升沿（或下降沿）时传递给输出。
D触发器由数个逻辑门组成，最常见的是由两个电流驱动的MOSFET （金氧半场效应晶体管）构成。
一个MOSFET负责读取输入信号D，另一个MOSFET负责传递或储存输入信号D的状态。
D触发器有两个输入和两个输出。
输入包括D输入和时钟输入，输出包括Q输出和Q'输出。
D输入用于输入要存储或传输的数字信号，时钟输入用于控制存储或传输的时机。
时钟输入通常是正脉冲信号，当时钟上升沿（或下降沿）出现时，D触发器根据D输入和上一个时钟周期的输出状态来更新输出。
在D触发器的内部，两个MOSFET组成了一个反馈环路。
其中一个MOSFET负责传递输入信号D，另一个MOSFET负责传递或储存上一个时钟周期的输出状态。
这样的反馈环路使得D触发器能够存储和传输状态，同时也提供了一种稳定的工作方式，可以有效地消除输入信号上的噪声。
在时钟上升沿（或下降沿）到达时，D触发器的状态更新。
如果D输入为1，则Q输出为1，否则为0。
如果D输入在时钟沿之前发生变化，那么该变化在时钟沿之后将被传递到Q输出，因此D触发器能够对输入信号的变化做出相应的响应。
每个时钟周期，D触发器都会更新一次输出状态，因此可以实现存储和传递数字信号。
D触发器的时钟输入对于数字电路的同步工作至关重要。
时钟的变化决定着D触发器何时更新输出状态，因此需要谨慎设计和控制时钟信号。
时钟频率过高或过低都可能导致触发器的工作不稳定或失效。
此外，时钟的上升沿或下降沿应与实际应用需求相匹配，否则可能导致无法正确传输和存储信号。
总结起来，D触发器通过时钟信号的控制，能够存储和传递数字信号。
它由逻辑门和反馈环路构成，内部使用MOSFET来实现信号传递和状态存储。
D触发器在数字电路中具有重要的作用，是存储元件、时序电路和频率分频等功能的基础。
D触发器电路设计
D触发器电路设计D触发器是一种数电元件，常用于数字电路中的时序逻辑设计。
它可以在时钟信号的作用下，根据输入信号的变化来产生输出信号，实现数据的存储、传输和逻辑运算等功能。
在本文中，我们将介绍D触发器电路的设计原理、基本结构以及应用方面的注意事项。
D触发器是由两个互为反相的RS触发器级联构成的，其中一个RS触发器的S输入端与R输入端相连，称为主触发器；另一个RS触发器的S 输入端与R输入端也相连，但是与主触发器反相，称为从触发器。
两个触发器的时钟信号需相同。
主触发器的S输入端接受输入信号D，而从触发器的输入信号始终为主触发器的输出信号。
D触发器的逻辑功能如下：-当时钟信号为上升沿（或下降沿）时，D触发器将当前D输入信号的值复制到输出信号上，使其实现数据的存储；-当时钟信号为下降沿（或上升沿）时，D触发器将保持其输出信号的值不变，即保持数据的传输。
在设计D触发器电路时，我们需要考虑以下几个因素：1.时钟信号的频率和稳定性：时钟信号的频率应满足设计需求，并且具有良好的稳定性，以保证触发器能够按照预期的时序进行工作。
2.输入信号的稳定性：输入信号在时钟信号的作用下可能会发生瞬时变化，因此需要确保输入信号在触发器时钟周期内保持稳定，避免出现脉冲噪声。
3.输出信号的延迟和浮动：D触发器的输出信号在时钟信号作用下会有一定的延迟，并且可能存在浮动。
在设计过程中需要对此进行合理的考虑和处理，以保证输出信号的准确性和稳定性。
4.输入信号的滤波和去抖动：为了确保输入信号在时钟信号的作用下的稳定性，可以采用适当的滤波和去抖动技术，使输入信号不受外界噪声的影响。
在实际应用中，D触发器电路常用于存储器、寄存器、计数器等数字电路中，用于实现数据的存储和传输，以及时序逻辑的控制。
在这些应用中，合理设计和使用D触发器电路可以提高数字电路的性能和可靠性。
总之，D触发器电路是一种重要的数字电路元件，其设计原理和应用需要充分考虑时钟信号的稳定性、输入信号的稳定性、输出信号的延迟和浮动等因素。
D触发器设计实验报告
reg RD;
reg CP;
// Output
wire QN;
wire Q;
// Bidirs
always #50 CP= ~CP;
always #20 D = {$random}%2;
// Instantiate the UUT
D_top UUT (
.SD(SD),
.QN(QN),
.Q(Q),
end
// `endif
endmodule
输出波形图：
五、课后思考题
1、异步时序逻辑电路与同步时序逻辑电路有何区别？
答：对于同步时序逻辑电路，因为时钟脉冲对电路的控制作用，所以无论输入信号时电平信号还是脉冲信号，对电路引起的状态响应都是相同的。
而对于异步时序逻辑电路，电路中没有统一的时钟脉冲信号同步，电路状态的改变是外部输入信号变化直接作用的结果；在状态转移过程中，各存储元件的状态变化不一定发生在同一时刻，不同状态的维持时间不一定相，并且可能出现非稳定状态。对输入信号的形式有所区分，输入电平信号与脉冲信号，对电路引起的状态响应是不同的
如下图1所示：
输入CLR为清0端，信号LD为置数端，将A、B、C、D的输入值送到计数器中，并立即在QA、QB、QC、QD中输出。输入信号M为模式选择端，当M=1时加1计数，当M=0时减1计数。CP端输入一个上升信号时进行一次计数，计数有进位/借位时，Qcc端输出一个负脉冲。
三、实验过程
1、启动ISE集成开发环境，创建工程并输入设计源文件。
output b ;
reg b ;
reg [31:0] cnt ;
reg clkout ;
always @ ( posedge clk or negedge rst )
D触发器的设计和仿真讲解
实验一、D触发器的设计和仿真一、实验目的1、学习模拟数字电路单元的基本设计方法。
2、学习Cadence工具下电路设计的基本操作和方法。
3、学习Sprectre工具的仿真操作方法。
二、实验内容本实验通过设计一个异步清零的D触发器电路学习Cadence工具下电路的设计和仿真方法。
实验内容包括：完成反相器、与非门、传输门电路的设计和仿真验证；完成各个单元电路symbol的建立；利用建立的单元电路symbol完成D 触发器电路的设计和仿真；分析仿真结果。
该电路设计采用上华CSMC0.5umCMOS 工艺设计，工作电压5V。
三、实验步骤1、登陆到UNIX系统。
在登陆界面，输入用户名和密码，用户名和密码都为学生学号。
2、Cadence的启动。
启动Cadence软件的命令有很多，不同的启动命令可以启动不同的工具集，常用的启动命令有icfb,icca等，也可以单独启动单个工具。
3、原理图的输入。
（1）Composer的启动。
在CIW窗口新建一个单元的Schematic视图。
（2）添加器件。
在comparator schematic窗口点击Add-Instance或者直接点i,就可以选择所需的器件。
（3）添加连线。
执行Add-Wire，将需要连接的部分用线连接起来。
（4）添加管脚。
执行Add-Pin和直接点p，弹出添加管脚界面。
（5）添加线名。
为设计中某些连线添加有意义的名称有助于在波形显示窗口中显出该条线的信号名称，也可以帮助检查电路错误。
点击Add-Wire Name，弹出新窗口，为输入输出线添加名称。
为四端的MOS器件的衬底添加名称vdd！或gnd！，其中！表示全局变量。
（6）添加电源信号。
选择Vdd和Gnd的symbol各一个，在两个symbol之间连接一个vdc，设置直流电压5V。
（6）保存并检查。
点击schematic窗口上的Check and Save按钮，察看是否有警告或者错误。
如果有，察看CIW窗口的提示。
D触发器的设计
目录第一章绪论 (1)1.1 简介 (1)1.1.1 集成电路 (1)1.1.2 版图设计 (1)1.2 软件介绍 (2)1.3 标准单元版图设计 (2)1.3.1 标准单元版图设计的概念 (2)1.3.2 标准单元版图设计的历史 (2)1.3.3 标准单元的版图设计的优点 (3)1.3.4 标准单元的版图设计的特点 (3)第二章 D触发器的介绍 (4)2.1 简介 (4)2.2 维持阻塞式边沿D触发器 (4)2.2.1 电路工作过程 (4)2.2.2 状态转换图和时序图 (5)2.3 同步D触发器 (5)2.3.1 电路结构 (5)AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF2.3.2 逻辑功能 (6)2.4 真单相时钟（TSPC）动态D触发器 (6)第三章 0.35um工艺基于TSPC原理的D触发器设计 (8)3.1 电路图的设计 (8)3.1.1 创建库与视图 (8)3.1.2 基于TSPC原理的D触发器电路原理图 (8)3.2 创建 D触发器版图 (9)3.2.1 设计步骤 (9)3.2.2 器件规格 (11)3.3 设计规则的验证及结果 (11)第四章课程设计总结 (13)参考文献 (14)AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF第一章绪论1.1 简介1.1.1 集成电路集成电路（Integrated Circuit,简称IC）是20世纪60年代初期发展起来的一种新型半导体器件。
它是经过氧化、光刻、扩散、外延、蒸铝等半导体制造工艺，把构成具有一定功能的电路所需的半导体、电阻、电容等元件及它们之间的连接导线全部集成在一小块硅片上，然后焊接封装在一个管壳内的电子器件。
其封装外壳有圆壳式、扁平式或双列直插式等多种形式。
是一种微型电子器件或部件，采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，使电子元件向着微小型化、低功耗和高可靠性方面迈进了一大步。
抢答器(D触发器方案)
二, 电路原理和组成框图
三, 电路原理参考图1
VCC VCC R7 511 R8 511 R9 511 R10 511 24 J1 Key = A J3 Key = B J4 Key = C GND J5 Key = D 27 J2 VCC Key = Space 21 22
&
5V U1
&
2 LED2 3 LED3 4
25S175D VCC 5V
5
0
SONALERT 200 Hz
14 R11 511
0 U2A 74LS00D
VCC
R1 1.00k 17
16 555_VIRTUAL Timer
OUT
RST DIS THR TRI
15
&
18
R2 1.00k
U2B 74LS00D
25
26
23
74LS175D VCC 5V
GND R11 511 GND
14
&
GND
U2A 74LS00D 1 V1 U2B 74LS00D 1MHz 5V GND GND
15
&
三, 电路原理参考图2
VCC VCC R7 511 R8 511 R9 511 R10 511 24 J1 Key = A J3 Key = B 0 27 J4 Key = C J5 Key = D J2 VCC Key = Space 21 22
CON GND
20 0.1nF C 19 0.47nF Cf
0
�
&
5V U1
1 9 4 5 12 13 ~CLR CLK 1D 2D 3D 4D 1Q ~1Q 2Q ~2Q 3Q ~3Q 4Q ~4Q 2 3 7 6 10 11 15 14
D触发器的设计范文
D触发器的设计范文D触发器是一种基本的数字逻辑电路元件，以存储和改变信息的形式对输入信号进行处理。
它是数字电路设计中的重要组成部分，广泛应用于计算机、通信系统、控制系统等数字电子产品中。
D触发器的设计包括逻辑功能设计、电路设计等方面，下面将从这两个方面对D触发器的设计进行详细介绍。
1.逻辑功能设计首先，需要确定D触发器的输入和输出信号。
D触发器的输入信号一般分为时钟信号、数据输入信号和复位信号，输出信号即为存储器单元的输出信号。
然后，根据D触发器的逻辑功能特性进行设计。
D触发器的逻辑功能可以通过以下几个方面来设计：1.1时钟控制：D触发器的数据输入信号只有在时钟信号的控制下才能进行存储和更新。
因此，在设计时需要明确时钟信号的作用和控制条件，确保只有在时钟脉冲的上升沿或下降沿才能更新输出信号。
1.2数据存储：D触发器的主要作用是存储输入信号。
在设计时需要确定输入信号的存储方式，是直接存储还是经过逻辑运算后再存储。
同时，还需要考虑存储数据的位数，以适应不同的应用场景和需求。
1.3复位功能：D触发器一般还具有复位功能，用于清除存储的数据。
在设计时需要确定复位信号的作用和控制条件，确保在复位信号有效时能够清除存储的数据。
1.4输出控制：D触发器的输出信号可以通过逻辑门实现不同的输出控制功能。
在设计时需要确定输出信号的控制方式，以满足不同的应用需求。
2.电路设计2.1电路结构：D触发器常见的电路结构有SR触发器、JK触发器、T触发器等。
在设计时需要根据应用需求和电路复杂度等因素选择适合的电路结构，以实现稳定可靠的电路功能。
2.2元件选型：在设计D触发器的电路时，需要选择合适的元件，包括逻辑门、触发器芯片等。
元件的选型需要考虑其性能、价格、可靠性等因素。
2.3电路连线：D触发器的电路连线需要按照逻辑功能设计的要求进行。
在设计时需要合理规划电路连线的路径，保证信号的传输和连接的可靠性。
除了逻辑功能设计和电路设计外，D触发器的设计还需要进行仿真和验证。
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PORT(clk: INSTD_LOGIC;- -端口类型为 STD_LOGIC
d: INSTD_LOGIC;
q: OUTSTD_LOGIC);
END dff1;
ARCHITECTURE a OF dff1 IS
SIGNAL q1 : STD_LOGIC;
BEGIN
PROCESS(clk)
6.项目时序仿真：
创建波形文件—输入信号节点—设置仿真时间—编辑输入节点波形-运行仿真。
7.引脚指定：
指定输入输出对应的芯片的引脚，注意一些引脚不能用。选择菜单命令Assign | Pin/Location/Chip，将设计的D触发器与目标芯片(EPM7128SLC84-SS;- -进程结束
4.设计过程：
（1）输入设计项目并将其设为当前项目；
（2）在文本编辑窗中设计输入8-3编码器的VHDL代码：
旁批栏：
LIBRARY IEEE; - -打开IEEE库
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;--IEEE中的STD_LOGIC_1164
BEGIN
IFclk'eventandclk='1' THEN
- -时钟上升沿检测
q1<=d;
END IF;
q<=q1;
END PROCESS;
END a;
5.项目编译：
选择目标器件。选择菜单命令Assign | Device，弹出Device对话框。选择对话框的Device Family下拉列表框中的目标器件(EPM7128SLC84-10)引脚指定，编译。
Qn+1= D
2.基本D触发器端口：
数据输入端：D；
时钟输入端：CLK；
输出端：Q。
3.VHDL基本知识讲解
进程的应用
PROCESS(clk)- -进程语句,clk为敏感信号
BEGIN
IFclk'eventandclk=1' THEN
- -时钟上升沿检测
(顺序语句)； - -描述实体功能的顺序语句
END IF;
重庆科创职业学院授课方案（教案）
课名：教 师：
班级:编写时间：
课题：
基本D触发器的设计
授课时数
2
教学目的及要求：
1.掌握用VHDL设计实现D触发器
2.熟练掌握用VHDL描述时钟脉冲的方法
教学重点：D触发器的设计过程
教学难点：D触发器的不同描述方法
教学步骤及内容 ：
一.复习旧课
二.新课
1.D触发器是时序电路中最简单和最具有代表性的元件，它也是现代数字系统中最基本的时序元件和底层元件。其特征方程为
Max+PlusII-progeammer-JTAG-Multi-DeviceJTAG chain setup-Select Programming file–找到.pof文件-add-OK
9.实验箱上现象的分析描述与验证。
旁批栏：
三.小结
对学生在实验过程中遇到的问题进行分析，总结，做出合理的评价。
四.作业
将程序输入到MAX+PLUS II软件进行相关操作，完成实验报告。
旁批栏：