JK触发器的工作原理及真值表

JK触发器的工作原理及真值表

JK触发器是数字电路中一种重要的存储单元，广泛应用于计数器、事件检测器和分频器等电路中。本文将详细介绍JK触发器的工作原理、真值表以及其在实际应用中的各种实现方式。

图1：JK触发器符号

什么是JK触发器？

触发器是一种可以在其输出上存储数字值的组件。它们有一个时钟输入（Clk），用于确定何时可以更改输出状态。

与你的想法相反，JK Flip-Flop的两个输入“J”和“K”并不是引脚功能的缩写（S-R锁存器就是这种情况）。它们的发明者杰克·基尔比（JK）选择了它们，以将他的人字拖设计与其他类型的人字拖设计区分开来。

您可以在下面看到该电路的基本实现。它基于 S-R 锁存器，采用 NAND 门构建：

图2：JK触发器基本电路

JK触发器的J和K输入可用于设置、复位或切换输出，如下所示：

• J=1 和 K=0 将输出设置为 1
• J=0 和 K=1 将输出复位为 0
• J=1 和 K=1 切换输出

但要使触发器进行任何更改，其时钟输入必须为 1。查看下面的真值表：

表1：JK触发器真值表

实现基本JK触发器电路的另一种方法是使用两个AND门和两个NOR门，如下所示（它的工作原理与使用NAND门构建的完全相同）：

图3：JK触发器另一种实现方式

赛车问题

原则上，上述基本实现有效，但会出现时序问题。当时钟为“1”并且您想切换输出时，它将在“1”和“0”之间快速切换，直到时钟回到“0”。此问题称为争用条件。

您可以通过使触发器脉冲触发或边缘触发来解决此问题。

脉冲触发JK触发器

下面是一个基于主从原理的脉冲触发JK触发器：

图4：主从电路

如您所见，要构建此配置，您需要一个基本的JK触发器电路，该电路与S-R触发器连接在一起。

要了解此版本的工作原理，请查看下面的时序图：

图5：时序图

一旦时钟产生上升沿↑，即从0到1（0→1的变化），它就会触发主部分。因此，此部分中输出的值会更改。这些信号连接到从部分，但这不会在上升沿触发，因为时钟已经反转。

一旦时钟信号产生下降沿↓，从1变为0（1→0），就会触发从机部分，使Q输出反映主机的输出值。

因此，该电路需要一个完整的脉冲（0→1→0）才能改变输出。这就是为什么这种配置被称为脉冲触发的JK触发器。

边缘触发JK触发器

与需要完整脉冲的主从设计不同，您还可以构建从上升沿↑或下降沿↓触发的边沿触发设计。

下面是在上升沿触发的时序图：

图6：上升沿触发时序图

上图显示了该电路如何只需要Clk输入上的上升沿来改变输出Q的状态。它只会在上升沿发生变化。

要构建仅由上升沿信号触发的JK触发器，您可以使用上升沿触发的D触发器、NOT门和NAND门，如下所示：

图7：边缘触发JK触发器电路