D触发器教案

实验三：D触发器及其应用2014.11.05一、实验目的：1、熟悉D触发器的逻辑功能；2、掌握用D触发器构成分频器的方法；3、掌握简单时序逻辑电路的设计方法。

二、实验设备：数字电路实验箱，示波器，函数信号发生器，集成电路：74LS00 ，74LS74三、实验原理：1.相关概念补充：a.时序逻辑电路：任一时刻的输出信号不但取决于当时的输入信号，而且还取决于电路原来的状态，与以前的输入有关。

分类：同步时序电路异步时序电路b．触发器：一个具有记忆功能的二进制信息存储器件，是构成多种时序电路的最基本逻辑单元，也是数字逻辑电路中一种重要的单元电路。

c.D触发器在时钟脉冲CP的前沿（正跳变0→1）发生翻转，触发器的次态取决于CP脉冲上升沿到来之前D端的状态。

D触发器在时钟脉冲CP的前沿（正跳变0到1）发生翻转，触发器的次态取决于脉冲上升沿到来之前D端的状态，它具有置0、置1两种功能。

由于CP=1期间电路具有维持阻塞作用，所以在CP=1期间，D端的数据状态变化，不会影响触发器的输出状态。

R和 S分别是决定触发器初始状态 Q的直接置0、置1 端。

当不需要强迫置0、置1时，R和 S 端都应置高电平（如接+5V 电源）。

74LS74、74LS175等均为上升沿触发的边沿触发器。

触发器的应用很广，可用作数字信号的寄存，移位寄存，分频和波形发生器等。

d.74LS74：双D触发器（上升沿触发的边沿D触发器）引脚定义：74LS74逻辑图：真值表：四、实验内容：1、用74LS74（1片）构成二分频器、四分频器，并用示波器观察波形；2、实现如图所示时序脉冲 （ 74LS74和74LS00各1片）CPF五、实验结果：1、二分频：D1=Q1 ，Q1n+1=[D1]CP ↑= [Q1] CP ↑示波器显示波形：四分频：D1=Q1 ，Q1n+1=[D1]CP ↑= [Q1] CP ↑D2=Q2 ，Q2n+1=[D2]Q1↑= [Q2]Q1↑U1B1D21Q5~1Q6~1CLR11CLK 3~1PR4CPOutput示波器显示波形：2.逻辑分配：CPOutput特征方程：示波器显示波形：CP六、心得体会：课上王老师说出二分频四分频的时候大家明显愣了一下，因为理论课上我们就没有停过这个概念。

课程设计-cadence-D触发器⽬录第⼀章绪论 (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)2.3.2 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)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。

第11章03节主从JK触发器教学设计新课学习一、JK触发器识读JK触发器的逻辑图JK触发器性能比R-S触发器更完善、更优良、消除了空翻现象，又克服了R-S触发器状态不定的问题，所以应用广泛。

能够写出JK触发器的逻辑符号。

1、JK触发器的电路组说明：该触发器是CP下降沿(负脉冲)触发有效(有小圆圈)。

2、逻辑功能设触发器始态为Q0，1DD==SR(悬空)。

当J K1时，nnQQ=+1；当J=K=0时，Q n + 1=Q n；当J=1、K=0时Q n + 1=1；当J=0、K=1时，01=+nQ3、真值表JK触发器真值表J K 1+n Q0 0 n Q1 1nQ0 1 01 0 14、波形图边沿触发器：触发器状态只取决于CP上升（或下降）沿时刻的输入信号状态(例如：J端或K端电平)的触发器。

三、总结学生回答学生观察学生讨论教师点拨师生互动播放课件教师提问学生总结学生列表教师讲授学生讨论15分钟10分钟二、D触发器D触发器是由JK触发器转换而成，如图所示。

1.D触发器结构和符号把JK触发器K端接一反向器后接J 连在一起，构成D触发器。

2.D触发器工作原理无论触发器原态是“0”还是“1”. （1）当D=0（J=0，K=1）在CP下降沿到来时，触发器书出状态为“0”，即Q n+1=0（2）当D=1（J=1，K=0）在CP下降沿到来时，触发器书出状态为“1”，即Q n+1=1.真值表与波形图如图所示（3）特性方程：Q n+1=D 1、JK触发器的逻辑符号和功能（Q初态为0）D触发器电路D触发器逻辑符号D触发器真值表D Q n+1逻辑功能0 0 置“0”1 1 置“1”D触发器波形学生讨论教师点拨师生互动。

第9 章触发器课题】9.1 概述【教学目的】了解触发器的特点和分类。

【教学重点】1. 触发器的基本概念和基本特点。

2. 触发器的分类。

【教学难点】触发器的不同触发方式。

【教学方法】讲授法【参考教学课时】1 课时【教学过程】一、复习提问简要叙述组合逻辑电路的结构特点和功能特点。

二、新授内容1．触发器的基本特点（1）触发器由门电路构成，它有一个或多个输入端，有两个互补输出端。

（2）触发器有两个稳定状态，在外加信号的触发下，可以从一个稳态翻转为另一稳态。

（3）触发器的输出状态，不仅与当前的输入信号有关，还与电路原来的状态有关。

2．触发器的控制信号（1）置位、复位信号。

（2）时钟脉冲信号CP。

（3）外部激励信号。

3．触发器的种类（1）根据有无时钟脉冲触发可分为两类：无时钟触发器与时钟控制触发器。

（2）根据电路结构不同可分为3类：同步RS触发器、主从触发器和边沿触发器。

（3）根据逻辑功能不同可分为5类：RS触发器、JK触发器、D触发器、T触发器和T 触发器。

三、课堂小结1．触发器的基本特点。

2．触发器的控制信号。

3．触发器的种类。

四、课堂思考什么是触发器？它和门电路有什么区别？五、课后练习P198 想一想2。

【课题】9.2 RS 触发器【教学目的】掌握RS 触发器的电路结构、工作原理及逻辑功能。

【教学重点】1. 基本RS 触发器的电路组成。

2. 基本RS 触发器的逻辑符号、真值表、逻辑功能。

3. 同步RS 触发器的特点、时钟脉冲的作用。

4. 同步RS 触发器的逻辑符号、真值表、逻辑功能。

5. 会绘制RS 触发器的波形图。

【教学难点】根据输入信号波形绘制RS 触发器的波形图。

【教学方法】讲授法【参考教学课时】2 课时【教学过程】一、复习提问提问与、或、非基本门电路的逻辑功能。

二、新授内容9.2.1 基本RS 触发器1. 电路结构及逻辑符号2. 逻辑功能3 •波形分析（举例分析）4. 基本RS触发器的主要特点5. 集成RS触发器922 同步RS触发器1•电路结构和逻辑符号2•逻辑功能3 •波形分析（举例分析）4.同步RS触发器的主要特点三、课堂小结1. 基本RS触发器2. 同步RS触发器四、课堂思考基本RS触发器有何逻辑功能？哪种情况应当避免？五、课后练习1. P202思考与练习题：2、3。

d触发器分频课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解d触发器的基本工作原理，掌握d触发器的功能与应用。

2. 学习分频器的设计原理，能运用d触发器实现简单的分频功能。

3. 了解数字电路中触发器的重要性，理解分频电路在数字系统中的应用。

技能目标：1. 能够正确地画出d触发器的逻辑符号，并进行简单的逻辑分析。

2. 学会设计简单的分频电路，能够进行电路仿真和测试。

3. 掌握使用相关仪器和软件进行d触发器分频电路的搭建和调试。

情感态度价值观目标：1. 培养学生的团队合作精神，激发学生对数字电路学习的兴趣。

2. 增强学生的实践操作能力，培养学生勇于面对问题、解决问题的自信心。

3. 强化学生的创新意识，培养学生对科技发展的关注和责任感。

分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程目标具体、可衡量，旨在帮助学生掌握d触发器分频电路的相关知识，提高实践操作能力。

通过本课程的学习，学生将能够深入了解数字电路的基本原理，为后续学习更复杂的数字电路打下坚实基础。

同时，注重培养学生的情感态度价值观，激发学生的学习兴趣和创新能力，使其成为具备实际操作能力的优秀人才。

二、教学内容1. d触发器基本原理：讲解d触发器的功能、工作原理，包括触发器的基本特性、逻辑符号表示及真值表。

教材章节：第三章第三节《触发器的工作原理与应用》2. 分频器设计原理：介绍分频器的设计方法，重点讲解使用d触发器实现分频功能的原理及步骤。

教材章节：第四章第一节《分频器的设计与应用》3. 实践操作：指导学生进行d触发器分频电路的搭建、调试和测试，强化理论与实践相结合。

教材章节：第四章第二节《分频电路的实践操作》4. 仿真软件应用：讲解如何运用仿真软件进行d触发器分频电路的模拟与调试，提高学生的实践能力。

教材章节：第五章第三节《数字电路仿真软件的使用》5. 案例分析：通过分析典型d触发器分频电路案例，使学生深入理解其应用场景和实际意义。

教材章节：第四章第四节《分频电路案例分析》教学内容安排和进度：1. 第一周：d触发器基本原理及功能学习。

实验3.9 D 触发器及应用一、实验目的：1．了解边沿D 触发器的逻辑功能和特点。

2．掌握D 触发器的异步置0和异步置1端的作用。

3．了解用D 触发器组成智力抢答器的工作原理。

二、实验准备：和JK 触发器一样，D 触发器也属主、从触发器，为了实现异步置位、复位功能，D 触发器也设置了异步置位D S 和异步复位D R 端。

和JK 触发器不同的是，D触发器的异步置位D S 和异步复位D R 端是高电平有效，且当CP 信号来到时，上升沿触发。

它的特性表如表3.9.1所示。

表3.9.1：图3.9.1是利用CMOS 传输门构成的一种典型边沿D 触发器内部电路。

从图3.9.1中可以看到，反相器1G 、2G 和传输门1TG 、2TG 组成了主触发器，反相器3G 、4G 和传输门3TG 、4TG 组成了从触发器。

1TG 和3TG 分别为主触发器和从触发器的输入控制门。

当CP = 0、CP =1时，1TG 导通、2TG 截止，D 端的输入信号送人主触发器中，使Q '=D 。

但这时主触发器尚未形成反馈连接，不能自行保持，Q '跟随D 端的状态变化。

同时，由于3TG 截止、4TG 导通，所以从触发器维持原状态不变，而且它与主触发器之间的联系被3TG 所切断。

图3.9.1当CP 的上升沿到达时(即CP 跳变为1、CP 跳变为0)，1TG 截止、2TG 导通。

由于门1G 的输入电容存储效应，1G 输入端的电压不会立刻消失，于是Q '在1TG 切断前的状态被保存下来。

同时，由于3TG 导通、4TG 截止，主触发器的状态通过3TG和3G 送到了输出端，使=QQ '=D (CP 上升沿到达时D 的状态)。

可见，这种触发器的动作特点是输出端状态的转换发生在CP 的上升沿，而且触发器所保存下来的状态仅仅取决于CP 上升沿到达时的输入状态。

因为触发器输出端状态的转换发生在CP 的上升沿，所以这是一个上升沿触发边沿触发器。

d触发器课课程设计一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握D触发器的工作原理、真值表和时序图，并能够运用D触发器进行简单的数字电路设计。

1.了解D触发器的定义和作用；2.掌握D触发器的真值表和时序图；3.掌握D触发器的输入输出关系；4.了解D触发器在数字电路中的应用。

5.能够运用D触发器设计简单的数字电路；6.能够分析D触发器在不同输入信号下的输出状态；7.能够利用D触发器实现简单的逻辑功能。

情感态度价值观目标：1.培养学生的团队合作意识，学会与他人共同解决问题；2.培养学生对数字电路的兴趣，激发学生继续学习的心态；3.培养学生对科学研究的热情，提高学生的创新意识。

二、教学内容本节课的教学内容主要包括D触发器的原理、真值表、时序图以及应用。

1.D触发器的原理：介绍D触发器的结构和工作原理，让学生了解D触发器的基本功能和特点。

2.D触发器的真值表：讲解D触发器的真值表，使学生能够掌握D触发器在不同输入信号下的输出状态。

3.D触发器的时序图：通过时序图，让学生了解D触发器的工作过程，以及输入信号和输出信号之间的关系。

4.D触发器的应用：介绍D触发器在数字电路中的应用，例如用D触发器实现计数器、寄存器等。

5.课堂练习：通过实际案例，让学生运用D触发器设计简单的数字电路，巩固所学知识。

三、教学方法本节课采用讲授法、讨论法和实验法相结合的教学方法。

1.讲授法：教师讲解D触发器的原理、真值表和时序图，引导学生掌握基本概念。

2.讨论法：教师学生分组讨论D触发器在实际应用中的问题，培养学生团队合作和解决问题的能力。

3.实验法：安排课堂实验，让学生亲自动手操作，观察D触发器在不同输入信号下的输出状态，增强学生的实践能力。

四、教学资源本节课的教学资源包括教材、多媒体资料和实验设备。

1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统的理论知识。

2.多媒体资料：制作精美的PPT，直观展示D触发器的原理和时序图，提高学生的学习兴趣。

实验报告哈尔滨工程大学教务处制实验二 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。

秭归县职教中心教师备课卡
问：D触发器的结构有什么特点?有点象什么的组合？
答：它由4个与非门、1个非门组成。

问:大家再仔细看看,我们还可以发现点什么出来？
答：它由1个主从JK触发器和1个非门组成。

得出结论：D触发器的结构是“由1个主从JK触发器和1个非门组成”。

三、D触发器的符号
四、D触发器的特性方程是Q n+1=D
下面我们就利用D触发器的特性方程来推导它的真值表，
结合JK触发器来分析
当CP=0时，触发器不工作，处于维持状态.控制信号让输入端无效,不用考虑输出的状态。

当CP=1时，它的功能如下：
当D=0时，次态=0，
当D=1时，次态=1，
由此可见，当触发器工作时它的次态由输入控制函数D来确定。

五、例1 :有一个维持—阻塞D触发器，设初始状态为0，已知输入D 的波形图如图所示，画出输出Q的波形图.
由于是边沿触发器，在波形图时，应注意以下两点：
(1）触发器的触发翻转发生在时钟脉冲的触发沿（这里是上升沿）。

（2）判断触发器次态的依据是时钟脉冲触发沿前一瞬间（这里是上升沿前一瞬间）输入端的状态.
练习
小结
今天我们主要讲解了D触发器的结构、符号、特性方程、真值表、状态转换图、波形图、逻辑功能。

这几个方面都是我们要牢固掌握的知识点,希望大家多点复习与巩固.
布置作业。

D触发器的应用---四分频电路的设计江苏省南京工程高等职业学校XXX教学实践如上图，可以实现二分频。

因为学生工作页D 触发器的应用班级： 姓名：【任务目标】1、掌握D 触发器的原理及应用并且能用D 触发器设计简单电路并画处设计电路图并通过实验验证,并能够利用各种资源学习。

2、学会使用万用表、示波器等测试工具。

在作中学，在学中做。

3、培养实事求是，团队合作，团队协作的素质【任务准备】 1、知识准备：D 触发器在时钟脉冲的前沿发生翻转，出发状态的次态取决于cp 的脉冲上升沿到来之前的D 端状态。

因此它具有置0，置1两种功能。

在CP=1期间，D 端的数据状态变化，不会影响触发器的输出状态。

D R 和D S 分别是决定触发器初始状态的置0置1端。

当不需要强迫置0置1时，D R 和D S 都应置高电平。

74LS74为上升沿触发的边沿触发器。

2、材料设备准备：电工电子综合实验台，数字万用表，示波器等【实施过程】 接线要求：74LS00,74LS74的14脚接实验台直流+5V ， 7脚接地。

74LS001A 脚接1KHz 方波信号，1B 接+5V ，1Y 输出的信号送给74LS74的3脚（1CP ）. 74LS74的1、4、10、13脚接高电频。

注意事项:试验台原始方波信号作为74LS74的CP 脉冲是不能工作的，要先送入与非门，经过变换后再作为74LS74的时钟信号。

学生评价表四分频电路的设计完成人姓名：说明：得分M=M1×0.3＋M2×0.3＋M3×0.4。