能克服空翻的触发器是

### 维持阻塞D触发器的空翻原因及解决方法 #### 空翻的原因 在同步触发器中，当多个输入信号变化发生在同一个时钟周期内时，可能会导致触发器的状态发生多次改变。这种情况被称为“空翻”。对于普通的边沿触发器而言，在时钟脉冲的有效期内（例如高电平期间），如果输入信号发生变化，则可能引发额外的状态转换[^1]。 具体到D触发器，“空翻”的根本原因是其内部逻辑未能完全屏蔽掉时钟信号有效期内除第一个跳变外其他任何输入的变化影响。这意味着只要在时钟持续时间内有新的数据到达输入端口 \( D \)，就可能导致输出 \( Q \) 和 \( \overline{Q} \) 不断更新，从而破坏了预期的功能如计数或存储等应用需求[^2]。 #### 解决方案——维持阻塞D触发器的工作原理 为了克服传统D触发器存在的这些问题，设计出了维持阻塞D触发器(Master-Slave or Edge-triggered with Latch)。它采用两级锁存机制来防止上述提到的那种不希望发生的连续切换行为： - **第一级 (Master)**：此部分负责捕捉来自外部的数据\( D \) 并将其暂时保存起来直到下一个合适的时机再传递下去； - **第二级 (Slave)** ：接收由前一阶段处理后的信息并最终形成对外部世界的稳定响应。 整个过程的关键在于利用反相延迟策略使得只有当时钟边缘刚刚过去那一刻才会允许新值传送到最终输出节点处，而在此之前以及之后较长时间里均保持锁定状态不变动。这样即使源数据频繁波动也不会引起目标设备误动作[^2]。 以下是基于Logisim软件构建的一个简单版本实现方式及其对应的行为特征描述: ```python # Logisim Circuit Description for Maintained Blocking D Flip-Flop # Component List: # AND Gate, OR Gate, NOT Gate, NAND Gate, NOR Gate, Multiplexer 2-to-1 # Wiring Instructions: # Connect Clock signal to both Master and Slave sections appropriately. # Ensure proper inversion between clock lines feeding into each section. # Truth Table Verification Example Code Below: def d_flip_flop(clock, data_in): master_output = None slave_output = False if not previous_clock_state and clock: # Rising edge detection master_output = data_in elif clock: pass # Hold current state during active period of the clock pulse else: slave_output = master_output return slave_output ``` 以上伪代码片段展示了如何检测上升沿并将该时刻的数据捕获至下一循环作为输出的一部分逻辑流程[^2]。 ### 结论 综上所述，通过引入特定架构比如维持阻塞型的设计理念可以有效地规避因为空翻效应所带来的各种潜在风险，并确保数字系统能够按照预定义的方式可靠运行。

### 触发器输出状态的决定因素 触发器作为一种基本的时序逻辑单元，其输出状态受到多个关键因素的影响。这些因素包括输入信号、时钟信号、触发器类型以及内部反馈机制等。 #### 输入信号对输出状态的影响 在主从RS触发器中，R和S输入信号决定了触发器的当前状态。例如，在CP=1期间，若R=S=1，同时变为R=0和S=0，或者在R=S=1期间CP由1变为0，都会导致输出状态不确定[^1]。这种不确定性源于电路内部的竞争条件，使得最终输出无法预测。因此，为了避免这种情况的发生，通常会对输入信号施加一定的约束，确保不会出现R和S同时为1的情况。 此外，在JK触发器中，通过引入额外的反馈机制，即使J和K同时为1，也不会出现不确定的状态[^1]。这是因为JK触发器利用了输出Q与非Q之间的互补特性，将输出状态反馈至门电路的输入端，从而防止了CP=1期间输入端出现全1的情况。 #### 时钟信号的作用 时钟信号（CP）是控制触发器工作的重要参数之一。在主从RS触发器中，当CP=0时，主触发器被锁定，其状态不受外部RS输入的影响，这有助于克服空翻现象[^2]。而在CP=1期间，主触发器的状态则取决于RS的输入值，类似于普通的钟控RS触发器的功能。当CP从1变为0的瞬间，整个触发器的状态会更新为此时主触发器的状态，即下降沿触发。 #### 触发器类型的影响 不同类型的触发器具有不同的特性和应用场景。T触发器是一种特殊的双稳态触发器，它根据输入T的值来决定是否改变输出状态。如果T=0，则保持原来的状态不变；如果T=1，则翻转当前状态。这种行为可以通过编写简单的VHDL代码实现： ```vhdl library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity ttrigger is port ( t: in std_logic; q: out std_logic ); end entity; architecture beh of ttrigger is signal tmp: std_logic := '0'; begin process(t) begin if rising_edge(t) then -- 假设使用上升沿触发 tmp <= not tmp; -- T=1时翻转 end if; end process; q <= tmp; end architecture; ``` 这段代码展示了如何用VHDL语言描述一个T触发器的行为模型。其中`tmp`信号用于存储触发器的状态，而`q`则是该状态的输出表示。每当检测到输入`t`的上升沿时，`tmp`就会翻转一次，从而实现了T触发器的基本功能。 #### 内部反馈机制的重要性 对于某些高级触发器设计来说，如D触发器或JK触发器，内部反馈机制起到了至关重要的作用。这些机制不仅能够提高系统的稳定性，还能有效避免因输入信号变化引起的不稳定状态。例如，在D触发器中，数据输入D直接决定了下一个状态，而在JK触发器中，除了基本的置位和复位操作外，还可以通过设置J=K=1来实现计数模式下的状态翻转[^3]。 综上所述，触发器的输出状态是由多种因素共同决定的结果。理解这些因素及其相互关系对于正确设计和应用数字系统至关重要。