d 触发器转换为 t 触发器,核心思路就是利用原有 D 触发器的特性方程,外接组合逻辑电路,把 T 端的输入信号转换成 D 端需要的信号,最终实现 T 触发器翻转和保持两种功能,D 触发器次态方程是 Qn+1 等于 D,T 触发器次态方程是 Qn+1 等于 T 异或 Qn,对比两个式子就可以直接得到 D 等于 T 异或 Qn,也就是在 D 触发器前面增加一个异或门,异或门两个输入分别是 T 信号和现态 Q,异或门输出接到 D 触发器的 D 输入端,时钟端 CP 保持不变,这样改造完成之后,这个电路就等效成 T 触发器,很多学生做题的时候容易把异或门接错,把 Q 非当成输入,或者忘记保留原有异步置位复位端,改造之后异步清零置位功能仍然可以正常使用,这个转换是数字逻辑考试高频题型,本质就是触发器功能等效替换,不需要更换芯片,只增加少量门电路就能完成功能改造。
两个触发器特性对照表
| 项目 | D 触发器 | T 触发器 |
|---|---|---|
| 特性方程 | Qn+1=D | Qn+1=T 异或 Qn |
| 功能 | CP 有效时次态等于 D 输入 | T=0 保持 T=1 翻转 |
| 触发方式 | 一般边沿触发 上升沿或者下降沿 | 同样边沿触发 |
| 原有端口 | CP D RD SD | CP T RD SD |
| 转换关系 | 改造后作为 T 触发器使用 | 由 D 触发器外加异或门实现 |
详细转换推导与接线步骤
第一步 写出 D 触发器特性方程 Qn+1 = D
第二步 写出 T 触发器特性方程 Qn+1 = T 异或 Qn
第三步 两个方程左边都是次态 Qn+1,所以等式联立得到 D = T 异或 Qn
第四步 选定异或门芯片,异或门第一个输入端接外部 T 控制信号,第二个输入端接 D 触发器现态输出 Q
第五步 异或门输出引脚,连接到原 D 触发器的 D 输入端
第六步 时钟 CP 仍然接到 D 触发器原来的时钟端,保持原有触发沿不变,上升沿 D 触发器改造之后依然是上升沿触发的 T 触发器
第七步 异步置零 RD 异步置一 SD 端口保留原有接线,不改动,不影响转换后的 T 触发器功能
第八步 完成接线之后做功能验证,T 等于 0 的时候,D 等于 Q,CP 到来之后次态保持原来 Q 不变,T 等于 1 的时候,D 等于 Q 非,CP 到来之后状态翻转,符合 T 触发器逻辑
补充要点清单
1 如果需要做成 T 撇触发器也就是每来一个时钟自动翻转,只需要把 T 端固定接高电平 1,此时 D 等于 Q 非,也就是 D 端直接接 Q 非输出,不需要额外异或门
2 注意触发沿匹配,原 D 触发器如果是下降沿触发,转换之后的等效 T 触发器依然是下降沿触发,不要混淆触发边沿
3 画逻辑图的时候,要标注清楚 CP T Q D RD SD 各个端口,考试作图不要漏掉异或门
4 推导的时候也可以用真值表法,列出 T Qn 对应的 Qn+1,反推 D 的取值,结果和异或推导一致
5 实际硬件搭建的时候注意异或门传输延迟,高频时钟场景会引入额外延时,做题理论题不需要考虑这个延迟
整体来看 d 触发器转换为 t 触发器,最关键就是联立两个特性方程求出 D 的表达式,外接异或门实现 D 等于 T 异或 Qn,改造之后完整保留 T 触发器保持和翻转两大核心功能,掌握这个方法之后,同类触发器互相转换都可以使用这种特性方程对比推导的思路。
【常见问题】
问题 1 d 触发器转换为 t 触发器 为什么要用异或门
回答 1 d 触发器转换为 t 触发器,因为 T 触发器次态是 T 异或现态 Q,D 触发器次态等于 D,联立之后 D 等于 T 异或 Q,所以必须使用异或门来完成这个逻辑运算。
问题 2 d 触发器转换为 t 触发器 可以接 Q 非吗
回答 1 d 触发器转换为 t 触发器,标准方案是异或门输入接 Q,如果接 Q 非就会逻辑错误,只有 T 撇触发器也就是固定翻转模式,才是 D 直接接 Q 非。
问题 3 d 触发器转换为 t 触发器 时钟还需要改动吗
回答 1 d 触发器转换为 t 触发器,时钟 CP 不需要改动,仍然连接原来 D 触发器时钟端,原有上升沿或者下降沿触发属性保持不变。
问题 4 d 触发器转换为 t 触发器 异步清零还能用吗
回答 1 d 触发器转换为 t 触发器,原 D 触发器的异步清零异步置位端口保留,改造之后的等效 t 触发器仍然可以正常使用异步清零置位功能。
【免责申明】
本内容仅为数字电路理论教学参考,不构成考试标准答案,不同教材符号命名和推导写法存在细微差别,实际硬件搭建请考虑器件延时 电平匹配等工程因素,理论推导以课程指定教材为准。


