用CMOS传输门和CMOS非门设计
边沿D触发器
Design Edge D Flip-flop with CMOS Transmission Gate and CMOS NAND Gate
摘要
本文主要研究了用CMOS传输门和CMOS非门设计边沿D触发器，并将其进行了拓展分析与研究。本文首先从CMOS传输门和CMOS非门组成的边沿D触发器的电路工作原理、特征方程、特征表、激励表、状态图进行了阐述，计算出激励信号D的保持时间和时钟CP的最大频率，并与TTL组成的D触发器进行了对比和应用分析。接着还将D触发器转换成JK触发器和T触发器，并分别设计了并行数据存储电路、倍频电路、单稳态电路以及脉冲震荡器这四个功能电路，在实际生活中有着重要的应用。
关键词 边沿D触发器 CMOS传输门 CMOS非门 JK触发器 D触发器
Abstract
This paper studies the use of non-CMOS and CMOS transmission gate door design edge D flip-flop, and Analysis and research conducted to expand. Edge D flip-flop circuit works from the paper first and CMOS transmission gate CMOS NAND gate composed of the characteristic equation, characteristic form, motivate table, state diagram are described, D calculate the excitation signal hold time and the maximum clock frequency of CP and the composition of the D flip-flop TTL were compared and applied analysis. Then will be converted into a JK flip-flop D flip-flop and T flip-flops, and were designed to parallel data storage circuit, multiplier circuits, one-shot pulse oscillator circuit and four functional circuit, has important in real life application.
Key Words:edge D flip-flop; CMOS transmission gate; CMOS NAND gate; JK flip-flop; T flip-flop
目录
第1章 用CMOS传输门和CMOS非门设计边沿D触发器 ................................................. 5 1.1 CMOS传输门 ............................................................................................................... 5 1.1.1组成 .......................................................................................................................... 5 1.1.2 原理 ......................................................................................................................... 5 1.1.3 结论 ......................................................................................................................... 5 1.2 CMOS非门 ...................................................................................................................... 6 1.2.1 CMOS非门的组成 ................................................................................................... 6 1.2.2 CMOS非门的原理 ................................................................................................... 6 1.2.3 CMOS非门的传输延迟时间 ................................................................................... 7 1.3用CMOS传输门和CMOS非门设计边沿D触发器 ..................................................... 7 1.3.1 电路组成 ................................................................................................................. 7 1.3.2 电路原理 ................................................................................................................. 7 1.3.3 特征方程，特征表，激励表与状态图 ............................................................. 8 1.3.4激励信号D的保持时间和时钟CP的最大频率 ............................................... 9 1.4 CMOS构成的D触发器与TTL构成的D触发器比较 ................................................ 10 1.5 CMOS D触发器的应用——CD4013触摸开关 ............................................................ 12 第二章 将设计的边沿D触发器改成其他类型触发器 .................................................. 13 2.1将设计的D触发器转换成JK触发器 ......................................................................... 13 2.2将设计的D触发器转换成T触发器 ........................................................................... 13 第三章 基于D触发器的应用拓展电路设计 ....................................................................... 15 3.1 并行数据存储电路 ...................................................................................................... 15 3.2 倍频电路 ...................................................................................................................... 16 3.3 单稳态电路 .................................................................................................................. 18 第四章 总结 ........................................................................................................................... 26 致谢 ......................................................................................................................................... 27 参考文献 ................................................................................................................................. 27
第1章 用CMOS传输门和CMOS非门设计边沿D触发器
1.1 CMOS传输门
1.1.1组成
CMOS传输门的电路如图1-1(a)，逻辑符号如图1-1（b）所示。其中T1是NMOS管，T2是PMOS管，开启电压分别为UT1、UT2，设UDD＞（UT1+|UT2|），T1和T2的参数对称。有一对互补的电压控制信号，CL为负载电容。
信号特点：CMOS传输门的输出与输入端可以互换。一般输入电压变化范围为0～UDD，控制电压为0或UDD。
1.1.2 原理
1. C为低电平：T1、T2截止，传输门相当于开关断开。CL上电压保持不变，传输门可以保存信息。
2. C为高电平：T1、T2中至少有一只管子导通，使UO=UI，相当于开关闭合，传输门传输信息。
传输门的导通电阻为几百欧，截止电阻达50MΩ以上，平均延迟时间为几十至一二百ns。
1.1.3 结论
传输门相当于一个理想的双向开关。
