JK触发器中的竞争冒险现象


在讨论竞争冒险现象之前,让我们先简要介绍一下JK触发器及其方框图和真值表。

JK触发器

JK触发器是一种一位存储器件,具有两个稳定状态。图1显示了JK触发器的方框图表示。

它有两个输入,分别用“J”和“K”表示,一个用于电路同步的时钟输入,以及两个输出,分别用Q和Q'表示。

当时钟信号不存在时,JK触发器的输出与输入J和K无关。当时钟信号存在时,JK触发器的输出根据输入J和K发生变化。

JK触发器的操作可以通过其真值表来研究,如下所示:

输入 前一状态 输出(下一状态) 注释
J K Qn Qn+1
0000无变化
0011无变化
0100复位
0110复位
1001置位
1011置位
1101翻转
1110翻转

现在,让我们讨论JK触发器中的竞争冒险现象。

JK触发器中的竞争冒险现象

从上面JK触发器的真值表可以看出,当J=1且K=1时,输出Qn+1=Qn',这意味着对于输入J=1和K=1,JK触发器充当一个翻转开关。

让我们考虑输入J=1和K=1,以及输出Q=0。在触发器的传播延迟(设为Δt)之后,JK触发器的输出从0变为1。众所周知,JK触发器的输出连接到其输入。因此,输出也充当输入,因此在下一次延迟(Δt)之后,输出将从1变为0。这个过程将持续到应用的时钟信号结束。因此,JK触发器的输出是不确定的。JK触发器的这种状态称为竞争冒险现象

图2显示了JK触发器中的竞争冒险现象,其中T是时钟脉冲的总持续时间。

如何避免竞争冒险现象?

在触发器中,如果输入在时钟脉冲期间不发生变化,则不存在竞争冒险现象的问题。但是,在JK触发器的情况下,由于输入和输出之间存在反馈路径,因此输入在时钟脉冲期间会发生变化。因此,在JK触发器中,竞争冒险现象是一个主要问题。

可以通过增加触发器的延迟来避免竞争冒险现象和输出不确定性的问题。为此,触发器的延迟必须大于时钟信号的持续时间,即Δt > T。换句话说,应用的时钟信号的持续时间(T)必须减小,使其小于触发器的延迟(Δt)。

但是,增加触发器的延迟并不是一个好的做法,因为它会降低系统的速度。另一方面,将时钟脉冲的持续时间(T)减少到低于触发器的延迟(Δt)也很困难。这是因为,JK触发器的延迟(Δt)大约为纳秒级。

因此,解决JK触发器中竞争冒险现象的最实用方法是使用主从模式下的JK触发器。在JK触发器的主从模式中,两个JK触发器级联在一起。

这就是关于JK触发器中竞争冒险现象及其解决方法的所有内容。

更新于: 2023年4月25日

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