D触发器基础与对比分析 | AI生成和翻译
答案：D触发器
为何这是正确选择
- 功能：D（数据或延迟）触发器精确存储1比特数据。在有效时钟边沿（根据设计可采用上升沿或下降沿），它对D输入进行采样并将Q更新为该值。在时钟边沿间隔期间，Q保持先前数值。
- 行为规则：在时钟边沿处，Q_next = D；其余情况下Q保持不变。这种”采样保持”特性正是寄存器和流水线所需的理想行为。
与其他触发器的区别
- RS触发器：具有独立的置位和复位输入，存在无效状态（S=R=1）。不适用于同步设计中的通用数据存储。
- JK触发器：在RS基础上扩展，当J=K=1时触发翻转。功能更灵活但结构更复杂，很少用于标准数据寄存器。
- T触发器：在T=1时于时钟边沿触发翻转，T=0时保持状态。适用于二分频计数器，不适用于任意数据存储。
D触发器核心特性
- 边沿触发与锁存器：D触发器属于边沿触发（仅在时钟边沿更新），D锁存器属于电平敏感（使能信号有效时透明传输）。当提及”在时钟作用下直接将输入传递至输出”时，通常指D触发器在时钟边沿捕获D值。
- 时序要求：正确操作需要满足建立时间（边沿前D信号保持稳定）和保持时间（边沿后D信号保持稳定）。违反时序可能导致亚稳态。
- 衍生类型：通常包含异步置位和清零引脚用于初始化Q值。
- 典型应用：构建n位寄存器（并行连接n个D触发器）、流水线级、状态寄存器、移位寄存器（通常配合多路复用器实现串并转换）、用于跨时钟域的同步器（成对使用）。
经验法则
- 若需要”在时钟作用下直接存储当前比特”的存储元件，请选用D触发器。