74LS279 4R-S觸發(fā)器詳細(xì)介紹

引言

74LS279是一款由Texas Instruments（德州儀器）生產(chǎn)的低功耗高速邏輯器件，屬于74LS系列（低功耗施密特觸發(fā)系列）。該系列器件具有高速度、低功耗的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于數(shù)字電路設(shè)計(jì)中。74LS279具體是一款四位的同步清零觸發(fā)器（4-bit flip-flop），也可被稱為4R-S觸發(fā)器。它是由四個(gè)獨(dú)立的D型觸發(fā)器組成的，并且每個(gè)觸發(fā)器都具備異步清零（reset）功能，且在某些特定條件下可以響應(yīng)時(shí)鐘信號進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。

本文將詳細(xì)介紹74LS279觸發(fā)器的工作原理、主要參數(shù)、應(yīng)用領(lǐng)域等內(nèi)容，幫助讀者更好地理解和使用這一重要的數(shù)字器件。

74LS279的基本結(jié)構(gòu)與工作原理

74LS279芯片包含四個(gè)獨(dú)立的D型觸發(fā)器，每個(gè)觸發(fā)器都有自己的時(shí)鐘輸入（Clock），清零輸入（Reset），以及數(shù)據(jù)輸入（Data）。它們的輸出通過Q引腳提供，且每個(gè)觸發(fā)器的輸出都與其它觸發(fā)器的輸入相互獨(dú)立，但卻可以通過同步控制信號共同工作。

1. D型觸發(fā)器：D型觸發(fā)器是最常見的觸發(fā)器之一，它的工作原理相對簡單。D型觸發(fā)器的輸出與數(shù)據(jù)輸入（D）有關(guān)，但只有在時(shí)鐘信號（Clock）發(fā)生跳變時(shí)，觸發(fā)器才會(huì)對D輸入進(jìn)行采樣，決定輸出Q的狀態(tài)。具體來說，D輸入的信號在時(shí)鐘信號的上升沿或下降沿被采樣，進(jìn)而決定Q的輸出值。如果時(shí)鐘信號未發(fā)生跳變，觸發(fā)器則不會(huì)改變其輸出狀態(tài)。

2. 異步清零（Reset）功能：74LS279的每個(gè)觸發(fā)器都具有異步清零（Reset）功能。此功能允許通過清零信號將輸出強(qiáng)制設(shè)置為低電平（0）。即便時(shí)鐘信號沒有變化，當(dāng)清零信號有效時(shí)，觸發(fā)器的輸出Q會(huì)被立即清零。

3. 同步清零：除了異步清零外，74LS279還具備同步清零功能。同步清零是在時(shí)鐘信號的控制下發(fā)生的清零操作。觸發(fā)器在時(shí)鐘信號的上升沿或下降沿到來時(shí)，根據(jù)清零信號的狀態(tài)決定是否進(jìn)行清零。

4. 時(shí)鐘控制：時(shí)鐘輸入用于控制觸發(fā)器何時(shí)采樣數(shù)據(jù)并改變輸出狀態(tài)。74LS279的時(shí)鐘是同步時(shí)鐘，每個(gè)觸發(fā)器都會(huì)根據(jù)時(shí)鐘信號的變化來決定數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。

主要參數(shù)

74LS279芯片具有多種電氣特性，以下為一些關(guān)鍵的參數(shù)：

• 電源電壓（Vcc）：74LS279通常工作在4.75V至5.25V之間，符合TTL電路標(biāo)準(zhǔn)。該電壓范圍保證了芯片的穩(wěn)定運(yùn)行。

• 輸入電壓（Vin）：輸入電壓范圍通常在0V到Vcc之間。

• 輸出電壓（Vout）：輸出電壓會(huì)根據(jù)輸入信號的變化而改變，輸出電流通常為低電平（0V）時(shí)大于20mA，高電平（Vcc）時(shí)通常小于1mA。

• 功耗：74LS279屬于低功耗器件，采用LS系列的技術(shù)，功耗較低，適合長時(shí)間運(yùn)行在電源限制的環(huán)境中。

• 輸入電流（Iin）：典型值為10μA，表示輸入信號對電路的負(fù)載非常小。

• 輸出電流（Iout）：輸出電流通常小于20mA，確保了芯片輸出信號時(shí)不會(huì)對其他電路產(chǎn)生過大的影響。

74LS279的主要特點(diǎn)

74LS279具有一系列獨(dú)特的特點(diǎn)，使其在各種數(shù)字電路中得到了廣泛應(yīng)用：

1. 四個(gè)獨(dú)立的觸發(fā)器：每個(gè)觸發(fā)器都具有獨(dú)立的時(shí)鐘、數(shù)據(jù)輸入和清零輸入，因此可以同時(shí)處理多個(gè)信號，提高了電路的靈活性和效率。

2. 異步與同步清零功能：74LS279不僅支持異步清零功能，還支持同步清零，使得它可以根據(jù)不同的設(shè)計(jì)需求選擇不同的清零方式。

3. TTL兼容性：作為TTL系列的芯片，74LS279具備與TTL電路其他元件良好的兼容性。這使得它能夠在多種標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電路中方便地使用。

4. 高速度和低功耗：該芯片在LS系列技術(shù)下具有較高的工作頻率和較低的功耗，適用于高速處理要求的數(shù)字電路。

5. 簡單的控制接口：74LS279的接口非常簡單，只需要時(shí)鐘信號、數(shù)據(jù)輸入和清零信號即可進(jìn)行操作，適合初學(xué)者使用。

74LS279的應(yīng)用

74LS279廣泛應(yīng)用于多種數(shù)字電路設(shè)計(jì)中，尤其是需要寄存器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的場合。以下是一些常見的應(yīng)用：

1. 寄存器存儲(chǔ)：在很多數(shù)字電路中，需要將一組數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在觸發(fā)器中，74LS279的四個(gè)D型觸發(fā)器提供了一個(gè)理想的解決方案。它們可以同時(shí)存儲(chǔ)四個(gè)二進(jìn)制數(shù)據(jù)位，便于進(jìn)行數(shù)據(jù)的并行處理。

2. 數(shù)據(jù)傳輸：74LS279可以用來構(gòu)建數(shù)據(jù)傳輸電路，尤其是在需要同時(shí)傳輸多個(gè)位的數(shù)據(jù)時(shí)。通過時(shí)鐘信號的同步控制，數(shù)據(jù)可以被精確地傳輸?shù)较鄳?yīng)的寄存器中。

3. 計(jì)數(shù)器與時(shí)序控制：由于74LS279具有同步時(shí)鐘控制的功能，它被廣泛應(yīng)用于計(jì)數(shù)器和時(shí)序控制電路中。例如，可以通過配置觸發(fā)器的時(shí)鐘輸入和清零信號來控制計(jì)數(shù)器的遞增或遞減過程。

4. 狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)：74LS279可以用于狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)中，尤其是在需要存儲(chǔ)多個(gè)狀態(tài)值的情況下。通過對觸發(fā)器的時(shí)鐘、數(shù)據(jù)和清零信號進(jìn)行合理控制，設(shè)計(jì)者可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的狀態(tài)轉(zhuǎn)換和控制邏輯。

5. 數(shù)字濾波與信號處理：在一些數(shù)字信號處理電路中，74LS279可以用于存儲(chǔ)信號的瞬時(shí)狀態(tài)，并基于時(shí)鐘信號進(jìn)行同步處理。

74LS279與其他觸發(fā)器的比較

74LS279作為TTL邏輯器件，它與其它類型的觸發(fā)器（如74LS74）相比具有一些顯著的區(qū)別。首先，74LS279是四位觸發(fā)器，適合并行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理，而74LS74則是雙D觸發(fā)器，更適合處理兩個(gè)觸發(fā)器的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求。其次，74LS279具備同步和異步清零功能，這在某些復(fù)雜電路中是一個(gè)非常有用的特性。

在與CMOS觸發(fā)器的對比中，74LS279的功耗較高，但它的工作速度更快。因此，如果電路設(shè)計(jì)的優(yōu)先條件是速度而非功耗，74LS279仍然是一個(gè)理想的選擇。

總結(jié)

74LS279作為一款四位D型觸發(fā)器芯片，其高速度、低功耗、TTL兼容性和同步/異步清零功能使其在數(shù)字電路設(shè)計(jì)中得到了廣泛應(yīng)用。無論是在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、時(shí)序控制，還是狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)中，74LS279都發(fā)揮了重要作用。了解其工作原理、主要參數(shù)及應(yīng)用領(lǐng)域，能夠幫助工程師和設(shè)計(jì)者更好地使用該芯片，設(shè)計(jì)出更加高效和可靠的數(shù)字電路。