Мне кажется, что запуск по фронту оставляет каждую цепь в несогласованном состоянии?

Трудно понять, о чем вы спрашиваете, без какой-то временной диаграммы.

Тем не менее, я попытаюсь угадать, в чем ваша проблема:

Существует широкое взаимозаменяемое неправильное использование терминов «затворная защелка», «триггер» и «триггер, запускаемый фронтом». Предоставленная вами схема представляет собой не триггер JK, запускаемый фронтом, а защелку JK с вентилем, обычно называемую триггером JK.

В отличие от триггеров, запускаемых по фронту, которые изменяют состояние только по переднему фронту тактового сигнала, стробируемые защелки могут изменять состояние в течение всей положительной фазы тактового сигнала. Это означает, что если входы J или K изменяются, когда тактовый сигнал находится на высоком уровне, выход стробируемой защелки также может измениться (что неверно для триггеров, запускаемых фронтом).

Однако, если входы J и K поддерживаются постоянными в течение положительной фазы тактового сигнала, выходной сигнал стробируемой защелки JK установится на известное значение (с одним исключением, описанным ниже), которое может быть получено из значений J, K и Q на переднем фронте часов. ПРИМЕЧАНИЕ: тот факт, что мы смотрим на значения сигналов на нарастающем фронте, не означает, что эта защелка JK срабатывает по фронту, потому что мы предполагали, что входы не изменятся во время положительной фазы тактового импульса!!!

Теперь к вашему вопросу: кажется, вы не можете понять, как именно выход может установиться на известное (и детерминированное) значение, принимая во внимание две присутствующие петли обратной связи. Что ж, единственный способ убедить себя — это предположить некоторые начальные условия на выходе и проследить, что происходит для каждой возможной комбинации входных данных (кроме J=1,K=1).

Следующие два пункта сделают вашу жизнь проще:

1. Хотя реализация с вентилями И-НЕ является наиболее эффективной, для понимания концепций лучше всего исследовать эту (функционально эквивалентную) схему:
2. Обратите внимание, что когда тактовый сигнал высокий, выходы вентилей И будут определяться значениями входов J и K и значением Q. Это означает, что вы можете стереть тактовый сигнал с диаграммы, чтобы понять, что происходит. во время положительной фазы часов.

РЕДАКТИРОВАТЬ: А как насчет случая J = 1, K = 1? Ну, в этом случае JK gated-latch становится мультивариатором (надеюсь, термин правильный) — его выходы будут периодически меняться в течение положительной фазы часов. В логических схемах такая комбинация входов недопустима, поэтому обычная практика состоит в том, чтобы связать их вместе следующим образом (который называется D-защелкой):

Обратите внимание, что в этой схеме нет необходимости в обратной связи, потому что выходы полностью определяются значением входа D.

Чтобы построить JK-триггер, запускаемый фронтом, можно последовательно соединить две JK-защелки следующим образом (существуют и другие конфигурации). Обратите внимание, что пути обратной связи идут от выхода второй защелки к входу первой:

В этой конфигурации больше нет ограничений на комбинацию входов J=1, K=1 - эта комбинация входов означает "переключение выхода". Так называемый T-триггер, запускаемый фронтом, обычно получается из вышеупомянутого триггера JK, запускаемого фронтом, путем связывания входов J и K вместе.

Базовый триггер JK страдает от проблемы синхронизации, называемой гонкой, когда триггерный импульс слишком длинный, а схема отправляет обратно запутанные сигналы, которые, я думаю, вы описываете.

Чтобы обойти это, триггерный или тактовый импульс должен быть очень коротким, чтобы он возвращался к «0», прежде чем изменение на выходе может быть передано обратно на входные вентили.

Работа JK-триггера может быть улучшена путем добавления второго RS-триггера, известного как главный-ведомый JK.

По переднему фронту тактового сигнала входные значения J и K передаются и сохраняются в главном триггере, в то время как подчиненный триггер (который управляется инвертированными часами) остается неизменным. По заднему фронту тактового сигнала выходные значения ведущих триггеров передаются и сохраняются в подчиненных триггерах, которые, в свою очередь, управляют выходами триггеров Q и Not Q.

В большинстве реальных схем используются D-триггеры, которые имеют два важных ограничения: время «установки», в течение которого сигнал должен быть постоянным до прихода фронта, и время «удержания» после фронта, в течение которого он не поступает.

Затем схема моделируется и настраивается таким образом, чтобы каждый сигнал поступал в пределах времени установки и не ранее времени удержания. Да, вы можете вставить элемент задержки (например, пару инверторов) для соблюдения ограничений удержания.

Некоторые дизайны D-флопа могут иметь нулевое время удержания, так что, как только появляется преимущество, их вход блокируется и становится стабильным.

(«Край длится наносекунду»: мне кажется, это довольно высоко!)

Триггеры Master-Slave, синхронное переключение с тактовой частотой и тому подобное существуют не просто так. Запуск по фронту может быть спроектирован так, чтобы быть статистически высоконадежным на практике, но опасности и недостатки хорошо известны. Запуск по фронту и асинхронная работа обычно дешевле и проще в целом. Как и в большинстве случаев жизни, это компромисс между многими факторами, и во многих случаях его можно заставить работать «достаточно хорошо». Вряд ли вы найдете его в системах жизнеобеспечения и управления огнем и, надеюсь, в пусковых установках спутников.