数字电路基础:触发器

数电基础

各种触发器的相关内容

一、概念

基本结构

  • 有两个互补的输出端QQQ\overline{Q}
  • 两个稳定状态“1”和“0”
    • “1”状态:Q=1Q=1    Q=0\overline{Q}=0
    • “0”状态:Q=0Q=0    Q=1\overline{Q}=1
  • 当输入信号不发生变化时,触发器状态确定不变,即保持上一状态。

触发器状态

  • 现态
    • 输入信号作用前的状态,记作QnQ^nQn\overline{Q^n}
    • 一般简记为QQQ\overline{Q}
  • 次态
    • 输入信号作用后的状态,记作Qn+1Q^{n+1}Qn+1\overline{Q^{n+1}}

二、基本R-S触发器

与非门R-S触发器

  • 亦称为直接复位置位触发器
  • 是构成各种功能触发器的基本部件
  • R:置0端或者复位端
  • S:置1端或者置位端

基本工作原理:

所以当RS=11时,Qn+1=Q,即保持原来状态不变


所以当RS=10时,Qn+1=0,置0


所以当RS=01时,Qn+1=1,置1


所以当RS=00时,不存在互补输出端,所以不允许这种输入


与非门R-S触发器状态描述

d表示不定,即可为1,可为0


当与非门构成的基本R-S触发器的同一输入端连续出现多个负脉冲信号时,仅第一个使触发器状态发生改变,因为00不使用,11保持上一状态。

或非门R-S触发器


跟与非门的R-S触发器相反,或非门的R-S触发器,00为保持位,10为置1,01为置0,11不使用

或非门R-S触发器状态描述

两者对比

  • R和S的位置互换了,因为R是置0端,S是置1端。要符合这种说法的话,在或非门里R和S需要互换位置
  • 只有当R和S为低电平的时候才会对与非门的输出进行改变,所以称为低电平有效,输入端取反
  • 只有当R和S为高电平的时候才会对或非门的输出进行改变,所以称为高电平有效,输入端不变

三、时钟控制触发器

钟控R-S触发器

  • 当时钟信号CP为0时,R’和S’始终为1,即始终保持上一状态
  • 当时钟信号CP为1时,R’和S’为R和S取反,功能跟或非门R-S触发器一样

钟控D触发器

钟控J-K触发器

是J-K不是JK😒

钟控T触发器

即把J-K触发器的J-K用一个T代替

时序逻辑电路概述

  • 当CP=0时,触发器保持状态不变
  • 当CP=1时,触发器在输入信号作用下发生状态变化
  • 触发器的状态转移被控制在一个约定的时间间隔内,而不是控制在某一时刻
    • 只有当CP=1时,输入信号的变化才有意义,才会影响输出

四、维持阻塞触发器

空翻现象
当输入信号在短时间内发生多次变化时,会导致输出端的信号也发生多次变化

空翻现象的原因

  • 时钟脉冲作用期间,输入信号直接控制着触发器状态的变化,当输入信号变化,输出信号随之变化
  • 时钟宽度控制不够,即CP为1的时间过长,使输入端的多次变化得到完全响应。

为解决空翻现象,出现了维持阻塞触发器

边沿触发器概念
仅在时钟脉冲的上升沿或下降沿时刻进行采样并确定触发器的状态。
如上图所示,在绿色爆炸图案处,输入端D在一个时钟周期内发生了两次置1,但不在时钟信号的上升沿或下降沿,因此不做处理,因此避免了空翻现象。