触发器有两个稳定的工作状态。一个状态是“0”态,此时输出 Q=0 且=1 ;另一个状态是“1”态,此时输出 Q=1 且=0 。这就是触发器的基本性质。当没有外界信号发挥作用的时候,触发器的状态会保持原本的样子不发生改变。在有一定的外界信号起作用的情况下,触发器能够从一种稳定的状态翻转到另一种稳定的状态,并且当外界信号消失之后,它还能够维持更新之后的状态。总而言之,触发器是一种能够记住一位二进制数的存储单元。通过它可以构建出计数器、寄存器、移位寄存器等按照时间顺序变化的逻辑电路。按结构形式而言,可分为无钟控的基本触发器以及有钟控的时钟触发器。从逻辑功能方面来看,还能分为 RS 触发器、D 触发器、JK 触发器和 D 触发器。基本 RS 触发器是由两个与非门交叉耦合而形成的。其逻辑图如 4 - 1(a)所示,惯用符号则如图 4 - 1(b)所示。工作原理:当处于 1 时,无论初始状态是什么样子,触发器的状态都将保持原来的样子而不发生改变。
当 = 0 且 = 1 时,无论初态是怎样的,门 2 的输出都为 1 。这会使得门 1 的输出 Q 等于 0 。也就是说,在这种情况下,触发器会保持“0”态,这种情况被称为直接置“0”端。当 = 1 且 = 0 时,无论初态是什么情况,门 1 的输出 Q 为 1 ,这会使得门 2 的输出等于 0 ,也就意味着在这个时候触发器保持“1”态,这种情况被称为直接置“1”端。0 时,无论初态怎样,两与非门的输出都是“1”,这种状态被称作非法状态。接着,当(某个条件)变为“1”时,由于翻转速度存在差异,触发器的最终状态无法确定。在正常工作时,是不允许出现这种情况的。触发器逻辑功能的描述方法通常有功能真值表、特性方程、激励表、状态图以及时序图等这些方法。功能真值表是以表格形式来反映触发器从初态(接收输入信号前的状态,用某个符号表示)向次态(接收输入信号后的状态,用另一个符号表示)转移的规律,这种规律也被称为状态特性方程。状态特性方程是以表达式的形式来反映触发器在输入信号作用下,次态与输入信号初态之间的逻辑关系,并且它可以通过真值表推导得出。
状态图:又被称为状态转移图,它是以图形的形式来对触发器的状态转移以及输入信号之间的关系进行描述。它用圆圈来表示时序电路的各种状态,用带箭头的直线来表示状态转移的方向,并且在直线上方表示状态转移的条件。对于触发器而言,只需要用两个圈就可以表示“0、1”这两个状态,然而对于其他的时序电路,则需要多个圈来表示多个状态。时序图:从时序图中能够直观地看出,触发器的特性和工作状态是可以被分析出来的。二、具有时钟脉冲 CP 输入控制端的触发器被称为时钟触发器,它具有特定的逻辑功能。它的状态变化一方面取决于输入信号的变化,另一方面取决于时钟脉冲 CP 的作用。如此一来,数字系统中的多个钟控触发器能够在统一的信号控制之下协调地进行工作。按照功能进行划分,有 RS 触发器、D 触发器、JK 触发器、T 触发器。
触发器的钟控制端为 CP。其工作原理如下:当 CP = 0 时,无论 R 和 S 取何值,都能维持原状态。电路组成如图 4 - 2 所示,该电路有两个输出端 Q 和 ,两个输入端 R 和 S 。当 CP = 1 时,若 R = 1 且 S = 0 ,则 = 0 ;若 R = 0 且 S = 1 ,则 = 1 ;若 R = S = 0 ,则 = ;若 R = S = 1 ,则状态不确定。功能真值表:其形式如表格 4 - 1 所呈现。激励表:其形式如表格 4 - 2 所呈现。从上述分析来看,可以列出它的特性方程。状态图为:如图 4 - 3 所展示的那样。RS 触发器存在缺点,其输入有约束条件。触发器电路的组成如图 4-4 所示,它只有一个输入端 D 以及一个时钟控制端 CP。其工作原理为:当 CP 等于 0 时,不管 D 的值是多少,都维持原状态;当 CP 等于 1 时,若 D 等于 0 ,则……
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