觸發(fā)器的實(shí)現(xiàn)

1、觸發(fā)器的實(shí)現(xiàn)觸發(fā)器的實(shí)現(xiàn) 1構(gòu)成觸發(fā)器的基本邏輯單元 基本RS觸發(fā)器各種不同功能觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)的原理不盡相同，下面以圖1中由G1、G2構(gòu)成的電路為例，介紹觸發(fā)器的基本原理。圖1（a）是用與非門(mén)組成的基本RS觸發(fā)器的示意圖。、為觸發(fā)器信號(hào)輸入端，Q、 為輸出端。與非門(mén)G1的輸出端Q反接到與非門(mén)G2的輸入端，與非門(mén)G2的輸出端反接到與非門(mén)G1的輸入端。設(shè)兩個(gè)與非門(mén)輸出端的初始狀態(tài)分別為Q = 0, =1。當(dāng)輸入端= 0，= 1時(shí)，與非門(mén)G1的輸出端Q將由低電平轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖剑捎赒端被接到與非門(mén)G2的輸入端，G2的兩個(gè)輸入端均處于高電平狀態(tài)，使輸出端由高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖綘顟B(tài)。因被接到G1的輸入端，使G1

2、的輸出狀態(tài)仍為高電平。即觸發(fā)器被 “置位”，Q =1, = 0。 （a）基本RS觸發(fā)器 （b）邏輯符號(hào) （c）基本RS觸發(fā)器 （d）邏輯符號(hào)圖1 用與非門(mén)組成的基本RS觸發(fā)器及邏輯符號(hào)觸發(fā)器被置位后，若輸入端= 1，= 0，G2門(mén)的輸出端將由低電平轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖?，由于端被接到G1門(mén)的輸入端，G1門(mén)的兩個(gè)輸入端均處于高電平狀態(tài)，使輸出端Q由高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖綘顟B(tài)。因Q被接到G2門(mén)的輸入端，使G2門(mén)的輸出狀態(tài)仍為高電平。即觸發(fā)器被 “復(fù)位”，Q = 0, =1。觸發(fā)器被復(fù)位后，若輸入端= 1，= 0，G1門(mén)的兩個(gè)輸入端均處于高電平狀態(tài)，輸出端Q仍保持為低電平狀態(tài)不變，由于Q端被接到G2門(mén)的輸入端，使

3、端仍保持為高電平狀態(tài)不變。即觸發(fā)器處于“保持”狀態(tài)。將觸發(fā)器輸出端狀態(tài)由1變?yōu)?或由0變?yōu)?稱(chēng)為“翻轉(zhuǎn)”。當(dāng)= 1，= 1時(shí)，觸發(fā)器輸出端狀態(tài)不變，該狀態(tài)將一直保持到有新的置位或復(fù)位信號(hào)到來(lái)為止。不論觸發(fā)器處于何種狀態(tài)，若= 0，= 0，G1、G2門(mén)的輸出狀態(tài)均變?yōu)楦唠娖剑碤 =1, =1。此狀態(tài)破壞了Q與間的邏輯關(guān)系，屬非法狀態(tài)，這種情況應(yīng)當(dāng)避免?；綬S觸發(fā)器真值表如表1所示，其中Qn表示接收信號(hào)之前觸發(fā)器的狀態(tài)，稱(chēng)為“現(xiàn)態(tài)”；Qn+1表示接收信號(hào)之后的狀態(tài)，稱(chēng)為次態(tài)。式（1）是描述基本RS觸發(fā)器輸入與輸出信號(hào)間邏輯關(guān)系的特性方程。由特性方程可以看出，基本RS觸發(fā)器當(dāng)前的輸出狀態(tài)Qn+1

4、不僅與當(dāng)前的輸入狀態(tài)有關(guān)而且還與其原來(lái)的輸出狀態(tài)Qn有關(guān)。這是觸發(fā)器的一個(gè)重要特點(diǎn)?；綬S觸發(fā)器的邏輯符號(hào)如圖1（b）所示，在一些文獻(xiàn)中基本RS觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和邏輯符號(hào)用圖1（c）和（d）表示。 （1）表1 RS觸發(fā)器真值表QnQn+1000011110011001101010101非法狀態(tài)010非法狀態(tài)011基本RS觸發(fā)器是構(gòu)成各種不同功能集成觸發(fā)器的基本單元，觸發(fā)器的“置0”、置“1”就是通過(guò)基本RS觸發(fā)器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。如果在基本RS觸發(fā)器的每個(gè)輸入端前面都接一個(gè)非門(mén)，就構(gòu)成了基本RS鎖存觸發(fā)器。其功能如下：當(dāng)S=1，R= 0時(shí)，無(wú)論觸發(fā)器原輸出狀態(tài)如何，輸出端都將變?yōu)镼 =1, = 0；

5、當(dāng)S= 0，R= 1時(shí)，輸出端都變?yōu)镼 = 0, =1。如圖2所示。圖2 基本RS鎖存觸發(fā)器若在基本RS觸發(fā)器電路基礎(chǔ)上附加各種控制門(mén)與反饋，可以得到不同功能及不同觸發(fā)方式的觸發(fā)器。在討論各種觸發(fā)器時(shí)，我們只關(guān)心其功能與觸發(fā)方式，而不涉及內(nèi)部的具體電路。2觸發(fā)器各種觸發(fā)方式的實(shí)現(xiàn)基本RS觸發(fā)器的輸入端一直影響觸發(fā)器輸出端的狀態(tài)，按控制類(lèi)型分屬于非時(shí)鐘控制觸發(fā)器。其基本特點(diǎn)是：電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可存儲(chǔ)一位二進(jìn)制代碼，是構(gòu)成各種時(shí)序邏輯電路的基礎(chǔ)；其缺點(diǎn)是輸出狀態(tài)一直受輸入信號(hào)控制，當(dāng)輸入信號(hào)出現(xiàn)擾動(dòng)時(shí)輸出狀態(tài)將發(fā)生變化；不能實(shí)現(xiàn)時(shí)序控制，即不能在要求的時(shí)間或時(shí)刻由輸入信號(hào)控制輸出信號(hào)；與輸入端連接的

6、數(shù)據(jù)線(xiàn)不能再用來(lái)傳送其他信號(hào)，否則在傳送其他信號(hào)時(shí)將改變存儲(chǔ)器的輸出數(shù)據(jù)。為了克服非時(shí)鐘觸發(fā)器的上述不足，給觸發(fā)器增加了時(shí)鐘控制信號(hào)CP。對(duì)CP的要求決定了觸發(fā)器的觸發(fā)方式。觸發(fā)方式是使用觸發(fā)器必須掌握的重要內(nèi)容。下面簡(jiǎn)單介紹實(shí)現(xiàn)各種觸發(fā)方式的基本原理。（1）電平控制觸發(fā)實(shí)現(xiàn)電平控制的方法很簡(jiǎn)單。如圖3（a）所示，在上述基本RS鎖存觸發(fā)器的輸入端各串接一個(gè)與非門(mén)，便得到電平控制的RS觸發(fā)器。只有當(dāng)控制輸入端CP =1時(shí)，輸入信號(hào)S、R才起作用（置位或復(fù)位），否則輸入信號(hào)R、S 無(wú)效，觸發(fā)器輸出端將繼續(xù)保持原狀態(tài)不變。圖3（b）為電平控制RS觸發(fā)器表示符號(hào)，其特性方程與式（1）相同，其真值表如表

7、2所示。表2 電平控制RS觸發(fā)器真值表CPSRQn+1000011110011001101010101Qn（保持）Qn（保持）Qn（保持）Qn（保持）Qn（保持）01非法狀態(tài) (a) (b)圖3 時(shí)鐘狀態(tài)控制RS觸發(fā)器及符號(hào)電平控制觸發(fā)器克服了非時(shí)鐘控制觸發(fā)器對(duì)輸出狀態(tài)直接控制的缺點(diǎn)，采用選通控制，即只有當(dāng)時(shí)鐘控制端CP有效時(shí)觸發(fā)器才接收輸入數(shù)據(jù)，否則輸入數(shù)據(jù)將被禁止。電平控制有高電平觸發(fā)與低電平觸發(fā)兩種類(lèi)型。（2）邊沿控制觸發(fā)圖4 脈沖沿及表示符號(hào)電平控制觸發(fā)器在時(shí)鐘控制電平有效期間仍存在輸入干擾信息直接影響輸出狀態(tài)的問(wèn)題。時(shí)鐘邊沿控制的觸發(fā)器是在控制脈沖的上升沿或下降沿到來(lái)時(shí)觸發(fā)器才接受輸入信號(hào)的觸發(fā)，與電平控制觸發(fā)器相比可增強(qiáng)抗干擾能力，因?yàn)閮H當(dāng)輸入端的干擾信號(hào)恰好在控制脈沖翻轉(zhuǎn)瞬間出