觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與動(dòng)作特點(diǎn)

1、觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與動(dòng)作特點(diǎn)：置位輸入；：復(fù)位輸入)和一對(duì)互補(bǔ)的數(shù)據(jù)輸出端(Q和)。Q=1,=0時(shí)，鎖存器處于置位狀態(tài)；Q=0,=1時(shí)，鎖存器處于復(fù)位狀態(tài)。 和 有四種組合，如果無效，無效，鎖存器的狀態(tài)將與初態(tài)相同；如果有效，無效，鎖存器的狀態(tài)將為Q=1,=0；如果無效，有效，鎖存器的狀態(tài)將為Q=0,=1；如果有效，有效，鎖存器的狀態(tài)將是不確定的。如何理解最后一種輸入組合呢？（a）電路結(jié)構(gòu)RS鎖存器可以（并且只可以）存儲(chǔ)一個(gè)二進(jìn)制位，要么存儲(chǔ)1，要么存儲(chǔ)0。如果我們想存儲(chǔ)1，就在 端加上一個(gè)負(fù)脈沖。所謂的負(fù)脈沖，就是一個(gè)由高電平跳變到低電平，然后再由低電平跳變到高電平的信號(hào)。當(dāng) 由高電平跳變到低

2、電平時(shí)，=0，=1，Q=1,=0，鎖存器的狀態(tài)為1；當(dāng) 由低電平跳變到高電平時(shí)，=1，=1，鎖存器的狀態(tài)保持不變，仍為1。換句話說，負(fù)脈沖到來時(shí)，鎖存器的狀態(tài)為1；負(fù)脈沖消失后，鎖存器維持這個(gè)一狀態(tài)。同理，如果我們想存儲(chǔ)0，我們就在 端加上一個(gè)負(fù)脈沖。那么，同時(shí)在 端和 端加上負(fù)脈沖是什么意思呢？難道既要存儲(chǔ)1，又要存儲(chǔ)0？顯然，這種要求在邏輯上是矛盾的，也是無法實(shí)現(xiàn)的。我們不可能提出這種無理要求。那么，這種輸入組合又是怎么出現(xiàn)的呢？哇！一定是干擾（或噪聲）在作怪！干擾的存在，可能會(huì)使鎖存器誤動(dòng)作。假如我們要存儲(chǔ)“1”，我們就在端加上一個(gè)負(fù)脈沖P1當(dāng)P1到來時(shí)，=0，=1，Q=1,=0。如果P

3、1結(jié)束前，在 端出現(xiàn)一個(gè)干擾脈沖P2，那 么我們有 0，0，Q=1, =1，問題就發(fā)生了。問題發(fā)生后，我們可就三種簡(jiǎn)單的情況進(jìn)行分析。若P2比P1先消失，我們有 0，1，Q=1, =0。在這種情況下，鎖存器的狀態(tài)為“1”；若P1比P2先消失，我們將有 1，0，Q=1, =0，在這種情況下，鎖存器的狀態(tài)為“0”；還有一種情況是P2與P1同時(shí)消失，我們將有 1，1,因?yàn)榇饲癚=1, =1，所以每個(gè)與非的輸入都是全“1”，由于這兩個(gè)與非門的傳輸延遲時(shí)間不同，因此工作速度稍快一些的與非門輸出率先為“0”，這將使另一個(gè)與非門的輸出保持為“1”。由于干擾脈沖的出現(xiàn)和消失是隨機(jī)的，我們無法預(yù)知P2

4、與P1哪個(gè)先消失。由于器件參數(shù)的離散性，我們也無法預(yù)知那個(gè)與非門的傳輸時(shí)間較短。所以，鎖存器的狀態(tài)將是不定的。RS鎖存器的用途之一是構(gòu)成“防抖動(dòng)電路”。我們知道，數(shù)據(jù)通常經(jīng)過機(jī)械開關(guān)輸入數(shù)字系統(tǒng)。機(jī)械開關(guān)動(dòng)作時(shí)，觸點(diǎn)將會(huì)抖動(dòng)。抖動(dòng)是指開關(guān)的兩個(gè)觸點(diǎn)要經(jīng)歷一個(gè)常達(dá)數(shù)毫秒的接通、斷開，再接通、再斷開，循環(huán)往復(fù)，直至最后接通的過程。數(shù)毫秒的振蕩在數(shù)字系統(tǒng)中是不可接受的。假如開關(guān)接通表示“1”，斷開表示“0”，我們將開關(guān)接通是期望輸入一個(gè)“1”，結(jié)果卻輸入拉一連串的“1”和“0”。鎖存器或觸發(fā)器易受干擾的影響。例如，RS鎖存器的初態(tài)為0，如果在 （a）電路結(jié)構(gòu)我們看到，在CP的控制下，鎖存器并非隨時(shí)受

5、輸入信號(hào)的影響。只有當(dāng)CP信號(hào)為“1”時(shí)，輸入信號(hào)才會(huì)起作用。CP信號(hào)即時(shí)鐘信號(hào)，時(shí)鐘信號(hào)是數(shù)字系統(tǒng)的時(shí)間基準(zhǔn)，用來協(xié)調(diào)（或同步）數(shù)字系統(tǒng)中各部分的動(dòng)作。鑒于時(shí)鐘信號(hào)的重要性，設(shè)計(jì)者們采取各種措施保證其信號(hào)質(zhì)量，使之避免干擾。在數(shù)據(jù)信號(hào)不可靠而時(shí)鐘信號(hào)相對(duì)可靠的條件下，采用窄時(shí)鐘脈沖將顯著提高鎖存器的抗干擾能力。除了改善抗干擾能力，CP信號(hào)還起另一個(gè)作用：消除競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)。假如R信號(hào)由0變1，S信號(hào)由1變0，理想情況下，Q和 將同時(shí)變化，Q由1變0， 由0變1。實(shí)際上，由于傳輸路徑不同，R、S到達(dá)鎖存器會(huì)有時(shí)間差。我們不妨假設(shè)S信號(hào)落后于R信號(hào)t秒。這樣，鎖存器將在t秒內(nèi)處于S=1，R=1的非正常

6、工作狀態(tài)，輸出Q=1, =1，這樣的輸出在數(shù)字系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生尖峰脈沖，導(dǎo)致邏輯錯(cuò)誤。為了消除這種競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象，我們可以引入CP信號(hào)，CP信號(hào)使鎖存器接收輸入信號(hào)的時(shí)間至少推遲了t秒，輸入信號(hào)穩(wěn)定后才允許鎖存器進(jìn)行邏輯運(yùn)算。這種情況下，CP信號(hào)也叫選通脈沖。在集成電路（a）基本形式(a)(b)（a）電路結(jié)構(gòu) （b）圖形符號(hào)主從RS觸發(fā)器由兩個(gè)脈沖選通RS鎖存器級(jí)聯(lián)而成。這兩個(gè)脈沖選通RS鎖存器的CP信號(hào)是互補(bǔ)，因此前級(jí)接收信號(hào)時(shí)，后級(jí)就不接收信號(hào)；后級(jí)接收信號(hào)時(shí)，前級(jí)就不接收信號(hào)。在CP=1期間，前級(jí)接收輸入信號(hào)，后級(jí)不接收輸入信號(hào)。如果輸入信號(hào)多次變化，前級(jí)的輸出（即后級(jí)的輸入）也將隨之多次變化，

7、但后級(jí)的輸出不變。在CP由1變0那一刻，后級(jí)接收輸入信號(hào)，后級(jí)輸出將隨之變化。但是，因?yàn)镃P0期間，前級(jí)不接收輸入信號(hào)，它的輸出將不再變化，它將保持CP由1變0那一刻的狀態(tài)。所以后級(jí)的輸出也將保持CP由1變0那一刻的狀態(tài)。請(qǐng)注意，前級(jí)的輸入就是觸發(fā)器的輸入，后級(jí)的輸出就是觸發(fā)器的輸出，所以，主從觸發(fā)器的動(dòng)作特點(diǎn)是，在CP的一個(gè)周期內(nèi)，觸發(fā)器在CP1期間接收信號(hào)，但是輸出最多變化一次。輸出變化的時(shí)刻位于CP下降沿，即CP由1變0的時(shí)刻。邊沿觸發(fā)器的抗干擾能力比主從觸發(fā)器又提高了一步。邊沿觸發(fā)器由脈沖選通鎖存器和脈沖邊沿檢測(cè)器組成。脈沖邊沿檢測(cè)器 脈沖選通鎖存器脈沖邊沿檢測(cè)器實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘信號(hào)脈沖寬度變換的功能，在CP上升沿到來時(shí)，它產(chǎn)生一個(gè)極窄的正脈沖，一般為若干納秒。于是，脈沖選通鎖存器接收輸入信號(hào)的時(shí)間被限制在這幾納秒之內(nèi)。輸入信號(hào)在這個(gè)脈沖出現(xiàn)時(shí)已然穩(wěn)定且在脈沖持續(xù)期無變化，那么，鎖存器的輸出將僅僅取決于CP由0變1時(shí)刻的輸入。所以，邊沿觸發(fā)器的動(dòng)作特點(diǎn)是，在CP的一個(gè)周期內(nèi)，觸發(fā)器在CP的邊沿時(shí)刻接收信號(hào)并使輸出變化。如果我們不是如此倒霉，以致干擾就在CP邊沿出現(xiàn)的話，邊沿觸發(fā)器將不會(huì)因?yàn)楦蓴_