一、觸發器基本概念
在電路中,觸發器(Flip-flop)是一種組合邏輯電路,可以存儲1個二進制位的信息。 觸發器有兩個穩定的狀態:SET(置位)和RESET(復位)。 當輸入信號滿足某些條件時,觸發器可以從一個狀態轉換到另一個狀態。
觸發器通常用于存儲電路中的狀態或者時序信息,例如在計數器、時鐘、存儲器等電路中使用。 常見的觸發器有SR觸發器、D觸發器、JK觸發器和T觸發器等。 不同類型的觸發器有不同的輸入端口和輸出端口,以及不同的狀態轉換規則。
二、SR觸發器
符號:
1. 基本概念
SR觸發器是一種經典的數字電路元件,它的作用是將輸入的信號轉化為一個穩定的輸出。
SR觸發器是由兩個互補的鎖存器組成的,其中一個鎖存器的輸出連接到另一個鎖存器的輸入,反之亦然。
2. SR觸發器作用
SR觸發器的名稱源于其兩個輸入端的名稱:S表示“設置”(Set),R表示“復位”(Reset)。
當S和R均為低電平時,SR觸發器處于穩定狀態,并且輸出不會改變。
當S或R的任一輸入為高電平時,SR觸發器會響應并產生一個輸出。 在SR觸發器中,輸入信號可以從一個鎖存器傳輸到另一個鎖存器,實現了數據的存儲和傳輸功能。
SR觸發器常用于數字電路中的時序邏輯電路、計數器、頻率分頻器等電路中。 在時序邏輯電路中,SR觸發器可以被用來存儲上一個時鐘周期的狀態,從而實現狀態機的設計。
3. SR觸發器的構成
SR觸發器通常由兩個交叉連接的 NOR 門或兩個交叉連接的 NAND 門組成。 其中一個門的輸出被連接到另一個門的輸入,同時該門的輸入通過另一個門的輸出進行反饋。
兩個與門構成的SR觸發器示例:
其中S稱為設置位, R稱為復位輸入。
(1)S=1,R=0
這時設置位為1,輸出 Q=1, Q’=0。
(2)S=0,R=1
這時重置位為1,Q輸出被清零。
SET稱為設置位,這時輸出 Q=1, Q’=0。
(3)R=0,S=0
這個狀態是保持狀態,即在前一個狀態時輸出的值將保持不變。
(4)R=1,S=1
這時條件會導致輸出不穩定或不可預測,是禁止條件。
4. 真值表
三、時鐘SR觸發器
1. 概念
上面的簡單SR觸發器對控制信號的電平很敏感,一般會引入門控或時鐘SR觸發器。 通常所指的SR觸發器,指的一般是時鐘SR觸發器。
時鐘SR觸發器(Clock SR Flip-Flop)作為數字電路中常見的觸發器之一,也被稱為鎖存器。 它由兩個交叉連接的NOR門或者兩個交叉連接的NAND門構成。 該觸發器的輸入包括一個時鐘信號(CLK)、一個復位信號(R)和一個置位信號(S)。 時鐘信號 CLK 用于確定何時在輸入信號改變后觸發輸出變化。
當CLK為高電平時,輸入信號 S 和 R 的改變不會影響輸出狀態;
當CLK為下降沿時,此時的輸入信號將會被鎖定在輸出中。
時鐘SR觸發器在數字電路中的應用非常廣泛,可以用于實現存儲器單元、狀態機、計數器等電路。
2. NAND SR觸發器原理圖
時鐘SR觸發器一般也有基于NAND和NOR兩種。 下面是構成NAND時鐘SR觸發器的電路示意圖:
3. 真值表
四、SR觸發器應用示例
簡單SR觸發器常用于機械開關消抖。
該電路主要原理是,開關S觸發后,如果有抖動脈沖,并不會導致輸出變化,因為Q已經被置1。
只有當開關回到R,Q才被重置為0。
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