一、由與非門(mén)組成的基本RS觸發(fā)器

1.電路結(jié)構(gòu)

電路組成：兩個(gè)與非門(mén)輸入和輸出交叉耦合(反饋延時(shí))。如圖4.2.1(a)所示。

邏輯符號(hào)：圖(b)所示。

基本rs觸發(fā)器知識(shí)講解

2.邏輯功能

復(fù)習(xí)：與非門(mén)的邏輯功能?

用DLCCAI或EWB演示基本RS觸發(fā)器的邏輯功能。(10分鐘)

工作原理。(邊分析邊列特性表。以下文字不寫(xiě)板書(shū)。)

基本rs觸發(fā)器知識(shí)講解

電路結(jié)構(gòu)

把兩個(gè)與非門(mén)G1、G2的輸入、輸出端交叉連接，即可構(gòu)成基本RS觸發(fā)器，其邏輯電路如圖7.2.1.(a)所示。它有兩個(gè)輸入端R、S和兩個(gè)輸出端Q、Q。

基本rs觸發(fā)器知識(shí)講解

工作原理

基本RS觸發(fā)器的邏輯方程為：

根據(jù)上述兩個(gè)式子得到它的四種輸入與輸出的關(guān)系：

1.當(dāng)R=1、S=0時(shí)，則Q=0，Q=1，觸發(fā)器置1。

2.當(dāng)R=0、S=1時(shí)，則Q=1，Q=0，觸發(fā)器置0。

如上所述，當(dāng)觸發(fā)器的兩個(gè)輸入端加入不同邏輯電平時(shí)，它的兩個(gè)輸出端Q和Q有兩種互補(bǔ)的穩(wěn)定狀態(tài)。一般規(guī)定觸發(fā)器Q端的狀態(tài)作為觸發(fā)器的狀態(tài)。通常稱觸發(fā)器處于某種狀態(tài)，實(shí)際是指它的Q端的狀態(tài)。Q=1、Q=0時(shí)，稱觸發(fā)器處于1態(tài)，反之觸發(fā)器處于0態(tài)。S=0，R=1使觸發(fā)器置1，或稱置位。因置位的決定條件是S=0，故稱S?端為置1端。R=0，S=1時(shí)，使觸發(fā)器置0，或稱復(fù)位。??同理，稱R端為置0端或復(fù)位端。若觸發(fā)器原來(lái)為1態(tài)，欲使之變?yōu)?態(tài)，必須令R端的電平由1變0，S端的電平由0變1。這里所加的輸入信號(hào)(低電平)稱為觸發(fā)信號(hào)，由它們導(dǎo)致的轉(zhuǎn)換過(guò)程稱為翻轉(zhuǎn)。由于這里的觸發(fā)信號(hào)是電平，因此這種觸發(fā)器稱為電平控制觸發(fā)器。從功能方面看，它只能在S和R的作用下置0和置1，所以又稱為置0置1觸發(fā)器，或稱為置位復(fù)位觸發(fā)器。其邏輯符號(hào)如圖7.2.1(b)所示。由于置0或置1都是觸發(fā)信號(hào)低電平有效，因此，S端和R端都畫(huà)有小圓圈。

3.當(dāng)R=S=1時(shí)，觸發(fā)器狀態(tài)保持不變。

觸發(fā)器保持狀態(tài)時(shí)，輸入端都加非有效電平(高電平)，需要觸發(fā)翻轉(zhuǎn)時(shí)，要求在某一輸入端加一負(fù)脈沖，例如在S端加負(fù)脈沖使觸發(fā)器置1，該脈沖信號(hào)回到高電平后，觸發(fā)器仍維持1狀態(tài)不變，相當(dāng)于把S端某一時(shí)刻的電平信號(hào)存儲(chǔ)起來(lái)，這體現(xiàn)了觸發(fā)器具有記憶功能。

4.當(dāng)R=S=0時(shí)，觸發(fā)器狀態(tài)不確定

在此條件下，兩個(gè)與非門(mén)的輸出端Q和Q全為1，在兩個(gè)輸入信號(hào)都同時(shí)撤去(回到1)后，由于兩個(gè)與非門(mén)的延遲時(shí)間無(wú)法確定，觸發(fā)器的狀態(tài)不能確定是1還是0，因此稱這種情況為不定狀態(tài)，這種情況應(yīng)當(dāng)避免。從另外一個(gè)角度來(lái)說(shuō)，正因?yàn)镽端和S端完成置0、置1都是低電平有效，所以二者不能同時(shí)為0。??此外，還可以用或非門(mén)的輸入、輸出端交叉連接構(gòu)成置0、置1觸發(fā)器，其邏輯圖和邏輯符號(hào)分別如圖7.2.2(a)和7.2.2(b)所示。這種觸發(fā)器的觸發(fā)信號(hào)是高電平有效，因此在邏輯符號(hào)的S端和R端沒(méi)有小圓圈。

基本rs觸發(fā)器知識(shí)講解

下面是觸發(fā)器的電路，這個(gè)電路上下對(duì)稱，分別都是一個(gè)或門(mén)連著一個(gè)非門(mén)，特別之處在于，它們各自的輸出又分別是對(duì)方的輸入。

基本rs觸發(fā)器知識(shí)講解

合上R，上面的或門(mén)輸入時(shí)1、0，經(jīng)過(guò)上面的非門(mén)，Q=0，Q不發(fā)光。Q的結(jié)果會(huì)被反饋到下面的電路中，Q‘=1。也就是說(shuō)，R=1的輸入被反饋到了上面的電路中，然后即使斷開(kāi)R，燈泡Q依然不亮，而燈泡Q‘依然亮著。

再合上R，再打開(kāi)、再合上。。.。。.不管你怎么折騰，Q和Q’還是那樣。原因很簡(jiǎn)單，因?yàn)镽=1這個(gè)輸入，被Q’反饋到上面，所以，即使R斷開(kāi)，或者再次合上，也不會(huì)改變或門(mén)的輸出，整個(gè)電路的狀態(tài)也不會(huì)發(fā)生改變。

現(xiàn)在，讓我們把注意力轉(zhuǎn)移到電路的下半部分。這一次，我們讓R一直處于斷開(kāi)狀態(tài)，將S合上。就在一瞬間，所有的時(shí)間都顛倒了，燈泡Q亮著，而Q‘卻不亮了!一旦你合上開(kāi)關(guān)S使得Q=1而Q’=0，往后在怎么擺弄S老師閉合還是斷開(kāi)，都不會(huì)再影響到電路的狀態(tài)。換句話說(shuō)，只有最開(kāi)始那一下子是最重要的。

這里講的觸發(fā)器，一共有4種工作狀態(tài)，下面是觸發(fā)器的輸出與S和R的關(guān)系

基本rs觸發(fā)器知識(shí)講解

這是最早的，也是最基本的一種觸發(fā)器，我們一般稱它為R-S觸發(fā)器，下面符號(hào)中將輸入S和保存S狀態(tài)的Q放到了一端。

基本rs觸發(fā)器知識(shí)講解

觸發(fā)器有兩個(gè)截然相反的輸出，不過(guò)多數(shù)情況下我們只需要一共輸出就已足夠。因此，一直以來(lái)就把Q作為觸發(fā)器的輸出。在觸發(fā)器正常工作的前提下，Q的輸出和S的輸入總是一致的，S=0則Q=0;S=1則Q=1。這意味著可以通過(guò)設(shè)置S的值，使得Q的輸出和S保持一致。

不管Q以前是什么，比如Q=1，我們都可以通過(guò)讓R=1，讓Q變回0，這等于將Q打回原形，這稱為“恢復(fù)”或者“復(fù)位”。

1.2 邏輯功能

(1)/R=1， /S=1，觸發(fā)器保持原來(lái)的狀態(tài)不變

不管觸發(fā)器原來(lái)是什么狀態(tài)，基本RS觸發(fā)器在/R=1,/S=1時(shí)，總保持原來(lái)的狀態(tài)不變。這就是觸發(fā)器的記憶功能。若輸入端/R，/S 懸空，可認(rèn)為加入高電平，即/R=1，/S=1。

(2)/R=0， /S=1，觸發(fā)器為0態(tài)

此時(shí)，因 /R=0，G1的輸出 /Q=1，而G2的兩個(gè)輸入端/S，/Q全為1，則輸出Q=0。觸發(fā)器為零態(tài)，并且與原來(lái)的狀態(tài)無(wú)關(guān)。

(3)/R=1， /S=0,觸發(fā)器為1態(tài)

由于/S=0，G2的輸出Q=1。這時(shí)G1的兩個(gè)輸入端均為1，所以/Q=0。觸發(fā)器為1態(tài)，同樣與原來(lái)的狀態(tài)無(wú)關(guān)。

(4)/R=0， /S=0,觸發(fā)器的狀態(tài)不定

這時(shí)，Q=1，/Q=1。破壞了前述有關(guān)Q與 /Q互補(bǔ)的約定，這是不允許的。而且，當(dāng) /R,/S的低電平觸發(fā)信號(hào)消失后，Q與/Q的狀態(tài)保持是不確定的。這種情況應(yīng)該避免。

RS觸發(fā)器是把兩個(gè)與非門(mén)或者或非門(mén)G1、G2的輸入、輸出端交叉連接，即可構(gòu)成基本RS觸發(fā)器，其邏輯電路如右圖所示，為兩個(gè)與非門(mén)組成的RS觸發(fā)器。它有兩個(gè)輸入端R、S和兩個(gè)輸出端Q、Q非。

rs觸發(fā)器工作原理

基本RS觸發(fā)器存在約束條件(R+S=1)，由于兩個(gè)與非門(mén)的延遲時(shí)間無(wú)法確定;當(dāng)R=S=0時(shí)，將導(dǎo)致下一狀態(tài)的不確定。

以用與非門(mén)構(gòu)成的RS鎖存器為例)(低電平有效)約束方程：S'+R'=1(S'和R'代表的是S和R的取反)

根據(jù)上述兩個(gè)式子得到它的四種輸入與輸出的關(guān)系:

S'=1，R'=0：無(wú)論觸發(fā)器原來(lái)處于何種狀態(tài)，由于S=1，則Q=1，Q非=0，觸發(fā)器處于“1”態(tài)(或稱置位狀態(tài))。觸發(fā)器的狀態(tài)是由S所決定的，稱S為直接置位端。

S'=0，R'=1：無(wú)論觸發(fā)器原來(lái)處于何種狀態(tài)，由于R=1，則Q=0，Q非=1，觸發(fā)器處于“0”態(tài)(或稱復(fù)位狀態(tài))。觸發(fā)器的狀態(tài)是由R所決定的，稱R為直接復(fù)位端。

S'=1，R'=1：觸發(fā)器維持原來(lái)狀態(tài)不變。

S'=0，R'=0：此時(shí)無(wú)法確定觸發(fā)器的狀態(tài)。一般這是不允許的，因此觸發(fā)器的輸入端S、R不能同時(shí)為0。