数字电路—触发器

一、概述

定义：能够存储1位二值信号的基本单元电路统称为触发器（Flip-Flop）。

两个特点：具有两个能自行保持的稳定状态，用来表示逻辑状态的0和1；在触发信号的操作下，根据不同的输入信号可以置成0或1。

二、SR锁存器

1、或非门组成的锁存器

（1）工作原理

当 $S_D$= $R_D$=1时， $Q$=1， $Q'$=0。在 $S_D$由1变为0的时候， $Q'$变为1， $Q$就变为1，因而电路的1状态保持不变。

当 $S_D$=0， $R_D$=1时， $Q$=0， $Q'$=1。在 $R_D$=1信号消失后，电路保持0状态不变。

当 $S_D$= $R_D$=0，电路维持原来的状态不变。

当 $S_D$= $R_D$=1， $Q$= $Q'$=0，这个是不正常的，而且在 $S_D$和 $R_D$同时回到0以后无法判断锁存器将回到1状态还是0状态，所以正常工作时，输入信号会有 $S_DR_D$=0的约束条件，即不容许输入 $S_D$= $R_D$=1的信号。

（2）特性表

根据上面的工作原理，可以得出如下的特性表。

2、与非门组成的锁存器

SR锁存器还可以用与非门组成。同样的，在 $S'_D$= $R'_D$出现非定义的 $Q$= $Q'$=1状态，而且当 $S'_D$和 $R'_D$同时回到高电平以后锁存器的状态难以确定，所以会有 $S_DR_D$=0的约束条件，即不容许有 $S'_D$= $R'_D$=0的输入信号。

3、例题

（1）用变化的思维去看 $Q$和 $Q'$的状态，如下，当 $R'_D$变为0时， $Q'$肯定变为1

（2）有 $S_DR_D$=0的约束条件， $S'_D$和 $R'_D$都为1，输出保持不变。

三、触发器

1、电平触发

（1）电路结构和工作原理

当CLK=0时，G3和G4保持1不变，SR无法影响G3和G4输出状态，所以整个输出维持不变。

当CLK=1，特性表与SR锁存器的特性表一样，如下所示：

（2）电平触发方式的动作特点

1、CLK为有效信号时，触发器才能接受输入信号，并按照输入信号将触发器的输出置成相应的状态。

2、CLK=1的全部时间内，S和R的状态的变化都会引起输出状态的改变。CLK回到0后，触发器保存的是CLK回到0以前瞬间的状态。

（3）电平触发D触发器

若D=1，CLK变为高电平，触发器被置成Q=1，CLK回到低电平以后触发器保持1状态不变。

若D=0，CLK变为高电平，触发器被置成Q=0，CLK回到低电平以后触发器保持0状态不变。

如下是D型锁存器的特性表。CLK=0时，触发器维持状态不变，CLK=1时，触发器输出和输入D保持一致。

（4）例题

例题重要，记住两点，CLK=1，Q=D；CLK=0，Q状态不变。

2、边沿触发

（1）电路结构和工作原理

例题，非常重要

（2）动作特点

触发器的次态仅取决于CLK的上升沿或下降沿到达时输入的逻辑状态，而在这以前或以后，输入信号的变化对触发器输出的状态没有影响。