基本RS 觸發(fā)器:

電路結構

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

工作原理

基本RS觸發(fā)器的邏輯方程為：

根據上述兩個式子得到它的四種輸入與輸出的關系:

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

如上所述，當觸發(fā)器的兩個輸入端加入不同邏輯電平時，它的兩個輸出端Q和Q有兩種互補的穩(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)，實際是指它的Q端的狀態(tài)。Q=1、Q=0時，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，使觸發(fā)器置0，或稱復位。

同理，稱R端為置0端或復位端。若觸發(fā)器原來為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（低電平）稱為觸發(fā)信號，由它們導致的轉換過程稱為翻轉。由于這里的觸發(fā)信號是電平,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，或稱為置位復位觸發(fā)器。其邏輯符號如圖7.2.1(b)所示。由于置0或置1都是觸發(fā)信號低電平有效，因此，S端和R端都畫有小圓圈。

3.當R=S=1時，觸發(fā)器狀態(tài)保持不變。

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

4.當R=S=0時，觸發(fā)器狀態(tài)不確定

在此條件下，兩個與非門的輸出端Q和Q全為1，在兩個輸入信號都同時撤去（回到1）后，由于兩個與非門的延遲時間無法確定，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)，這種情況應當避免。從另外一個角度來說，正因為R端和S端完成置0、置1都是低電平有效，所以二者不能同時為0。

此外,還可以用或非門的輸入、輸出端交叉連接構成置0、置1觸發(fā)器,其邏輯圖和邏輯符號分別如圖7.2.2（a）和7.2.2（b）所示。這種觸發(fā)器的觸發(fā)信號是高電平有效，因此在邏輯符號的S端和R端沒有小圓圈。

功能描述:

狀態(tài)轉移真值表

用表格的形式描述觸發(fā)器在輸入信號作用下，觸發(fā)器的下一個穩(wěn)定狀態(tài)（次態(tài)）Qn+1與觸發(fā)器的原穩(wěn)定狀態(tài)（現態(tài)）Qn和輸入信號狀態(tài)之間的關系。

2.特征方程

即以邏輯函數的形式來描述次態(tài)與現態(tài)及輸入信號之間的關系。由上述狀態(tài)轉移真值表，通過卡諾圖化簡可得到。

3.狀態(tài)轉移圖

即以圖形的方式描述觸發(fā)器的狀態(tài)變化對輸入信號的要求。圖7.2.4是基本RS觸發(fā)器的狀態(tài)轉移圖。圖中兩個圓圈代表觸發(fā)器的兩個狀態(tài)；箭頭表示在觸發(fā)器的輸入信號作用下狀態(tài)轉移的方向；箭頭旁邊由斜線“/”分開的代碼分別表示狀態(tài)轉移的條件和在此條件下產生的輸出狀態(tài)。

設觸發(fā)器的初始狀態(tài)為Q=0、Q=1，輸入信號波形如圖7.2.5所示，當SD的下降沿到達后，經過G1的傳輸延遲時間tpd，Q端變?yōu)楦唠娖?。這個高電平加到門G2的輸入端，再經過門G2的傳輸延遲時間tpd,使Q變?yōu)榈碗娖?。當Q的低電平反饋到G1的輸入端以后,即使SD=0的信號消失（即SD回到高電平），觸發(fā)器被置成Q=1狀態(tài)也將保持下去?？梢?，為保證觸發(fā)器可靠地翻轉，必須等到Q=0的狀態(tài)反饋到G1的輸入端以后，SD=0的信號才可以取消。因此，SD輸入的低電平信號寬度tw應滿足tw≥2tpd。同理，如果從RD端輸入置0信號，其寬度也必須大于、等于2tpd 。

2.傳輸延遲時間:

從輸入信號到達起，到觸發(fā)器輸出端新狀態(tài)穩(wěn)定地建立起來為止，所經過的這段時間稱為觸發(fā)器的傳輸延遲時間。從上面的分析已經可以看出，輸出端從低電平變?yōu)楦唠娖降膫鬏斞舆t時間tPLH和從高電平變?yōu)榈碗娖降膫鬏斞舆t時間tPHL是不相等的，它們分別為： tPLH=tpd，tPHL=2tpd 若基本RS觸發(fā)器由或非門組成，則其傳輸延遲時間將為 tPHL=tpd，tPLH=2tpd 。綜上所述，對基本RS 觸發(fā)器歸納為以下幾點：

1.基本RS觸發(fā)器具有置位、復位和保持（記憶）的功能；

2.基本RS觸發(fā)器的觸發(fā)信號是低電平有效，屬于電平觸發(fā)方式；

3.基本RS觸發(fā)器存在約束條件（R+S=1），由于兩個與非門的延遲時間無法確定；當R=S=0時，將導致下一狀態(tài)的不確定。

4.當輸入信號發(fā)生變化時，輸出即刻就會發(fā)生相應的變化，即抗干擾性能較差。

同步RS 觸發(fā)器（時鐘脈沖控制的RS 觸發(fā)器）

前面介紹的基本RS觸發(fā)器的觸發(fā)翻轉過程直接由輸入信號控制 ，而實際上，常常要求系統(tǒng)中的各觸發(fā)器在規(guī)定的時刻按各自輸入信號所決定的狀態(tài)同步觸發(fā)翻轉，這個時刻可由外加的時鐘脈沖CP來決定。

電路結構:

如圖7.3.1所示在基本RS觸發(fā)器的基礎上增加G3、G4兩個與非門構成觸發(fā)引導電路，其輸出分別作為基本RS觸發(fā)器的R端和S端。

工作原理:

由圖7.3.1可知，G3和G4同時受CP信號控制，當CP為0時，G3和G4被封鎖， R、S不會影響觸發(fā)器的狀態(tài)；當CP為1時，G3和G4打開，將R、S端的信號傳送到基本RS觸發(fā)器的輸入端，觸發(fā)器觸發(fā)翻轉。結合基本RS觸發(fā)器的工作原理，我們可以得到以下結論。

1.當CP=0時 Q3=Q4=1，觸發(fā)器保持原來狀態(tài)不變。

2.當CP=1時若R=0 ，S=1； Q3=1，Q4=0，觸發(fā)器置1； 若R=1 ，S=0； Q3=0，Q4=1，觸發(fā)器置0； 若R=S=0； Q3=Q4=1，觸發(fā)器狀態(tài)保持不變； 若R=S=1； Q3=Q4=0，觸發(fā)器狀態(tài)不定；可見R端和S端都是高電平有效，所以R端和S端不能同時為1，其邏輯符號中的R端和S端也沒有小圓圈。

功能描述:

1.狀態(tài)轉移真值表

2.特征方程

根據功能表及卡諾圖化簡，可得到如下表達式：

3.工作波形圖

工作波形圖即以波形的形式描述觸發(fā)器狀態(tài)與輸入信號及時鐘脈沖之間的關系，它是描述時序邏輯電路工作情況的一種基本方法。如圖7.3.2所示。圖中假設同步RS觸發(fā)器的初始狀態(tài)為0態(tài)。

同步RS觸發(fā)器的狀態(tài)轉移圖及激勵表請依照基本RS觸發(fā)器自行作出。

綜上所述，對同步RS觸發(fā)器歸納為以下幾點：

1.同步RS觸發(fā)器具有置位、復位和保持（記憶）功能； 2.同步RS觸發(fā)器的觸發(fā)信號是高電平有效，屬于電平觸發(fā)方式； 3.同步RS觸發(fā)器存在約束條件，即當R=S=1時將導致下一狀態(tài)的不確定； 4.觸發(fā)器的觸發(fā)翻轉被控制在一個時間間隔內，在此間隔以外的時間內，其狀態(tài)保持不變，抗干擾性有所

主從RS 觸發(fā)器:

主從觸發(fā)器由兩級觸發(fā)器構成，其中一級接收輸入信號，其狀態(tài)直接由輸入信號決定,稱為主觸發(fā)器,還有一級的輸入與主觸發(fā)器的輸出連接，其狀態(tài)由主觸發(fā)器的狀態(tài)決定，稱為從觸發(fā)器。電路結構

主從RS觸發(fā)器由兩個同步RS觸發(fā)器組成，它們分別稱為主觸發(fā)器和從觸發(fā)器。反相器使這兩個觸發(fā)器加上互補時鐘脈沖。如圖7.4.1所示。

工作原理:

當CP=1時，主觸發(fā)器的輸入門G7和G8打開，主觸發(fā)器根據R、S的狀態(tài)觸發(fā)翻轉；而對于從觸發(fā)器，CP經G9反相后加于它的輸入門為邏輯0電平，G3和G4封鎖，其狀態(tài)不受主觸發(fā)器輸出的影響,所以觸發(fā)器的狀態(tài)保持不變。

當CP由1變?yōu)?后，情況則相反，G7和G8被封鎖，輸入信號R、S不影響主觸發(fā)器的狀態(tài)；而這時從觸發(fā)器的G3和G4則打開，從觸發(fā)器可以觸發(fā)翻轉。

從觸發(fā)器的翻轉是在CP由1變?yōu)?時刻（CP的下降沿）發(fā)生的，CP一旦達到0電平后,主觸發(fā)器被封鎖，其狀態(tài)不受R、S的影響，故從觸發(fā)器的狀態(tài)不可能改變，即它只在CP由1變?yōu)?時刻觸發(fā)翻轉。這一層意思由圖 7.4.1(b)所示的邏輯符號框圖左邊的小圓圈表示出來。

功能描述:

主從RS觸發(fā)器的狀態(tài)轉移真值表、激勵表、狀態(tài)轉移圖、特征方程及約束條件與同步RS觸發(fā)器相同，只不過觸發(fā)器翻轉被控制在CP脈沖的下降沿，在作工作波形圖時應加以區(qū)分。綜上所述，對主從RS 觸發(fā)器歸納為以下幾點：

1.主從RS觸發(fā)器具有置位、復位和保持（記憶）功能； 2.由兩個受互補時鐘脈沖控制的主觸發(fā)器和從觸發(fā)器組成，二者輪流工作，主觸發(fā)器的狀態(tài)決定從觸發(fā)器的狀態(tài)，屬于脈沖觸發(fā)方式，觸發(fā)翻轉只在時鐘脈沖的下降沿發(fā)生； 3.主從RS觸發(fā)器存在約束條件，即當R=S=1時將導致下一狀態(tài)的不確定。