在《數(shù)字電路之如雷貫耳的“邏輯電路”》、《數(shù)字電路之數(shù)字集成電路IC》之后,本文是數(shù)字電路入門3,將帶來「時序電路」的講解,及其核心部件觸發(fā)器的工作原理。什么是時序電路?
上期學(xué)過的「組合電路」是根據(jù)當前輸入信號的組合來決定輸出電平的電路。換言之,就是現(xiàn)在的輸出不會被過去的輸入所左右,也可以說成是,過去的輸入狀態(tài)對現(xiàn)在的輸出狀態(tài)沒有影響的電路。
這次講解的「時序電路」和「組合電路」不同?!笗r序電路」的輸出不僅受現(xiàn)在輸入狀態(tài)的影響,還要受過去輸入狀態(tài)的影響。
那么,如何才能將過去的輸入狀態(tài)反映到現(xiàn)在的輸出上呢?「時序電路」到底需要些什么呢?人類總是根據(jù)過去的經(jīng)驗,決定現(xiàn)在的行動,這時我們需要的就是—記憶。同樣,「時序電路」也需要這樣的功能。這種能夠?qū)崿F(xiàn)人類記憶功能的元器件就是觸發(fā)器。按結(jié)構(gòu)和功能,觸發(fā)器可以分為RS型、JK型、D型和T型。在這里,我們只講解比較有代表性的類型,RS型和D型。
觸發(fā)器就象一個蹺蹺板
觸發(fā)器的工作方式與日本的“起坐親子游戲”很象。日本的“起坐親子游戲”,指的就是公園里的蹺蹺板。想起蹺蹺板,就能想象出RS觸發(fā)器的工作原理。
圖2就是一個蹺蹺板。這個蹺蹺板有些生銹,即使沒有人坐,也不能恢復(fù)水平狀態(tài)。請記住它保持傾斜的樣子。假設(shè):
◇蹺蹺板的兩端是輸出Q和Q#。
◇左右的2個人是R君和S君,表示輸入。坐上蹺蹺板表示邏輯高H狀態(tài),沒有在蹺蹺板上表示邏輯低L狀態(tài)。
?。看沃辉试S一個人坐,兩人不能同時坐。)
圖1: RS觸發(fā)器的電路圖
圖2:蹺蹺板的初始狀態(tài)(Q=L、Q#=H、R=L、S=L)
當S君坐上蹺蹺板(S=H)時,輸出Q就變?yōu)镠(Q#變成L)(圖3)
圖3:S君坐在蹺蹺板上的狀態(tài)(Q=H、Q#=L、R=L、S=H)
因為蹺蹺板有些生銹了,動作不靈活,所以,即使S君下來了(S=L),Q#還是L,不改變(圖4)
圖4:S君從蹺蹺板上下來的狀態(tài)(Q=H、Q#=L、R=L、S=L)
當R君坐上蹺蹺板時,Q變成L(Q#變成H)。當R君從蹺蹺板上下來時,也會保持L狀態(tài)。從這個過程來看,我們是不是可以說蹺蹺板記住了以前坐過它的人呢。
用真值表表示RS觸發(fā)器的工作過程的話,就象圖5所示一樣。表中Q0和Q0#表示的是輸入變化以前的輸出。
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