通過學習知道,基本rs觸發(fā)器的觸發(fā)方式是電平觸發(fā)方式,即只要輸入端r、s的電平狀態(tài)發(fā)生變化,觸發(fā)器的狀態(tài)就跟著發(fā)生相應的變化。但是,在實際應用中,觸發(fā)器的工作狀態(tài)不僅要由r、s端的信號來決定,而且還希望觸發(fā)器按一定的節(jié)拍翻轉。為此,給觸發(fā)器加一個控制信號,使觸發(fā)器只有在控制信號到達時才按輸入信號改變狀態(tài)??刂朴|發(fā)器動作的信號為脈沖信號,因此也叫時鐘脈沖或時鐘信號,用cp(clock pulse)表示。
具有時鐘脈沖控制的觸發(fā)器狀態(tài)的改變與時鐘脈沖同步,所以稱為同步觸發(fā)器。實現時鐘控制的最簡單的觸發(fā)器是同步rs觸發(fā)器。
下面以同步rs觸發(fā)器為例,介紹同步觸發(fā)器的電路結構及動作特點。
1、電路結構與工作原理
圖1(a)所示為同步rs觸發(fā)器的電路結構,圖1(b)所示為同步rs觸發(fā)器的邏輯圖形符號。
1(a) 電路圖
1(b) 邏輯符號
從圖1(a)中可以看出,同步rs觸發(fā)器的電路由兩部分組成:一部分是由與非門g1和 g2組成的基本rs觸發(fā)器;另一部分是由與非門g3和g4組成的控制電路。
因此,同步rs觸發(fā)器是在基本rs觸發(fā)器的基礎上進一步擴展而成的。
根據圖1(a),可以寫出同步rs觸發(fā)器的輸出與輸入之間的邏輯表達式為
(1)
由式(1)可以看出,當cp=0時,不論輸入端r、s的狀態(tài)如何變化,觸發(fā)器均保持原態(tài)不變;當cp=1時,式1相同,即此時實際上是一個基本rs觸發(fā)器。
根據式(1)可以列出同步rs觸發(fā)器的特性表,如表1所示。
表1 同步rs觸發(fā)器的特性表
cp
s
r
qn
qn+1
功能說明
0
×
×
0
0
保持原態(tài)
0
×
×
1
1
1
0
0
0
0
保持原態(tài)
1
0
0
1
1
1
0
1
0
0
輸入狀態(tài)與s相同
1
0
1
1
0
1
1
0
0
1
輸入狀態(tài)與s相同
1
1
0
1
1
1
1
1
0
×
狀態(tài)不定
1
1
1
1
×
在使用同步rs觸發(fā)器的過程中,經常需要在時鐘信號來臨之前將觸發(fā)器預先設置成指定的狀態(tài)。因此在實用的同步rs觸發(fā)器電路中,往往還設有置位輸入端和復位輸入端。因為置位、復位操作不與時鐘脈沖同步,因此又稱為異步置位輸入端和異步復位輸入端,如圖2所示。
2(a) 電路圖
2(b) 邏輯符號
由圖2可以看出,異步置位輸入端和異步復位輸入端分別加在輸出門g1和g2上,只要在和加上低電平,立即將觸發(fā)器置1或置0,而不受時鐘脈沖的控制,即與時鐘脈沖異步。觸發(fā)器正常工作時,和要處于高電平,只有在觸發(fā)器需要清零或置1時才將和處于低電平。
2、動作特點
由圖1和2可以看出,在cp=0期間,同步rs觸發(fā)器保持原來的狀態(tài),不受輸入信號r和s的影響(==1)。在cp=1期間,s和r的信號全部通過g3和g4門傳到基本rs觸發(fā)器的輸入端,即在cp=1的全部時間里,輸入端r和s的信號都能引出觸發(fā)器輸出端的變化。
在一個時鐘脈沖周期中觸發(fā)器發(fā)生多次翻轉的現象叫做空翻??辗且环N有害的現象,它使得時序電路不能按時鐘節(jié)拍工作,造成系統(tǒng)的誤動作,如圖3所示。
圖3 空翻現象