基本RS觸發(fā)器電路結(jié)構(gòu)與工作原理

發(fā)布時(shí)間:2024-02-11
根據(jù)觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)不同,可以將觸發(fā)器分為基本rs觸發(fā)器、同步rs觸發(fā)器、主從型觸發(fā)器、維持阻塞型觸發(fā)器和邊沿型觸發(fā)器等類(lèi)型。不同類(lèi)型的觸發(fā)器具有不同的動(dòng)作特點(diǎn)。觸發(fā)器的動(dòng)作特點(diǎn)決定它所組成的時(shí)序邏輯電路的邏輯功能。分析和設(shè)計(jì)時(shí)序邏輯電路時(shí),必須首先搞清楚組成該時(shí)序邏輯電路的觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和動(dòng)作特點(diǎn),才能得出正確的結(jié)果。
基本rs觸發(fā)器是各種觸發(fā)器中電路結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的一種,同時(shí)它也是其他復(fù)雜電路結(jié)構(gòu)觸發(fā)器的基本組成部分。
圖1(a)所示是由非門(mén)組成的基本rs觸發(fā)器的電路,圖1(b)所示為基本rs觸發(fā)器的邏輯圖形符號(hào)。
1(a) 電路圖 1(b) 邏輯符號(hào)
如圖1(a)所示,基本rs觸發(fā)器由兩個(gè)與非門(mén)組成。有兩個(gè)輸入端:端和端。有兩個(gè)輸出端: q端和端互為邏輯相反的狀態(tài)。由電路圖可以看出,基本rs觸發(fā)器與組合邏輯電路相比,基本rs觸發(fā)器的觸發(fā)電路中增加了反饋電路,從而實(shí)現(xiàn)了觸發(fā)器的輸出狀態(tài)與電路以前的狀態(tài)相關(guān)的特點(diǎn)。下面分析基本rs觸發(fā)器的工作原理。
在學(xué)習(xí)rs觸發(fā)器的工作原理以前,首先必須明確幾個(gè)概念。基本觸發(fā)器的輸出狀態(tài)不僅與輸入有關(guān),還與觸發(fā)器原來(lái)的狀態(tài)有關(guān)。在數(shù)字電路中,用觸發(fā)器輸出端q的狀態(tài)來(lái)定義觸發(fā)器的狀態(tài)。當(dāng)觸發(fā)器的輸出端q=1時(shí),稱(chēng)觸發(fā)器的狀態(tài)為“1”;當(dāng)觸發(fā)器的輸出端q=0時(shí),稱(chēng)觸發(fā)器的狀態(tài)為“0”。定義qn為觸發(fā)器原來(lái)的狀態(tài)(原態(tài)),qn+1為觸發(fā)器的新?tīng)顟B(tài)(次態(tài))。
根據(jù)如圖1(a)所示電路,可以寫(xiě)出以下邏輯式:
(1)
根據(jù)式(1),可以列出基本rs觸發(fā)器輸入和輸出關(guān)系的真值表,也叫觸發(fā)器的特性表,它可直觀地描述觸發(fā)器的動(dòng)作特點(diǎn),如表1所示。
表1 基本rs觸發(fā)器的特性表
qn qn+1 功能說(shuō)明
0 0 0 × 不穩(wěn)定狀態(tài)
0 0 1 ×
0 1 0 1 置1(置位)
0 1 1 1
1 0 0 0 置0(復(fù)位)
1 0 1 0
1 1 0 0 記憶(儲(chǔ)存)
1 1 1 1
從表1中可以看出,基本rs觸發(fā)器的邏輯功能如下:
(1)當(dāng)=0,=1時(shí),不論觸發(fā)器原來(lái)的狀態(tài)qn是0態(tài)還是1態(tài),觸發(fā)器觸發(fā)后的狀態(tài)(次態(tài))qn+1=1,即觸發(fā)器具有置1(置位)的功能。相應(yīng)地,輸入端稱(chēng)為置1端。該端為低電平有效,故符號(hào)表示為。
(2)當(dāng)=1,=0時(shí),不論觸發(fā)器原來(lái)的狀態(tài)qn是0態(tài)還是1態(tài),觸發(fā)器觸發(fā)后的狀態(tài)(次態(tài))qn+1=0,即觸發(fā)器具有置0(置位)的功能。相應(yīng)地,輸入端稱(chēng)為置0端。該端為低電平有效,故符號(hào)表示為。
(3)當(dāng)=1,=1時(shí),不論觸發(fā)器原來(lái)的狀態(tài)qn是0態(tài)還是1態(tài),觸發(fā)器觸發(fā)后的狀態(tài)(次態(tài))qn+1=qn觸發(fā)器保持原來(lái)的狀態(tài),即觸發(fā)器具有記憶(儲(chǔ)存)的功能。
(4)當(dāng)=0,=0時(shí),觸發(fā)器觸發(fā)后的狀態(tài)(次態(tài))不定。
根據(jù)式(1)可知,當(dāng)=0,=0時(shí),不論qn為何值,qn+1==1,這與qn+1與互為反態(tài)相違背,是觸發(fā)器工作時(shí)的非正常狀態(tài)。由圖6-1-1(a)可以看出,此時(shí),如果輸入端和同時(shí)變?yōu)?態(tài),觸發(fā)器觸發(fā)后的狀態(tài)由g1門(mén)和g2門(mén)的傳輸時(shí)間決定。如果g1門(mén)傳輸時(shí)間短,則觸發(fā)器觸發(fā)后的狀態(tài)為0態(tài)(qn+1=0);如果g2門(mén)傳輸時(shí)間短,則觸發(fā)器觸發(fā)后的狀態(tài)為1態(tài)(qn+1=1)。因?yàn)間1門(mén)和g2門(mén)的傳輸時(shí)間難以確定,故此時(shí)觸發(fā)器觸發(fā)后的狀態(tài)不定。在觸發(fā)器的工作過(guò)程中,這種狀態(tài)是不允許出現(xiàn)的。因此,圖1(a)所示基本rs觸發(fā)器正常工作的約束條件是:+=1,即rs=0。
圖1(b)所示為基本rs觸發(fā)器的邏輯圖形符號(hào),輸入端和旁的小圓圈表示低電平有效。
基本rs觸發(fā)器除了可用與非門(mén)組成外,還可以用或非門(mén)組成,如圖2(a)所示,圖2(b)所示為邏輯圖形符號(hào)。
2(a) 電路圖 2(b) 邏輯符號(hào)
根據(jù)與或非門(mén)的邏輯關(guān)系,可以得出圖2所示基本rs觸發(fā)器的特性表,如表2所示。
表2 圖2所示基本rs觸發(fā)器的特性表
qn qn+1 功能說(shuō)明
0 0 0 0 記憶(儲(chǔ)存)
0 0 1 1
0 1 0 0 置0(復(fù)位)
0 1 1 0
1 0 0 1 置1(置位)
1 0 1 1
1 1 0 × 不定狀態(tài)
1 1 1 ×
同樣,s為置1輸入端,r為置0輸入端,均為高電平有效,因此邏輯圖形符號(hào)中輸入端沒(méi)有小圓圈,如圖2(b)所示。因此,輸入端是高電平有效還是低電平有效,完全取決于電路結(jié)構(gòu)。
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