基本RS触发器电路结构与工作原理

接线图 2023年07月21日 22:50 1654 admin

根据触发器的电路结构不同，可以将触发器分为基本RS触发器、同步RS触发器、主从型触发器、维持阻塞型触发器和边沿型触发器等类型。不同类型的触发器具有不同的动作特点。触发器的动作特点决定它所组成的时序逻辑电路的逻辑功能。分析和设计时序逻辑电路时，必须首先搞清楚组成该时序逻辑电路的触发器的电路结构和动作特点，才能得出正确的结果。

基本RS触发器是各种触发器中电路结构最简单的一种，同时它也是其他复杂电路结构触发器的基本组成部分。

图1(a)所示是由非门组成的基本RS触发器的电路，图1(b)所示为基本RS触发器的逻辑图形符号。


1(a) 电路图	1(b) 逻辑符号

如图1（a）所示，基本RS触发器由两个与非门组成。有两个输入端：基本RS触发器电路结构与工作原理第3张端和基本RS触发器电路结构与工作原理第4张端。有两个输出端： Q端和基本RS触发器电路结构与工作原理第5张端互为逻辑相反的状态。由电路图可以看出，基本RS触发器与组合逻辑电路相比，基本RS触发器的触发电路中增加了反馈电路，从而实现了触发器的输出状态与电路以前的状态相关的特点。下面分析基本RS触发器的工作原理。

在学习RS触发器的工作原理以前，首先必须明确几个概念。基本触发器的输出状态不仅与输入有关，还与触发器原来的状态有关。在数字电路中，用触发器输出端Q的状态来定义触发器的状态。当触发器的输出端Q=1时，称触发器的状态为“1”；当触发器的输出端Q=0时，称触发器的状态为“0”。定义Qⁿ为触发器原来的状态（原态），Qⁿ⁺¹为触发器的新状态（次态）。

根据如图1(a)所示电路，可以写出以下逻辑式：

(1)

根据式（1），可以列出基本RS触发器输入和输出关系的真值表，也叫触发器的特性表，它可直观地描述触发器的动作特点，如表1所示。

表1 基本RS触发器的特性表

		Qⁿ	Qⁿ⁺¹	功能说明
0	0	0	×	不稳定状态
0	0	1	×	不稳定状态
0	1	0	1	置1（置位）
0	1	1	1	置1（置位）
1	0	0	0	置0（复位）
1	0	1	0	置0（复位）
1	1	0	0	记忆（储存）
1	1	1	1	记忆（储存）

从表1中可以看出，基本RS触发器的逻辑功能如下：

（1）当基本RS触发器电路结构与工作原理第3张 =0，基本RS触发器电路结构与工作原理第4张 =1时，不论触发器原来的状态Qⁿ是0态还是1态，触发器触发后的状态（次态）Qⁿ⁺¹=1，即触发器具有置1（置位）的功能。相应地，输入端称为置1端。该端为低电平有效，故符号表示为基本RS触发器电路结构与工作原理第3张。

（2）当基本RS触发器电路结构与工作原理第3张 =1，基本RS触发器电路结构与工作原理第4张 =0时,不论触发器原来的状态Qⁿ是0态还是1态，触发器触发后的状态（次态）Qⁿ⁺¹=0，即触发器具有置0（置位）的功能。相应地，输入端称为置0端。该端为低电平有效，故符号表示为。

（3）当基本RS触发器电路结构与工作原理第3张 =1，基本RS触发器电路结构与工作原理第4张 =1时,不论触发器原来的状态Qⁿ是0态还是1态，触发器触发后的状态（次态）Qⁿ⁺¹=Qⁿ触发器保持原来的状态，即触发器具有记忆（储存）的功能。

（4）当基本RS触发器电路结构与工作原理第3张 =0，基本RS触发器电路结构与工作原理第4张 =0时，触发器触发后的状态（次态）不定。

根据式（1）可知，当基本RS触发器电路结构与工作原理第3张 =0，基本RS触发器电路结构与工作原理第4张 =0时，不论Qⁿ为何值，Qⁿ⁺¹= 基本RS触发器电路结构与工作原理第23张 =1，这与Qⁿ⁺¹与互为反态相违背，是触发器工作时的非正常状态。由图6-1-1(a)可以看出，此时，如果输入端基本RS触发器电路结构与工作原理第3张和基本RS触发器电路结构与工作原理第4张同时变为1态，触发器触发后的状态由G₁门和G₂门的传输时间决定。如果G₁门传输时间短，则触发器触发后的状态为0态（Qⁿ⁺¹=0）；如果G₂门传输时间短，则触发器触发后的状态为1态（Qⁿ⁺¹=1）。因为G₁门和G₂门的传输时间难以确定，故此时触发器触发后的状态不定。在触发器的工作过程中，这种状态是不允许出现的。因此，图1(a)所示基本RS触发器正常工作的约束条件是：基本RS触发器电路结构与工作原理第3张 + 基本RS触发器电路结构与工作原理第4张 =1，即RS=0。

图1(b)所示为基本RS触发器的逻辑图形符号，输入端基本RS触发器电路结构与工作原理第3张和基本RS触发器电路结构与工作原理第4张旁的小圆圈表示低电平有效。

基本RS触发器除了可用与非门组成外，还可以用或非门组成，如图2(a)所示，图2(b)所示为逻辑图形符号。


2(a) 电路图	2(b) 逻辑符号

根据与或非门的逻辑关系，可以得出图2所示基本RS触发器的特性表，如表2所示。

表2 图2所示基本RS触发器的特性表

		Qⁿ	Qⁿ⁺¹	功能说明
0	0	0	0	记忆（储存）
0	0	1	1	记忆（储存）
0	1	0	0	置0（复位）
0	1	1	0	置0（复位）
1	0	0	1	置1（置位）
1	0	1	1	置1（置位）
1	1	0	×	不定状态
1	1	1	×	不定状态