【触发器概述】
触发器是数字电路中的基本存储单元,它能够存储一位二进制信息。根据描述,这里主要讨论的是RS触发器,这是一种最基本的无时钟控制的双稳态触发器。RS触发器的名称来源于其输入端的命名:R(Reset,复位)和S(Set,置位)。当R和S均为低电平时,触发器可以保持当前状态,即具有记忆功能。当R或S为高电平时,触发器状态会发生变化。
【RS触发器的特性】
1. **特性方程**:触发器的次态Qn+1与输入信号R、S以及现态Qn之间的逻辑关系可以通过特性方程表示。例如,对于RS触发器,特性方程可以写作Qn+1 = RS'Qn + R'SQn,其中'表示非操作。
2. **约束条件**:RS触发器有两个稳定状态,0状态(Qn=0)和1状态(Qn=1)。如果R=1且S=0,触发器被置0;如果R=0且S=1,触发器被置1。但R和S不能同时为1,否则会导致不确定状态,这是触发器的一个重要约束条件。
3. **状态转换**:状态图描绘了触发器状态转换的关系及其条件。如描述所示,当Qn=0时,只有R=1或S=1才能保持0状态;当Qn=1时,S=0且R=1或R=0且S=1会保持1状态。R=0且S=1时,触发器状态翻转。
4. **波形图**:波形图展示了输入信号和触发器状态之间的动态关系,如置1、置0、保持等操作。
【同步RS触发器】
同步RS触发器引入了时钟信号CP,只有在CP=1时,触发器才响应R和S的输入变化,从而增加了时间控制。在CP=0时,即使R和S发生变化,触发器状态也保持不变。这有助于避免因输入信号快速变化而引起的不稳定状态。
【异步置/复位端的同步RS触发器】
这种类型的触发器增加了异步置位(Set)或复位(Reset)输入,可以在时钟脉冲之外独立改变触发器状态,提高了灵活性。
【D触发器】
D触发器是一种单稳态触发器,其次态Qn+1完全取决于当前的输入D,即Qn+1=D。D触发器没有直接的R和S输入,而是通过其他逻辑门电路(如与非门)实现类似的功能。它的特性表、状态图和波形图清晰地展示了输入D如何影响输出Q的变化。
【主从结构的RS触发器】
主从结构的RS触发器是在同步RS触发器的基础上,通过主电路和从电路的分离,使得时钟脉冲在不同阶段分别影响输入和输出,从而提高了触发器的工作速度和稳定性。
总结来说,这个PPT学习教案详细介绍了触发器的基本概念,特别是RS触发器的特性和应用,包括其特性方程、状态图、波形图以及不同类型的RS触发器,如同步RS触发器和主从结构的RS触发器,还有D触发器的工作原理。这些知识对于理解数字逻辑电路和存储器设计至关重要。