基本R-S触发器是直接复位置位触发器的简称,由于它是构成各种功能触发器的基本部件,故称为基本R-S触发器。
一.
用与非门构成的基本R-S触发器
1.组成
由两个与非门交叉耦合构成,其逻辑图和逻辑符号分别如图3.29(a)和(b)所示。
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图中,Q和Q为触发器的两个互补输出端;R和S为触发器的两个输入端,R称为置0端或者复位端,S称为置1端或置位端;
在逻辑符号输入端加的小圆圈表示低电平或负脉冲有效,即仅当低电平或负脉冲作用于输入端时,触发器状态才能发生变化(常称为翻转),有时称这种情况为低电平或负脉冲触发。
2. 工作原理
(1)若R=1,S=1,则触发器保持原来状态不变。
假定触发器原来的状态为Q=0,Q=1,由于与非门G2的输出为0,反馈到与非门G1的输入端,使保Q持1不变,Q
为1又反馈到与非门G2的输入端,使G2的两个输入均维持1,从而保证输出为0
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假定触发器原来的状态为Q=1,Q=0,那么Q为0反馈到与非门G2的输入端,使Q保持1不变,此时与非门G1的两个端入均为1,所以Q保持0。
(2)若R=1,S=0,则触发器置为1状态。
无论触发器原来处于何状态,因为S为0,必然使与非门G2的输出Q为1,且反馈到与非门G1的输入端,而此时门G1的另一个输入R也为1,故门G1输出Q为0,使触发器状态为1。该过程称为触发器置1。
(3)若R=0,S=1,则触发器置为0状态。
与(2)的过程类似,不论触发器原来处于0状态还是1状态,在R端的负脉冲或低电平作用下,触发器的状态肯定为0。这个过程称为触发器置0。
(4)不允许出现R=0,S=0。
因为当R和S端同时加上负脉冲或低电平时,将使两个与非门的输出Q和Q均为高电平,破坏了触发器两个输出端的状态应该互补的逻辑关系。此外,当这两个输入端的低电平同时被撤消时,触发器的状态取决于两个门电路的时间延迟。若G1的时延大于G2,则Q端先变为0,使触发器处于0状态;反之,若G2的时延大于G1,则Q端先变为0,从而使触发器处于1状态。通常,两个门电路的延迟时间是难以预测的,因而在将低电平同时撤去后触发器的状态不确定,这是不允许的。因此,规定R和S不能同时为0。
3.逻辑功能及其描述
由与非门构成的R-S触发器的逻辑功能如表3.5所示。表中“d”表示触发器次态不确定。
表3.5 基本R-S触发器功能表
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表3.5又称为次态真值表。
若把触发器次态表示成现态Q和输入R、S的函数,则可得到次态卡诺图如图3.30所示。
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用卡诺图化简后,可得到该触发器的次态方程:
Q(n+1) = S + R·Q
因为R、S不允许同时为0,所以输入必须满足约束条件:
R+S=1(约束方程)
二.
用或非门构成的基本R-S触发器
1.组成
由两个或非门交叉耦合组成,其逻辑图和逻辑符号分别如图3.31(a)和(b)所示。该电路的输入是正脉冲或高电平有效,故逻辑符号的输入端未加小圆圈。
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2.逻辑功能
或非门构成的R-S触发器的逻辑功能如表3.6所示。
表3.6
或非门构成的基本R-S触发器功能表
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或非门构成的R-S触发器的次态方程和约束方程如下:
Q(n+1) = S + R·Q
(次态方程)
R·S = 0
(约束方程)
基本R-S触发器的优点:结构简单。它不仅可作为记忆元件独立使用,而且由于它具有直接复位、置位功能,因而被作为各种性能完善的触发器的基本组成部分。缺点:R、S之间存在约束,并且无法进行定时控制。