RS触发器工作原理

20.2 基本RS触发器 20.2.1 电路的构成

20.2.2 两个稳态 20.2.3 触发翻转 20.2.4 真值表 20.2.5 基本RS触发器的翻转时间 20.2.6 状态转换图

基本RS触发器是由两个与非门，按正反馈方式 闭合而成，也可以用两个或非门按正反馈方式闭合 20.2.1 电路的构成 而成。图(a)是习惯画法，图(b)是另外一种画 法。基本 RS 触发器也称为闩锁( Latch )触发器。 基本 RS 触发器电路如图04. 01 所示。

Q&

0A B

1&

Q

Rd Sd

& A

Q Sd(b)

& B

Q

1

0

Rd(a)

图 20.1基本 RS 触发器电路图

Q&A B

Q&

Rd

Sd

定义一个与非门的输出端为基本 RS 触发 器的输出端Q ,图中为B门的输出端。另一 个与非门的输出端为 Q 端，因Q 端和 Q 端为 同一个与非门的输入端和输出端(另一输入 端为高电平),所以这两个端头的状态应该 相反。定义A门的另一个输入端为 R 端，称 d 为 直接置“0”端，或直接复位端 ( Reset ) ;B门的另一个输入端为 Sd 端，称为直接置 “1”端，或直接置位端(Set)。

20.2.2 两个稳态这种电路结构，可以形成 两个稳态，即

Q&“1”

10

1 0

Q

A

B

&0 1

Q 1、Q 0; Q 0、Q 1当Q=1和 Rd=1 决定了A门的输出 Q 0,

Rd

01

“1”

Sd

Q 0 反馈回来，又保证了Q=1 ;当 Q 1和 Sd =1决定了B门的输出

Q=0, Q=0 反馈回来，又保证了 Q 1 。

在没有加入触发信号之前，即和 端都是高电平，电路的状态不会改 变。

20.2.3 触发翻转Q Q 10 1 O& &“1”AA

Q O 0 1 1 QBB

& &“1”

S Sdd 设 Q 0,在 S d 端加低电平触发信号，S d =0,于是 Q=1, Q=1和 Rd =1决定了Q 0 ,触发器置“1”。但 等 Q 0反馈回来， S d =0才可以撤消， S d 是置“1”的触 发器信号。 Rd 和 S d 是一次信号，只能一个个加，即它们不能同 设 Q 1 ,在 Rd 端加低电平触发信号,于是 Q 1, Q 1 时为低电平。 和 Sd 1 决定了 Q 0 ,触发器置“0”。 Rd 是置 “0”的触发器信号。

R Rdd

1 0

0 1

电路要改变状态必须加入触 发信号，因是与非门构成的基本 RS触发器，所以，触发信号是低 电平有效。若是由或非门构成的 基本RS触发器，触发信号是高电 平有效。

20.2.4 真值表基本RS触发器用真值表来描述，见表20.2。 表中的Qn和表示触发器的现在状态，简称现态； Qn+1和表示触发器在触发脉冲作用后输出端的新 状态,简称次态。对于新状态Qn+1而言，Qn也称 为原状态。表20.2 真值表Rd Sd Qn 1 Qn 1

0 1 1 0

1 0 1 1

0 1Qn

1 0Qn

1

1

不定

动画4_1

20.2.5 基本RS触发器的翻转时间根据对 RS 触发器工作原理的分析，不难确定触发器翻 Q Rd 转的时间。置“0”时，从 加入开始计算到 =1,有一个 逻辑门A的

延迟时间，即1tpd。但此时电路还不能锁存住新 状态，必须再经过逻辑门B,延迟1tpd后，等到Q=0反馈回来 ，才能撤消 ，锁存住“0”状态。所以，完成置“0”过程 Rd 需要2tpd的时间。同理，置“1”也需要2tpd的时间。具体过 程见图 20.3 。据对 RS 触发器工作原理的分析，不难确定触 发器翻转的时间。置“0”时，Q&AB

Q&

Sd Rd Q

tpd

Rd

Sd

Q

tpd

图20.3 基本RS触发器的翻转时间

20.2.6 基本RS触发器的状态转换图对触发器这样一种时序数字电路，它的逻辑功能的描 Qn 1 Qn 1 Rd S d 述除了用真值表外，还可以用状态转换图。真值表在组合 0 1 0 1 1 0 数字电路中已经采用过，而状态转换图在这里是第一次出 1 0 Qn Qn 1 1 现。实际上，状态转换图是真值表的图形化，二者在本质 0 1 RS 1 上是一致的，只是表现形式不同而已。基本 触发器的 1 不定 状态转换图如图20.4所示。Sd 1

S d 0 Rd 10 1

Sd Rd 1

Rd

Sd 1

Rd 0

图20.4基本RS触发器的状态转换图

表20.2 真值表Rd Sd Qn 1 Qn 1

0 1 1 0

1 0 1 1

0 1Qn

1 0Qn

Sd 1

S d 0 Rd 10 1

Sd Rd 1

Rd 不定

1

1

Sd 1

Rd 0

图中二个圆圈，其中写有 0 和 1 代表了基 本RS触发器的两个稳态，状态的转换方向用 箭头表示，状态转换的条件标明在箭头的旁 边。从“ 1 ”状态转换到“ 0 ”状态，为置 “ 0 ”,对应真值表中的第一行；从“ 0”状 态转换到“ 1 ”状态，为置“ 1 ”,对应真值 表中的第二行；从“0”状态有一个箭头自己 闭合，即源于“ 0 ”又终止于“ 0 ”,对应真 值表的第一行置“ 0 ”和第三行的保持；从 “1”状态有一个箭头自己闭合，即源于 “ 1 ”又终止于“ 1 ”,对应真值表的第二行 置“1”和第三行的保持。

例20.2:画出基本 RS触发器在给定输入信号和的作 Q 端的波形。输入波形见下图所示。 用下，Q端和 解：此例题的解答见下图的下半部分。Rd Sd Q Q

此处状态不定

图 例20.2的解答波形图

例4_1

动画4_2