觸發器

觸發器

    1981年，埃克爾斯和喬丹發明了一種具有記憶功能的電路。這個電路的核心是兩個電子三極管，之所以讓人覺的新奇，是因爲它能記住你剛纔對它做了什麼手腳。不過這東西很有意思，但在當時卻沒有什麼用處。直到有過了很長時間之後，因爲要製造電子計算機，工程師們才又發現了它。

        

            兩個或非門首位相連形成兩個反饋

    把上面的電路接上開關和燈泡，如下：

        

                    驗證或非門反饋功能的完整電路

    分析上面電路閉合R就等於R=1，於是不管Q以前是亮還是滅，它現在一定不會發光，即Q=0；

因爲有反饋存在，Q=0緊接着被送到下面。同時，因爲S也爲0，所以經或門和非門後，燈泡Q'因爲被通上了電而發光，也就是說Q’=1；然後Q'=1又被反饋到上面。但是，因爲R已經給或門提供了“1”，所以Q的狀態不會受到影響，整個電路就因此出於穩定狀態不在改變。這個電路能保存最開始那個開關的開關狀態，換句話說最開始那一下子是最重要的。

上面的電路稱爲觸發器。觸發器符號如下圖：

        

              R-S觸發器符號

    這是最早的也是最基本一種觸發器，我們一般稱它爲R-S觸發器。觸發器有兩個截然相反的輸出，不過多數情況下我們只需要一個輸出就已經足夠。因此，一直以來就把Q作爲觸發器的輸出。

在觸發器正常工作前提下。Q的輸出和S的輸入總是一致的，S=0則Q=0；S=1則Q=1。這意味着可以通過設置S的值，使得Q的輸出和S保持一致，這就是S的由來（在英語裏，S是單詞“Set"的第一個字母，這個單詞的意思是"設置"）。不管Q以前是什麼，比如Q=0，我們可以通過讓S=1來使Q變成1。但是當R=1的話，Q又變回0，這等於將Q打回原形，這稱爲"復位"，R就是這麼來的（R取自英語單詞”Reset“的第一個字母）。

用觸發器保存一比特

    

          

      使用非門使R與S總是相反，解決用觸發器保存1比特的問題

    爲了驗證它是否能保存"0"或者一個"1"，設計如下電路：

            使用觸發器保存比特"0"的過程

    如圖所示，S=0，R=1，觸發器動作Q=0，燈泡不亮。表明目前觸發器中保存的是"0"。用手摁一下開關，電路被接通，相當於輸入爲"1",這個時候，S=1，R=0，觸發器保存這個比特，於是燈泡亮了。當我們撤手，你會發現一旦按鍵開關彈開，燈泡馬上就不亮了。這個電路並不能保存"1"。分析原因，當開關彈開，相當於輸入的比特是"0"，於是觸發器又把這個"0"保存起來，燈泡自然就不亮了。

 改裝電路，在輸入端增加兩個與門，兩個與門都用控制端CP控制。如下圖：

    

          經過改進的觸發器，增加了一個控制端

    上面電路當CP=0，就是不想保存數據，這時，因爲與門的關係，不管D上是什麼，S和R都爲0，所以觸發器保持原有的內容不變，當控制端爲0時，觸發器不接收D端的比特，也就是說，CP=0是希望觸發器不被外面的數據干擾，繼續保持原先保存的哪個比特。

    分析上面電路，如果D=0，而且CP=1，則S=0而R=1，於是"0"就會被保存到了觸發器裏（Q=0）。

如果D=1，而且CP=1，那麼S=1而R=0，於是"1"就被保存到觸發器裏（Q=1）。

不管是“0”、“1”，當它成功地進入觸發器之後，CP=0，於是S和R都會一直爲0，觸發器將一直維持剛纔保存的比特不變。觸發器將一直維持剛纔保存的比特不變。這種觸發器稱爲D觸發器，如圖

            

由上圖可知，在CP=1期間，只要D端的比特改變了，觸發器就會隨時觸發。所以一定要把想保存的比特放到D端，等CP從0變爲1時摁住輸入D端比特，等待CP從1變爲0之後才鬆手。爲了解決上面問題，我們設計一種上升沿觸發器。如圖：

        

                      上升沿觸發器的原理

    這個大觸發器實際上由兩個小的D觸發器首位相連而成，前一個觸發器的輸出是後一個觸發器的輸入。

乒乓觸發器/反覆觸發器

        

        

                        反覆按動開關，燈泡就會在明滅之間交替變化