第3章 使用门电路搭建触发器
先使用或非门搭建一个反馈电路:
电路的特点:
- 使用2个或非门。或非门的特点是,有一个输入为1,则输出为0.
- 当A和B都为1时,X和Y的输出都是0
- 当A为1、B为0时:X为0,Y为1;
- 当A为0、B为1时,X为1,Y为0;
- 当AB都为0时,X和Y的状态不确定。实际上,也不是随机值,而是上一次的值。因为A和B变为0时,不影响或非门的输出,也就不影响X和Y的状态。这种电路就具备 了“记忆”的功能。(注意:第一次上电时,如果A和B都没有变为1过,那么X和Y确实是不确定的。)
- 如果排除A和B都为1的情况,那么,Y的状态就能推断出上一次是A曾经变为1,还是B曾经变为1.
这是RS触发器。R=RESET(清零);S=SET(置位)。
增加使能端
为了避免A和B都为1的情况,可以考虑在输入之间加一个非门,同时加一个使能开关,可以将A和B同时置为0.
电路特点:
- 当EN为0时,A和B都为0,Q和_Q的状态不变;
- 当EN为1时,Q的状态取决于DATA的输入。并且Q和_Q的状态相反。
- 这就是带使能端的D触发器。
增加清除端
触发器
进一步的优化,可以增加置位端;可以将两个级联在一起,由电平使能控制改成边沿触发。
电平触发的一般叫锁存器(Latch)。边沿触发的叫触发器(Flip-Flop)。
形成库中的memory元件:
共同点:
- 都是上升沿触发;
- 都有使能端(高电平有效);
- 都有置位端(高电平有效);
- 都有清除端(高电平有效)。
不同点:
- RS触发器:R=S=0时,输出保持不变;R=S=1时:禁止;R=1(S=0)时清零Q=0;S=1(R=0)时置位Q=1
- JK触发器:J=K=1时,输出翻转。J=Jump(1),K=Kill(0)
- T触发器:T=0时,输出不变;T=1时,输出翻转。T=Toggle
- D触发器:输出Q=D。D=Data。