同步或時鐘控制的 SR 觸發器

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在數位電子技術中，觸發器是許多電子電路中使用的最基本的儲存單元，用於儲存 1 位資訊。觸發器基本上是一個具有兩種穩定狀態的雙穩態多諧振盪器。

觸發器由邏輯閘的互連組成。然而，邏輯閘本身不具有儲存能力，但是當多個邏輯閘以特定方式排列時，它們可以儲存資訊。此外，觸發器是順序邏輯電路最基本的構建塊。典型觸發器的框圖如圖 1 所示。

觸發器具有一種或多種輸入和兩種輸出，通常用 Q 和 Q' 表示，以及一個時鐘輸入。時鐘輸入用於觸發觸發器，使其能夠改變其輸出的狀態。

有幾種型別的觸發器可用，例如 SR 觸發器、JK 觸發器、D 觸發器、T 觸發器。每種型別的觸發器都具有其獨特的特性和特性，適用於特定的應用。

同步觸發器和非同步觸發器

其邏輯電路由時鐘訊號時鐘/觸發器的觸發器被稱為同步觸發器。因此，即使其輸入多次變化，在沒有時鐘訊號的情況下，同步觸發器的輸出狀態也不會改變。

另一方面，非同步觸發器是沒有時鐘訊號的觸發器，因此其輸出在應用輸入時會立即改變。

現在，讓我們詳細討論時鐘控制或同步 SR 觸發器。

什麼是時鐘控制的 SR 觸發器？

具有兩個輸入（即 S（置位）和 R（復位））的觸發器型別稱為SR 觸發器。如果觸發器的 S 和 R 輸入在存在時鐘脈衝時（即從低電平變為高電平或從高電平變為低電平）控制其輸出，則稱為時鐘控制的 SR 觸發器。由於時鐘訊號同步了 SR 觸發器的操作，因此時鐘控制的 SR 觸發器也稱為同步 SR 觸發器。時鐘控制或同步 S-R 觸發器的框圖如圖 2 所示。

時鐘控制或同步 SR 觸發器的邏輯電路圖如下所示（圖 3）。

可以看出，該電路由四個 NAND 門組成。時鐘訊號連線到 NAND 門 C 和 D，輸入 S 和 R 也應用於 NAND 門 C 和 D。NAND 門 A 和 B 互連形成觸發器的儲存電路。

時鐘控制 SR 觸發器的操作

時鐘控制 SR 觸發器的電路操作如下所述：

• 當不施加時鐘訊號時，SR 觸發器電路保持非活動狀態，觸發器的輸出沒有變化。

• 當施加時鐘訊號時，觸發器電路變為活動狀態並按如下所述操作：

  • 當 S = 0 且 R = 0 時，NAND 門 C 和 D 的輸出為 S' = 1 和 R' = 1。因此，NAND 門 A 和 B 的輸出保持不變。這稱為 SR 觸發器的保持狀態。

  • 當 S = 0 且 R = 1 時，NAND 門 C 和 D 的輸出為 S' = 1 和 R' = 0，NAND 門 A 的輸出為 0，NAND 門 B 的輸出為 1。這稱為 SR 觸發器的復位狀態。

  • 當 S = 1 且 R = 0 時，NAND 門 C 和 D 的輸出為 S' = 0 和 R' = 1，NAND 門 A 的輸出為 1，NAND 門 B 的輸出為 0。這稱為 SR 觸發器的置位狀態。

  • 當 S = 1 且 R = 1 時，NAND 門 C 和 D 的輸出為 S' = 0 和 R' = 0，NAND 門 A 和 B 的輸出都試圖變為 1，這是不可能的。這稱為 SR 觸發器的禁止狀態。

我們也可以用真值表的形式表達時鐘控制 SR 觸發器的操作，如下所示。這裡，S 和 R 指定輸入，Q_n 指定輸出的當前狀態，Q_n+1 指定輸入變化和施加時鐘脈衝後輸出的狀態。

輸入			輸出	註釋
S	R	Qn	Qn+1
0	0	0	0	無變化/保持
0	0	1	1	無變化/保持
0	1	0	0	復位
0	1	1	0	復位
1	0	0	1	置位
1	0	1	1	置位
1	1	0	X	禁止
1	1	1	X	禁止

從時鐘控制 SR 觸發器的真值表中，我們可以直接寫出其輸出 Qn+1 的布林表示式如下：

因此，SR 觸發器的特性方程為：

$$Q_{n+1}=S+R'Q_{n}$$

時鐘控制 SR 觸發器的應用

時鐘控制 SR 觸發器用於以下應用：

• 數字計數器

• 儲存和移位暫存器

• 資料儲存單元

• 資料傳輸系統

• 分頻電路等。

結論

時鐘控制的 SR 觸發器是一種順序邏輯電路，用作數字系統中的 1 位儲存器件。它有兩個輸入 S（置位）和 R（復位）。當 R 為高電平時，SR 觸發器處於復位狀態；當 S 為高電平時，SR 觸發器處於置位狀態；當 S 和 R 輸入都為高電平時，SR 觸發器處於禁止或無效狀態；當 S 和 R 輸入都為低電平時，SR 觸發器處於無變化或保持狀態。